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.

기후 변화가 점차 가속되는 현 상황에서 온실가스를 줄이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 우리나라에서 발생하는 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (약 7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물 매립지에서 유출되고 있다. 또한, 국내 230개소의 매립지 중 대규모 매립지 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 매립지에서 발생하는 메탄의 29%만을 자원화로 이용하고 있다. 나머지 중소규모매립지를 포함하여 71%의 메탄은 무방비 상태로 대기상으로 유출되고 있다. 기존의 매립지 가스 처리방법으로는 매립가스에 포함된 메탄을 회수하여 에너지화하는 ‘매립가스자원화’ 및 매립가스를 소각처리하는 ‘연소방식’으로 구분할 수 있다. 매립가스자원화는 메탄가스 농도가 30%~40% 이상이고 매립가스 발생량이 2~3Nm3/min이상이어야 하는 단점이 있으며, 대규모 매립지에서만 경제성이 확보되는 한계가 있다. 연소처리는 중소규모 매립지에서도 적용은 가능하지만, 가스 포집 시설의 설치가 필요하고 처리 효율이 낮으며, 불완전 연소로 인해 다이옥신 등이 발생하는 단점이 있다. 매립지 규모별 메탄가스의 처리기술의 경제성을 비교하였을 때 매립지 규모에 상관없이 생물학적 산화기술이 연소처리에 비해 저비용으로 메탄을 처리할 수 있는 것으로 확인되었으며 폐기물 매립량이 600,000톤 이하인 경우에는 매립가스자원화보다도 경제적임을 확인할 수 있다. 생물학적 산화 시스템은 유럽 등에서는 중소규모 매립지에서의 탄소중립을 위하여 제시되었으며, 매립지 복토층에 서식하는 미생물을 이용하여 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 기술이다. 미생물 복토층을 최적의 서식 조건으로 조성함으로써 메탄산화 효율을 증진시킬 수 있으며, 미생물의 메탄 산화 속도 및 매립 가스 발생량에 따라 메탄저감 효율이 좌우되며, 매립가스 발생량이 적은 경우 100%까지도 산화가 가능한 바이오필터와 같이 인위적인 메탄산화 시스템을 운영할 수도 있다. 이에 본 연구는 매립토, 퇴비, 부숙토 3가지의 시료를 대상으로 회분식 실험을 통해 메탄산화균의 활성도를 파악하였다. 또한 실험결과, 메탄산화가 가장 우수한 매립토를 대상으로 메탄산화균을 분리배양 하였으며, 이후 연속식 실험을 통해 메탄산화균의 메탄산화속도를 평가하였다.

폐기물은 발생원을 기준으로 생활폐기물, 사업장폐기물 및 건설폐기물로 구분된다. 폐기물 처리는 재활용을 우선적으로 정책이 이루어지고 있다. 그러나 폐기물을 재활용하기 위해서는 기술적인 한계성과 경제성 등이 해결되어야 하며 이러한 이슈가 극복되지 않으면 재활용에는 한계가 따른다. 국내에서 도입된 네가티브 재활용 제도가 다양한 기술을 재활용로서 적용될 수 있도록 하였으며, 그 중 폐기물 에너지화 기술로써만 인식되어온 폐기물 가스화 기술은 에너지회수 기술 뿐 만 아니라 원료를 대체할 수 있는 재활용 기술로도 적용될 수 있게 되었다. 폐기물의 재활용은 물질재활용 기술로서 3R기술 위주로 재활용되어 왔으나 화학전환 기술에 의한 재활용을 위해서는 가스화 기술이 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 폐기물의 에너지 회수기술은 소각에 의한 에너지회수 또는 고형연료를 생산하여 연소보일러에 의한 에너지회수 방법이 주로 이용되어 왔으며 이러한 기술은 열에너지를 회수하는 기술에 국한되어 있다. 그러나 폐기물 가스화 기술은 열에너지와 화학에너지의 생산이 가능하므로 다양한 에너지로의 회수 기술과 고효율 에너지 이용기술의 적용이 가능한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통한 에너지회수 기술과 화학전환 기술로서 원료대체를 통한 재활용 기술로서의 특성을 고찰하였다. 폐기물 가스화 기술은 가연성물질이 함유된 폐기물의 대부분을 대상으로 적용이 가능하지만 합성가스를 이용하는 기술에 따라서 합성가스의 생산품질을 만족하기 위해서는 폐기물의 적정 발열량이 확보되어야 된다. 폐기물의 종류에 따라 기준은 달리 적용되겠지만 저위발열량 기준으로 3,200 kcal/kg이상인 경우 안정적인 합성가스를 생산할 수 있다고 판단되며, 폐기물종류 및 이용기술에 따라서는 3,000 kcal/kg이상인 경우 합성가스 생산품질을 유지할 수 있다. 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 에너지회수 기술로서는 스팀터빈, 가스터빈, 가스엔진, 연료전지 등의 기술을 적용할 수 있고, LNG, 경우, 석탄, LPG 등 화석연료를 대체하는 가스연료로 적용할 수도 있다. 또한 합성가스의 주요성분인 일산화탄소와 수소는 고순도 수소 및 고순도 일산화탄소 자체로도 원료대체가 가능하며, 화학촉매 또는 미생물촉매 전환 공정을 통해 다양한 화학원료로 대체하는 재활용기술로서의 적용이 가능한 특성을 가지고 있다.

기존 단순소각 및 매립방식의 전통적인 방법으로 처리되던 생활폐기물이 내포하고 있는 가연성 에너지 자원을 보다 효율적으로 재활용하기 위한해 고형연료화 처리하는 시설이 연구단계를 넘어 상용급 시설로 발돋움하고 있으나, 반입되는 생활폐기물 대비 30 ~ 45%의 저품위 잔재물이 발생하며 대부분이 매립을 통해 처리되고 있는 실정이다. 생분해성 유기물질에 의해 발생되는 미생물의 호기성 분해열을 이용하여 폐기물의 함수율을 감소시키는 Bio-drying 기술을 통해 고형연료 생산에서 발생한 잔재물을 고형연료 품질기준 수준으로 끌어올려 고형연료 생산수율을 향상시킴과 동시에 매립되는 비율을 최소화 할 수 있다. Bio-drying 기술을 통해 생산된 저품위 잔재물 기반 고형연료를 활용하여 열에너지를 회수하기 위해 0.1톤/일 Bench급 연소보일러에 적용한 선행연구를 진행하였다. 본 연구에서는 저품위 잔재물을 활용하여 Bio-drying 공정으로 생산한 Bio-drying 고형연료의 연소특성을 파악하기 위해 0.1톤/일 Bench급 연소보일러 테스트 결과를 바탕으로 5톤/일급 연소보일러 시스템을 구축하였다. 수냉 화격자 방식의 5톤/일급 연소보일러 시스템은 연소로, 에너지회수보일러, 열교환기, 건식세정탑, 백필터 구성되어 있다. 5톤/일급 연소보일러 시스템의 성능평가 및 Bio-drying 고형연료의 연소특성을 파악하기 위해 공기비(Equivalent Ratio, ER)에 따른 연소효율을 분석하였으며, 연소가스에 포함된 대기오염물질 분석을 수행하였다. 또한, 연소 후 발생한 바닥재의 강열감량, XRD 및 XRF 분석을 통해 바닥재 발생특성을 파악하였다.

기후 변화가 가속화되어 국내에서는 국지성 호우가 증가하는 추세이며, 이에 대해 도심지역 토지의 불투수층이 증가하여 도로 유출수, Combined Sewer Overflows(이하 CSOs라고 한다.) 등 도심에서의 비점오염원에 의하여 하천 수중생물의 폐사, 부영양화, 대장균 및 병원성 미생물의 증가, 중금속 오염 등의 방류 수계에 타격을 줄 수 있기 때문에 이에 따른 환경오염 문제가 대두되고 있다. 그 중에서도 CSOs는 합류식 하수도 시스템에서 강우 시에 처리시설을 거치지 않고 하천이나 해안 등의 수계로 직접 방류되는 경우를 의미하며, 해당 오염 부하량은 강우의 지속시간 및 강우량에 큰 영향을 받는다. 이 때 합류식 하수관로에서는 관로 내부의 퇴적물이 강우 초기에 유출되는 초기세척효과(first flush effect)에 의해 강우 초기에 오염부하량이 높은 값으로 유출된다. 이런 CSOs에 대하여 현재 국내에는 3Q로 차집한 용량에 대하여 2Q의 월류수를 스크리닝 및 완충저류로 이루어진 간이처리만을 통하여 수계로 배출되고 있는 실정이다. 이러한 CSOs의 주된 오염물질은 입자성 물질이 가장 큰 비율을 차지한다. 환경부에서 제시한 임의의 도시지역 하수 평균 SS는 60 mg/L의 값을 나타내는데 강우 초기의 CSOs의 SS는 1,936 mg/L의 값으로 고농도의 값을 나타낸다. 이러한 입자성 물질을 제거해 줌으로써 입자성 물질에 영향을 받는 다른 항목에 대해서도 그 농도를 낮출 수 있다. 이에 본 연구에서는 CSOs의 입자성 물질을 제거하기 위한 공정으로 여과(filtration)방법을 선정하였으며, 여과용 담체로는 폐유리를 발포시켜 제조한 여재를 사용하였다. 여과속도 및 여과층 구성에 따른 SS제거효율 및 폐색된 여재의 효율을 복구시키기 위한 역세척 조건에 따른 역세척 효율에 대해 알아보고자 하였다.

Membrane Bioreactor 공법(MBR process)은 기존 활성슬러지 공법에 분리막 공정을 적용하여 하수를 처리하는 고도하수처리공정이다. 분리막과 생물반응조를 결합해 생물반응조에서 하수가 처리되고 분리막에 의해 처리된 하수가 여과되어 과정이 이루어진다. MBR 공법의 장점으로 미생물 농도를 높게 유지해 처리 수질을 기존의 생물학적 처리장보다 향상 시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시켜 처리수를 중수도로 이용가능하다. 하수를 재이용함으로써 현재 물 부족 상황에 대처하기 위한 방법 중 하수 재이용에 대한 현실적인 대안이 될 수 있다. 그러나 MBR 공정에서 분리막에 생기는 Fouling은 공정의 효율성을 떨어뜨리는 가장 큰 문제가 되고 있다. 현재 MBR 공정에서 발생하는 Fouling을 해결하기 위해 화학세정방법 및 계면활성제를 이용하고 있다. Rhamnolipid는 미생물로부터 생성되는 효소의 일종으로 화학적 계면활성제와 유사한 특성을 가진다. Rhamnolipid는 또한 생분해성으로 박테리아에 의해 무기물로 분해되어 환경에 대한 위해성과 독성이 거의 없으므로 환경복원에 유용하게 쓰일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MBR공정 운전에서 Rhamnolipid의 주입 방식과 투입량에 따른 분리막 세정 효과 및 막 오염 제어 가능성을 알아보았다.

그래뉼은 중간 매개체의 도움 없이 미생물의 자가 고정화에 의해 형성된 미생물 응집체로 충격부하에 강하고, 높은 생물량 및 높은 침전성을 갖는 등 여러 장점을 바탕으로 폐수의 생물학적 처리 공정에 이용되고 있다. 그리고 낮은 강도의 초음파 조사를 이용하여 반응조 내 미생물의 활성도를 증가시켜 반응조 성능을 증대시키는 연구들이 보고되고 있다. 따라서, expanded granular sludge blanket (EGSB)를 이용한 선행연구를 통해, 저강도 초음파가 그래뉼 활성 및 수소발생에 미치는 긍정적인 영향을 확인하였다. 저강도 초음파(0.1 w/mL, 1 sec per 1 min) 처리로 수소 발생량이 65% 증가하였다. 본 연구에서는, 저강도 초음파 처리가 그래뉼의 형태학적 변화에 미치는 영향에 대해서 실험을 진행하였다. 저강도 초음파 처리와 재순환 적용 유무로, 4가지 반응조를 구성하고 연속 실험을 진행하여 각각의 반응조에서 그래뉼 샘플을 채취하였다. 각각의 그래뉼 샘플들은 기존의 분석 방법과 다르게 CMEIAS 프로그램을 이용하여 이미지 분석을 하여 그래뉼의 크기 및 형태를 파악하였고, VP-SEM을 이용하여 그래뉼 표면의 변화를 관찰하였다. 기존의 그래뉼 입도 분석은 많은 시간과 인력, 비용이 들어간다는 단점이 있어 무료 프로그램인 CMEIAS를 이용하여 새로운 방식으로 이미지 분석하였다. 이미지 분석 결과 저강도 초음파 처리와 재순환 적용이 각각 그래뉼 크기를 5% 증가됨을 확인하였고, 동시에 적용할 경우 그래뉼 크기가 20% 증가됨을 확인하였다. VP-SEM 결과 저강도 초음파 처리가 그래뉼 표면에 거친 형태를 매끄럽게 변화시키고 공극을 형성시키는 것을 확인하였다. 따라서, 저강도 초음파 처리와 재순환 적용은 그래뉼의 형태학적 변화에 긍정적인 영향을 미쳐 반응조 성능 향상에 영향을 미쳤을 것이라고 사료된다.

The purpose of this study was to investigate the main source of contamination of dried red pepper by assessing microbial loads on red peppers, washing water, washing machines, harvesting containers, and worker gloves that had come in contact with the dried red pepper. To estimate microbial loads, indicator bacteria (total bacteria, coliform bacteria and Escherichia coli) and pathogenic bacteria (E. coli O157:H7, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, and Clostridium perfringens) were enumerated. The results showed that the numbers of indicator bacteria increased significantly after washing red peppers compared with that before washing (p<0.05). Moreover, E. coli and Listeria spp. were recovered from the red peppers after washing and from the ground water used in the washing process. The number of indicator bacteria on red peppers dried in the green house was lower than that on red peppers dried in a dry oven (p<0.05). However, E. coli O157:H7, Salmonella spp., L. monocytogenes, and C. perfringens were not detected. These results suggested that a disinfection technique may be needed during the washing step in order to prevent potential contamination. In addition, hygienic practices during the drying step using the dry oven, such as establishment of an optimal temperature, should be developed to enhance the safety of dried red pepper.

This study investigated the prevalence of total aerobic bacteria, coliform and food poisoning (Bacillus cereus) bacteria in commercial Jeotgal for the evaluation of microbiological safety. The mean mass of total aerobic bacteria was 4.8±1.4 log CFU/g in Jeotgal. Coliform was detected in 17 (48.6%) of 35 seasoned Jeotgal; 14 (42.4%) of 33 low salted Jeotgal compared with three (16.7%) of 18 general salted Jeotgal; and in three (37.5%) of eight HACCP certificated Jeotgal compared with 14 (32.6%) of 43 non-HACCP certificated Jeotgal. Bacillus cereus was detected in two (12.5%) of 16 non-seasoned Jeotgal compared with 20 (57.1%) of 35 seasoned Jeotgal; in 19 (57.6%) of 33 low salted Jeotgal compared with three (16.7%) of 18 general salted Jeotgal, and in four (50.0%) of eight HACCP certificated Jeotgal compared with 18 (41.9%) of 43 non-HACCP certificated Jeotgal. Overall, our results showed that coliform and B. cereus contamination was highest in the seasoned and low salted Jeotgal. It is necessary to improve the microbiological safety low salted and seasoned Jeotgal. The HACCP system in Jeotgal is reconfirmed for the enhancement of microbiological safety.

The purpose of this study is to use organisms or micro-organism functions for eco-friendly water-purification according to concentration in porous concrete using EM, utilizing bioremediation.

표피는 각질형성세포의 분화로부터 재생되어 계층화되는 상피 조직으로서 물리적 장벽을 형성함으로써 다양한 외부 오염원으로부터 개체를 보호한다. 자가포식 작용(autophagy)은 단백질 축적물, 손상된 세포 소기관, 세포내 미생물 등이 리소좀으로 운반되고 분해되도록 매개하는 기작이다. 최근 연구 결과에 의하면 자가포식 작용이 각질형성세포의 대사 기관과 핵을 제거하여 각질층으로 최종 분화하는데 중요한 역할을 하는 것이 보고 되었다. 그러나 자가포식 작용을 촉진함으로써 표피 분화를 유도할 수 있는지는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 천연물 유래 단일 화합물 라이브러리를 스크리닝하여 베타인(betaine)이 인간 각질형성세포주인 HaCaT 세 포에서 세포질 내 LC3 punctate 소포체 및 LC3-I에서 LC3-II로의 변환을 증가시켜 자가포식 작용을 촉진함을 규명했다. 자가포식 작용의 억제 신호인 mTOR 경로는 베타인에 의해 영향을 받지 않았으므로, 베타인에 의해 유도된 자가포식 작용은 mTOR에 독립적임을 알 수 있었다. 베타인에 의해 촉진되는 자가포식 작용은 primary keratinocyte 및 skin equivalent에서도 관찰되었다. 또한, 베타인 처리된 인공피부에서 표피층 두께가 증가함을 확인하였다. 이러한 결과들로부터, 자가포식 작용의 새로운 조절소재로서 베타인이 표피의 턴오버를 촉진하여 표피의 장벽기능을 개선하고 피부노화를 방지할 수 있음을 시사한다.

Propionibacterium acnes (P. acnes)는 여드름의 주요 병원성균으로 염증성 질환에 관련된 미생물 중 에 하나이다. 본 연구에서는 여드름 주요 유발 균주인 P. acnes에 대하여 70% Ethanol로 추출한 제주 자생 식물 추출물의 항균활성을 disc diffusion test 실험을 이용하여 측정하였다. 실험 결과 61개의 제주 자생 식물 추출물 중에서 45개 추출물의 항균 활성이 검출되었으며, 16개의 추출물은 항균 활성이 검출되지 않았다. 그중 에서 여우 구슬(Phyllanthus urinaria L.) - 줄기⋅잎 추출물이 18.96 ± 0.69 mm로 가장 높은 항균 활성을 나타내었고, 참당귀(Angelica gigas Nakai) - 뿌리, 돌외(Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino), 참당귀(Angelica gigas Nakai) - 잎⋅줄기, 산박하(Isodon inflexus (Thunb.) Kudo), 차나무(Camellia sinensis L.) - 꽃, 그리고 로즈마리(Rosmarinus officinalis L.) - 줄기 추출물 순으로 높은 항균 활성을 나타내었다. 이러한 결과는 제주 자생 식물 추출물이 여드름 치료⋅예방의 항균제 및 기능성 화장품 천연 원료로써의 이용 가능성을 제안한다.

최근 햄버거 병을 시작으로 살충제 계란파동, E형간염 소시지까지, 급증한 식품안전 사고는 국민식품소비를 위축시키고 막연한 공포감 조성으로 올바른 식품섭취를 유지할 수 없도록 한다. 국민소득 증가와 더불어 식품의 안전성에 대한 소비자의 관심이 높아지고 있으며, 소비자는 보다 안전한 먹거리를 공급해줄 것을 요구하고 있다. 이에 대한 대응책을 마련하고자 정부와 식품업계, 학계 등은 고심하고 있다. 본 연구는 4차산업혁명에 발맞추어 식품안전분야에 ICT기술을 활용한 생산에서 소비자까지의 식품 공급망의 안전관리를 체계화하는 FSMS(Food Safety Management System)을 구성해보고 그를 통한 식품의 안전도를 시험분석을 통해 효과를 검증하는 것이 목적이다. 본 연구는 FSMS의 기술요소인 빅데이터, 온습도IoT센서 등을 Pilot Test하고 FSMS 도입전과 도입후의 검체를 체품하여 공인식품시험검사기관에서 검체의 미생물수 분석을 통해 최종적으로 FSMS의 도입효과와 모형도를 제시하였다.

국내에서 생산되는 벼의 저장안전성 확보를 위한 기초기 반연구로 플라즈마 기술을 이용하여 벼의 저장기간 및 온도에 따른 미생물 생육 및 성분 변화를 관찰하였다. 플라즈마 시스템은 컨테이너형 유전격벽 플라즈마로 공기방전방식을 이용하여 삼광, 청품, 미소미, 팔방미 품종을 0, 10 및 20분간 처리하여 4℃, 25℃에서 2달간 저장하여 실험하였 다. 미생물 생육 변화를 관찰한 결과 저장 초기에는 일반호기성 미생물은 3.46-3.86 log CFU/g, 곰팡이는 2.27-2.86 log CFU/g이 검출되었다. 저장온도 및 기간에 따라 일반호기성 미생물 및 곰팡이의 생육은 증가하였으며, 품종간의 큰 차이는 없었다. 저장한 후의 미생물 분석 결과 플라즈마 처리 군의 미생물이 약 1.50 log CFU/g 적게 생육되었다. 플라즈마 처리한 벼의 수분함량을 측정한 결과 플라즈마 처리에 의한 큰 차이는 관찰되지 않았으나, 저장온도가 올라가면 수분함량이 감소하는 것을 확인하였다. 지방은 플라즈마에 의해 감소하는 경향을 보였으나, 단백질 함량은 플라즈마 및 저장조건에 따른 일관적인 변화는 관찰되지 않았다. 아밀로스 함량의 경우 삼광, 청품, 미소미 품종은 플라즈마에 의한 함량 변화는 관찰되지 않았으나 팔방미는 증가하는 경향을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 플라즈마에 의해 벼의 저장안전성을 개선할 수 있으며 품질 변화의 최소화를 위하여 저온저장이 효과적이라고 판단된다.