본 연구에서는 영종도에 위치한 인천과학고등학교 주변에 서식하는 개미와 개미집 근권토양을 두 차례에 걸쳐 채취한 것을 활용하여 토양미생물 순수분리 및 동정을 진행하였다. 채취된 개미의 더듬이의 모양, 털의 위치 및 분포 등의 형태학적 동정 및 DNA extraction을 통한 분자생물학적 동정을 통하여 채취한 개미를 Camponotus japonicus으로 결론하였다. 토양미생물을 연속희석법을 이용하여 확인한 결과 채취한 개미집 세 곳에서 각각 12, 18, 10개의 종이 동정되었다. 개미집 근권토양의 비옥도가 상대적으로 높다는 선행연구를 바탕 으로 ‘분리한 토양미생물이 다양한 유기물 분해 효소활성을 보일 것’이라는 가설을 세웠고, 이를 확인하기 위해 분별배지를 제작하여 디스크 확산법을 진행하였다. 실험 결과 개미집 근권 토양에서 분리된 균주가 일반 토양에 서 분리된 균주에 비해 높은 효소활성을 보임을 확인하였으며 개미집 근권 토양 미생물의 불용성인산 가용화능 이 우수함을 확인하였다. 이후 위 실험들을 바탕으로 개미집 근권 토양 미생물이 식물 생장을 촉진시켜 미생물을 접종한 토양에서의 식물의 건조 질량이 증가하였음을 확인하였다.

본 연구는 차나무식재지 토양에서 LB-CMC 한천배지를 이용하여 목질계 바이오매스 분해능이 우수한 미생물을 분리하고자 실시하였다. 그 결과 목질계 바이오매스분해에 우수한 활성을 보이는 3종의 박테리아를 분리하였다. 16S rRNA 유전자를 이용하여 3종의 박테리아를 동정한 결과 모두 Bacillus속에 속하였다. CMC zymogram 분석결과 Bacullus 3종 모두 약 44kDa의 셀룰레이즈가 존재하였다. Bacillus sp. CS1의 최적생장 온도는 37℃였으며, CMCase의 최대활성은 배양 36시간 후였고, xylanase는 배양 후 12시간에 최대활성을 보였다. CMCase와 xylanase의 최적 pH는 각각 5.0이었다. CMCase의 열안정성은 높았지만, xylanse는 열에 불안정한 것을 보였다. Bacillus sp. CS2의 최적 생장온도는 37℃였으 며, CMCase와 xylanaase의 활성은 배양 후 36시간이 가장 높았다. CMCase의 최적 온도와 pH는 각각 37℃와 pH 4.0이었지만, xylanaase의 최적 온도와 pH는 50℃와 pH 5.0이었다. CMCase와 xylanase는 비교적 열에 안정적이었다. Bacillus sp. CS3 최적 생장 온도는 37℃였으며, CMCase와 xylanase의 활성은 배양 후 36시간이 가장 높았다. CMCase 및 xylanase에 대한 최적의 온도와 pH는 37℃와 4.0이었다. CMCase의 열안정성을 보였지만, xylanase는 열에 불안정한 것을 보였다.

음식물류폐기물 직매립, 해양투기 등이 금지됨에 따라 음식물류폐기물은 대부분 자원화를 통해 처리되며 퇴비화하여 생산한 음식물류혼합퇴비(이 하, 음폐퇴비)는 작물 생산성을 향상 등을 위하여 농경지에 퇴비로 사용한다. 하지만, 염분 집적에 의한 작물 생육이 우려되며 이에 따른 피해를 줄이기 위하여 음폐퇴비와 블랙카본, 유용 미생물을 함께 사용하면 염분에 의한 피해를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이에 본 연구는 음폐퇴비와 바이오차의 한 종류인 블랙카본, 유용 미생물을 처리 시 상추의 수량과 토양 특성 변화를 알아보고자 하였다. 처리구는 무비구(NF), 무기질 비료 (NPK), 무기질 비료 + 음폐퇴비 (NPKF, 대조구), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 블랙 카본 (NPKFC), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 미생물 (NPKFB), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 블랙카본 + 미생물 (NPKFCB)이다. 상추 생육 조사 결과, 생육 후기인 21일째에 NPKFCB 처리구에서 엽장 20.7 cm, 엽폭 20.2 cm, SPAD-502 32.0으로 가장 생육이 좋았으며, 수량 조사 결과 또한 NPKFCB 처리구에서 주당 총 엽수가 28.8개로 가장 많았다. 수량지수는 무처리가 84.1로 가장 낮았고 NPKFCB 처리구에서 128.7로 가장 높았다. 이는 블랙카본에서 공급되는 K, P, Ca 등의 양분과 미생물 활성화가 작물 생산성 향상에 도움을 준 것으로 판단된다. 토양 화학성 분석 결과 pH는 NPKFB 처리구에서 6.9로 가장 높았으며, EC는 NPKF에서 1.7 dS m-1로 가장 높았다.

Natural environmental resources are considered a prospective source of microorganisms capable of producing biocatalysts with great potential in industrial areas. Arable soil fertilized with peat moss is a habitat for various microorganisms. The present research focused on the isolation and identification of hydrolase-producing bacteria that thrive at a broad temperature range. In this study, a total of 33 strains were isolated from arable soil fertilized with peat moss (Silla Garden in Busan, South Korea). The isolated bacteria were mesophiles and thermophiles with a wide temperature range. Taxonomic identification showed that the isolated strains belonged to 2 phyla, 5 families, 10 genera, and 24 species. Subsequently, the isolated strains were screened for hydrolase (amylase, lipase, and protease) activity. All isolates possessed activity of at least one enzyme and six bacterial isolates produced combined extracellular enzymes. Diversity of soil bacteria species in the present study suggest the potential of soil bacteria in the various industrial applications.

Microbiologically Influenced Corrosion (MIC) occurring in underground buried pipes of API 5L X65 steel was investigated. MIC is a corrosion phenomenon caused by microorganisms in soil; it affects steel materials in wet atmosphere. The microstructure and mechanical properties resulting from MIC were analyzed by OM, SEM/EDS, and mapping. Corrosion of pipe cross section was composed of ① surface film, ② iron oxide, and ③ surface/internal microbial corrosive by-product similar to surface corrosion pattern. The surface film is an area where concentrations of C/O components are on average 65 %/ 16 %; the main components of Fe Oxide were measured and found to be 48Fe-42O. The MIC area is divided into surface and inner areas, where high concentrations of N of 6 %/5 % are detected, respectively, in addition to the C/O component. The high concentration of C/O components observed on pipe surfaces and cross sections is considered to be MIC due to the various bacteria present. It is assumed that this is related to the heat-shrinkable sheet, which is a corrosion-resistant coating layer that becomes the MIC by-product component. The MIC generated on the pipe surface and cross section is inferred to have a high concentration of N components. High concentrations of N components occur frequently on surface and inner regions; these regions were investigated and Na/Mg/Ca basic substances were found to have accumulated as well. Therefore, it is presumed that the corrosion of buried pipes is due to the MIC of the NRB (nitrate reducing bacteria) reaction in the soil.

본 연구는 염류집적 국화 재배지 토양적응성 인산분 해미생물 탐색하고 선발된 미생물 시용을 통한 염류집 적 국화 재배지 토양에서의 토양 화학성의 변화를 조 사하였으며 이를 통하여 염류 집적 국화 재배지 토양 환경 개선 기술을 개발하고자 수행되었다. 시험에 사용 된 인산분해미생물은 염류집적토양에서 분리된 Pseudomonas putida(KSJ11), Acinetobacter calcoaceticus (KSJ3) 및 Acinetobacter calcoaceticus (WP20) 3종류 이었으며 미생물의 제형은 버미큘라이트에 혼합되어 있 는 상용화된 제품을 이용하였다. 시험장소는 광주광역 시 광산구 소재 신우화훼농장의 15년간 작물이 재배되 어 염류집적현상이 나타나는 국화재배지에서 처리구 82 m2에 각각의 미생물 제재 250 L씩 시용하였다. 염 류집적이 이루어진 국화재배온실에 처리된 인산분해미 생물 Acinetobacter calcoaceticus(KSJ3; WP20)는 유 효인산을 효율적으로 분해하는 것으로 나타났으며, 특히 Acinetobacter calcoaceticus(WP20)는 염류의 분 해능력이 높았다. 인산분해미생물 시용에 따라 토양내 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량의 증가가 A. calcoaceticus(KSJ3; WP20)처리구에서 뚜렷하게 나타났 으며 이러한 변화의 영향으로 판단되는 토양내 전기전 도도도 증가되었다. 또한 인산분해미생물 시용은 선충 밀도의 감소효과를 나타내어 토양환경개선을 위한 재 료로 활용될 가능성을 나타내었다. 결과적으로 염류집 적이 이루어진 국화재배 온실에서의 인산분해미생물 시 용은 처리된 미생물의 종류에 따라 차이를 나타내었지 만 토양의 유효인산량 증가와 양이온의 유용화에는 분 명한 효과를 나타내었다. 따라서 염류집적 토양에서의 인산분해미생물 시용은 토양양분의 효율적인 사용을 가 능하게 할 수 있는 방안이 될 수 있기 때문에 시비량 절감 등의 방법으로 활용할 수 있다고 판단되었다.

실험실에서 형질전환될 수 있는 세균들은 자연환경 조건에서도 형질전환 능력이 발달하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 환경 내에서 형질전환 능력이 있는 세균의 존재는 확실한 것으로 여겨진다. DNA는 무기물에 부착된 상태에서는 핵산분해효소에 의한 분해로부터 보호되는 것으로 알려져 있다. 비록 DNA가 토양 속에 분산되어져 일정 비율로 가수분해되더라도, 수 주일 후에도 낮은 비율로 감지될 수 있다. 따라서 free DNA는 자연적 형질전환을 할 수 있을 만큼

2015년에 UNFCCC(United Nations Framework Convention on Climate Change)에서 채택된 파리기후변화협약(Paris Agreement)은 195개국의 당사국들이 온실가스 배출을 감축해야 하는 목표와 실행계획이 담겨 있으며, 우리나라는 2030년 온실가스 배출전망치(BAU, Business As Usual) 대비 37%를 감축 목표로 약속하였다. 현재 우리나라의 이산화탄소 배출량은 2015년 기준으로 세계 8위로서 에너지 다소비 국가에 속한다. 우리나라가 채택한 온실가스 배출량 감축 목표를 달성하기 위해서는 최대 15.2조 원에 달하는 GDP 손실을 동반하기 때문에 단계적인 감축의 필요성이 시급하다. 우리나라의 메탄가스 배출량은 2014년 기준으로 26.6백만 톤 CO2eq 수준으로 이중 약 27%(7.3백만 톤 CO2eq)가 폐기물 매립지에서 유출된다. 국내에서는 230개소의 매립지 중 17개의 시설에서만 매립 가스 자원화 시설이 운영되고 있으며, 발생하는 메탄의 약 29% 만이 에너지원으로서 자원화되고 있다. 또한, 현재 중･소규모의 매립지에서의 메탄은 저농도로 발생하기 때문에 일반적으로 대기 중에 무분별하게 방출되고 있는 현실이다. 국내에서 사용하고 있는 규모별 메탄가스의 처리기술은 바이오 가스발전, 연소처리, 메탄 산화 등이 있으며, 경제성을 비교하였을 시 매립지 규모에 상관없는 생물학적 산화기술이 연소처리보다 저비용으로 메탄을 처리할 수 있다. 위와 같이 현재 생물학적 산화 기술의 필요성이 확대되는 반면에 호기성 메탄산화균의 군집분포 특성에 관한 세부적인 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 매립토에 함유되어있는 메탄산화균에 의한 메탄산화속도를 GC를 통해 비교 측정하여 그 중 산화 속도가 가장 우수한 토양을 선정하여 16s rRNA 염기서열 분석법을 통해 형성되어 있는 미생물의 군집을 분석함으로써 추후 메탄산화균의 기초자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

중금속으로 오염된 토양과 광미는 지하수 및 생태계에 추가적으로 피해를 발생시킨다. 이러한 독성 금속의 축적은 식물의 성장억제 및 인체의 발달이상, 발암과 같은 다양한 질병의 원인이 된다. 오염된 토양에서 중금속을 정화하는 방법으로는 고형화/안정화, 토양세척, 토양경작법 등과 같이 다양한 방법이 있다. 하지만 부지 및 오염특성에 따라 적절한 방법을 사용해야 한다. 적절한 방법 중 하나는 오염된 토양의 고형화/안정화이다. 본 연구의 목적은 오염된 토양 및 광미 내 존재하고 있는 중금속을 고형화/안정화 공법을 적용하여 정화하는 방법을 제안하는데 있다. 본 연구에서는 오염토양 내 중금속을 고형화/안정화 시키고 강도 증진을 위해 MICP 토착미생물과 산업폐기물인 굴패각, 폐석고를 배합하여 고화제로 사용하였다. 국내의 중금속 오염토양과 광미에서 MICP 토착미생물을 분리하였고 균체 지방산 분석을 통하여 동정을 진행하였다. 각각의 시료에서 분리한 균주를 동정한 결과 가장 많이 유사성을 보이는 균주는 Brevibacillus centrosporus 와 Bacillus megaterium 이었다. 또한 MICP 토착미생물의 최적 성장 조건을 도출하였으며, 산업폐기물과 MICP 토착미생물의 최적 배합비를 적용한 공시체의 일축압축강도 분석을 진행하였다. 그 결과 28일 경과 후 일축압축강도는 미국 EPA 폐기물처리 표준 기준을 만족하였으며, 위해성 평가를 위한 TCLP, SPLP 분석 결과 미국 EPA 기준을 만족하였다.

The purpose of this study was to suggest feasible disposal methods for heavy-metal-contaminated soil or mine tailings through solidification/stabilization. To improve the compressive strength and enhance the heavy-metal stabilization after solidification/stabilization, we used the industrial wastes (oyster shell powder and waste gypsum) and indigenous bacteria as immobilization agents. Three indigenous bacteria were isolated from each heavy-metal-contaminated soil or mine tailing site, and the bacteria were identified by cellular fatty acid composition analysis. The results of cellular fatty acid composition analysis showed that the closest strains of these bacteria are Brevibacillus centrosporus, Lysinibacillus sphaericus, and Bacillus megaterium. To the best of our knowledge, this research was the first report of biomineralization by Brevibacillus centrosporus. As a result of mixing additives with the optimum mixing ratio suggested in this study, the compressive strengths of specimens were satisfied in accordance with the US Environmental Protection Agency (EPA) waste treatment standard after 28 days of aging. Additionally, the results of the Toxicity Characteristics Leaching Procedure (TCLP) and Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP) analysis showed the successful immobilization of heavy metals after 28 days of specimen formation for solidification/stabilization.

혼합유기질비료는 대두박, 채금박, 어분, 철분, 골분 및 황토를 원료로 광합성 미생물 SA16 균주를 접종하여 pellet 상태로 제조하여 사용하였다. 1. 혼합 유기질비료 시용이 시설상추의 생육 및 토양의 생물학적 변화에 미치는 영향 화학비료 3요소와 성분량이 동량인 혼합유기빌비료 90 kg/10a 처리구는 대조구보다 주당 엽수는 2장 정도 많았고 뿌리길이도 2cm 정도 길었으며 생체중은 51% 증수되었다. 혼합유기질비료 시용량별 수확량은 45>90>135 kg/10a 순으로 많았고 처리간에 유의성이 인정되었으며 최대 수확량을 얻을 수 있는 시용량은 73kg/10a로 나타났다. 상추수확량에 대한 소득 분석결과 혼합유기질비료 90 kg/10a 처리구에서 소득이 37% 증가되었고 최대 수량을 얻을 수 있는 혼합유기질비료를 73 kg/10a를 시용하면 소득이 41%증가될 것으로 생각된다.수확 후 토양 용적밀도는 혼합유기질 비료 90 kg/10a 처리구가 1.09 g/㎤로 가장 낮았으며 혼합유기질 비료 45 kg 처리구의 용적밀도가 1.19 g/㎤로 가장 높았다. 공극율은 혼합유기질 비료 45 kg 처리구가 58.8%로 가장 좋은 것으로 나타났으며 혼합유기질 비료 45 kg 처리구가 55.0%로 가장 낮았다. 토양 염류농도는 혼합유기질 비료 45 kg/10a을 제외하면 시험전 EC 농도 1.35 dS/m에 비해 모든 처리구에서 높아졌다. 특기할 사항은 토양의 NH4-N 함량으로 화학비료를 시용한 대조구에서 43 mg/kg으로 가장 높게 나타났으며 혼합유기질 비료 시용구간에는 10 mg/kg 내외로 차이가 없었다. 혼합유기질 비료 처리에 따른 토양중 호기성세균의 분포는 혼합유기질 비료 90 및 135 kg/10a 처리구가 12.4, 및 12.8×106 CFU/g로 가장 높았으며, 생육기보다 수확기의 호기성세균의 분포가 전체적으로 낮게 나타났다. 곰팡이수의 분포는 생육기에 혼합유기질 비료 90 kg/10a 처리구가 0.74×104 CFU/g로 가장 낮은 분포를 보였으며, 수확기의 곰팡이 수는 모든 처리구에서 고른 분포를 보였다. 2. 혼합유기질 시용이 얼갈이 배추 생육 및 토양의 생물학적 변화에 미치는 영향 얼갈이 배추의 포장 시험재배에서 엽수, 엽폭, 지하부 생체중, 지상부 건물중, 그리고 지하부 건물중 등은 혼합유기질 비료 시용구가 대조구인 퇴비구와 화학비료구보다 생장량이 양호하여 수량은 퇴비구에 비해 7.6%, 화학비료구에 비해 181% 증가하였다. 혼합유기질 비료 처리에서 통계적으로 F-test에서 유의한 형질은 지상부 생체중과 지상부 건물중이었고, LSD 0.05에서는 엽폭이 유의한 차를 보였다. 광합성 미생물 Rhodobacter azotoformans의 개체수는 105개로 표시되어 있었으나 수확 후 토양 중 개체수는 1.93×104 CFU/g으로 나타나 세균의 토양 토착능력이 우수한 것으로 나타났다.