• KSBB Journal
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• 제14권3호
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• pp.328-336
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• 1999

본 연구에서는 제철소에서 배출되는 산업폐수를 이용하여 미세조류를 성공적으로 배양하였으며 이에 대한 모델링 연구를 통해 이산화탄소의 고정화 및 암모니아의 제거효율에 미치는 환경인자에 대하여 살펴보고 실제 옥외배양에서의 성능을 평가하고자 하였다. Bottle에서의 배양을 통해 산업폐수에서 미세조류가 성장하면서 암모니아를 완전히 제거할 수 있음을 확인하였다. 또한 이때 타양미생물의 성장은 미세조류의 성장에 비해 미미하였으므로 건조중량으로부터 고정화된 이산화탄소를 계산할 수 있었다. Raceway pond의 회분식운전 결과로부터 조류성장에 대한 모델을 구축하고 관계되는 parameter를 결정할 수 있었으며 이로부터 실제 옥외에서의 빛의 세기에서 고정화된 이산화탄소의 누적량 및 암모니아의 제거를 계산할 수 있었다. 그 결과 60 klux이상의 빛에서는 암모니아가 완전히 제거될 수 있다는 결과를 얻었으며 빛의 세기가 증가할 수록 성능이 향상되지만 빛에너지에 대한 효율은 감소하는 경향을 발견하였다. Raceway pond의 실제 옥외운전을 모사하기 위한 반연속식 배양실험에서는 dilution rate이 증가할 때 이산화탄소의 고정화율 및 암모니아의 제거율이 증가하나 암모니의 제거효율은 감소하는 경향을 얻었다. 또한 raceway pond의 옥외배양시 빛의 세기 및 폐수의 깊이, dilution rate에 따른 성능변화를 모델로 이용하여 계산하였는데 결과적으로 하루에 12시간동안 100klux의 태양빛이 공급되는 조건에서 raceway pond를 운전할 때 최적의 dilution rate은 0.425$day^{-1}$이며 이러한 조건에서 24.7 g$m^{2}day^{-1}$의 속도로 이산화탄소를 고정할 수 있는 것으로 평가되었다. 또한 이러한 조건에서 암모니아는 0.52 g $NH_3-Nm^{-2}day^{-1}$의 속도로 제거될 수 있으며 배출수증의 암모니아농도는 폐수의 깊이에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제27권6호
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• pp.703-709
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• 2013

Among many microalgae cultivation types, heterotrophic culture with low cost carbon sources and energy saving culture method is crucial. A result of estimating the effects of pH on wastewater treatment using heterotrophic growing microalgae Chlorella sorokiniana shows that there was no difference in microalgae growth amount and nitrogen, phosphorus removal rate by wide range of pH(5 ~ 9). From pH 5 to 9, total nitrogen, phosphorous and glucose removal rates were 10.5 mg-N/L/d, 2 mg-P/L/d, 800 ~ 1000 mg/L respectively. This study reveals that C. sorokiniana cannot metabolite glycerol heterotrophically, however, glucose and acetate were proper carbon sources for growth and T-N, T-P and TOC removal. This research highlights the potential of heterotrophic microalgal growth with wastewater treatment plant with wide range of pH and carbon sources.

• 한국패류학회지
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• 제31권1호
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• pp.35-41
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• 2015

실험에 사용된 미세조류는 이매패류 종묘생산시 유생과 치패의 먹이생물로 주로 이용되고 있는 Isochrysis galbana, Pavlova lutheri, Chaetoceros simplex, Tetraselmis tetrathele 등 4종을 선정하였으며, 배양환경으로 수온 (20, 25, 30, $35^{\circ}C$), 염분 (20, 25, 30, 33 psu) 그리고 조도 (60, 100, $140{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$) 를 서로 달리하여 4종의 미세조류에 대한 성장을 조사하였다. I. galbana의 성장은 수온 $20^{\circ}C$ 보다 $25^{\circ}C$에서 빠른 성장을 나타내었으며, 수온 $25^{\circ}C$일 때 일간 성장률은 염분 33 psu에서 0.413으로 가장 높았고, 20 psu에서 0.368로 가장 낮게 나타났다 (P < 0.05). 25 psu에서 일간 성장률은 0.383으로 30 psu 보다 낮게 나타났고, 20 psu 보다 높은 경향을 보였다 (P < 0.05). 이와 같은 수온과 염분에 따른 미세조류의 성장률은 종별로 다소 차이는 있으나 P. lutheri, T. tetrathele에서도 I. galbana의 성장과 유사한 경향을 나타내었다. 한편, C. simplex의 성장은 수온 $25^{\circ}C$ 보다 $30^{\circ}C$에서 빠른 성장을 나타내었으며, 수온 $30^{\circ}C$에서 일간 성장률은 배양 10일째 염분 33 psu에서 0.428로 가장 높았고, 20 psu에서 0.389로 가장 낮게 나타났다 (P < 0.05). 그리고 서로 다른 조도에서 배양한 미세조류 4종의 성장은 $100{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 보다 $140{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$의 조도에서 가장 빠른 성장을 나타내었다 (P < 0.05).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.8-16
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• 2014

미세조류는 이산화탄소를 제거하고 산업적으로 유용한 다양한 이차 대사물질을 생산해 내는 광합성 미생물로 생물산업분야에서 주목 받고 있는 유용한 자원이다. 이러한 미세조류를 실내에서 효과적으로 배양하기 위해서는 무엇보다도 효율적인 광원이 필수적이다. 최근 발달하는 LED광원은 광원의 크기가 작고, 에너지 효율이 우수하며, 특정 파장만 조사할 수 있다는 점 등의 다른 인공광원과 차별되는 많은 장점을 가지고 있다. LED광원을 미세조류의 배양에 적용하는 연구는 최근에 와서야 점차 시도되고 있는 실정이며, 아직까지 실험실 규모의 실험과 대표적인 특정 종 위주의 결과들만 나오고 있어, LED광원을 미세조류의 산업적인 배양에 적용하기 위해서는 더 많은 세부적인 연구 결과가 요구된다. 하지만 LED 조명을 미세조류 배양 분야에 적용하는 것은 효과적인 접근으로 생각되며, BT(Bio Technology) 산업에 새로운 지평을 열 것으로 생각된다. 따라서 본고에서는 최근 연구되고 있는 LED광원을 이용한 미세조류의 배양 현황 및 그 가능성에 대해서 조사하고, 향후 나아갈 방향에 대해서 기술해 보았다.

• 공업화학
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• 제20권3호
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• pp.285-289
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• 2009

최근 지구온난화 및 식량문제에 대한 관심이 증대되면서 그 해결책으로 미세조류에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 광합성 미세조류 Spirulina platensis는 이산화탄소를 고정할 수 있으며, 영양적 가치가 우수하여 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 Spirulina platensis NIES 39의 대량 배양을 위한, 배양온도, 초기 pH, 조도, 탄소와 질소원의 농도 등의 요인에 대한 최적 조건을 확립하고자 하였다. 배양 온도 $35^{\circ}C$에서 초기 pH 9.5, 조도 4500 lux에서 건조균체중량 2.10 g/L, 클로로필 함량 29.53 mg/L로 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 이때의 탄소원과 질소원의 농도는 각각 16.8 g/L $NaHCO_3$, 2.5 g/L $NaNO_3$이었다.

• ALGAE
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• 제33권1호
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• pp.127-141
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• 2018

Low efficiency in microalgal biomass production was largely attributed to the low density of algal cell cultures. Though mutations that reduced the level of chlorophyll or pigment content increased efficiency of photon usage and thus the cell-culture density under high-illumination growth conditions (e.g., >$500{\mu}mol\;photon\;m^{-2}\;s^{-1}$), it was unclear whether algae could increase cell-culture density under low-illumination conditions (e.g., ${\sim}50{\mu}mol\;photon\;m^{-2}\;s^{-1}$). To address this question, we performed forward genetic screening in Chlamydomonas reinhardtii. A pool of >1,000 insertional mutants was constructed and subjected to continuous subcultures in shaking flasks under low-illumination conditions. Complexity of restriction fragment length polymorphism (RFLP) pattern in cultures indicated the degree of heterogeneity of mutant populations. We showed that the levels of RFLP complexity decreased when cycles of subculture increased, suggesting that cultures were gradually populated by high cell-culture density (HCD) strains. Analysis of the 3 isolated HCD mutants after 30 cycles of subcultures confirmed that their maximal biomass production was 50-100% higher than that of wild type under low-illumination. Furthermore, levels of chlorophyll content in HCD mutant strains were similar to that of wild type. Inverse polymerase chain reaction analysis identified the locus of insertion in two of three HCD strains. Molecular and transcriptomic analyses suggested that two HCD mutants were a result of the gain-of-function phenotype, both linking to the abnormality of mitochondrial functions. Taken together, our results demonstrate that HCD strains can be obtained through continuous subcultures under low illumination conditions.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권2호
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• pp.260-267
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• 2023

In this study, we sought to improve lutein and zeaxanthin production in Mychonastes sp. 247 and investigated the effect of environmental factors on lutein and zeaxanthin productivity in Mychonastes sp. The basic medium selection and N:P ratio were adjusted to maximize cell growth in one-stage culture, and lutein and zeaxanthin production conditions were optimized using a central composite design for two-stage culture. The maximum lutein production was observed at a light intensity of 60 μE/m²/s and salinity of 0.49%, and the maximum zeaxanthin production was observed at a light intensity of 532 μE/m²/s and salinity of 0.78%. Lutein and zeaxanthin production in the optimized medium increased by up to 2 and 2.6 folds, respectively, compared to that in the basic medium. Based on these results, we concluded that the optimal conditions for lutein and zeaxanthin production are different and that optimization of light intensity and culture salinity conditions may help increase carotenoid production. This study presents a useful and potential strategy for optimizing microalgal culture conditions to improve the productivity of lutein and zeaxanthin, which has applications in the functional food field.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권1호
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• pp.63-69
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• 2011

The green algae Scenedesmus acuminatus was cultured in different media: animal wastewater and an artificial culture medium in order to evaluate potential use for tertiary treatment. The experiments were conducted with air flowrate 1~2 L/min at $28{\sim}30^{\circ}C$. The nitrogen and phosphorus showed very similar removal efficiencies (68~77 % and 69~80 % for nitrogen and phosphorus respectively). The optimal fed period was estimated as three days in the semi-continuous experiment. The effects of $CO_2$ (4.5 %) injection on nutrient uptake from animal wastewater (biological treatment effluent) were compared to an air injection under the same conditions of light and photoperiod. The uptake rates of nutrient with air injection were observed 0.009 gN/gChl-a/day, 0.028 gN/gChl-a/day and T-P 0.003 gP/gChl-a/day for nitrate, total nitrogen and phosphorus respectively. The rates were enhanced by addition of $CO_2$ to 0.026 gN/gChl-a/day, 0.076 gN/gChl-a/day and T-P 0.018 gP/gChl-a/day. This study establishes that $CO_2$ addition during nutrient deprivation of microalgal cells may accelerate tertiary wastewater treatment.

• KSBB Journal
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• 제15권6호
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• pp.644-648
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• 2000

Biological fixation of carbon dioxide using microalgae is known as an effective CO$_2$reduction technology. However, many environmental factors influence microalgal productivity. Optimal cultivation factors were determined for the green alga, Euglena gracilis Z, which offers high protein and vitamin E content for animal fodder. In batch culture in a photovioreactor, it was found that theinitial pH, temperature, CO$_2$concentration in air, and light intensity during the optimal cultivating conditions were 3.5, 27$^{\circ}C$, 5-10% and 520 ${\mu}$mol/㎡/s, respectively. When tap water and freshwater were used as cultivating media unsterilized tap water was found to be effective. A kinetic model was considered to determine the relationship between the specific growth rate and the light intensity. The half-velocity coefficient (K(sub)I) in the Monod model under photoautotrophic conditions was 978.9 ${\mu}$mol/㎡/s.

• 한국수산과학회지
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• 제32권2호
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• pp.160-164
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• 1999

해양 세균을 이용하여 규조류, Chaetoceros spp. 적조의 방제기술 개발을 위한 목적의 일환으로 우리나라 연안에서 분리된 Alteromonas sp. SR-14가 여러 가지 조건하에서 Chaetoceros calcitrans의 증식에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. Alteromonas sp. SR-14를 C. calcitrans와 혼합배양하였을 때 조류 증식 저해활성은 $20^{\circ}C$에서는 강하였으나 $25^{\circ}C$ 이상에서는 활성이 없었다. 그리고 C. calcitrans의 초기농도가 약 $10^4$ cells/ml이었을 때 Alteromonas sp. SR-14를 10 cells/ml 이하만 접종하여도 증식을 저해하였다. Alteromonas sp. SR-14는 대수기의 C. calcitrans에 대해서 저해 활성이 강하였고, 무기 영양염의 첨가나 1,300$\~$4,600 lux에서 조도변화 및 200 rpm으로의 진탕 등의 배양조건은 세균의 조류증식 저해활성에 영향을 미치지 않았다.