Background : Ginsenosides, the main ingredient of ginseng roots can be confirmed various physiological activity such as anticancer, antioxidant, a natural ginsenosides is there a structure to be absorbed into the body does not work well absorbed through this process biologically active thus a high conversion ginsenosides. β-glucosidase enzyme is observed in several of the microorganism with an enzyme that serves to convert a ginsenoside prosper that is absorbed into the body. Methods and Results : To view a primary β-glucosidase activity, the bacteria were innoculated in esculin agar medium and the color change of the media were measured by the time and degree of changing color. In the other method, 5 mM of p-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside (pNPG) containing 25 mM phosphate buffer solution (pH 7.0) was added to 50 ul enzyme solution. Then the solution was added to 50 ul reaction for 5 min at 30°C. The amount of p-nitrophenol liberated measured at 405 nm absorbance. The experimental results showed higher β-glucosidase activity in Pediococcus pentosaceus, Leuconostoc mesenteroide, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, and Paenibacillus polymyxa by using esculin agar medium method. Similarly in second method, β-glucosidase activity was higher in P. pentosaceus 402.32±11.43 unit/l, L. mesenteroide 353.73±14.64 unit/l, Lactobacillus sakei 198.4±15.47 unit/l Lactobacillus plantarum subsp. plantarum 164.1±8.12 unit/l. Conclusion : The result that the β-glucosidase activity was higher in P. pentosaceus, L. mesenteroide, and L. plantarum subsp. plantarum as compared to tested microbes. Therefore selected bacteria can be used in the industry of functioned foods and beverage to improve human healths.

본 연구에서는 기능성이 밝혀져 있는 여주 분말을 첨가 하여 쌀누룩을 제조하고 이 누룩을 이용하여 막걸리를 제조 하였다. 여주 분말-쌀누룩(BMP-RN)은 BMP를 0, 0.5, 1.0 및 2.0%로 쌀에 첨가하여 제조하였고, 막걸리 발효가 진행 되는 동안 발효 특성, 미생물 특성 및 항산화 특성을 확인하 였다. 막걸리 발효 중 pH는 담금 직후(발효 0일째) 각각 4.52(0% BMP-RN), 4.93(0.5%), 4.80(1.0%) 및 4.88(2.0%)에 서 발효 7일째 4.15, 4.30, 4.57 및 4.77로 감소하였고, 이에 상응하여 총산은 0.60~0.78%에서 1.18-1.42%로 증가하였 다. 가용성 고형분은 발효 초기(0일째) 2.2~4.4 oBrix에서 발효 종기(7일째)8.6~9.3 oBrix로 증가하였고 알코올 함량 은 발효 종기 13.0%로 증가하였다. 한편, 수용성 phenolics 함량은 발효 0일째 각각 0.92~1.41 mg/mL에서 발효 종기(7 일째) 1.85~2.48 mg/mL로 증가하였고 이에 상응하여 DPPH 와 ABTS 라디칼 소거활성 및 FRAP 환원력은 각각 발효 0일째 46.95~70.04%, 55.33~74.13% 및 0.629~1.243에서 발 효 7일째 54.98~83.4%, 70.34~92.39% 및 0.964~1.455로 증 가하였다. 여주 분말 첨가 막걸리가 여주 분말 무첨가 막걸 리(일반 막걸리)보다 수용성 phenolics 및 항산화 활성이 높았다. 이 결과로 여주-쌀누룩을 이용하여 기능성 막걸리 제조가 가능할 수 있을 것으로 판단되었다.

본 실험은 연잎의 전처리방법 및 저장온도에 따른 연잎 의 저장특성을 구명하기 위해 실시되었다. 연잎을 각각 생 잎, 데치기, 덖음 및 건조로 구분하여 처리하고 온도별로 실온(25℃), 냉장(4℃), 및 냉동(-10℃)에 저장하면서 연잎의 품질특성을 조사하였다. 외관상으로 실온에서 보관한 연잎 은 저장 5일까지, 냉장 보관한 연잎은 저장 30일까지, 냉동 저장한 연잎은 90일까지 양호하였다. 동일 저장온도 조건에서 pH, 가용성 고형분 함량, 총산, 폴리페놀 및 미생물 수는 처리간 유의적인 차이를 보였으나 동일 처리조건에서 가용성 고형분함량, pH, 총산 함량이 저장온도간에 유의적 인 차이를 보이지 않았다. 다만, 연잎의 폴리페놀 함량과 유기산중 oxalic acid, tartaric acid 함량은 데치기와 건조 처리구에서 저장온도간 유의적인 차이를 보였다. 이러한 결과는 다변량분산분석에서도 나타났는데, 모든 품질 특성 에서 각 온도별 처리구간에는 유의적인 차이를 보인 반면 각 처리구별 저장 온도에는 유의적인 차이를 보이지 않았 다. 특히, 폴리페놀 함량의 경우에는 저장 전 연잎의 처리방 법과 저장온도에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 결론 적으로, 연잎의 전처리 방법에는 큰 상관이 없이 저장온도 에 크게 영향을 받아 상온에서 5일, 냉장에서 30일, 냉동에 서 90일 정도 상태가 양호한 것으로 나타났다.

동결건조된 원부재료(무, 배추, 쪽파, 마늘, 생강)를 이용 하여 나박김치를 제조한 다음 4℃에서 28일간 저장하며 이화학적 및 미생물학적 특성과 관능적 특성을 분석하였 다. 나박김치의 제조 직후 pH는 5.76~5.93이었으며, 저장기 간이 증가함에 따라 감소하였다. 산도는 저장기간이 경과 할수록 증가하였으며, 저장 28일차에 동결건조한 무 및 부 재료 처리구(D)의 산도가 0.43%로 나타나 동결건조 원부재 료 처리구(C), 생 원재료 및 동결건조 부재료 처리구(B)와 유의적인 차이가 확인되었다(p<0.05). 배추 및 무의 조직감 은 나박김치의 저장기간 동안 동결건조한 시료에서 대조구 (생원료)에 비해 유의적으로 낮게 나타났으며, 배추의 경우 저장기간이 증가함에 따라 조직감도 점차 증가하는 경향을 나타내었다(p<0.05). 나박김치의 제조 직후 일반세균 및 젖 산균수는 생원료로 제조한 대조구에서 약 1 log CFU/g 수준 높게 확인되었으며, 그 차이는 저장 21일까지 유지되다가 저장 28일차에 동결건조한 무 및 부재료 처리구(7 log CFU/g)를 제외하고 모든 시료에서 약 8 log CFU/g 수준으로 나타났다. 효모 및 곰팡이수는 저장기간 동안 모든 시료에 서 2~3 log CFU/g 수준을 유지하였으며, 대장균군의 경우 대조구 및 생원재료와 동결건조한 부재료 처리구를 제외한 모든 처리구에서 저장기간 동안 검출되지 않았다. 관능검사 결과, 생원재료를 사용한 대조구에 비해 동결 건조처리 구에서 전반적으로 낮은 점수를 나타내 동결건조한 주재료 는 나박김치의 관능적 품질이 저하시키지만 부재료(쪽파, 마늘, 생강)는 관능적 품질에 영향을 미치지 않는 것으로 나타나지 않았다. 따라서 동결건조된 부재료의 첨가는 미 생물수가 감소될 뿐만 아니라 김치의 조직감과 관능적 품질 을 저하시키지 않으므로 다양한 김치 제조 시 활용 가능성 이 높으며 더불어 김치의 저장성을 연장하는 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

This study investigated the effect of electron beam (EB) treatment on the microbial reduction of dried laver (Porphyra tenera) and identified EB-resistant bacteria from the treated dried laver. After EB treatments of 4 kGy and 7 kGy, the numbers of total bacteria and EB-resistant bacteria were measured using tryptic soy agar and mannitol salt agar, respectively. The morphological and biochemical characteristics of each isolated EB-resistant bacteria were investigated and these bacteria were identified. Compared to the control (1.5±0.2)×106 CFU/g, the total bacterial number was significantly decreased to (5.4±0.5)×104 CFU/g and (1.1±0.6)×104 CFU/g after EB treatments of 4 kGy and 7 kGy, respectively. With a higher EB dosage, the number of red colonies was almost same, whereas the number of yellow colonies was significantly decreased to (3.3±1.2)×103 CFU/g and 0 CFU/g for 4 kGy and 7 kGy, respectively. All red and yellow colonies were gram-positive cocci, catalase-positive, and resistant to 3% and 5% NaCl media. From the 16S rDNA sequence analysis, yellow and red colonies were identified as either Micrococcus flavus or M. luteus, with 99% similarity for the yellow colonies, and Deinococcus proteolyticus and D. piscis, with 99% and 97% similarity for the red colonies, respectively.

The aim of the present study was to determine the effects of soil microbial agent with red ginseng marc on growth of watermelon during 5 months. The three treatments were distributed in a completely randomized design with four replicates per plot. After 1 week in planting dates, the growth of watermelon (full length, stem thichness, leaf length and lead width) showed no significant difference in all treatments. During elongation stage (20 days), soil microbial agent with red ginseng marc was increased by 5% in leaf thickness (May 23) and 7~14% in leaf length (May 16 and 23) when compared to other treatments. For changes in fruit bearing thickness, there were no differences among treatments. Characteristics of watermelon in harvest season have an effect on harvest and length, stalk length, naval length, weight, sugar content and yield, except for harvest and width. In particular, yields increased with treatments with two soil microbial agent (7~12%), indicating that soil microbial agent with red ginseng marc showed higher yield than the other treatments. In conclusion, red ginseng marc-treated soil microbial agents have a positive effect on the harvest season of watermelon and can provide useful information for the selection of the functional microbial properties and the registration of microbial fertilizer.

This study was carried out to identify the control effect of entomopathogenic microagent against Spodoptera exigua on organic chinese cabbage. In laboratory condition, insecticidal activity of 4 commercial BT pesticides against S. exigua were lower than 10% against second instar S. exigua. The insecticidal activity of entomopathogenic nematode were 33.3%, 83.3% and 100% at the concentration of 1×102, 3×102, 1×103 nematodes/ml, respectively. Mixture of BT and nematode showed growth inhibition against S. exigua larvae. S. exigua nucleopolyhedrovirus (SeNPV) of 105 PIBs/ml showed more than 70% insecticial activity. The yield of SeNPV was increased as in higher initial inoculation concentration of NPV, food supply, and growth temperature increased. In greenhouse experiment, the control value of BT and nematode mixture treatment was higher than BT and nematode treatment alone against S. exigua. In treatment of 107 PIBs/ml of SeNPV, S. exigua was controlled completely. In farm condition, mixture of microbial agent and organic agricultural material showed higher control value against lepidopteran pest including S. exigua than BT single treatment.

The study was conducted to investigate the effects of organic matter application on soil microbial activities and diversities in a newly reclaimed soil. Soil chemical properties, population of microbe, microbial biomass, and properties of microbial community were investigated under 4 different treatment (animal manure compost+ green manure, chemical fertilizer, and without fertilizer). The experiment was conducted for 3 years from 2012 to 2014. The most of chemical properties in the animal manure compost+green manure treatment were increased continually compare to chemical fertilizer and without fertilizer. The population of bacteria and fungi were higher in the animal manure compost+green manure treatment, however, there was no difference on actinomyces. Soil microbial biomass C content was higher in the animal manure compost+green manure treatment than in chemical fertilizer and without fertilizer. Biolog examination showed that catabolic diversities of bacterial communities were higher in the treatment of animal manure compost+green manure. It was showed that principle component analysis of the Biolog data differentiated the organic matter amended soils from NPK and control. These results indicated that application of animal manure compost+green manure had a beneficial effect on soil microbial properties.

피부는 외부 유해물질로부터 내부기관을 보호하는 장벽기능을 하는 대표적인 기관으로 자외선 (ultraviolet radiation, UV), 중금속, 각종 산화 물질들과 같은 외부의 위협에 항상 노출되어 있어 손상을 받 기 쉽다. 특히 자외선 B (UVB)는 진피의 상부까지 도달하여 화상이나 홍반과 같은 염증반응을 일으키며 멜라 닌 생성을 촉진시켜 색소 침착을 유발한다. 지나친 자외선 B의 피부세포로의 유입은 각질세포 및 진피 섬유아 세포의 DNA손상을 야기하고, 세포외기질의 합성을 방해하여 피부탄력감소, 주름생성, 진피 결합조직의 손상 과 함께 피부장벽을 붕괴시켜 노화를 일으키며, 장기간 노출 시 심각한 피부 병변으로 이어져 피부세포 사멸 및 종양의 발생으로까지 이어진다. Haloarcula vallismortis는 사해로부터 분리 동정한 미생물로 호염성 고생 물의 생장적 특징은 아직 자세히 연구된 바는 없다. 대게 10% 이상의 염도에서 자라는데 실제 생장염도는 평균 20 ∼ 25% 염도에서 자란다. 염도가 높은 호수나 염전에서 주로 발견되기 때문에 강한 햇빛에 대한 방 어기작이 존재한다. 그중 하나로 다른 ATP를 생성하기 위한 bacteriorhodopsin외에 halorhodopsin이라는 색소를 이용, 광자(photon)를 흡수하고 염화이온 채널을 개방시켜 생기는 전위차를 이용해 추가로 에너지를 생산한다. 또 carotenoid 색소로 인해 농도가 높을시 분홍색 또는 빨간색을 띄는 특징이 있는데 이것이 강한 자외선에 대한 방어기작을 할 것이라고 여겨진다. 본 연구는 호염성 고세균이 자외선을 에너지 소스로 이용하 는 특성을 이용하여 자외선으로부터 피부를 방어하는 방법을 개발하고자 이들의 피부각질세포에서 자외선에 의한 항염 효과 및 DNA 손상 방어 효과를 확인하였다. 그리고 이들을 천연 자외선 차단제의 소재로서 사용 할 수 있음을 확인하였다.

피부는 신체에서 가장 크고 육중한 기관 중 하나로 인간의 생리 및 병리 과정에 참여한다. 피부는 자기 유지 및 치유, 기계적 및 화학적 손상 방어, 자외선 과 외부 병원성 미생물로부터의 방어, 비타민 D 합성 그리고 사회 심리적 기능을 한다고 알려져 있다. 이 연구의 목적은 한국 여성의 부위와 연령에 따라 피부 생물학 인자와 연관된 생물리학 인자의 변화를 평가하는 데 있다. 20 ∼ 49세의 약 70명의 건강한 성인 여성이 이 실험에 참여 하였다. 측정부위는 하박 내측과 뺨으로 진행하였다. 인체 피부의 생물리학 인자를 측정하기 위하여 여러 가지 비침습적인 방법으로 진행하였다. 피부의 생물학 인자를 분석하기 위하여 코티졸, 파이브로넥틴, 케라틴-1, 10, 11, 인보루크린, 케라틴 6를 인체의 얼굴과 하박내측으로 비교하였다. 또한 비침습적 방법으로 피부 생물리학 인자는 피부 부위와 연령에 따른 차이를 측정하였다. 측정 부위에 따른 결과, 각질층 수분량, 경피수분손실량과 피부색(L과 a값)은 유의적인 차이가 나타났다. 연령에 따른 결과, 오직 피부색에서만 연령에 따른 차이가 유의 적으로 나타났다. 코티졸, 케라틴-6, 파이브로넥틴, 케라틴-1, 10, 11 은 연령과 부위간 유의적 차이가 없지만 인볼루크린은 30 ∼ 39세 연령대에서 다른 연령대보다 유의적으로 가장 높았다. 이러한 결과는 개인의 피부 환경에 대한 상세한 피부 상태 변화로 설명할 수 있을 것이다.

진세노사이드(인삼 사포닌)는 인삼의 대표적 약리성분 중의 하나로 생물학적 활성을 가진 배당체 화합물 이다. 이들 사포닌은 가수분해 되어 저분자화 되었을 때, 항주름 및 항산화, 항암 등에 높은 약리효능효과를 나타 낸다. 본 연구에서는 인삼 esculin 배지를 활용하여 β-glucosidase 활성을 가진 균주를 분리하였고 인삼 사포 닌 전환을 미생물을 이용하여 수행하였다. 본 균주들을 16S rRNA sequencing을 통하여 동정하여 본 결과 Stenotrophomonas rhizopilae strain GFC09로 확인되였다. 균주의 최적 활성 조건을 결정하기 위해 조효소 1 mM와 인삼사포닌 Rb1과 함께 배양한 후 생물학적 전환을 TLC, HPLC를 사용하여 확인하였다. 조효소에 의 한 인삼 사포닌 Rb1의 전환 경로는 다음과 같다. LB: RbNeobio R&D center, Gyeonggi-do 16954, Korea →Rd→FNeobio R&D center, Gyeonggi-do 16954, Korea→compound K, TSB: Rb1→Rd→ F2. 가수 분해된 생성된 물질은 NMR로 구조 동정하였다. 전환 산물의 효능 분석결과, 콜라겐 생성을 농도 의존적으로 증가시키는 것이 관찰되었다. 이에 본 연구에서는 ginsenoside F2와 compound K 함유 인삼 전환 산물의 주름 개선 소재로서 활용가능성을 확인하였다.

용해성 무기전자수용체를 이용하여 호흡하는 황산염환원박테리아는 지반환경에서 다양한 물질의 생화학적 순환에 중요한 역할을 담당한다. 하지만 용해되지 않는 고형전자수용체를 이용하여 전자를 전달하는 황산염환원균은 현재까지 보고된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 혐기성미생물로서 대표적인 황산염환원균주 Desulfovibrio desulfuricans 가 고형전자수용체로의 직접적인 전자전달을 위해 나노크기의 필라멘트를 생성하는 것을 확인하였다. 이러한 나노필라멘트는 전기전도도가 높게 나타나(5.81 S·m-1) 이를 이용하여 황산염환원균이 고형전자수용체로 전자를 전달할 수 있음이 입증되었다. 이 같은 기작을 이용하여 황산염환원균은 미생물연료전지(Microbial fuel cell)에서 전기생산을 위한 고체전극으로의 직접적 전자전달을 수행함을 확인하였다. 이러한 결과는 황산염환원균에 의해 용해성 전자수용체의 유효성이 제한될 때, D. desulfuricans 와 같은 황산염환원균이 용해되지 않는 고형전자수용체로의 전자전달을 위한 대체방안으로 전도성 나노규모의 박테리아 부속물생산을 개시함을 의미한다. 따라서 황산염환원균 중 일부는 전자 매개체없이 직접적으로 고형전자수용체로의 전자전달을 수행할 수 있으며, 황산염환원균주에 의한 효과적인 전기생산을 증진시키는 기법으로 MFC 연구에 유용할 것으로 판단된다.

양돈 산업에서 냄새 관리는 생산성, 돼지 생산에 따른 수익성 및 지속 가능성 여부 등 다양한 측면에서 영향을 미친다. 따라서, 양돈 산업에서 발생되는 불쾌한 냄새 발생을 최소화하고 효과적으로 제거할 수 있는 방법으로 다양한 냄새 저감 미생물을 이용한 축산환경개선제에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이처럼 미생물 제제는 배설량 감소에 의해 유해가스 발생 억제, 사육환경 개선을 통한 생산성 향상 및 환경개선 효과를 기대할 수 있다. 특히, Bacillus 속은 항균성 물질을 세균의 세포 밖으로 분비하여 병원균에 대한 길항작용이 있으며, Bacillus amyloliquefaciens 는 유기물 분해, 인산 및 질산화합물 분해, 유해가스 제거 및 항생물질 생성 등의 특징을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 돈분으로부터 분리된 Bacillus amyloliquefaciens 와 Bacillus butanolivorans 두 미생물을 이용하여 NH3 저감을 위한 기초실험으로서 연구하였다.

최근 들어 축산업의 규모 확대, 혁신도시건설로 인한 인구이동의 결과 농촌지역 지자체의 냄새 관련 민원이 급증하는 추세이다. 축산냄새의 저감을 위해서는 몇 가지 동원 가능한 수단을 거론할 수 있으나 현재 우리나라의 축산농가 실정을 고려해 볼 때 가장 현실적인 방법은 미생물을 이용한 방법이라고 할 수 있다. 우리나라 양돈의 경우 유럽, 미국의 경우와 달리 한가족이 운영 가능한 소규모(1000천두)의 농장이 다수를 차지하고 있는데 이러한 영세한 규모에서 활용 가능한 냄새저감 방법으로는 미생물제재의 돈사바닥 살포를 거론할 수 있으며 실제 많은 농가에서 이를 활용하고 있다. 그러나 앞서 언급한 축산선진국들의 경우 환경개선을 목적으로 미생물을 이용하는 경우는 많지 않다. 본 고찰에서는 축산냄새저감을 목적으로 과거 선진국에서 이루어진 미생물 활용의 예를 거론하고 우리나라와 차이점이 무엇이며 또한 그 원인이 무엇인지 논의하였다. 아울러 축산냄새저감을 위해 장래에 수행이 필요한 연구를 제시하였다.

본 연구에서는 퇴비화실험 재료인 복합유용미생물 슬러지와 일반슬러지의 미생물 군집 비교를 통해 복합유용미생물 슬러지에 대한 미생물학적 특성을 밝히고 일반슬러지 퇴비와 비교하여 복합유용미생물 우점 슬러지를 퇴비화 하였을 때 발현되는 미생물의 성상을 비교하여 복합유용미생물 우점 슬러지 퇴비가 토양에 시용 되었을 때 토양에 미치는 영향을 간접적으로 확인하고자 한다. 또한 현재 시판되고 있는 광합성균을 이용한 돈분퇴비와 같은 공정으로 본 실험에서 사용한 복합유용미생물을 우점 시킨 돈분퇴비를 제조하여 시판퇴비와의 비교는 물론 퇴비 제조 방법에 따른 복합유용미생물 군집의 차이점을 알아보고자 하였다. Pyrosequencing을 통해 연구에서 사용된 복합유용미생물 우점 슬러지의 bacteria 군집 문(Phylum)의 수준에서 분석한 결과 Proteobacteria(41.30%), Gemmatimonadetes(14.12%)로 우점 되어 있었다. Proteobacteria는 하폐수 처리공정에서 유기물 농도가 높은 환경에서 주로 발견되며, 광합성세균은 이산화탄소 및 황화수소를 흡수 이용하며, 오염 및 악취의 방지 효과를 나타낸다고 알려져 있다. Gemmatimonadetes는 활성화된 우수처리장에서 발견되는 호기성균으로 일반슬러지에서는 0.3%정도 발견되었으나 복합유용미생물 우점 슬러지에서는 14.12%로 복합유용미생물 우점 활성슬러지 공정이 활성도가 높다고 판단할 수 있다. 복합유용미생물 우점 슬러지 퇴비와 일반 슬러지 퇴비의 다양성분석을 한 결과 퇴비화 숙성이 진행되면서 미생물이 단순화 되고 퇴비화에 주로 발현되는 미생물인 Bacteroidetes, Proteobacteria, Firmicutes등의 우점도가 높아지는 타 연구결과와 일치하였다. 특히 복합유용미생물에서 4.17% 우점 되어 있는 Actinobacteria는 고정된 질소를 공급하는 역할을 하고 퇴비가 숙성이 진행되면서 온도가 뜨거워질 때 활성도가 높아지는데 복합유용미생물 슬러지 퇴비가 일반슬러지 퇴비보다 부숙 온도가 높고, 높은 온도 유지기간도 길었기 때문으로 보인다.본 연구에서 개발한 BCL의 bacteria 군집을 종(species) 수준 분석하기 위해 시판퇴비인 PMP와 BMP와 비교한 결과 PMP와 BMP에서는 기타 (<1%)가 각각 49%, 48% 였지만 BCL퇴비는 기타 (<1%) 15%로 BCL퇴비가 다른 시판 퇴비보다 종 다양성은 떨어졌지만 시판퇴비보다 퇴비 내 미생물이 우점 되어 공생역할을 하는 것으로 나타났다.

가축(돈)분뇨는 고농도의 유기성폐기물로서 높은 함수율을 나타내고 있기 때문에 처리에 중점을 두어야 할 부분이 수분 처리 방법이다. 이에 기존 가축분뇨 처리방법으로 고상과 액상을 분리하여 고상은 퇴비화, 액상은 액비화 또는 정화 처리 후 하천에 방류하여 방류수 기준을 만족하는 방법을 사용하고 있다. 하지만 본 연구에서는 기존기술개발의 차별화 및 기존기술의 회피 전략을 위해, 돈분뇨의 유기물을 고온발효미생물에 의해 분해하여 85℃ 이상의 열에너지를 발생시켜 수분을 제거하는 무방류시스템이다. 여기에 유기물 BOD, COD의 농도변화는 발효조 진행방향에 따라 현저하게 감소되어 90%, 80%의 제거효율을 나타내었으며, 질소 성분인 T-N, NH3-N 역시 발효조 진행방향에 따라 각각 72%, 74%의 제거효율을 나타내었다. 뿐만 아니라 고체연료의 발열량을 높이기 위해 무연탄, 코크스, 기름 등의 열량보조제를 첨가하는 기존 방법 대신에 돈분에 적당량의 퇴비를 첨가한 고체연료 제조방법으로 4,500kcal/kg 이상의 높은 발열량을 얻을 수 있었다. 화석연료의 연소 등에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으며, 생산 단가가 저렴한 친환경 기술이다. 따라서 본 무방류시스템은 고온발효미생물의 발열반응에 의해 가축분뇨를 저렴한 비용으로 고액 동시에 처리 할 수 있으며, 높은 발열량의 고체연료를 제조할 수 있는 새로운 기술이다.

미생물연료전지(Microbial fuel cells, MFCs)의 성능은 미생물이 부착 성장하는 산화전극의 활성에 의해 크게 영향을 받는다. 미생물연료전지의 산화전극 활성은 전극표면의 높은 생물친화도, 미생물이 부착성장 할 수 있는 넓은 표면적, 전기전도도 등에 의해서 결정된다. 지금까지 연구되어 온 미생물연료전지의 산화전극 재료들은 주로 다공성유리탄소, 탄소천, 탄소섬유 브러쉬, 흑연펠트, 흑연섬유 등의 탄소계열의 전도성 물질들이었다. 그러나, 이러한 탄소계열 물질들은 그 종류에 따라 비표면적이 작거나, 표면이 소수성이며, 금속과 비교할 때 전도성이 좋지 않은 특성을 가진 것들이 많다. 그러나, 서로 다른 특성을 가지는 탄소계열 물질들을 동시에 사용함으로서 각각의 재료들이 가지는 단점들을 보완함으로서 높은 활성을 가지는 미생물연료전지 산화전극을 제작하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 그러나, 탄소계열 물질들을 동시에 사용하기 위해서는 이러한 재료들을 서로 혼합하고 내부적으로 결합시키기 위한 결합제가 반드시 필요한데 완성된 산화전극의 활성은 결합제의 종류에 의해서 크게 영향을 받는다. 지금까지는 주로 Nafion 용액, 에폭시 등의 고분자 물질들을 결합제로 사용하여 왔는데, Nafion 용액은 전도성 높고 친수성 물질이라는 장점이 있지만 부착력이 낮고 가격이 비싼 고가의 물질이라는 한계점을 가지고 있다. 또한, Epoxy는 부착력이 강한 반면 전도성이 없는 소수성 물질이라는 단점이 있다. 본 연구에서는 콜타르 피치(Coal tar pitch, CTP)에 니켈(Nickel, Ni)을 다양한 비율로 혼합하여 결합제를 제조하고, 이를 이용하여 제작한 팽창흑연과 탄소나노튜브 산화전극의 성능을 회분식 미생물연료 전지를 이용하여 평가하였다. 산화전극 제작에 사용된 결합제의 CTP 양이 적을수록, 전기적 활성은 증가하였으나 부착력이 크게 감소하였다. 또한, CTP에 Ni 함량이 증가할수록 산화전극 표면에 부착 성장한 미생물 생체량이 증가하였으며, 내부저항이 점차 감소하였다. CTP 4g과 Ni 5.9mmol을 혼합하여 제조한 결합제로 제작한 산화전극의 경우 미생물연료전지의 최대전력밀도는 738.11 mW/m²로서 가장 큰 값을 보였으며, 내부저항은 146.19 Ω로서 가장 낮았다. 이 값은 Nafion 용액을 결합제로 사용하여 제작한 대조구 산화전극과 비교할 때 최대전력밀도는 23.68% 높았으며, 내부저항은 33.82% 낮았다. CTP와 Ni을 혼합한 물질은 미생물연료전지의 산화전극제작에 사용할 수 있는 우수한 결합제이다.

최근 에너지 수요 증가로 인한 에너지 수급 불균형, 장기적인 화석연료 고갈 위험성, 기후변화 등으로 전 세계적인 에너지 확보 경쟁이 심화되고 있으며 에너지 안보가 모든 국가의 중요한 문제로 부상하고 있다. 이러한 신재생에너지에 대한 관심이 증가하면서 그 일환으로 열에너지 이용에 대한 관심도가 증가하고 있다. 특히 다양한 열원을 사용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 열펌프 시스템을 이용한 열회수 기술이 널리 적용되고 있다. 공기, 수열, 지열 등의 열원이 적용되고 있으며, 최근에는 하천수, 하･폐수, 광산 등을 열원으로 이용한 연구 사례가 보고되고 있다. 폐기물매립지는 가용 토지자원 잠식뿐만 아니라 주변환경오염 방지 및 매립 종료 후 사후관리에도 많은 비용이 소요되는데, 일반적으로 폐기물매립지 내부는 혐기성 조건으로 운영되며 매립종료 후 30년 동안 사후관리를 의무화하고 있다. 이에 사후관리기간 단축방안 및 사후관리기간 동안 수익을 창출할 수 있는 부지활용방안이 필요하게 되었다. 유럽에서는 독일, 이탈리아 등을 중심으로 매립지 내부에 공기주입을 통한 폐기물의 분해 촉진 기술에 대한 연구가 증가하고 있다. 강제적으로 매립지 내부에 공기를 주입하여 매립지 내부를 호기성으로 전환시킬 경우 폐기물 내의 유기물 분해를 촉진시켜 사후관리 기간 감소 및 침출수 처리 비용 등을 절감시킬 수 있으며, 온실가스 저감효과도 입증되어 최근 CDM 사업으로도 적용되고 있다. 이와 별도로 적정 공기 및 수분의 주입은 폐기물매립지 내부 유기물질의 분해를 극대화할 뿐만 아니라 유기물 분해를 통한 열 발생도 증가시키고 있다. 이에 매립지 내부로 공기주입 시 폐기물의 안정화뿐만 아니라 매립지에서 발생하는 가스의 온도(약 50-80℃)에 주목하고 있다. 폐기물매립지에서의 열에너지 활용 가능성을 A 매립지를 통해 산출하면 A 매립지는 2011년까지 1,145,000톤의 생활폐기물을 매립하였으며, 이중 복토재, 수분, 불연성 물질, 그리고 일부 분해된 가연성 물질을 제외한 잔존 가연성 물질의 함량을 30%로 가정하면 가연성 물질의 양은 343,500톤으로 산정된다. 가연성 물질 중 가연물 함량 50%, 가연물 함량의 원소조성 중 탄소함량 50%로 가정하고 탄소성분에서도 미생물에 의한 분해 가능 탄소와 고정탄소가 있으며, 생분해가능 유기탄소를 60%로 가정 시 생분해가능 유기탄소의 양은 51,525톤이다. 생분해가능 유기탄소 1g당 24 kJ의 열이 배출된다고 가정하면 유기탄소가 호기성 조건에서 분해 시 발생 가능한 잠재열량은 1.24×1012 kJ(2.95×1011 kcal)을 가지게 된다. 이를 열펌프 회수가능열량을 3%로 가정하면 열량은 8.85×109 kcal이며, 난방부하용량 207,8 kW 열펌프의 필요 열량을 1년에 378,432 Mcal로 가정하면 열에너지 회수가능 연한은 약 23년으로 나타나게 된다. 열펌프와 화석연료의 경제성에 대하여 동일열량을 기준으로 살펴보면 전력가격은 산업용 판매단가는 106.83 원/kWh로 전력 1 kWh는 최종사용자 기준으로 860 kcal/kWh이므로 1 Mcal당 91.9원으로 열펌프 난방성능계수를 3.0으로 가정하였을 경우 열펌프의 에너지 비용은 30.6 원/Mcal로 산정된다. 이를 등유와 경유에 비교하면 등유는 1,092 원/L(발열량 8,950 kcal/L), 경유는 1,260 원/L(발열량 9,050 kcal/L)로 가정하였을 때 등유의 비용은 122.0 원/Mcal, 경유는 139.2 원/Mcal로 나타나 등유와 경유를 열펌프 사용으로 대체하였을 때 약 4배의 에너지 비용을 절감시킬 수 있다.

최근 산업의 발달로 산업폐수가 다량으로 발생됨과 더불어 방류수내 유독성 중금속으로 인해 수생태계에 악영향을 미치고 있으며 또한 인체 내에 축적되는 성질을 가지고 있다. 이러한 중금속 제거에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나 효과적인 처리에는 한계점을 나타내고 있다. 지금까지 가장 널리 사용되고 있는 방법으로는 화학첨전법, 이온교환법 등이 이용되고 있으나 완전한 중금속 제거가 어렵고 많은 약품이 필요하며 고독성의 슬러지가 발생하는 단점이 있다. 생물흡착제로서 미세 해양 조류, 미생물 및 효모 등을 이용한 중금속 흡착연구가 진행되어 왔는데, 이중에서도 조류를 이용한 방법이 가장 경제적이고 효율적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 해양에 널리 분포성장하고 있는 조류 중 감태를 이용하여 중금속 흡착실험을 수행하였는데, 이러한 조류 감태는 최근 기후변화 및 부영양화 현상으로 인하여 2007년부터 여름철에 한국과 중국 연해인 황해에서 대량 번식하여 2014년에도 감태 최대 분포면적이 50,000 km²에 이르는 것으로 보고되고 있다. 현재 감태는 식용을 제외하고 일부 가축 사료로도 활용되지만 대부분 폐기물로 처리되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 감태(Enteromorpha prolifera)를 이용한 중금속 흡착능을 평가하여 대부분 폐기물로 처리되고 있는 감태의 활용방안을 모색하고자 하였다. 비활성 감태의 물리화학적 특성 파악 및 금속이온 공존상태에서의 흡착능을 검토하기 위해서 감태를 건조한 후 분말로 만들어 batch test를 하였으며, Pb2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ 등 4종의 중금속을 대상으로 흡착 실험을 수행하여 적정 투입량, pH, 온도 및 반응시간변화에 따른 최적 조건을 도출하고자 하였다. 또한 해조류 중 다시마 등과의 흡착능을 비교해 보았다. 흡착실험결과, pH는 1~11변화에 따른 흡착능을 비교해 본 결과, pH 5에서 가장 높은 흡착효율을 나타내었으며, 온도는 10~30℃ 범위내에서 실험해 본 결과, 최적 흡착 조건은 20℃로 나타났다. 또한 생물흡착제의 종류에 따라 금속의 흡착율 뿐만 아니라 금속의 선택적인 흡착까지도 명확하게 다른 것으로 나타났다. 중금속 종류별 흡착능력은 Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+순이었으며, 감태는 Pb2+, Cu2+이온에 대한 흡착율이 최대 95% 및 82%로서 높은 제거효율을 보였으며, 다시마는 각각 92%, 77%의 흡착율을 나타내었다. Zn2+과 Cd2+이 함유되어 있는 폐수에 대해서는 다시마가 감태보다 오히려 흡착능 효율이 더 좋은 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 생물흡착제 감태의 중금속 흡착 제거 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 조류의 활용과 더불어 생물흡착제로서 중금속 흡착제거에 활용될 수 있을 것으로 판단된다