• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권3호
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• pp.457-462
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• 2002

Low Electromagnetic Field (EMF) intensity in the range of $1{\mu}T\;to\;10{\mu}T$(Tesla) was found to enhance the growth of CHO cells and the production of tPA in batch and perfusion cultivations. At $1{\mu}T\;intensity,\;1.3{\times}10^7$ viable cells/ml of maximum cell density and 80 mg/l of maximum tPA production were obtained in batch cultivation, compared to $2.8{\times}10^6$ viable cells/ml and 59 mg tPA/1 in unexposed case (control). A similar trend was observed in the perfusion process, where it was possible to obtain $1.2{\times}10^7$ viable cells/ml of maximum cell density and 81 mg tPA/l of maximum tPA production by more than 80 days of cultivation. However, there was not much difference between $1{\mu}T\;and\;10{\mu}T$ in perfusion cultivation, possibly due to better environmental growth conditions being maintained by continuous feeding of fresh medium into the reactor. On the contrary, both cell growth and tPA production were severely inhibited at higher than 1 mT intensity, showing no growth at 10 mT exposure. Specific growth rate was linearly correlated to specific tPA production rate at $1{\mu}T$EMF intensity, which represents a partially growth-related relationship. It was also found that a large amount of $Ca^2+$ was released at low EMF intensity, even though the cell growth was not much affected. Low EMF intensity significantly improved both cell growth and tPA production, and tPA production seemed to be more affected than the cell growth, possibly due to the changes of cell membrane characteristics. It can be concluded that the elaboration of EMF intensity less than $10{\mu}T$ could improve cell growth and tPA production, but mainly tPA secretion through batch or perfusion process in a bioreactor.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.55-64
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• 1995

본 연구는 최근 개발된 광합성세균(Rhodopseudomonas capsulata)을 이용한 연속적 폭기식 생물 반응조(이하 CABR)를 이용한 무희석 양돈 분뇨의 처리 결과를 보고하고 있다. CABR를 이용하여 24시간 동안 양돈 분뇨를 폭기 처리한 결과 유입량의 40%가 증발되었고, 유입분뇨의 전체 BOD, COD중 87%, 32%가 각각 제거되었으며, 전질소(T-N), 전인(T-P)은 각각 110%, 112%로 증가되었다. CABR 배출액의 질소 형태를 분석한 결과 암모니아성 질소($NH_4-N$) 농도는 저하된 반면, 유기태 질소(Org-N)농도는 증가하였다. 양돈분뇨의 주요 BOD원이며 악취의 주요물질인 저급지방산은 CABR의 처리결과 거의 제거 되었다. 한편 CABR 배출액의 유기액비로서의 이용성을 검토하였다. CABR 배출액은 식물성장에 필요한 질소, 인산, 칼리의 함량이 비교적 균형있게 포함되어 있으며, 특히 질소의 86%는 유기태질소(Org0N)로 되어 있어 완효성 비료로서의 이용 가능성이 시사되었다. 또한 중금속의 함량도 낮아 위해성의 문제는 없는 것으로 밝혀졌다. 이탈리안 라이그라스(목초)의 토경재배 실험결과 일반화학비료에 비해 생육량이 증가되었으며, 특히 질산태질소($NO_3-N$)의 작물내 함유량이 매우 낮았다. 이러한 결과는 CABR 배출액이 농작물 생산에 매우 적합한 유기액비로서 이용할 수 있음을 시사하고 있다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.519-525
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• 2008

생물살수여과법을 이용하여 대표적인 휘발성 유기물질인 toluene, styrene과 악취물질인 $H_2S$를 운전조건에 따른 제거 특성에 대해 실험적 고찰을 중심으로 진행하였다. $H_2S$ 제거 특성 고찰을 위한 autotroph과 mixotroph 조건하에서는 $H_2S$ 부하율이 낮은 조건($10g/m^3{\cdot}hr$)에서는 두 조건에서 모두 제거율이 99% 이상을 나타냈다. 부하율이 증가하면서 제거율이 감소하였으며, mixotroph 조건하에서 제거율이 다소 높았다. 방향족 휘발성 유기화합물질인 toluene과 styrene 농도변화에 따른 부하율과 제거용량 관계에서 toluene 부하율이 $40g/m^3{\cdot}hr$ 이하에서는 농도에 관계없이 제거율이 거의 99%를 나타내나 부하율이 증가함에 따라서 제거율은 감소하며 부하율이 증가해도 제거용량이 더 이상 증가하지 않는 최고제거용량을 나타내고 있으며 toluene 농도가 0.2, 0.5과 $1.0g/m^3$일 때 최고제거용량은 각각 40, 45, $60g/m^3{\cdot}hr$으로 나타내고 있다. toluene으로 순응된 살수여과탑에 styrene을 주입하여 순응시킨 후 styrene 제거 실험결과는 toluene 실험결과와 유사한 경향을 나타내었으나 전체적으로 제거효율이 낮게 나타났다. 순환살수액 유량 등의 적정 운전조건은 탑내 미생물의 활성도, 반응기 물리/화학적 특성에 따라 물질전달, 탑내 주입된 공기의 분배, 살수액 통과 경로, 미생물 분포도, 공극율 등에 따라 제거효율이 달라지므로 이를 고려한 적정 운전조건이 결정되어야 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권6호
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• pp.323-328
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• 2016

공기주입형 가압식 MBR 공정은 일반적인 침지식 MBR 공정과 마찬가지로 정상 운전조건에서 막 오염에 대한 제어 및 관리 기술뿐만 아니라 저유량, 저부하 조건과 같은 비정상 운전조건에서도 시설의 운영에 지장이 없도록 막 오염에 대한 제어 대책이 필요하다. $85m^3$/일 규모의 공기주입형 가압식 MBR 실증시설 운영을 통해 공기주입에 의한 분리막 오염 저감효과와 비상 시 운전조건에서 미생물에 의해 나타날 수 있는 막 오염 문제를 고찰하였다. 가압식 분리막에서 공기의 주입은 분리막 표면에서 공기방울에 의한 scouring 효과에 의해 TMP 상승 기간을 연장시키고 처리의 안정성과 높은 효율의 플럭스($40L/m^2{\cdot}h$ 이상)를 장시간 유지할 수 있는 것으로 분석되었다. 비정상 운전조건에서는 생물반응조에 PACl (53 mg/L as Al)을 주입한 경우 19%의 TMP 상승 감소효과가 있었으나 MBR 공정의 비정상 운전조건 지속에 따른 반복적인 PACl의 주입은 질산화 미생물의 활성도에 영향을 미치게 되어 궁극적으로 질소 처리효율이 악화될 수 있음을 회분식 배양 실험을 통해 확인하였다. 생물반응조에 PAC (0.6 g/L)을 주입한 경우에서는 연속운전 5일 동안 TMP 상승 없이 운전 초기 TMP인 $0.2kg/cm^2$을 유지하여 안정적으로 운전이 가능하였다. 이것은 미생물의 성장 저해조건에서 막 오염 원인물질을 유발하는 EPS와 같은 고분자 물질의 흡착에 따른 것으로 판단된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제29권1호
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• pp.7-13
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• 2002

Superoxide dismutase (SOD)를 과실에서 고발현시킨 형질전환 토마토 (서광과 꼬꼬)를 개발하였다. 카사바 배양세포에서 분리한 CuZnSOD (mSOD1)를 과실에 우세적으로 발현하는 ascorbate oxidase promoter (ASOp)를 이용하여 ASOp :: mSOD1/pBI101 벡터를 제작한 후 Agrobacterium 매개로 자엽 절편체를 형질전환하였다. Kanamycin 저항성 식물체를 기관발생 경로로 재분화시킨 후 Southern 분석으로 형질전환을 확인하였다. 서광과 꼬꼬 토마토의 형질전환체와 대조구 식물체의 과실을 성숙 단계별로 분류하여 단백질 함량과 SOD 비활성도 (units/mg protein)를 측정한 결과, 단백질 함량은 열매가 익은 단계로 갈수록 점점 감소하여 완전히 익은 단계에서 가장 낮았다. SOD 비활성도는 형질전환 토마토의 열매의 모든 단계에서 대조구보다 높았으며 완전히 성숙한 과실에서 가장 높았다. 성숙한 형질전환 서광과 꼬꼬 과실에서 SOD 비활성도는 비형질전환의 것보다 각각 약 1.6배와 약 2.2배 높았다. SOD isoenzyme gel 분석에서 도입한 mSOD1로 추정되는 CuZnSOD 밴드가 형질전환체에서 과실 성숙에 따라 강하게 발현되었다. 이상의 결과로서 ASO promoter에 의해 SOD 유전자가 토마토 과실에 특이적으로 발현됨이 확인되었다.

• 한국환경기술학회지
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• 제19권6호
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• pp.550-555
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• 2018

국제 해사기구 (IMO)에서 MARPOL 73/78은 조문과 여섯 개의 부속서로 구성되어 있다. Annex IV는 선박의 하수를 규제한다. 2012년 제 64회 결의안에서 선박에서 배출되는 하수 중 영양염류를 제거하도록 규제하였다. 2014년 해양수산부의 지원으로 영양염류를 제거 할 수 있는 대용량 폐수처리 장치를 개발하였다. Sequence Batch Reactor (SBR)와 Membrane Bio Reactor (MBR)를 결합한 새로운 공정이 개발되었다. 현존하는 SBR 공정의 사이클에서는 침전을 제외하고 통기 및 교반만을 사용하였고, 상기 막은 처리 된 물을 배출 시키는데 사용하였다. 본 연구에서는 MACROGEN 사의 NGS 분석 기술을 이용하여 Bench 규모 폐수처리 설비를 이용한 하수처리장 원수를 처리하기 위한 최적 운전조건에서 폭기조 내 미생물의 우점종을 분석하였다. 그 결과 Bacteroidetes는 호기성 박테리아의 27.1 %를 차지했으며 Gammaproteobacteria는 혐기성 박테리아의 16.8 %를 차지하였다. Operational taxonomic unit ratio에 Others 항목이 차지하는 비율도 상당하다고 볼 수 있는데 기존의 오수처리를 위해 필요했던 미생물 외에 아직 NCBI (National center for Biotechnology Information)에 등록되지 않은 미생물일 가능성이 있어 추후 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국가금학회지
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• 제36권2호
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• pp.177-186
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• 2009

형질전환 동물에 있어서 외래 유전자의 조절되지 않은 과다 발현은 생리적인 부작용이나 독성을 나타내게 된다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 외래 유전자 발현 조절 system인 tetracycline-inducible expression system(Tet system)을 도입하였다. 그러나 종래의 Tet system을 이용한 유전자 발현 조절은 system 자체의 구성 요소로 인한 미미한 leaky 현상 때문에 완벽하게 이루어지지 않는다. 본 연구에서는 보다 완벽한 외래 유전자의 발현 조절 system을 구축하기 위하여 rtTA 대신 진일보한 형태의 $rtTA2^SM2$를 도입하고 TRE 부분을 TRE-tight로 대체하였다. 확립된 retrovirus vector system을 이용하여 다양한 표적세포와 형질전환 닭으로부터 혈소판 생산의 일차적인 조절자이며, 조혈간세포의 생존과 증식에 있어서 매우 중요한 역할을 하는 human thrombopoietin(hTPO)를 생산하고자 하였다. In vitro 상의 연구에서, CEF 세포에서 발현되는 hTPO가 가장 높은 발현량과 발현 유도율을 나타내었으며, 상업적으로 판매되고 있는 hTPO나 다른 표적세포에서 생산된 hTPO에 비해 생물학적 활성이 가장 높은 것으로 확인되었다. 고농도로 농축한 재조합 retrovirus를 stage X단계의 계란의 배반엽 층에 미세주입하여 대리 난각 방법으로 배양한 결과, 미세주입한 138개의 계란 중 21일 후에 15개의 계란에서 병아리가 부화하였으며, 그 중 8마리가 형질전환 개체로 확인되었다. 이 형질전환 닭은 사료 1 g 당 0.5 mg의 doxycycline을 첨가하여 2주간 식이하였으며, 그 후 혈액을 채취하여 hTPO 농도를 측정한 결과 200ng/mL로 확인되었다. 또한 형질전환 개체 중 수컷의 정자에서 hTPO 유전자의 존재를 확인함으로써 germLine transmission의 가능성을 입증하였다. 이상의 연구 결과는 사람의 cytokine 단백질의 대량생산을 위한 생체반응기로서의 형질전환 닭의 생산 가능성을 제시한 데 의의가 있다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제33권3호
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• pp.206-211
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• 2009

인삼 모상근의 생장과 ginsenosides의 함량을 증가시키기 위하여 생장조절제가 첨가되지 않은 1/2 MS 배지에 석결명의 농도와 처리시기를 달리하여 인삼 모상근 KGHR-8 세포주를 30일간 배양하였다. 실험 결과, 고체배양에서 10 mg/L 석결명을 첨가하였을 때 생장량이 가장 높으며, 300 mg/L 이상 처리구는 대조군에 비해 생장이 낮았다. 액체배양시 10, 15 mg/L 석결명을 첨가하였을 때 생장량이 증가하였고 ginsenoside 함량은 10, 15 mg/L 처리구에서 각각 8.8%, 11.8% 증가를 보였다. 석결명의 최적 처리시점을 구명하고자 첨가시점을 달리하여 인삼 모상근의 생장량을 조사한 결과, 대조군보다 14일 후 10 mg/L 석결명을 접종한 처리구에서 생체중량 22.9%, 건조중량 20.7%으로 가장 높은 인삼 모상근의 생장 증가를 보였다. 또한, 광조사 효과를 조사하기 위해 암실과 광조사 처리구로 나누어 30일간 배양한 결과, 대조군과 비교하여 광조사 처리구에서는 18% 정도 생장량이 증가하였고 암실 처리구에서 거의 차이가 없었다. RT-PCR 결과에서는 10, 20 mg/L 석결명 처리구가 대조군에 비해 사포닌 생합성 관련 유전자인 squalene synthase, squalene epoxidase, dammarenediol synthase, cycloartenol synthase 및 $\beta$-amyrin synthase의 전사량이 증가하였다. Bioreactor (2L)를 이용하여 인삼 모상근을 배양한 결과 처리구가 대조군에 비해 5% 증가를 보였으며, ginsenosides 함량도 2.63 g으로 대조군에 비해 증가하였다. 따라서 석결명은 이차 대사산물인 사포닌의 생산에 영향을 미치는 elicitor로써 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제14권4호
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• pp.113-120
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• 2006

음식물류 폐기물 자원화과정에서 발생하는 폐수는 BOD 20,000~150,000mg/L이며, 매립금지로 적정수준까지 처리되어야 한다. 그러나 기존의 폐수처리시설에 의해서는 10일 이하로 처리하기가 불가능하다. (주)에코데이는 높은 산소전달효율, 높은 미생물(MLVSS) 유지와 유기물 농도 모두가 상향류의 PFR흐름을 갖는 ER-1 반응기를 이용하여 2~4일 이내로 처리할 수 있는 기술을 개발하였다. 하루 20톤의 음식물을 퇴비화 하는 H군 음식물 자원화시설에 Pilot plant를 설치하고, 자원화 과정에서 발생하는 고농도폐수(평균 BOD 64,431mg/L)와 저농도폐수(평균 BOD 16,500mg/L)에 대해 6개월간 실험하였다. 저농도폐수의 처리를 위해서 ER-1(HRT 2.5d)과 후단에 고도처리공정을 적용하였으며, 이때 전체공정에서 제거되는 유기물의 대부분이 ER-1을 통해 제거되었다. 저농도폐수 Pilot plant의 처리효율은 BOD 99%, COD 98%, SS 99%, T-N 97%, T-P 96%이다. 고농도 폐수 처리공정은 ER-1을 직렬로 배치하여 2단계 ER-1(1차 HRT 2.5d, 2차 HRT 1.5d) 후 고액분리를 통해 하수연계(BOD 2,000mg/L 이하)로 계획하였다. Pilot 실험결과 고농도 폐수에 대해서도 BOD 97%, COD 84%, SS 98%, T-N 66%, T-P 95%의 안정적인 처리효율을 얻을 수 있었다. 고농도 폐수처리시에 생물반응기의 냉각시설 없이 고온($50^{\circ}C$)으로 운전되었으나, 온도 조절 부분을 개선한다면 더 높은 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제24권4호
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• pp.345-353
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• 2022

산업과 생활환경에서 사용된 공학적 미세입자는 결국 하수처리장을 거쳐 수계로 배출되므로 미세입자의 수계 배출 제어에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 다수 연구에서 하수처리장 유출수 내 미세입자의 농도가 무영향관찰농도(No Observed Effective Concentration, NOEC)를 빈번히 초과하고 있는 것으로 보고되고 있어 전통적인 하수처리 기능과 더불어 미세입자를 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 하수처리장의 설계와 운영을 최적화시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 하수처리장 내 단위공정별 특성 및 운전조건에 따른 미세입자의 거동특성과 제거효율에 대한 예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 하수처리장 내 각 공정 특성별 및 주요 운전조건의 영향에 따른 미세입자 제거효율예측을 위한 모델을 개발함으로써 하수처리장에서 미세입자를 보다 효율적으로 제어하기 위한 도구를 제공하고자 하였다. 개발 모델에서는 수처리 계통에서의 4개 단위공정(1차침전지, 생물반응조, 2차침전지, 및 총인처리시설)을 고려하고, 슬러지처리 계통은 농축, 소화, 탈수 공정 등의 다중 공정을 통합한 단일 공정으로 모의한다. 모의 대상 미세입자는 TiO₂ (nano-TiO₂)로서, 수중에서의 용해와 변환은 미미하므로 부유성 고형물과의 부착 기작만을 고려하였다. 부유성고형물에의 nano-TiO₂ 부착 기작은 고-액상 간 평형가정에 기반한 겉보기분배계수(Kd)를 매개변수로 반영하였으며 정상상태에서의 미세입자의 농도 및 부하를 공정별로 계산할 수 있도록 하였다. 아울러 개발 모델 구동의 편의를 위하여 MS 엑셀기반 사용자 인터페이스를 제작하였다. 개발 모델을 이용하여 주요 운전인자인 고형물체류시간(Solid Retention Time, SRT)이 nano-TiO₂ 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다.