Background : Root rot is a major factors of replanting failure in ginseng cultivation. Some of the phenolics detected in the soil could inhibit the seed germination and seedling growth of ginseng. Methods and Results : Water of 2 ℓ was irrigated per pot (20 ℓ) into the soil infected with ginseng root rot pathogens for one month every day. After the irrigation treatment, the powder of ginseng fine root of 20 g per pot was mixed with the irrigated soil. NO3 -, electric conductivity (EC), exchangeable Na (Ex. Na) and K (Ex. K) were decreased in descending order by irrigation. NO3 -, EC, Ex. K, and available P2O5 were increased in descending order by incorporation of ginseng powder into soil. Trichoderma crassum was decreased by irrigation, but it was increased again by incorporation of powder. Haematonectria haematococca was increased by irrigation, but it was decreased by incorporation of powder. Cylindrocarpon spp. and Fusarium spp. causing ginseng root rot were increased by incorporation of powder. Arthrobacter oryzae and Streptomyces lavendulae were increased by irrigation. Streptomyces lavendulae was decreased, and Arthrobacter spp. was increased by incorporation of powder. Aerial growth of ginseng was promoted by irrigation, and ginseng root rot was increased by incorporation of powder. Conclusion : The residues of ginseng root in the soil affected soil nutrients and microorganisms, and promoted ginseng root rot, but did not affect the aerial growth of ginseng.

Background : Cirsium setidens is a perennial wild herb that belongs to the Asteraceae family. It grows in the mountainous region of Gangwon-do in Korea and is also called gondre. The bioconversion technology applied in this study has the same meaning as biosynthesis, biocatalyst, etc., and refers to a technique for producing desired products from precursors using enzymatic functions of microorganisms. Therefore, useful microorganisms having immunological activity were selected and Cirsium setidens fermentation products were prepared by applying bioconversion technology. And fermented product extracts were prepared to consider as a good sources of natural immune enhancement and functional food ingredients. Methods and Results : Lactobacillus fermentum, Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisiae, Weissella cibaria, and Lactobacillus plantarum were used as isolates from traditional foods. The fermentation product was set to a condition that the inherent physical properties did not change and did not generate a unique odor during fermentation. Cirsium setidens was fermented at 37℃ for 24 hours. And the fermented material was sterilized at 9 0℃ for 1 hour and then dried at 70℃ and pulverized. The contents of pectolinarin and pectolinarigenin, which are non - glycosides, were analyzed before and after fermentation using HPLC. Also NO production was measured in RAW264.7 cells after extract treatment at various concentrations using Griess reagent kit . The content of pectolinarin was increased in fermented Crisium setidens before fermentation, but the content of pectolinarigenin was increased after fermentation. In addition, the water extract of the fermented material accelerated the NO production compared to the pre - fermented material. Conclusion : As a result, relatively high immunostimulating effect were observed in dried Crisium setidens after fermentation, and it was confirmed that it could be a ingredient material for health functional food.

본 연구에서는 대표적인 향신료가공품인 고춧가루, 후춧가루, 생강가루, 마늘가루의 일반세균, 대장균군 및 식중독세균 오염도를 분석하여 시중 유통 중인 향신료 제품의 미생물학적 안전성을 평가하고자 하였다. 본 실험에 사용된 재료는 고춧가루 45건, 후춧가루 28건, 생강가루 29건, 마늘가루 17건, 총 119건의 향신료를 사용하였다. 일반세균, 대장균군 및 식중독 세균은 식품공전에 따라 실험하였으며, B. cereus의 독소 유전자는 PCR을 이용하여 분석하였다. 일반세균수는 HACCP 인증 제품에서 평균 6.2±1.2 log CFU/g, HACCP 미인증 제품에서 평균 5.4±1.8 log CFU/g으로 나타났다. 대장균군 오염도는 HACCP 인증 제품에서 35.1%, HACCP 미인증 제품에서 32.9% 검출되어 HACCP 인증 제품에서 높은 오염도를 나타내었다. Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, E. coli O157, Yersinia enterocolitica, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus 등 7종의 식중독균을 실험한 결과 17건의 향신료에서 B. cereus가 검출되었다. 또한 HACCP 인증된 37건 중 7건(18.9%), HACCP 미인증 82건 중 10건(11.8%)에서 B. cereus가 검출되었다. 본 실험결과 시중 유통되고 있는 향신료 제품의 경우 HACCP 인증 여부와 관계없이 대장균군 및B. cereus 오염도를 나타내어 향신료 재배에 농산물우수관리 제도를 도입하여 대장균군 등 미생물 오염 원인을 관리하고 기존 HACCP 시스템의 미생물 살균공정 등을 개선하여야 할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 다양한 식품유해미생물에 대한 길항작용 및 항산화활성이 우수한 B. subtilis SRCM102046 균주를 식품보존 소재로서 이용하기 위해 반응표면분석법을 이용하여 균체 증량을 통한 항균활성 및 항산화활성 증대를 도모하고자 하였다. SRCM102046의 산업적 활용을 위한 성장조건을 최적화하기 위해 배양시간에 따른 균체 성장을 조사하였으며, 통계학적 기법인 반응표면분석법을 사용하였다. SRCM102046의 최적 성장을 위한 배지 성분을 선별하기 위해 Plackett-Burman design을 이용하였으며, PBD 결과 선별된 배지 성분으로 molasses, sucrose, peptone으로 예측되었다. 각 배지 성분의 최적농도를 결정하기 위한 방법으로 central composite design을 이용하였으며, 최종적으로 예측된 각 배지 성분의 농도는 molasses 7 g/L, sucrose 7 g/L, peptone 2 g/L로 예측되었다. 이때의 균체량은 22.03±1.30 g/L로 예측되었으며, 통계분석을 통해 실험모델의 적합성을 확인하였다. 또한, 실험 모델을 수행하여 건조균체량을 측정한 결과 22.02±0.35 g/L로 측정되어 실험모델에 의해 예측된 값이 오차범위 내에 존재하여 모델의 신뢰성이 매우 높음을 확인하였으며, 이는 실험모델에 의해 예측된 최적배지 사용시 최적화 이전의 LB 배지에서의 균체량(2.47±0.03 g/L)대비 약 9배의 균체량이 증가함을 확인하였다. 또한 최적배지에서 B. subtilis SRCM102046 배양 시 항균활성은 대조구로 사용된 LB 배지에서의 항균활성 대비 최대 140% 향상되었으며, 항산화활성은 약 100.41% 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 식품보존제로서B. subtilis SRCM102046의 산업화를 위한 배지최적화를 수행하였으며, 추후 박테리오신의 정제 및 특성 등에 대한 세부적인 연구가 필요하지만 본 연구를 통해 확립된 배양조건을 기반으로 식품보존 소재의 측면에서 매우 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 청국장 제조 시 고초균(B. subtilis)과 유산균인L. acidophilus균 복합사용이 청국장 품질 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 타 장류와 달리, 청국장은 과당중합체와 폴리감마글루탐산의 복합체인 점질물질을 생성한다. 본 연구에서는 일반적인 청국장 발효과정(1차 발효) 후에 설탕(0, 2.5, 7.5%)을 첨가하고 균체외 다당류 생성능이 있는 유산균을 첨가하여 추가적으로 40℃에서 48시간 동안 2차 발효하였다. 2차 발효된 청국장 시료들의 가용성 고형분, 점질물의 신장성, pH, 환원당, 아미노태 질소함량, 암모니아태 질소함량, α-amylase, 및 protease 활성 측정, 이소플라본 함량을 평가하였다. 2차 발효 공정에서 설탕의 추가적인 첨가는 청국장 시료의 pH, 비배당체 이소플라본 함량, 아미노태 질소함량과 protease 활성을 저하시킨 반면, 청국장 점질물의 신장성과 산(acid) 생성 미생물의 생육을 증가시켰다. 결론적으로, 본 연구에서는 청국장 제조 시 B.subtilis과 L. acidophilus균 복합사용이 청국장 점질물질의 생성을 촉진하고 청국장 품질 특성을 변화시킨다는 것을 보여준다.

안산암을 벽돌 모양으로 다듬어 쌓아 올린 경주 분황사 모전석탑은 현재 남아있는 가장 오래된 신라시대 석탑이다. 석탑에서 나타나는 손상양상은 백색피각, 흑색피각, 변색, 토양흡착 등의 오염물, 생물서식, 보수물질 등이다. 구조적 요인에 의한 손상양상으로 배부름 현상이 나타난다. X-선 회절분석 결과에 의하면 백색피각의 주 구성광물은 방해석(CaCO₃)과 서모나트라이트(Na₂CO₃⋅H₂O)로 자연 상태에서 쉽게 나타나는 증발잔류광물이다. 석탑에 나타나는 손상양상은 각 부위별로 상당히 다르다. 생물서식은 기단, 사자상, 1층과 2층의 옥개석에서, 보수물질은 기단에서 확인된다. 배부름 현상은 1층 탑신에서 나타난다. 전체적인 손상 유형별 점유율은 생물서식, 오염물, 보수물질이며 그외 배부름 현상, 박리 순으로 높게 나타났다. 가장 높은 점유율을 보인 개별 손상양상은 흑색미생물(39.3%)이며, 다음은 지의류(17.9%), 변색(8.0%), 백색피각(5.5%), 시멘트 모르타르(5.1%), 배부름 현상(3.9%), 박리(3.1%) 순으로 나타났다.

국내 일부 시설재배지는 장기간 과도한 양분 투입 등에 의한 염류 집적 현상이 문제가 되어왔으며, 최근 이상기온에 따른 온도장해에 의한 피해도 발생하고 있다. 이러한 현상에 대해 친환경적으로 대처하기 위하여 고염류와 온도 스트레스에 대해 작물에 내성을 증강시키는 미생물을 선발하였다. 국내 토양에서 분리한 1,944균주중 고염류 또는 온도 스트레스 조건에서 세균의 생장과 식물생장촉진 관련 특성(IAA 생성, ACC deaminase 활성, 인산가용화능)을 고려하여 20균주를 1차 선발(전체 균주의 1.03%)하였다. 1차 선발한 20균주 중 토마토 식물검정을 통해 고염류 또는 온도스트레스에 대한 내성을 유도하는 7세균(1차 선발균주의 35%, 전체 균주의 0.36%)을 단계적으로 선발할 수 있었다. 선발된 세균은 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석을 통해 모두 Bacillus 속에 속하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 선발된 7균주는 토마토의 고염류 또는 온도 스트레스에 대한 효과적인 미생물 제제로 활용이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

본 시험은 전남지역에서 갈색날개매미충(Ricania shanthungensis) 발생현황을 조사하고 친환경 방제체계 확립을 위하여 2016년부터 2017년까지 2년간 수행하였다. 광주, 전남 도내 갈색날개매미충은 15시군 61읍면의 1,344 ha에 발생하였다. 정점지역 4개소 조사 결과 난괴나 약충밀도는 2016년에 비해 2017년에 낮아지고 부화율은 감소하고 첫 부화시기나 성충 출현, 산란 시작시기는 더 늦어지는 경향이었다. 갈색날개매미충의 알기생봉인 검정알벌류(Telenomus sp.)는 대부분의 지역에 발생하고 있으며, 기생률은 순천이 46.1%로 가장 높았고, 무안 40.6, 곡성 29.2, 구례 25.8, 광주 17 순이었다. 갈색날개매미충알 방제를 위한 살포적기는 3월 상순이었다. 살포자재와 희석배수는 친환경재배는 기계유 유제 10배액, 일반재배는 클로르피리포스수화제 500배액을 살포하면 95%가 부화하지 못했다. 기계유유제, 고삼+미생물추출물제, 피마자유제의 유기농업자재가 약충에 대하여 80% 이상의 살충효과가 있었고, 성충에는 고삼+미생물추출물제, 님추출물제, 기계유유제가 좋았다. 디노테퓨란수화제 등 4종의 화학농약은 모두 약충과 성충방제에 효과적이었다. 갈색날개매미충이 가장 선호하는 주광색 등과 행동습성을 이용하여 성충 유인포획장치를 개발하였다. 포획장치 구성은 주광색 컴팩트램프 2개(30W, 20W), 황색판, 포집수반으로 구성되었으며 하루에 700마리정도 포획되었다. 이상의 조사결과를 이용해 전남지역에서 갈색날개매미충 생활환과 친환경 방제체계를 확립하였다.

본 실험은 비 전리방사선인 가시광선을 조사한 미생물에서의 생리적 대사특징을 연구하였다. 이 실험에 사용된 미생물은 화학합성미생물인 Phodospirillum Rubrum KS-301이었다. glucose의 회분발효를 수행하였고 발효결과는 테이터의 기초가 되었다. 첫째, 비 전리방사선인 가시광선을 조사를 안 할 때의 잔류 glucose(기질량)량을 5.03 g/L -2.17 g/L로 감소하면은 균체량은 1.08 g/L - 3.14 g/L로 수소생성량은 0.02 g - 0.19 g로 증가 하였다. 둘째, 비 전리방사선인 가시광선을 조사 할 때의 잔류 glucose(기질량)을 13.17 g/L - 5.2 g/L로 감소하면은 균체량은 4.7 g/L - 10.57 g/L로 수소생성량은 0.186 g - 0.3 g로 증가 하였다. 이 실험결과를 종합해 볼 때 비 전리방사선인 가시광선을 조사한 미생물에서의 생리적 대사특정으로는 가시광선을 미생물에게 조사한 결과 생명의 활동이 활발하게 일어나고 있음을 알았고 그 반대로 다양한 연구논문에 따르면 감마선, 엑스선, 전자선을 조사한 미생물에서는 세포치사나 세포의 기능적, 형태학적 장해를 나타내었음을 알 수가 있었다.

본 연구에서는 천연물 화장품 원료의 유기용매 추출법과 미생물을 이용한 발효법의 장단점을 보완하기 위해, 생(生) 천연물에 미생물을 이용한 발효를 통해 과즙을 만드는 새로운 제조법으로 화장품 소재를 개발하였다. 천연물은 다양한 색상과 비타민이 풍부한 것으로 알려진 파프리카 중 두 가지 색상(빨간색, 녹색)을 선정하였고, 발효에 사용된 미생물로서 당분해 효소능이 있는 유산균(Lactobacillus plantarum)을 이용해 파프리카에 접종하여 발효하였다. 먼저 고압으로 착즙한 파프리카 생즙 2종과 유산균으로 발효한 발효즙 2종의 생리활성 변화를 확인해 보았다. 총 페놀함량과 총 플라보노이드 함량 측정 실험 결과, 파프리카 생즙보다 발효즙에서 모두 함량이 높았으며 특히 빨간색 파프리카 발효즙에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 프리라디칼 소거효과와 지질과산화 억제효과 역시 파프리카 생즙에 비해 발효즙에서 우수한 항산화 효과가 나타났으며, 그중 빨간색 파프리카 발효즙의 효과가 가장 높았다. 항산화 효과가 높은 빨간색 파프리카 발효즙을 이용해 MMP-1 발현 실험을 한 결과 농도 의존적으로 MMP-1 mRNA와 MMP-1 단백질의 발현을 억제하였다. 노화에 따른 glycation (당화현상) 실험의 경우, 파프리카 발효즙에서 상대적으로 anti-glycation 효과로 최종 당화산물 (advanced glycation end-products, AGEs) 생성 억제 활성이 높아 항산화효과와 밀접한 연관성을 나타내었다. 또한, 세포노화 지표물질인 senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) 활성을 사람 섬유아 세포(HDF)를 이용하여 실험한 결과, 파프리카 발효즙을 처리하였을 때 노화에 의해 염색된 세포의 수가 감소하여 세포의 senescence를 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로, 파프리카는 생즙보다 유산균을 이용한 발효즙이 항산화 효과와 항노화 효능이 우수했으며, 그중 빨간색 파프리카 발효즙이 가장 우수한 항산화와 항노화 효능을 가져 이를 이용한 항산화 및 항노화의 천연 신소재로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

전라남도 화순군에 위치한 백아산 아천동굴은 전남지역에서 발견된 유일한 석회동굴이다. 이 연구에서는 백아산 아천동굴 내부에서 채취한 동굴생성물(동굴산호, 붕암)과 주변 점토 퇴적물의 광물학적 특성을 확인하고, 생성물 내에 존재하는 호기성 미생물을 농화배양하여 탄산염광물을 형성하는 생광물화작용에 대해 알아보고자 하였다. 연구를 위한 시료는 동굴 내 세 지점에서 점토, 동굴산호, 붕암을 채취하였다. XRD 분석결과, 동굴산호와 붕암은 주로 탄산염광물인 Mg가 풍부한 방해석 (Mg-rich calcite)으로 이루어져 있었고, 점토는 석영, 백운모, 질석으로 구성되어 있었다. 탄산염광물 형성 미생물의 농화배양을 위하여 각각 소량의 동굴생성물을 D-1 배지에 넣고 상온의 호기 조건에서 미생물을 배양하였다. 그리고 미생물들의 탄산염광물 형성능을 확인하고자 요소가 포함된 D-1 배지에 칼슘이온(Ca-acetate, Ca-lactate)을 주입한 후 각 시료로부터 농화배양된 미생물 배양액을 1% (v/v)씩 주입하였다. 그 결과 모든 조건에서 흰색의 침전물이 형성되었으며, XRD 분석결과 침전물이 방해석과 바테라이트(vaterite)로 구성된 것을 확인하였다. SEM-EDS 분석 결과 Ca, C, O를 주성분으로 하는 능면체, 구형, 주상형의 탄산칼슘이 관찰되었다. 따라서 백아산 아천동굴 내 영구암대에 분포하는 임의의 동굴생성물로부터 확인된 미생물들은 동굴생성물 형성에 관여하고 탄소와 칼슘의 지화학적 순환에 기여했을 것으로 추정된다.

This study aimed to estimate the effect of inoculant application level on chemical composition and bacterial count of fermented chestnut meal (FCM), and its rumen fermentation characteristics. The inoculant contained Lactobacillus acidophilus (1.2 x 1010 cfu/g), Bacillus subtilis (2.1 x 1010 cfu/g), and Saccharomyces cerevisiae (2.3 x 1010 cfu/g). The chestnut meal mixed with molasses, double distilled water, and inoculant at 1 kg, 3 g, 480 mL, and 20 mL ratio for the basal chestnut meal diet. The double distilled water from basal chestnut meal diet was substituted with bacterial inoculant at a level of 0 (Control), 20 (Medium), and 40 mL (High) in the experimental diets. The mixed experimental diets were incubated at 39°C for 7, 14, and 21 days, respectively. On 7 days of FCM incubation, the contents of crude protein (CP) (quadratic, P=0.043) and neutral detergent fiber (quadratic, P=0.071) decreased by increases of inoculant application levels, whereas bacterial count (quadratic, P=0.065) and rumen NH3-N (linear, P=0.063) increased. By increases of inoculant application levels on 14 days of FCM incubation, the increases were found on dry matter (DM) (quadratic, P=0.085), CP (quadratic, P=0.059), acid detergent fiber (quadratic, P=0.056), in vitro DM digestibility (linear, P=0.002), rumen total volatile fatty acid (VFA) (linear, P=0.057), and rumen iso-butyrate (linear, P=0.054). However, the decreases were found on bacterial count (linear, P=0.002), propionate (linear, P=0.099), and butyrate (quadratic, P=0.082). On 21 days of FCM incubation, in vitro DM digestibility (linear, P=0.002) and total VFA (linear, P=0.001) increased by increases of inoculant application levels, whereas the contents of CP (quadratic, P=0.034) and neutral detergent fiber (quadratic, P=0.047) decreased. These results indicate that the FCM with a medium level of inoculant application and 14 of fermentation had beneficial effects by increasing DM digestibility and rumen total VFA content, without altering bacterial count.

하수처리과정에서 발생하는 슬러지의 부피를 줄이는 동시에 이들의 유기물 성분을 메탄 등의 바이오가스로 전환하기 위해 중온(35℃)에서의 혐기소화 공정이 널리 적용되고 있다. 혐기소화공정의 안정성이나 에너지 투입량 측면에서는 중온혐기소화가 적합하다고 알려져 있지만, 높은 유기물 부하량(organic loading rate, OLR)을 처리하기 위해 반응속도를 상승시키거나 SRT(sludge retention time)을 줄이기 위해 고온(55℃) 혐기소화를 적용하기도 한다. 고온 혐기소화공정을 새롭게 시작할 때 접종물을 기존의 고온 혐기소화공정으로부터 얻기 힘든 경우 중온혐기소화액을 고온에서 적응시켜 접종하기도 한다. 이때 온도를 적응시키는 방법에 따라 공정 효율이 달라지는데, 연구에서는 중온혐기소화액으로부터 고온 혐기소화 접종물을 제작하기 위한 방법으로 온도를 올리는 방법을 달리하였을 때 이들의 메탄 생산과 미생물 군집에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 본 연구수행을 위해 광주 제 1 하수처리장에서 중온혐기소화액, 1, 2차 농축 슬러지 등을 샘플링 하여 두 대의 반응기(Working volume : 3L)를 설치하여 회분식(Batch)운전 후 연속교반탱크형반응기(CSTR)로 운전(SRT 20, 40일)하였다. 먼저 한 대의 반응기는 35℃에서 55℃로 한 번에 온도변화를 주었고, 다른 반응기의 경우에는 35℃에서 하루에 1도씩 올려서 약 20일에 걸쳐 55℃로 올린 뒤 55℃로 유지하였다. 반응기의 효율을 확인하기 위해 메탄 발생량, total solids (TS), volatile solids (VS), total chemical oxygen demand (tCOD), soluble chemical oxygen demand (sCOD), soluble components (protein, carbohydrate), pH 등을 측정하였으며, NGS (next generation sequencing)를 활용하여 혐기소화 전/후의 소화액의 미생물 군집변화를 알아보았다.

Background : The continuous cropping of Cnidium officinale is a serious problem for the cultivation practices, which is an unelucidated subject. This study is concerned mainly with rhizosphere microbiome and meteological factors on the cause of physiological damage in the continuous cropping of Cnidium officinale. Methods and Results : Microbial population and community dynamics was evaluated with metagenomic DNA by IonTorrent PGM. Results of HPLC profiling revealed that metabolic components of symbiotic interaction with Cnidium officinale was not detected in cultivated soils. Proteobacteria groups such as nitrogen fixing bacteria, Pseudomonas and Burkholderia of rhizosphere soil in continuous cropped fields mainly decreased compared to the first cropped soil. Principle component analysis of bacterial community showed a significantly differentiated vector between first cropping field and continuous cropped fields. Although growth characteristics including height, leaf length, leaf diameter amd stem diameter etc., was not different with continuous cultivation year until mid-July, physiological damage was dramatically started from late July. Yield of Rhizoma in continuous cropped fields significantly decreased compared to first cropped field. Evapotranspiration of Cnidium officinale with lysimeter for summer season was evaluated. It showed high relationship between solar radiation and evapotranspiration with R2 = 0.7778 and 41% of solar radiation converted into evapotranspiration during 16 days. This result imply that evapotranspiration is mainly controlled by radiation energy in clear days. Water and heat cycle through evapotranspiration is suppose to be one of the important factors related with physiological disorder of Cnidium officinale. Conclusion : This result imply that physiological damage resulted from continuous cropping is involved in decrease of Proteobacteria at rhizosphere soils under stressed conditions.

본 연구에서는 재고미의 사료가치 평가를 위해 무처리(Control)를 비롯한 Extruding, Roasting, Steam 처리구들의 영양소 성분분석, in vitro 소화율, in situ 소화율을 분석하였다. In vitro 실험에서 Extruding은 건물 소화율과 gas 발생량이 타 처리구에 비해 상대적으로 높았고, 가장 낮은 pH를 보였으며, 특히 배양 시간 초기에 소화가 신속히 발생하였다. NH3-N 함량은 배양 6 h 이후에서 Control이 Extruding, Roasting, Steam에 비해 유의적으로 높은 값을 보였고, 이는 가열처리된 단백질의 반추위 미생물의 이용성 저하에 따른 결과로 보이나, 더 정확한 결과를 위해 건물 소화율 분석뿐 아니라 CP 소화율 분석이 필요할 것으로 사료된다. VFA 발생량에서는 Extruding이 다른 처리구들에 비해 배양 6, 12 h에서 유의적으로 높았는데 이는 Extruding 처리구의 분해가 배양 초기에 주로 이어져 발생한 결과로 추정된다. 전분을 발효시키는 박테리아에 의해 높은 비율로 생산되는 propionate 증가 폭에서도 같은 경향을 보였다. In situ 소화율은 in vitro의 소화율과는 다소 차이가 있는 것으로 여겨지나, 이는 실험 방법에 대한 오차로 여겨질 수 있으며, ED(유효분해율)를 통해 in vitro 시험과 소화율의 경향성이 유사한 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구결과를 근거로 상대적으로 적합한 사료가공 처리방법은 무처리, Roasting 및 Steaming인 것으로 보여진다. 또한 무처리(control)의 경우 가공처리에 따른 추가비용 발생이 없으므로 경제적으로 유리할 것으로 판단된다. 재고미가 TMR의 원료로 이용될 수 있다면 국내에서 자급 가능한 사료원료로써 우수한 경제성을 지닐 수 있을 것이다.

전 세계적인 지구 온난화로 인한 가뭄은 농작물의 생산성을 저해하는 주요 원인 중 하나이며, 고온과 건조가 복합적으로 작용하여 식물 생장을 감소시킨다. 본 연구에서는 Bacillus velezensis YP2 균주의 식물 생육촉진 및 건조 스트레스 내성 증진 효과를 온실과 시설하우스 포장에서 조사하였다. 또한 B. velezensis YP2 균주의 처리 전과 후 케일 근권과 뿌리에서 배양법에 의한 상대 정량 방법으로 B. velezensis YP2 균주의 근권 및 뿌리 정착능을 분석하였다. 온실 검정 결과 YP2 균주 처리구에서는 무처리구와 비교하여 케일 유묘의 초장 26.7% 및 지상부 생체중 142.2% 증가시키는 효과가 있었다. 또한 B. velezensis YP2 처리구에서는 무처리구와 비교하여 39.4%의 건조 피해 경감 효과가 있었다. 시설하우스 포장 검정 결과에서도 B. velezensis YP2 균주 처리에 의한 케일의 생장촉진 효과와 건조 스트레스 내성 증진 효과가 있었으며, B. velezensis YP2 처리구에서 케일 잎의 상대수분함량이 무처리구와 비교하여 7, 10, 14일에 모두 높은 것으로 나타났다. B. velezensis YP2 균주의 뿌리 정착능 분석 결과, 균주 처리 21일까지 케일 근권 및 뿌리 균밀도가 무처리구와 비교하여 B. velezensis YP2 처리구에서 유의하게 높은 것으로 나타났다. 따라서 균주 처리 후 최소한 21일이 경과할 때까지 B. velezensis YP2 균주가 케일 근권과 뿌리에 정착하여 식물과 상호작용함으로서 생육을 촉진하고 식물의 물 이용률을 증가시켜 건조 스트레스 내성을 증진하는 데 관련이 있을 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통하여 B. velezensis YP2 균주는 가뭄으로 인한 건조한 토양 조건에서 작물 생산성을 향상시키는 가능성이 있는 유용한 미생물로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

국제적으로 런던협약에 의하여 2013년 이후 음폐수의 해양 투기가 금지되어 육상에서의 처리가 시급한 실정이다. 이에 따라 국내외에서 유기성 폐기물의 혐기성 소화를 통한 부피 저감과 에너지화에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 대하여 독일 등 유럽국가와 중국 등이 유기성 폐기물을 이용한 혐기성 소화가 활발히 진행되어오고 있으며, 해외의 혐기성 공법으로 Dranco, Valorga, SEBAC, Schwarting 공법 등이 있다. 국내에는 이러한 공법을 기반으로 한 혐기성 소화시설이 적용되어 가동 중에 있으나 해외의 인정받은 공법 임에도 국내에 적용된 시설에서의 운전상의 미숙 문제나 유기성 폐기물 성상 차이에 의한 소화 효율의 저하 및 가동 중지 등 운전상에 문제가 발생하고 있어 국내 음폐수 특성에 맞는 공법과 운전 방법에 관한 연구가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 음폐수의 처리에 대한 방안 마련을 위하여 혐기성 소화 공법 중 독일의 Schwarting 공법을 응용하였다. 기존 다공판이 설치된 내부 구조에 층 분리 효과를 더 강화하여 혐기성 소화를 촉진하고자 다공판을 추가하여 이중으로 엇갈린 다공판이 설치된 소화조를 설계하여 비교하는 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 시료는 D시에서 발생되는 음폐수를 대상으로 하였으며, 혐기성 미생물의 식종은 D시의 혐기성 소화조의 미생물을 활용하여 독일의 Schwarting 공법이 응용된 공법의 효율성을 검토하고자 하였다.

우리나라의 축산업은 1980년대 이후로 전업화 및 대규모화가 진행됨에 따라 급격히 성장하였으나, 이와 동시에 늘어나는 가축분뇨의 처리문제가 크게 대두 되었다. 2016년 국내 가축분뇨 발생량은 46,988 천 톤에 해당하며, 이중 양돈 분뇨가 18,464 천 톤으로 전체 발생량의 42.3%를 차지하였다. 일반적으로 국내 대부분의 양돈 농가는 슬러리 형태의 돈사 구조이며, 발생하는 분뇨의 성상은 액상 형태이다. 슬러리(액상 가축분뇨)는 액비화 시, 공기를 주입하여 호기성 미생물의 유기물 분해를 유도하기 때문에 액비화 효율을 높이기 위해서는 폭기 방법에 대한 연구가 선결되어야 한다. 따라서 본 연구는 액비화 효율 개선을 위해 기존 폭기 방식과 순산소(산소농도 95%) 처리 시 액비의 이화학 특성 변화의 차이를 분석하여 향후 양질 액비를 만드는 기술 개발의 기초자료로 이용하고자 수행하였다. 시험에 이용된 반응기는 폴리에틸렌(PE) 소재로 약 1.5m3 규모로 제작 하였으며, 순산소에 의한 액비화 효율을 평가하기 위해 무폭기(대조구), 일반폭기, 순산소로 처리구를 설정하였다. 일반 폭기의 경우 ‘가축분뇨 처리시설 표준설계도’에 근거하여 반응기 내에 약 30 L/m3･min의 공기를 주입하도록 설계하였으며, 순산소 처리구는 6 L/m3･min의 공기를 주입한 후 비교 실험을 수행하였다. 액비화 과정 중 온도변화를 관찰한 결과, 액비화 개시 온도는 25℃였으며, 실험 개시 48시간 후에 순산소 처리구의 온도가 47℃ 일반폭기가 32℃ 비폭기가 30℃로 상승하여 순산소 처리구의 유기물 분해가 더 빨리 진행되는 것을 관찰할 수 있었다. 액비화 과정 중 암모니아 발생농도를 관찰한 결과, 순산소 처리구의 경우 액비화 개시 5일 이후에 는 160 ppm으로 가장 높은 암모니아 발생량을 관찰할 수 있었으나, 점차 감소하여 20일 이후에는 검출되지 않았다. 하지만 일반 폭기구의 경우 액비화 개시 20일 까지 약 440 ppm의 암모니아 농도가 검출되었다. 일반적으로 순산소는 유기성 질소의 질산화를 촉진시켜 암모니아 기화를 방지한다고 알려져 있으며, 본 실험에서도 이와 같은 결과를 관찰할 수 있었다. 이를 액비 내 총켈달 질소(TKN)의 농도 변화와 비교 분석한 결과, 실험이 끝난 후 순산소 처리구의 액비 내 질소함량은 0.078%, 일반 폭기구는 0.059%로 조사되어 위 실험과 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.

하수처리시설의 방류수 수질기준은 계속적으로 강화되고 있으며, 이러한 기준을 충족시키기 위해 다양한 공법을 적용하려는 노력들이 증가하고 있다. 지금까지는 질소, 인 처리를 목적으로 활성슬러지 공법을 많이 적용해왔지만, 활성슬러지 공법의 경우 용존산소 및 온도 유지, 미생물의 생장에 필요한 탄소원이 부족할 경우 추가적인 메탄올 공급의 필요 등과 같은 문제점들을 가지고 있어 대안책이 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 응집제 주입을 통해 유기물 뿐만 아니라 질소, 인 등을 제거하여 활성슬러지 공법을 대체할 수 있는 응집-침전 1차 처리(Chemically enhanced primary treatment, CEPT)의 최적화 과정을 진행하였으며, 추가적으로 CEPT 슬러지를 이용하여 혐기성 소화를 진행하였을 때 메탄 생성효율에는 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다. 먼저 문헌조사를 통해 총 7개의 후보군(FeCl2, FeCl3, FeSO4, PACl, Al2(SO4)3, 키토산, glucan)을 선정하였으며, jar-test를 통해 응집제로써의 적용가능성 및 최적 주입량을 확인하였다. Jar-test의 경우 광주 제 1하수처리장으로 들어오는 하수 원수 500ml를 이용하여 진행하였으며, 급속교반(150rpm, 1분), 완속교반(40rpm, 10분), 침전(10분) 순으로 진행한 뒤 상징액을 통해 저감효과를 확인하였다. 90% 이상의 탁도 저감효과를 보인 FeCl3, PACl, Al2(SO4)3 대상으로 CEPT 슬러지를 제작하여 혐기성 소화를 진행하였다. jar-test에서는 PACl이 응집제 주입량 대비 가장 높은 탁도저감효과를 보인 반면, 혐기성 소화 공정에서는 PACl을 이용하여 제작한 CEPT 슬러지의 메탄 발생효율이 가장 낮고, FeCl3를 주입한 경우에 가장 메탄발생효율이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 PACl의 Al 성분이 미생물의 생장을 저해한 반면, FeCl3의 경우에는 Fe3+가 Fe2+로 환원되는 과정에서 유기물로부터 H+를 받아 유기물의 분해속도를 촉진시켰기 때문인 것으로 추측된다.

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.