• 대한환경공학회지
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• 제32권11호
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• pp.1017-1023
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• 2010

본 연구에서는 지질매질체내에서 계면활성제(비이온성 계면활성제(Tween 20), 생계면활성제)가 박테리아(Bacillus subtilis ATCC 6633)의 이동 증진에 미치는 영향을 분석하였다. 계면활성제가 존재하는 다양한 실험조건에서 석영모래(입경분포: 0.5~2.0 mm, 평균입경: 1.0 mm)로 충진된 칼럼을 이용하여 박테리아의 이동에 관한 칼럼실험을 수행하였고, 박테리아 파과곡선으로부터 질량회수율과 부착효율 등을 정량화하였다. 실험결과, MSM(박테리아 성장에 필요한 무기물 배지)의 존재 하에서 매질체 표면에 박테리아의 부착이 상당히 증가하였는데(특히, 주입부분에), 이는 MSM으로 인한 이온강도의 증가 때문이다. 계면활성제가 존재할 경우에는, 계면활성제로 인하여 매질체내에서 박테리아 이동이 증진됨을 관찰할 수 있었다. 또한, MSM과 생계면활성제 주입방법에 따른 박테리아의 이동을 비교한 결과, 박테리아의 이동 증진을 위한 주입조건은 박테리아를 함유한 MSM용액보다 계면활성제를 선주입하거나, 또는 MSM용액과 계면활성제를 동시주입하는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 계면활성제의 존재와 주입방법이 박테리아의 이동에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권7호
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• pp.833-838
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• 2007

본 연구에서는 양전하를 띤 여재 입자에서 박테리아의 부착 및 이동에 관한 연구를 위하여 회분 및 칼럼실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 박테리아는 E. coli ATCC 11105(길이: 2.2 ${\mu}m$ 직경: 0.6 ${\mu}m$)이었고, 여재는 석영모래(입경분포: 0.5-2.0 mm, 평균 입경: 1.0 mm)와 철코팅 모래이었다. 회분실험결과에 의하면 철코팅 함량이 증가함에 따라, 박테리아의 부착량이 증가하는 것으로 나타났다. 철코팅 모래의 함량 0%(석영모래 100%)에서는 약 46% 정도의 박테리아가 부착되었고, 철코팅 모래의 함량 100%(석영모래 0%)에서는 약 97% 정도의 박테리아가 부착되었다. 칼럼실험결과 또한 철코팅 함량이 증가함에 따라, 박테리아의 부착량이 증가하는 것을 보여주고 있다. 철코팅 모래의 함량이 0에서 100%로 증가함에 따라 박테리아의 부착량이 8에서 94%로 증가하였다. 본 연구의 실험결과를 통해 양전하를 띤 여재 입자가 박테리아의 이동에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.49-49
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• 2018

라오스의 Houay Pano 유역은 상업적 조림으로 인해 2011년부터 2013년까지 급속한 토지이용 변화를 겪어왔다. 본 연구는 이러한 토지이용변화가 박테리아 거동에 어떠한 영향을 주는지 이해하기 위해 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 활용한 박테리아 거동 모델링을 수행하였다. SWAT 모형은 수치 표고 모델, 토양 특성, 토지 이용 등의 정보를 종합하여, 유역 내수량 및 수질의 변화를 모의할 수 있는 모형으로, 본 연구는 대표적인 분원성 지표 세균 (Fecal Indicator Bacteria)인 대장균 (Escheichia coli, E. coli)을 대상으로 모델링을 수행하였다. SWAT 모형은 지표면 위 박테리아를 1)식물 위, 2)토양 용액상, 3)토양 입자상으로 구분하여 모의한다. 각 상태로 분할된 박테리아는 소멸 (die-off), 씻김 (wash-off), 침투, 표면 유출을 통한 수계로의 이동 등의 단계를 통하여 유역 내에서 거동한다. 본 연구는 서로 다른 기후의 영향을 배제하기 위해 각 토지이용 시나리오를 (2011, 2012, 2013) 실제 기후 조건과 동일 기후(2011-2013 평균) 조건으로 분류하여 분석하였다. 실제 기후 조건에서 SWAT 모형은 표면 유출, 토사 유출, E. coli 거동에 대해 2011년부터 2012년까지 감소, 2012년부터 2013년까지 증가로 모두 동일한 양상을 모의하였다. 이는 강수량의 양상과 동일한 것으로, 강수량이 표면 유출의 양을 결정하고, 달라진 표면 유출에 따라 토사 유출과 E. coli 거동이 결정되기 때문이다. 하지만 동일 기후 조건에서는, E. coli 거동 동인인 표면 유출과 토사 유출이 비교적 일정해짐에 따라, 각 상태로 분할된 박테리아의 초기 부하량값이 E. coli 거동을 결정하는 주된 요인임을 확인 할 수 있었다. 따라서 초기 부하량 분할에 활용되는 엽면적 지수 (Leaf Area Index)와 분배계수 (BACTKDDB)의 정확도가 요구된다. 추가적으로 본 연구는 박테리아의 유입원인 비료 모델링과, LAI를 활용한 박테리아 초기 부하량 산정, 토양 특성 변수와 토지 이용 변수의 분리, 지하수를 통한 박테리아 거동 등을 중심으로 SWAT 모형의 한계점과 개선점을 제시하였으며, 본 연구 결과는 토지이용변화가 박테리아 거동에 주는 영향을 모형적으로 이해하고, 또한 추후 박테리아 모델링 개발에 도움을 줄 것으로 예상된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권5호
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• pp.523-529
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• 2010

Micro actuator의 동력원으로 박테리아 주화성을 기반으로 한 편모박테리아 운동은 널리 연구되고 있다. 본 연구에서는 마이크로입자 추적유속계($\mu$-PTV)를 이용하여 박테리아 주화성에 의해 추진되는 형광입자의 움직임을 분석하였다. 일반적으로 활발한 운동성을 지니고 있는 편모 박테리아 중 Serratia marcescens가 배양액속에서 형광 폴리스티렌 미세입자 표면에 자발적으로 붙게 된다. 박테리아가 부착된 미세입자를 고형화된 화학적 유인물질 L-aspartate가 담겨져 있는 유체 속으로 주입하고, 시간에 따라 입자들이 서서히 L-aspartate가 높은 농도를 가지는 구역으로 이동하는 것을 관찰하였다. 본 연구의 결과로 편모박테리아가 micro actuator의 효율적인 동력원 개발에 적용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2007년도 춘계학술대회 학술발표 논문집 제17권 제1호
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• pp.241-244
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• 2007

본 논문에서는 박테리아의 주화성에 기초한 Bacteria Cooperative Optimization(BCO) 알고리즘을 소개한다. BCO는 Ant Colony Optimization (ACO)처럼 자연계에 존재하는 생명체의 행동양식을 모방하여 만든 최적화 알고리즘으로 크게 초기화, 측정, 행동결정, 이동으로 구성된다. 우리는 먼저 BCO 알고리즘을 설명하고 2차원 함수 최적화 문제를 이용하여 BCO알고리즘과 Genetic Algorithm(GA) 그리고 Bacterial Foraging for Distributed Optimization(BFO)의 성능 측정 결과를 기술한다. 실험 결과 BCO의 성능이 GA나 BFO보다 우수함을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.511-520
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• 2006

강변여과는 강물을 강변의 충적대수층에 통과시켜 지층의 자체정화능력을 이용하여 오염물질을 상당량 저감시킨 후 양수하는 방식이다. 국내에서는 대부분의 원수를 지표수에서 취수하여 사용하고 있는 실정이나, 오염물질의 증가로 인하여 지표수를 원수로 사용하기가 점점 어려워지고 있다. 강변여과를 이용하여 양질의 원수를 확보하기 위해서는 오염물 이동에 관한 이해가 중요하다. 본 연구에서는 대수층에 용존성 유기물질(DOM)과 박테리아가 동시에 존재할 경우를 대상으로 대수층을 4상(four-phase: 흙입자, 물, 박테리아, 용존성 유기물질)으로 모델링하고, 이들의 물리, 화학, 생물학적 특성을 고려하여 물질의 거동을 기술하는 수학적 모델을 제시하였다. DOM과 박테리아와 같은 콜로이드성 물질은 오염물의 이동을 가속시키고, 평형 분배계수가 중요한 역할을 하는 인자인 것으로 나타났다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제47권3호
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• pp.67-75
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• 2010

본 논문에서는 성능향상을 위하여 개체속력 개념을 적용한 박테리아 협동 최적화 방법을 제안한다. 기존의 박테리아 협동 최적화 방법에서는 개체별로 속력이 일정해 모든 개체가 같은 시간에 똑 같은 거리를 움직인다. 이러한 방법은 개체의 적합도가 좋은 개체나 나쁜 개체가 같은 속력으로 움직임으로서 효과적으로 최적 해를 찾아가지 못하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 개선하고자 개체의 적합도를 이용하여 개체별 등급을 매기고 등급에 따라서 한 번에 이동할 수 있는 거리를 다르게 하는 속력 개념을 적용하였다. 즉 적합도가 낮은 개체는 적합도가 높은 영역으로 빨리 이동하기위하여 속력을 높이고 적합도가 높은 개체는 주변에 최적 해가 있을 가능성이 있으므로 속력을 낮게 유지하였다. 4개의 함수 최적화 문제에 적용해본 결과 속력개념을 적용하지 않은 방법에 대하여 상당한 성능향상이 있음을 보았다. 특히 성능향상을 위하여 기존에 도입했던 등급별 교체방법보다도 더 좋은 성능을 보였다. 이는 박테리아 협동 최적화의 성능을 향상시키기 위한 방법으로 속력개념을 적용하는 것이 매우 유용함을 보여준다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.743-748
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• 2012

본 논문에서는 미세 환경이 Pseudomonas aeruginosa의 운동성에 주는 영향을 조사하기 위하여 다양한 크기의 미세유로 내에서 박테리아의 운동성을 분석하였다. 본 논문에서는 미세유체 칩을 사용하여 2차원 공간을 만들며, $10{\sim}100{\mu}m$ 너비의 채널 안에서 단일 박테리아의 운동 변수인 이동속도, 'run'운동 지속시간, 'tumble' 각도를 측정하였고 각 미세유로 내에서 박테리아의 운동을 표현할 수 있는 물리적 상수인 random motility coefficient를 구하였다. 상기의 물리적 측정치를 분석한 결과, 박테리아는 공간제약이 있는 경우 편모의 운동이 채널의 벽의 영향으로 인하여 회전 운동에 영향을 받게 되고, 'run' 운동 지속 시간이 짧아지는 것을 확인하였다. 따라서, 공간의 제한이 박테리아의 운동성을 감소시킴을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 박테리아의 운동성을 쉽고 정확하게 분석할 수 있는 측정 방법으로 널리 활용될 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.927-938
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• 2000

박테리아를 토양과 같은 다공성 매질에 주입시키고 적절한 기질과 영양분을 공급시키면 박테리아는 매질의 표면에 부착하여 성장한다. 그 결과 바이오필름이 생성되어 공극의 크기가 감소하여 매질의 투수계수가 감소되며, 오염물질을 분해시키는 생물학적 오염분해 능력을 갖게 된다. 본 연구는 투수계수가 비교적 큰 모래와 화강풍화토에 박테리아를 접종, 배양한 후 토양의 투수계수의 변화를 측정하였으며, 배양된 바이오필름의 화학물질에 대한 저항성 및 온도변화에 대한 내구성 실험을 통해 대용 차수재로의 가능성을 평가하였다. 또한 bio-barrier의 유기물질 분해능 및 bio-barrier의 두께에 따른 미생물의 생장도를 column test를 통하여 측정하여 bio-barrier 내에서의 기질의 이동 및 생분해와 박테리아 농도의 분포 변화간의 관계를 제시하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제30권3호
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• pp.199-205
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• 2002

활주운동은 편모의 작용없이 고체의 표면을 미끄러지듯이 이동하는 박테리아의 운동방식으로 분류학상 다양한 종의 박테리아에서 발견된다. 지금까지 밝혀진 바에 의하면 활주 운동은 type IV pili(Tfp)를 필요로 하는 경우와 이를 필요로 하지 않는 두 가지로 크게 구분될 수 있는데, Tfp를 필요로 하는 경우에는 T룰의 확장과 수축에 의해 이루어지는 twitching motility와 운동기작이 흡사할 것으로 추정된다 Tfp를 필요로 하지 않는 활주운동에 대해서는 여러 다양한 모델이 제시되었는데, 이중 한 모델은 활주박테리아가 점액을 분출함으로서 추진력을 얻어 앞으로 진행한다는 설명이며, 다른 모델들은 외벽에 세포 전체를 감싸는 운동기구가 존재한다는 것이다. 이와 같이 활주운동은 일반적으로 잘 알려진 편모에 의한 운동과는 전혀 다른 운동방식에 의해 이루어지는데, 그 작용 기작이 매우 흥미로운 반면에 많은 부분들이 풀어야 될 숙제로 남아있어 앞으로의 연구결과들이 기대된다.