In order to reconstruct a benthic foodweb structure and assess the role of benthic microalgaes as a diet source for benthos, we analyzed the carbon and nitrogen stable isotopes of diverse benthos (bivalves, crustaceans, gastropods and fishes) and potential diets (particulate organic matter, sedimentary organic matter, benthic microalgae, seagrass, and macroalgaes) in the intertidal mudflat surrounding Yeongheung Island. The δ13C values of the diets indicated wide ranges (- 26.5‰ to - 8.4‰) while benthos showed a small range of δ13C values (-12.1‰ to - 17.8‰), although they were in the same range. Except for green algaes among the macroalgaes as well as sedimentary organic matter, δ15N values of the diet candidates (5.7±1.0‰) were lighter in comparison to those of the benthos (11.8±1.9‰). Based on the δ13C and δ15N data, the benthos were classified into 3 groups, indicating a different diet and trophic position. But benthic microalgae is the most important diet source for all three benthos groups based on their stable isotope ratios, suggesting benthic microalgae should be a main diet to the intertidal ecosystem. Hence this study highlights that the biomass of benthic microalgae as biological resource should be evaluated for the management of the intertidal ecosystem of Yeongheung Island.

본 연구는 미세조류 및 해조류 유주자의 피막화가 이들의 생장 및 생존에 미치는 영향을 파악할 목적으로 수행되었다. 갈조류의 세포벽을 구성하는 녹말과 알긴산을 다양한 비율로 혼합하여 친환경 피막소재로 이용하였으며, 염화칼슘 수용액에 적하(form a drop)한 후 피막의 형성 여부를 확인하였고, 미세조류 Nannochloropsis salina와 해조류 Ulva australis의 유주자를 피막화하여 생존율 및 성장률을 측정하였다. 미세조류와 해조류 피막은 녹말과 알긴산의 배합비 (무게비)가 5:5, 2:8, 0:10일 때에만 형성되었으며, 10:0과 8:2에서는 형성되지 않았다. 형성된 피막 중 녹말과 알긴산의 5:5 배합비에서 미세조류 개체수가 8.74×105 cells mL-1로 최대 증가를 보였으나, 알긴산만을 이용한 피막에서는 4.92×105 cells mL-1로 가장 낮았다. 따라서, 녹말과 알긴산의 혼합으로 구성된 피막에서 녹말의 함량이 증가할수록 미세조류 및 해조류 유주자의 생존 및 생장율은 증가되지만 알긴산이 50% 이하인 배합비에서는 물성이 약한 것으로 나타났다. 또한, 인공어초 표면에 응용한 결과, 99 개체 cm-2가 발아하는 것으로 나타났다. 본 연구는 해양생태계 복원을 위한 해조류 유주자의 생존율 및 생장률을 향상 시킬 수 있는 다양한 기초자료가 될 것으로 사료되어진다.

Although microalgae are considered as a promising feedstock for biofuels, cost-efficient harvesting of microalgae needs to be significantly improved. In this study, the use of electro coagulation as a more rapid flocculation method for harvesting a freshwater (Scenedesmus dimorphus) microalgae species was evaluated. The results showed that, electro coagulation was shown to be more efficient using an aluminum anode than using an iron anode. And optimum conditions of electro coagulation for harvesting Scenedesmus dimorphus were found. The optimum stirring speed was 100 rpm and optimum pH was 5. Furthermore, the current density which the fastest and highest recovery efficiency is achieved at 30 A/m2, while the highest energy efficiency was achieved at 10 A/m2. A the rapid and high recovery efficiency indicate that electro coagulation is a particularly attractive technology for harvesting microalgae.

한국 태안군 정산포와 황도 갯벌에서 저서미세조류의 종조성과 생물량의 계절적 변화가 바지락 생장과 연관성이 있는지를 파악하기 위하여 2012년 2월부터 11월까지 계절별로 조사되었다. 연구기간 동안 저서미세조류는 총 122종이 관찰되었으며, 정산포에서 85종(계절별 30-45종), 황도에서는 92종(32-57종)이었다. 연평균 엽록소 a 의 농도는 정산포에서 79.75 ㎎/㎡였고 황도에서 151.50 ㎎/㎡였다. 갯벌 퇴적물에서 서식하는 저서미세조류의 연평균 세포수는 정산포에서 13,255 cells/㎠이었고 황도에서 15,943 cells/㎠였다. 정산포에서 Cylindrotheca closterium, Gyrosigma sp.와 Navicula sp.가 우점하였고 황도에서는 Amphora sp.1., C. closterium, Detonula pumila, Navicula sp.와 Merismopedia sp.였다. 또한, 두 연구정점에서 최대의 세포수를 나타낸 종은 Paralia sulcata였다. 정산포 바지락의 소화기관에서는 계절별로 18-31종의 미세조류가 분류되었으며, 황도 바지락 소화기관에서는 19-25종의 미세조류가 동정되었고 P. sulcata는 모든 계절에 바지락 소화기관에서 확인되었다. 바지락의 연평균 비만도는 정산포에서 연평균 0.42로 황도의 0.57에 비해 0.15가 낮았다. 결과적으로 바지락의 먹이원인 저서미세조류의 풍도와 엽록소 a 의 농도는 바지락 생장과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 2014년 2월부터 11월까지 전북 고창의 하전 해수와 갯벌 표면의 식물플랑크톤과 저서규조 및 그 서식환경의 시공간적 변화를 조사하였다. 해수에서는 2월부터 10월까지 매월 식물플랑크톤 현존량, 종조성과 개체수 및 환경요인을 측정하였는데, 식물플랑크톤 엽록소 a 농도와 개체수는 2월에 가장 높았고 규조가 우점군이었으며 총 113종이 출현하였다. 저서규조 및 그 서식환경인 표층퇴적물에 관한 연구는 하전리 측선에서 간조 시에 계절별(2, 5, 8, 11월)로 각 9개의 정점에서 실시하였다. 표층퇴적물은 주로 사질실트와 사질니로 이루어졌으며, 유기물 오염도는 낮게 나타났다. 저서미세조류 생물량(엽록소 a)은 봄과 여름에 높게 나타났다. 저서규조는 총 163종이 출현했으며 Navicula sp.1과 Paralia sulcata 두 종이 우점하였다. 해수와 저서 표층에서 동일시기에 출현한 종은 5종으로 관찰되었다.

본 연구는 해양 미세조류에서 추출한 물질에 대한 광 발광(Photoluminescence) 측정 및 GC-MS 분석을 통해 유기발광다이오드 소자로 이용 가능한 물질을 탐색하고자 하였다. 국내에서 주로 서식하는 해양 미세조류 14종의 추출물을 분획으로 얻었으며 광 발광 측정 결과, Nitzschia denticula, Navicula cacellata, Nannochloropsis salina 총 3종의 추출물에서 광 발광 반응이 나타났다. 광 발광 반응을 보인 물질의 특성을 알아내기 위해 GC-MS로 분석하였으며, 그 결과 3종의 추출물이 imidazole, purine 및 quinoline기를 가진다는 것을 확인하였고, 이 계열의 물질들이 광 발광에 영향을 주는 것으로 판단된다.

This study investigated the effects of the light conditions on the productivity of scenedesmus dimorphus in the continuous mass cultivation system. To compare the algal productivity according to the light conditions, S. dimorphus was cultivated continuously under the wide range of light intensity(200-600 PPFD) and various light wavelength(white light and red-blue mixed light). After 100 days of cultivation under the different light intensity, the productivity of S. dimorphus increased as light intensity decreased. So, the productivity was maximized as 100 mg/L/d when light intensity was 200 PPFD. In case of light wavelength, the productivity of S. dimorphus was enhanced about 20% with the white light compared to that of the red-blue mixed light. Consequently, the optimal light conditions for the continuous mass cultivation of S. dimorphus were 200 PPFD as light intensity and white light as light wavelength.

본 연구는 규조류 Nitzschia sp., Phaeodactylum tricornutum, Skeletonema sp.와 녹조류 Chlorella vulgaris의 성장에 미치는 발광다이오드(LED) 단일파장의 영향을 파악하였다. 4종의 미세조류는 청색 LED(450 nm), 황색 LED(590 nm), 적색 LED(650 nm) 그리고 형광램프(복수파장)에서 배양하였다. Nitzschia sp., P. tricornutum 그리고 Skeletonema sp.의 최대성장속도와 최대세포밀도는 청색 LED에서 가장 높았고 형광램프, 적색 LED, 황색 LED 순이지만, C. vulgaris는 적색 LED에서 가장 높았다. 이는 청색 LED는 다른 파장에 비해서 규조류의 성장을 촉진시키는 작용을 하는 것으로 보인다. 따라서 미세조류의 단일파장 하에서 성장속도는 종 특이성 또는 분류군 특이성을 보이는 것으로 생각된다. 또한 이러한 결과는 향후 LED와 미세조류를 활용한 중금속 오염 퇴적물의 복원을 위한 중요한 정보로 활용할 수 있을 것이다.

The marine microalgae Chaetoceros calcitrans was cultured under a fluorescent lamp (CON) and light-emitting diodes (LEDs) of various wavelengths (blue, LB; red, LR; green, LG; white, LW); changes in growth, fucoxanthin, chlorophyll-a, amino acid and fatty acid profiles were investigated. LR-exposed cultures exhibited the highest specific growth rate (SGR) (0.34), whereas LG-exposed cultures showed the lowest SGR (0.26). After cultivation for 10 days, the maximum dry cell weight (g/L) of LR-exposed cultures was significantly higher than that of those exposed to other light conditions (LR≥ CON>LB≥LW≥LG). Eicosapentaenoic acid (EPA) levels were significantly higher in CON-exposed cultures compared to those exposed to LW (P<0.05), with no marked difference compared to those exposed to LB, LR and LG (P>0.05). The fucoxanthin content was highest in LB-exposed cultures (6.3µg/mL), whereas LW showed the lowest (3.6µg/mL; P<0.05). Chlorophyll-a content was highest in cultures exposed to LB compared to other light sources. These results suggest consistent differences in growth and biochemical composition after exposure to light of different wavelengths.

This study investigates the effect of sodium bicarbonate (NaHCO3) on growth of S. dimorphus. NaHCO3 concentration was varied from 0 to 2 g-C/L. As a result, the increase in concentration of NaHCO3 up to 1.5 g-C/L increased dry weight of algae. The highest specific growth rate of S. dimorphus was 0.36 day-1 which was obtained at concentration of 0.5 g-C/L NaHCO3. pH showed a large variation range at the concentrations lower than 0.5 g-C/L NaHCO3 whereas inorganic carbon, nitrate and phosphorus removal rates were almost same at the concentrations higher than 0.5 g-C/L NaHCO3 (0.75, 1, 1.25, 1.5, 2 g-C/L NaHCO3). Their average inorganic carbon, nitrate and phosphorus removal rate were 70 mg-C/L/d, 11.3 mg-N/L/d, and 1.6 mg-P/L/d, respectively. Thus, NaHCO3 didn’t effect on inorganic carbon, nitrate and phosphorus removal rate of S. dimorphus.

Microalgae is known as one alternative energy source of the fossil fuel with the small size of 5 ~ 50 µm and negative charge. Currently, the cost of microalgae recovery process take a large part, about 20 - 30% of total operating cost. Thus, the microalgae recovery method with low cost is needed. In this study, the optimum current for Scenedesmus dimorphus recovery process using electrocoagulation techniques was investigated. Under the electrical current, Al metal in anode electrode is oxidized to oxidation state of Al3+. In the cathode electrode, the water electrolysis generated OH- which combine with Al3+ to produce Al(OH)3. This hydroxide acts as a coagulant to harvest microalgae.Before applying in 1.5 L capacity electrocoagulation reactor, Scenedesmus dimorphus was cultured in 20 L cylindrical reactor to concentration of 1 OD.The microalgae recovery efficiency of electrocoagulation reactor was evaluated under different current conditions from 0.1 ~ 0.3 A. The results show that, the fastest and highest recovery efficiency were achieved at the current or 0.3 A, which the highest energy efficiency was achieved at 0.15 A.

국내 자동차용 경유에 혼합하여 유통 중인 바이오디젤은 물리적인 관점에서 기존 석유계 경유와 동점도, 밀도 등의 물성값이 유사하고 세탄가가 높은 장점이 있다. 또한 환경적인 측면에서는 기존의 석유유통 인프라 개조 및 변경없이 사용가능하다는 점과 함산소 연료로서 디젤기관에서의 연소성이 좋고 유해 배출가스 저감효과가 있으며 생분해성도 높아 환경오염이 적어 자동차용 경유 대체연료로 각광받고 있다. 그러나, 기존 식용계 작물을 원료로 하고 있다는 점에서 단점으로 지적되는 바이오디젤 대신 단위면적당 CO2 흡수율이 높고 빠른 성장 속도가 장점으로 거론되는 미세조류의 활용에 대한 연구가 대두되고 있다. 본 연구에서는 미세조류 중 Dunaliella tertiolecta 종을 이용하여 생산한 바이오디젤의 전환율을 연구하기위해 기존에 사용되고 있는 GC-FID분석방법의 문제점에 대해 조사하고 TOF-MS 장비를 통한 개별 지방산 메틸에스테르의 성분을 검토하였다.

우리나라는 겨울철에 미세조류가 성장하기에 적합하지 않은 기후조건을 가진다. 따라서, 차세대 바이오매스의 공급원료로서의 미세조류 배양을 겨울철에 이룩하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 적은 에너지를 이용하여 미세조류가 성장이 불가한 영외환경에서 미세조류를 성장시키기 위해서, 삼중막의 비닐하우스를 설치하였다. 또한 투명한 아크릴 재질로 수조를 제작하여 빛을 수조의 모든 면에서 받을 수 있게 함으로써, 빛의 이용성을 최대화하였다. 6가지의 다양한 실험조건을 설정하여 겨울철 영하의 기후조건에서 최소한의 비용으로 하수종말처리장 폐수를 사용하여 미세조류를 배양하였다. 또한 미세 조류 바이오매스를 증가시킴과 동시에 환경오염의 원인이 될 수 있는 영양염류 성분 중 질소를 최대 92%, 인을 최대 99%까지 제거시켰다. 본 연구에서 바이오디젤의 원료가 될 수 있는 가장 주된 지방산은 리놀렌산(C18 : 3n3)으로 총 지질량의 최대 61%까지 차지했다. 지방산의 생산성은 2.4 g m-2 day-1이었다. 결론적으로, 본 연구를 통하여 차세대 바이오매스 생산을 위한 미세조류 배양을 저온 시기에서도 이룩하였으며, 그에 따른 폐수처리에서도 좋은 성과를 이루었다.

에너지 소비의 증가와 화석 연료의 감소로 인해 바이오디젤과 같은 재생 가능한 대체 에너지 자원이 관심을 받고 있다. 미세조류를 이용한 바이오디젤은 기존의 농작물과 경쟁하지 않는 것과 더불어 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 미세조류 배양의 생산 비용 절감과 축산 폐수 처리라는 두 가지 목표를 충족시키지 위해 돈분 액체 비료를 사용하였다. 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond; SSRP)과 희석된 돈분 액체 비료를 이용하여 단일 미세조류 Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10 과 혼합 토착 미세조류 CSS를 20일 동안 각각 배양하였다. 미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 1.19±0.09 g L-1, 12.44±0.38mg L-1 day-1로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다. 돈분 액체 비료의 TN, TP의 제거율 역시 혼합 토착 미세조류 CSS에서 93.6%, 98.5%로 단일 종의 이용에 비해 30% 이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.

Food waste leachate (FWL) is a serious pollutant waste coming from the food waste recycling facilities in Korea. FWL has a high organic matter content and high COD to nitrogen (COD/N) ratio, which can disturb efficient methane production in the anaerobic digestion of FWL. In the present study a microalga, Clorella vulgaris (C.V), was used as co-substrate for the FWL anaerobic digestion in order to supply nutrients, decrease the COD/N ratio and increase its methane yield. Different co-digestion mixtures (COD/N ratios) were studied by using biochemical methane potential test and modified Gompertz equation for kinetic study. Mixed substrate of FWL and C. vulgaris in the co-digestion clearly showed more the biomethane yield than the sole substrates. The maximum methane production, 827.7 mL-CH4/g-VS added, was obtained for COD/N ratio of 24/1, whereas the highest improvement of methane yield was found for COD/N ratio of 15/1.