• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권3호
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• pp.525-537
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• 2024

Pilins are protein subunits of pili. The pilins of type IV pili (T4P) in pathogenic bacteria are well characterized, but anything is known about the T4P proteins in acidophilic chemolithoautotrophic microorganisms such as the genus Acidithiobacillus. The interest in T4P of A. thiooxidans is because of their possible role in cell recruitment and bacterial aggregation on the surface of minerals during biooxidation of sulfide minerals. In this study we present a successful ad hoc methodology for the heterologous expression and purification of extracellular proteins such as the minor pilin PilV of the T4P of A. thiooxidans, a pilin exposed to extreme conditions of acidity and high oxidation-reduction potentials, and that interact with metal sulfides in an environment rich in dissolved minerals. Once obtained, the model structure of A. thiooxidans PilV revealed the core basic architecture of T4P pilins. Because of the acidophilic condition, we carried out in silico characterization of the protonation status of acidic and basic residues of PilV in order to calculate the ionization state at specific pH values and evaluated their pH stability. Further biophysical characterization was done using UV-visible and fluorescence spectroscopy and the results showed that PilV remains soluble and stable even after exposure to significant changes of pH. PilV has a unique amino acid composition that exhibits acid stability, with significant biotechnology implications such as biooxidation of sulfide minerals. The biophysics profiles of PilV open new paradigms about resilient proteins and stimulate the study of other pilins from extremophiles.

• 한국광물학회지
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• 제25권3호
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• pp.155-162
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• 2012

토양 및 지하수 등의 혐기성환경에 서식하는 황산염환원박테리아의 활동으로 생성되는 맥키나와이트가 용존산소에 의해 산화 및 용해되는 특성을 관찰하였다. 오염지역에 산화지하수 유입에 의한 용존산소량 증가로 인해 안정화된 핵종들(예: 환원우라늄)이 산화 및 용해되는 상황에서 일반적으로 같이 공존하는 황화광물의 역할을 알아보고자 하였다. '디설퍼비브리오 디설프리칸스(Desulfovibrio desulfuricans)'라는 황산염환원박테리아가 만든 맥키나와이트를 '과산화수소수'와 '아질산나트륨'으로 산화시키면서 발생되는 광물 용해 현상을 약 2주 동안 관찰하였다. 산화제의 종류에 따라 시료의 광물학적 산화 및 용해 반응 특성은 달랐으나, ${\mu}m$ 크기의 황화광물 입자들에 의한 용존산소의 소모와 그에 따른 황산염 농도의 증가로 인해 산화수가 초기에 안정화되었다. 이와 같은 결과로부터 알 수 있는 사실은, 황산염환원미생물에 의해 다량 만들어지는 황화광물이 지하수의 산소를 소모시켜 환원 환경의 교란을 예방할 뿐만 아니라 버퍼물질로써 환원/침전된 핵종들의 장기 안정화에 상당한 기여를 할 것으로 예상된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권4호
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• pp.247-252
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• 2014

가곡광산은 스카른형 광상으로서 섬아연석, 방연석, 황동석, 자류철석 등의 황화광물을 수반한다. 이러한 광물은 전극분극에 의한 IP effect가 크기 때문에 광대역유도분극(spectral induced polarization; SIP)법을 이용하여 효과적으로 탐사할 수 있다. 따라서 이 연구는 황화광물 함량 및 입자의 크기를 지시하는 충전도와 시간상수를 실내 SIP 측정을 통하여 구하고 이로부터 가곡광산 내 두 광체에 대한 광화작용 차이를 비교하는데 목적을 두었다. 이를 위해 남쪽의 월곡광체와 북쪽의 선곡광체를 대상으로 시료를 채취하였다. 시료의 광화작용 특성을 파악하기 위해 휴대용 XRF 측정기를 이용하여 금속의 함량을 측정했고, 실내 암석 SIP 측정시스템을 이용하여 SIP 자료를 획득했다. XRF 측정결과 가곡광산 광체는 철, 아연, 납, 구리 등의 금속을 수반하고 있다. 특히 아연과 철의 함량이 다른 금속과 비교하여 매우 높았고, 이 두 금속은 현미경 관찰을 통하여 섬아연석과 자류철석에 의한 영향으로 판단하였다. SIP 등가회로 분석 결과, 월곡광체가 선곡광체에 비하여 금속의 함량이 더 높았기 때문에 황화광물을 더 많이 수반하는 것으로 판단했고, 이는 SIP에서 충전도의 결과와 잘 부합한다. 반면 선곡광체의 시간상수가 더 컸기 때문에 선곡광체가 월곡광체보다 황화광물 입자 크기가 더 큰 것으로 판단했다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.202-208
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• 2021

유도분극(Induced Polarization, IP)탐사가 1973년에 국내 학술지에 처음 소개되었으며, 그 이후 석탄 및 금속광상탐사에 응용되기 시작하면서 대학 및 연구기관에서 유한요소법에 의한 IP 모델링 연구와 인공모형 시료의 유도분극반응 측정 기술이 개발되었다. 1980년 중반에 광대역유도분극(SIP) 탐사기가 국내에 도입되면서 실내 측정 및 해석 기술이 개발되었으나 자원산업의 쇠퇴와 더불어 광상탐사 현장에서 널리 활용되지는 못했다. 1990년대에는 IP탐사가 황화광물의 열수광상 및 벤토나이트 광화대 조사와 해수 침입에 의한 지하수 오염지역에 적용된 사례가 있다. 2000년대 들어서면서 IP탐사의 3차원 역해석 기술이 개발되고, 국내외 광물자원확보를 위한 정밀물리탐사 기술이 요구되면서 암석 시료의 SIP 측정 및 현장 탐사 기술이 확보되었으며, 해남지역 금은광상의 광화대 탐사에 적용한 결과 SIP탐사 기술이 황화광물을 포함하고 있는 금속광상탐사에 유용함이 입증되었다. 이러한 IP 탐사는 리튬, 코발트, 니켈과 같은 첨단 산업의 핵심광물 탐사에서 효과적일 것으로 여겨지고, 또한 환경오염과 지반조사 분야에서도 유용할 것으로 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제23권2호
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• pp.107-115
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• 2010

한국원자력연구원 지하처분연구시설의 지하심부에 생존하는 미생물을 이용하여 용존우라늄의 제거 및 광물화에 대한 실험을 실시하였다. 미생물은 철환원박테리아와 황산염환원박테리아로 구분하여 개별적으로 실험을 실시하였으며, 실험 후 X-선 회절분석 및 주사전자현미경을 이용하여 생성광물을 확인하였고 용액상의 농도 변화는 유도결합플라즈마분석기를 이용하여 분석하였다. 철환원박테리아에서는 우라늄과 철이온이 공존할 때, 우라늄보다는 철이온이 선택적으로 환원과정에 참여하였으며, 결과적으로 우라늄의 환원 및 제거가 거의 이루어지지 못하였다. 하지만, 망간이 포함된 조건에서는 상당량의 우라늄 제거 효과가 나타났다. 황산염환원박테리아에서는 철과 망간이 공존할 때, 철이 선택적으로 황과 결합하여 맥키나와이트(FeS)라는 황화광물을 형성하였으며, 망간으로 구성된 황화광물은 만들어지지 않았다. 하지만, 망간이 공존하는 경우에 우라늄의 제거는 훨씬 효과적이었는데, 이는 황화광물에 불순물로 포함된 망간이 우라늄의 흡착 및 포획에 큰 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제18권2호
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• pp.107-124
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• 1985

More than fifty copper veins are emplaced around late Cretaceous granitoid stock in Haman-Gunbuk district, southernmost part of Korea. These veins cut both late Cretaceous granitoids and hornfels of Jindong formation which is intruded by the granitoids. The paragenesis of veins is nearly the same, consisting of (1) an early vein stage in which most iron oxide minerals, tourmaline and other silitcate minerals were deposited, (2) a calcite and quartz with base·metal sulfide stage and (3) late vein lets of barren calcite stage. Fluid inclusion studies reveal highly systematic trends of salinity and temperature during mineralization. Ore fluids of early vein stage were complex NaCl-KCl rich brines. Salinities of polyphase inclusions in quartz and scapolite in thie stage reached up to 72 wt.% and gradually decreased to 10.5wt. % in closing stage. Homogenization temperatures of inclusions in the beginning of this stage were up to $490^{\circ}C$ and then declined steadly to $290^{\circ}C$ in the late stage. Salinities of fluid inclusions in quartz and calcite of base·metal sulfide stage were 37.4~5.7wt. % and homogenization temperatures range from $373^{\circ}C$ to $170^{\circ}C$. Intermittent boiling of early vein fluid is indicated by fluid inclusions in quartz. Potassic alteration of granodiorite adjacent to early vein seems to be related to early saline vein fluid. Fluid inclusion data of base-metal sulfide stage of this area reveal nearly the same range as those of Koseong copper mining district about 30km apart from this area.

• 자원환경지질
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• 제24권2호
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• pp.107-129
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• 1991

The Yonghwa gold-silver deposits are emplaced along $N15^{\circ}{\sim}25^{\circ}W$ trending fissures in middle Cretaceous porphyritic granite or Precambrian Sobaegsan gneiss complex. The results of paragenetic studies suggest that vein filling can be subdivided into four identifiable stages; state I: the main sulfide stage, characterized by base-metal sulfide minerals, iron oxides and minor electrum, stage II: electrum stage, stage III: electrum and silver-bearing sulfosalts stage, stage IV: post ore stage of carbonates and quartz. The ore mineralogy suggests that depositional temperature of the formation of the gold and silver minerals are estimated as 200 to $250^{\circ}C$ and 140 to $180^{\circ}C$, respectively. Sulfur fugacity of the formation of the gold and silver minerals are estimated as $10^{-14.0}$ to $10^{-12.2}$ atm and $10^{-18.5}$ to $10^{-17.2}$ atm, respectively. A consideration of the pressure regime during ore deposition bases on the fluid inclusion evidence of boiling suggests lithostatic pressure of less than 180 bars. This range of pressure indicate that vein system lay at depth of 700m below the surface at the time during mineralization. Salinities of ore-bearing fluids range from 0.4 to 6.9 wt.% equivalent NaCl. The sulfur and carbon isotopic data reveal that these elements were probably derived from a deep-seated source. The ${\delta}^{18}O$ of the hydrothermal fluid was determined from ${\delta}^{18}O$ values of quartz and calcite. Oxygen and hydrogen isotopic studies reveal that meteoric water dominate over ore-bearing fluid.

• 한국광물학회지
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• 제23권3호
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• pp.211-217
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• 2010

스카른 Zn-Pb-Cu 복합광석을 구성하는 주요 구성 광물의 정량분석을 목적으로, 마이크로 포커스 X-ray 단층촬영 장비를 이용한 스카른 복합광석의 3차원 비파괴검사를 수행하였다. X-ray 단층화상의 화상결함을 감소시키고자 제안된 화상보정법을 이용하여 화상들을 보정한 후에 3차원으로 재구성하였다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면분석과 보정된 X-ray 단층화상을 비교하여 주요광물에 대한 CT 값의 범위를 결정하였다. 재구성화상 내 전체 광물의 체적비율을 분석한 결과, 황화광물 20.5%, 맥석광물 79.5%로 평가되었다. X-ray 3차원 단층화상 정량분석법은 광석 내 유용광물의 부존형상과 회수율 분석에 유용하게 적용될 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권4호
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• pp.534-544
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• 2014

The effects of microbial iron reduction and oxidation on the immobilization and mobilization of copper were investigated in a high concentration of sulfate with synthesized Fe(III) minerals and red earth soils rich in amorphous Fe (hydr)oxides. Batch microcosm experiments showed that red earth soil inoculated with subsurface sediments had a faster Fe(III) bioreduction rate than pure amorphous Fe(III) minerals and resulted in quicker immobilization of Cu in the aqueous fraction. Coinciding with the decrease of aqueous Cu, $SO_4{^{2-}}$ in the inoculated red earth soil decreased acutely after incubation. The shift in the microbial community composite in the inoculated soil was analyzed through denaturing gradient gel electrophoresis. Results revealed the potential cooperative effect of microbial Fe(III) reduction and sulfate reduction on copper immobilization. After exposure to air for 144 h, more than 50% of the immobilized Cu was remobilized from the anaerobic matrices; aqueous sulfate increased significantly. Sequential extraction analysis demonstrated that the organic matter/sulfide-bound Cu increased by 52% after anaerobic incubation relative to the abiotic treatment but decreased by 32% after oxidation, indicating the generation and oxidation of Cu-sulfide coprecipitates in the inoculated red earth soil. These findings suggest that the immobilization of copper could be enhanced by mediating microbial Fe(III) reduction with sulfate reduction under anaerobic conditions. The findings have an important implication for bioremediation in Cu-contaminated and Fe-rich soils, especially in acid-mine-drainage-affected sites.

• 대한환경공학회지
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• 제27권6호
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• pp.657-662
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• 2005

황화철은 자연 퇴적토와 공극수에서 생물학적 과정이나 무생물학적 과정에 의해서 상당량 생성된다. 본 연구에서는 6가 크롬과 황화철로부터 용해되어 나온 이가 철과 6가 크롬의 반응에 관하여 알아보기 위해 6가 크롬의 초기농도를 다르게 하여 pH 4와 8에서 수용액상과 고체상으로 나누어 실험을 수행하였다. 또한 철산화물인 ${\alpha}-Fe_2O_3$, ${\alpha}-FeOOH$, $Fe_3O_4$와 0가 철을 이용하여 황화철에 의한 6가 크롬의 제거효율을 비교하였다. 6가 크롬의 제거율은 pH 4일 때가 pH 8일 때 높았으며 이는 낮은 pH에서 황화철로부터 용해되어 나온 이가 철의 양의 pH 4에서 더 많기 때문인 것으로 판단된다. 투과전자 현미경(Transmission Electric Microscopy)을 이용한 황화철의 표면 분석을 통하여 고체 표면에 형성된 침전물을 확인하였다. 이는 황화철에 의한 6가 크롬의 환원 작용에 의하여 iron(oxyhyoxide) 침전이 형성된 것으로 판단된다. 황화철은 철 산화물 및 영가 철에 비하여 그 제거능이 월등하며 이는 이가 철과 함께 황화물의 상호작용인 것으로 사료된다.