• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권1호
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• pp.69-82
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• 2023

Nitrilases are a hydrolase group of enzymes that catalyzes nitrile compounds and produce industrially important organic acids. The current objective is to optimize nitrilase production using statistical methods assisted with artificial intelligence (AI) tool from novel nitrile degrading isolate. A nitrile hydrolyzing bacteria Bacillus subtilis AGAB-2 (GenBank Ascension number- MW857547) was isolated from industrial effluent waste through an enrichment culture technique. The culture conditions were optimized by creating an orthogonal design with 7 variables to investigate the effect of the significant factors on nitrilase activity. On the basis of obtained data, an AI-driven support vector machine was used for the fitted regression, which yielded new sets of predicted responses with zero mean error and reduced root mean square error. The results of the above global optimization were regarded as the theoretical optimal function conditions. Nitrilase activity of 9832 ± 15.3 U/ml was obtained under optimized conditions, which is a 5.3-fold increase in compared to unoptimized (1822 ± 18.42 U/ml). The statistical optimization method involving Plackett Burman Design and Response surface methodology in combination with an AI tool created a better response prediction model with a significant improvement in enzyme production.

• 생태와환경
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• 제39권1호통권115호
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• pp.62-72
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• 2006

수환경의 생물학적 건강도는 다양한 생물상을 이용하여 평가가 이루어져 왔으며 특히, 어류는 수환경의 건강성 평가를 위한 가장 좋은 생물종 중의 하나이다. 해부학적 기초에 의한 건강성 평가방법을 시도한 이번 예비실험의 목적은 대전시 갑천에 위치한 하수종맡처리장의 방류수가 수환경의 건강성에 어떤 영향을 미치는지 평가해 보는 것이다. 이러한 영향을 분석하기 위해 어류의 흉선(Thymus), 지느러미 (Fins), 지라 (Spleen), 후장 (Hindgut),신장 (Kidney), 피부 (Skin), 간 (Liver), 눈 (Eyes), 아가미(Gill), 및 헛아가미 (Pseudobranch)의 해부학적인 10개 메트릭을 이용하였다. 각각 2개의 대조군(control)과 처리군 (Treatment)으로 실험용 수조를 분리하여, 처리군에는 하수종말처리장의 방류수를 사용하였고 대조군에는 자연수를 사용하였으며, 각각의 수조에 버들치 (Rhynchocypris oxycephalus)를 5개체 씩 투여하였다. 투여한 버들치는 해부학적 측면의 관찰을 실시하였고, 이후 처리군의 죽은 버들치와 대조군의 개체를 각각 해부하고 10개 기관부위를 분석하여 HAI 건강도지수를 산정하였다. 해부하적 분석결과에 따르면, 3개의 대조군의 HAI지수는 0으로 나타나 최적상태로 판명되었고, 4 대조군은 40 ${\sim}$ 150점으로서 모두 악화상태로 나타났다. 또한, 생물통합지수 분석, 종풍부도분석, 내성도 및 트로픽길드 분석에 의거한 다양한 건강도 분석은 HAI 분석결과를 지지하였다. 본 HAI 기법은 현재 국내에서는 적용 평가된바 없어, 기존의 유수생태계의 건강도 평가에 상호보완적지수로의 활용도 가능할 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.15-29
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• 2021

본 연구는 낙동강 하구역에 대한 생태계 변동을 예측할 수 있는 생태계 모델을 구축하고 이 모델을 이용하여 총일차생산량과 호흡량을 산정하고자 하였다. 생태계 모델을 AQUATOX 모델을 사용하여 구축하였고 측정된 자료를 이용하여 모델의 검량과 검증을 하였다. 모델의 검량은 낙동강 하구역에서 측정된 클로로필-a 자료를 사용하였고, DO, TN, TP 자료를 이용하여 모델 검증을 수행하였다. 총일차생산량과 호흡량은 계절에 따라 큰 차이를 보이는 것이 일반적이나 낙동강 하구역의 총일차생산량과 호흡량은 하굿둑 방류수의 양에 크게 영향을 받았다. 방류수의 양이 증가할 때는 하구역에 서식하는 식물성 플랑크톤의 유실로 인해 광합성을 할 수 없어 총일차생산량은 0에 수렴하였고, 반면 방류수에 포함된 유기물질의 유입으로 인해 호흡량이 급격히 증가하였다. 유입수량의 증가는 유입수에 포함된 유기물질의 유입을 의미하며, 이 유기물질은 산화작용에 의해 분해되면서 용존산소를 감소시켰다. 다른 나라의 하구역과 비교 시 낙동강 하구역은 총일차생산량이 가장 적은 것으로 나타났고 호흡량이 총일차생산량보다 크기 때문에 유기물의 산화작용에 의해 용존산소를 고갈시키는 상태인 것으로 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.113-119
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• 2011

오존을 이용한 잉여슬러지 감량화 시스템이 결합된 생물학적 처리 공정에서 잉여슬러지의 무배출에 따른 생물반응조내의 영향 및 처리수질을 검토하였다. 잉여슬러지 인발량 배수($SDN_{min}$)가 3인 조건에서 잉여슬러지의 pH를 4 이하로 전 처리한 후 오존주입율 0.03 g $O_3/g$ SS로 처리한 결과 잉여슬러지의 인발 없이 안정적인 생물학적 처리가 가능하였다. $OUR_{max}$ 실험 결과, 오존주입율 0.03 g $O_3/g$ SS의 조건에서 대부분의 슬러지는 미생물 활성이 없어지는 것으로 조사되었다. 잉여슬러지의 가용화에 따른 생물반응조내에서의 MLVSS/MLSS의 변화는 거의 없었고, 반응조내 미생물의 인 축적 현상도 관측되지 않았다. 잉여슬러지 가용화 후 생물학적 처리수의 유기물 및 SS의 농도 증가 현상은 관측되지 않았고, 생물반응조내의 질산화 및 탈질율 증가로 유출수중의 T-N 농도가 감소하는 효과를 나타내었다. T-P의 경우에는 잉여슬러지의 무배출로 인해 대부분이 제거되지 않고 유출수중에 함유되어 유출되는 것으로 조사되었다.

• 한국환경과학회지
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• 제20권2호
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• pp.185-197
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• 2011

Sorption of chlorinated pesticides such as 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and atrazine onto natural clays (montmorillonite and zeolite) modified with cationic surfactant, hexadecyltrimethyl-ammonium (HDTMA) and a natural soil was investigated using batch adsorbers. The clays were transformed from hydrophilic to hydrophobic by the cation exchange between clay surface and HDTMA up to 100% of the cation exchange capacity (CEC). Physicochemical characteristics of the sorbents such as pH, PZC (point of zero charge), organic carbon content ($f_{oc}$), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential thermogravimetric analysis (DTGA) and X-ray diffraction (XRD) were analyzed. Sorption isotherm models such as Freundlich and Langmuir were fitted to the experimental data, resulting Langmuir model ($R^2$ > 0.986) was fitted better than Freundlich model ($R^2$ > 0.973). Sorption capacity ($Q^0$) for 2,4-D and atrazine was in the order of HDTMA-montmorillonite > HDTMA-zeolite > natural soil corresponding to the increase in organic carbon content ($f_{oc}$). The sorption of the pesticides was also affected by pH. The sorption of 2,4-D decreased with the increase in pH, whereas that of atrazine was not changed. This indicated that the sorption capacity ($Q^0$) of 2,4-D and atrazine was not affected by the solution pH because they exist as anionic (deprotonated) forms at pH above pKa. The results indicate that organoclay has a promising potential to reduce chlorinated pesticides in the effluent from golf courses.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제15권5호
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• pp.259-266
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• 2011

The aim of this study was to evaluate the preventive role of epigallocatechin-3 gallate (EGCG, a derivative of green tea) in ischemia/reperfusion (I/R) injury of isolated rat hearts. It has been suggested that EGCG has beneficial health effects, including prevention of cancer and heart disease, and it is also a potent antioxidant. Rat hearts were subjected to 20 min of normoxia, 20 min of zero-flow ischemia and then 50 min of reperfusion. EGCG was perfused 10 min before ischemia and during the whole reperfusion period. EGCG significantly increased left ventricular developed pressure (LVDP) and increased maximum positive and negative dP/dt (+/-dP/dtmax). EGCG also significantly increased the coronary flow (CF) at baseline before ischemia and at the onset of the reperfusion period. Moreover, EGCG decreased left ventricular end diastolic pressure (LVEDP). This study showed that lipid peroxydation was inhibited and Mn-SOD and catalase expressions were increased in the presence of EGCG. In addition, EGCG increased levels of Bcl-2, Mn-superoxide dismutase (SOD), and catalase expression and decreased levels of Bax and increased the ratio of Bcl-2/Bax in isolated rat hearts. Cleaved caspase-3 was decreased after EGCG treatment. EGCG markedly decreased the infarct size while attenuating the increase in lactate dehydrogenase (LDH) levels in the effluent. In summary, we suggest that EGCG has a protective effect on I/R-associated hemodynamic alteration and injury by acting as an antioxidant and anti-apoptotic agent in one.

• 한국농공학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.79-91
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• 2005

Wetland systems are widely accepted natural water purification systems around the world in nonpoint sources pollution control. Constructed wetlands have become a popular technology for treating contaminated surface and wastewater. In this study, the field experiment to reduce nonpoint source pollution loadings from polluted stream waters using wetland system was performed from June 2002 to March 2004, including winter performance using four newly constructed wetlands. The Dangjin stream water flowing into Seokmun estuarine lake was pumped into wetlands, and inflow and hydraulic residence time of the system was $500m^{3}{\~}1500m^{3}/day\;and\;2{\~}5$ days respectively. After 3 years operation plant-coverage was about $80~90\%$ from zero at initial stage even with no plantation. Average water quality of the influent in growing season was BOD_{5}\;3.96mg/L$, TSS 22.98 mg/L, T-N 3.29 mg/L, T-P 0.30 mg/L. The average removal rate of four wetlands for $BOD_{5},\;TSS,\;T-N\;and\;T-P$ in growing season was $24\%$, $62\%$, $54\%$, and $51\%$, respectively. And average water quality of the influent in winter season was $BOD_{5}$ 4.92 mg/L, TSS 12.47 mg/L, T-N 5.54 mg/L, and T-P 0.32 mg/L, respectively. The average removal rate of four wetlands for them was $-21\%$. $23\%$, $33\%$, and $53\%$, respectively. The reason of higher BOD_{5} effluent concentration in winter season might be that low temperature restrained microorganism activity and a organic body from the withered plant and algae was flown out. Except the result of $BOD_{5}$, the effectiveness of water quality improvement in winter season was satisfactory for treating polluted stream waters, and $BOD_{5}$ variation was within the range of background concentration. Performance of the experimental system was compared with existing data base (NADB), and it was within the range of general system performance. Overall, the wetland system was found to be satisfactory for NPS control such as improvement of polluted stream water.

• 대한환경공학회지
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• 제38권1호
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• pp.14-24
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• 2016

업종별 수질오염물질 배출 목록은 산업폐수 배출시설을 인허가할 때, 해당 시설 또는 업종에서 관리해야 하는 배출 가능한 수질오염물질을 정확히 검토하기 위함은 물론이고, 오염방지시설의 설계에도 필수적인 가장 기초적인 자료이다. 본 연구에서는 우리나라 폐수배출시설 3개 업종을 대상으로 수질오염물질 배출목록을 작성하기 위하여 해당 사업장의 일반현황 및 처리시설 운영 등에 대한 기초자료 수집과 해당 사업장에서 배출하고 있는 산업폐수중 특정수질유해물질을 비롯한 수질오염물질에 대한 수질 분석을 수행하였다. 본 연구의 조사대상 업종별 수질오염물질 배출목록을 확정하기 위해서 정상적인 시설운영 과정에서 해당물질이 폐수중으로 실제 배출될 수 있는 개연성을 확인하였다. 이를 위해, 먼저 원폐수 및 최종 배출수의 시료 분석에서 검출된 모든 수질오염물질을 평가대상으로 하고, 검출되지 않은 물질은 대상에서 제외한다. 다음으로 이들 평가대상 수질오염물질에 대하여 제조공정상에서 사용하는 각종 원료, 부원료, 불순물 등에서 포함될 가능성을 확인하고, 여기에서 확인될 경우 수질오염물질 배출목록으로 확정한다. 본 연구에서는 3개 업종을 대상으로 하였으며, 석유화학계 기초화합물 제조시설은 조사대상 물질 42종 중 특정수질유해물질 16종을 포함한 31종, 기타 기초유기화합물 제조시설은 특정수질유해물질 14종을 포함한 30종, 화력발전시설은 특정수질유해물질 8종을 포함한 20종의 수질오염물질이 배출목록으로 확정되었다. 본 연구에서는 수질분석과 개연성 평가를 통해 보다 객관적이고 타당성 있는 업종별 수질오염물질 배출목록을 작성하였다.