• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송∙미디어공학회 2021년도 하계학술대회
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• pp.283-285
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• 2021

본 논문에서는 수중에서 선박 하부에 붙은 오손생물(fouling organism)을 탐지하고 격자지도(grid map)로 나타내는 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 소나(sound navigation and ranging: SONAR) 센서와 오손생물사이의 시간 데이터를 수집한 후, 라즈베리 파이 4(raspberry pi 4)에서 수집된 데이터를 이용해 격자지도에 맵핑(mapping)함으로써, 선저하부의 상태를 파악하는데 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서는 제안된 지도 시스템을 이용하여 선박 하부에 붙은 오손생물의 분포를 확인할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2205-2213
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• 2000

NF와 RO를 이용한 용존성 물질의 제거특성을 관찰하기 위해 UF로 전처리된 지하수가 파일럿플랜트에 6개월 동안 연속 공급되었다. 그리고 NF와 RO에서 발생한 막 오염의 특성을 파악하고 막 오염물질을 규명하기 위해서 파일럿플랜트에서 NF와 RO를 분리하여 autopsy test를 실시하였다. Autopsy test에서는 파일럿플랜트에서 사용된 막의 투과플럭스와 화학세정에 따른 플럭스의 회복율을 측정하였다. 아울러 여기서 발생한 폐세정액의 수질을 분석하여 막 오염물질의 구성성분을 알아보고자 하였다. NF와 RO1의 비플럭스는 운전시간 100일 이후에 급격히 감소하기 시작하였고 RO1에서의 감소율이 NF에서보다 컸다. 회수율이 낮온 RO2의 비플럭스는 점진적으로 감소하였다. 파일럿플랜트에서 용존성 무기물질의 제거율은 전기전도도로 NF, RO1, RO2 막에서 각각 76.3%, 88.2%, 95.3%로 RO2에서 가장 높았다. 용존성 유기물질의 제거율은 TOC로 80%정도였다. 와권형 NF와 RO의 막 오염은 원수 유입부보다는 농축수 유출부에서 많이 발생하였다. 이것은 유출부로 갈수록 막면선속도가 낮아지고 원수 중 오염물질의 농도가 높아졌기 때문이다. 막 오염물질의 주성분은 무기성 Ca염과 유기성 Si염인 것으로 생각되며 비가역적 막 오염에 기여도가 가장 큰 물질은 Fe인 것으로 생각된다. 막 오염물질의 형상을 SEM으로 관찰한 결과 최근접 표면에 유기물질이 부착되어 있고 그 위에 판상모양의 무기성분이 쌓여 있는 형태가 관찰되었다. 미생물 막 오염은 거의 관찰되지 않았는데 이것은 UF에서 1차로 대부분의 미생물이 제거되었기 때문이다.

• 멤브레인
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• 제30권3호
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• pp.158-172
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• 2020

수처리용 멤브레인의 기능 개선은 물과 에너지 자원 부족의 문제를 해결할 대표적인 과제로 떠오르고 있다. 나노 멤브레인을 활용한 정수 과정이 실용 가능할 수준에 도달하려면, 여과막의 표면에 박테리아나 미생물이 축적되는 생물 오손(biofouling)을 해소하는 전략이 필수적으로 고안되어야 한다. 더 높은 내구성을 가지면서도 기본적인 목적인 여과에 대한 성능 저하 없이 작동하는 수처리용 멤브레인을 합성하기 위해 현재 수많은 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구들에서 다루어지는 전략들은 크게 두 가지 종류로 분류될 수 있다. 이 중 일반적으로 제시되는 유형은 멤브레인의 표면에 은 나노 입자를 고정하는 방식이다. 은 나노 입자를 활용하는 방법에도, 은 나노 입자가 오염 방지의 역할을 효과적으로 수행하는 데 필요한 표면과의 유의미한 결합을 실현하기 위해 여러 가지 세부 전략들이 제안되어진다. 은 나노 입자를 사용하는 방식에서 단점이나 독성 유발 가능성 등의 위험성이 제기되면서, 은 외에도 구리, 그래핀 또는 아연 산화물, 아민 부분과 같은 물질의 입자들을 적용하여 멤브레인을 알맞게 기능화 하는 유형의 연구들 또한 진행되었다. 위 두 가지 유형의 전략들을 주제로 한 연구들은 여러 번의 시도와 실험을 거쳐 합성된 멤브레인의 표면에서 박테리아의 박멸이나 그의 번식을 예방하는 등의 몇 가지 주목할 만한 성과를 낳았으며, 향후 추가적인 연구가 필요한 점들을 제시하였다. 본 리뷰논문은 금속 나노 입자 및 기타 물질들이 수처리용 멤브레인의 표면과 결합하여 그의 방오화 특성에 기인하는 영향을 조사한 연구들에 대하여 다루고 있다.

• 멤브레인
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• 제31권1호
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• pp.16-34
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• 2021

물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능에 대해 논의한다.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권2호
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• pp.51-65
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• 2008

The increasing demand for energy in the near future has created strong motivation for environmentally clean alternative energy resources. Microbial fuel cells (MFCs) have opened up new ways of utilizing renewable energy sources. MFCs are devices that convert the chemical energy in the organic compounds to electrical energy through microbial catalysis at the anode under anaerobic conditions, and the reduction of a terminal electron acceptor, most preferentially oxygen, at the cathode. Due to the rapid advances in MFC-based technology over the last decade, the currently achievable MFC power production has increased by several orders of magnitude, and niche applications have been extended into a variety of areas. Newly emerging concepts with alternative materials for electrodes and catalysts as well as innovative designs have made MFCs promising technologies. Aerobic bacteria can also be used as cathode catalysts. This is an encouraging finding because not only biofouling on the cathode is unavoidable in the prolonged-run MFCs but also noble catalysts can be substituted with aerobic bacteria. This article discusses some of the recent advances in MFCs with an emphasis on the performance, materials, microbial community structures and applications beyond electricity generation.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제40권3호
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• pp.136-143
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• 2016

Background: Mussels are stubborn organisms attached to solid substrata by means of byssus threads. The abundance of marine mussel Mytilus edulis in marine facilities like power stations was reason to select among fouling animals. Methods: Mortality patterns as well as physiological behavior (oxygen consumption, foot activity, and byssus thread production) of two different size groups (14- and 25-mm shell length) of M. edulis were studied at different hydrogen peroxide concentrations ($1-4mg\;l^{-1}$). Results: Studied mussels showed progressive reduction in physiological activities as the hydrogen peroxide concentration increased. Mussel mortality was tested in 30 days exposure, and 14 mm mussels reached the highest percentage of 90% while 25 mm mussels reached 81%. Produced data was echoed by Chick-Watson model extracted equation. Conclusions: This study points that, while it could affect the mussel mortality moderately in its low concentrations, hydrogen peroxide has a strong influence on mussels' physiological activities related to colonization. Therefore, hydrogen peroxide can be an alternative for preventing mussel colonization on facilities of marine environment.

• Macromolecular Research
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• 제17권4호
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• pp.259-264
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• 2009

Chemical modification of magnetic nanoparticles(MNPs) with functional polymers has recently gained a great deal of attention because of the potential application of MNPs to in vivo and in vitro biotechnology. The potential use of MNPs as capturing agents and sensitive biosensors has been intensively investigated because MNPs exhibit good separation-capability and binding-specificity for biomolecules after suitable surface functionalization processes. In this work, we demonstrate an efficient method for the surface modification of MNPs, by combining surface-initiated polymerization and the subsequent conjugation of the biologically active molecules. The polymeric shells of non-biofouling poly(poly(ethylene glycol) methacrylate)(pPEGMA) were introduced onto the surface of MNPs by surface-initiated, atom transfer radical polymerization(SI-ATRP). With biotin as a model of biologically active compounds, the polymeric shells underwent successful post-functionalization via activation of the polymeric shells and bioconjugation of biotin. The resulting MNP hybrids showed a biospecific binding property for streptavidin and could be separated by magnet capture.

• Membrane and Water Treatment
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• 제1권2호
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• pp.103-120
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• 2010

Surface modification of microfiltration and ultrafiltration membranes has been widely used to improve the protein adsorption resistance and permeation properties of hydrophobic membranes. Several surface modification methods for converting conventional membranes into low-protein-binding membranes are reviewed. They are categorized as either physical modification or chemical modification of the membrane surface. Physical modification of the membrane surface can be achieved by coating it with hydrophilic polymers, hydrophilic-hydrophobic copolymers, surfactants or proteins. Another method of physical modification is plasma treatment with gases. A hydrophilic membrane surface can be also generated during phase-inverted micro-separation during membrane formation, by blending hydrophilic or hydrophilic-hydrophobic polymers with a hydrophobic base membrane polymer. The most widely used method of chemical modification is surface grafting of a hydrophilic polymer by UV polymerization because it is the easiest method; the membranes are dipped into monomers with and without photo-initiators, then irradiated with UV. Plasma-induced polymerization of hydrophilic monomers on the surface is another popular method, and surface chemical reactions have also been developed by several researchers. Several important examples of physical and chemical modifications of membrane surfaces for low-protein-binding are summarized in this article.

• Journal of Microbiology
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• 제39권2호
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• pp.133-138
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• 2001

We investigated the antagonism of indigenous bacteria isolated from stressed mussels and their extracellular metabolites on the adult zebra mussel, Dreissena polymorpha. Selective bacterial isolates including Aeromonas media, A. salmonicida, A. veronii, and Shewanella putrefaciens, showed strong lethality against adult mussels and 100% mortality was observed within 5 days of incubation. Bacterial metabolites, fractionated and concentrated from stationary-phase culture supernatants of these bacterial isolates, displayed varying degrees of antagonistic effects on zebra mussels. Among the three size fractions examined, <5, 5-10, and >10 kDa, the mast lethal fraction seems to be >10 kDa for three of the four isolates tested. Further chemical analyses of these size fractions revealed that the predominant constituents were polysaccharides and proteins. No 2-keto-3-deoxyoctanoic acid (2-KDO), deoxyribonucleic acids (DNA) or uranic acid were detectable. Extraction of supernatants of two antagonistic isolates with polar solvent suggested that polar molecules are present in the active fraction. Our data suggest that extracellular metabolites produced by antagonistic bacteria are also involved in disease development in zebra mussels and elucidation of the mechanisms involved may offer a novel strategy for control of biofouling invertebrates.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제30권1호
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• pp.86-90
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• 2002

포항제철소에서 사용하는 살균제와 공장냉각수를 사용하여 실험실에서 생물막 형성과 금속부식에 대한 연구를 수행하였다. 부유성 미생물은 biocide (NaOCl, 0.2％ w/v)을 첨가하면 1.5 시간 내에 모두 사멸하였으나, 생물막에 있는 고착성 미생물은 일주일이 지나도 사멸이 되지 않았다. 생물막 형성은 공장냉각수를 고온고압으로 멸균하거나, biocide(NaOCl)를 첨가하였을 경우에는 주황색의 생물막이 형성되었으나, 공장냉각수를 그대로 사용하였을 경우에는 SRB 활성에 의한 흑색(FeS)의 생물막이 형성되었다. 흑색의 생물막이 형성된 곳에서의 금속부식 속도는 주황색의 생물막이 형성된 곳의 금속부식 속도보다 2.3배 더 빨리 진행되었다.