• 미생물학회지
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• 제52권3호
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• pp.306-312
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• 2016

미세조류는 수환경으로 유입되는 독성물질의 배출기준을 설정하거나 환경영향을 평가하기 위한 환경변화의 잠재적 생물지표이다. 본 논문에서 해양 미세조류인 녹조류 Tetraselmis suecica, 규조류 Ditylum brightwellii, 와편모조류 Prorocentrum minimum에 대한 내분비 교란물질(EDCs) 비스페놀 A (BPA)와 Aroclor 1016의 영향을 평가하였다. 처리한 EDCs에 대하여 각각의 종은 매우 다른 민감도 차이를 보였다. 각 종에 대한 50% 영향농도($EC_{50}$)는 Aroclor 1016가 BPA보다 더 유해하였다. 실험에 사용한 미세조류중에서 규조류 D. birghtwellii(0.037 mg/L BPA과 0.002 mg/L Aroclor 1016)가 다른 종보다 매우 민감하게 반응하는 것으로 조사되었다. 본 연구 결과는 수서생태계에로 배출되는 기준 농도 이상의 EDCs가 해양 생물에게 유해 효과가 있다는 것을 제시해 준다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.513-513
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• 2009

최근 바이오디젤의 원료로 미세조류가 많은 관심을 끌고 있다. 미세조류는 물, 이산화탄소와 태양광을 이용해 광합성 성장이 가능하며, 지질(오일) 성분이 풍부하여 바이오디젤의 원료로 이용할 수 있다. 미세조류는 단위 면적당 오일 생산량이 곡물류의 50-100배 이상이며, 이산화탄소를 기질로 이용하므로 온실가스 직접 저감이 가능하다. 또한 배양시 비경작지나 황무지를 사용할 수 있으므로 기존 식용작물과 경쟁하지 않으며, 하수, 해수, 폐수 등 다양한 물자원을 이용할 수 있다. 본 연구에서는 고농도 $CO_2$에 내성을 지닌 Chlorella sp. KR-1을 대상으로 1 L 규모 기포탑 광생물반응기에서 균체 성장 및 지질(바이오오일) 합성에 대한 $CO_2$ 농도, 가스 공급속도, 질산염 농도 등 환경 및 영향 조건의 영향을 조사하였다. 가스 공급속도 0.4 L/min에서 $CO_2$ 농도를 0.03-20% 범위에서 조사하였을 때 최대 균체성장은 $CO_2$ 10%에서 관찰되었다. 균체내 지방산 함량은 $CO_2$ 농도 0.03%에서 가장 낮았고, 5-20% 범위에서는 $CO_2$ 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 가스 공급속도를 0.2 L/min에서 0.8 L/min으로 증가시켰을 때 최대 균체농도는 0.6-0.8 L/min의 범위에서 관찰되었고, 생체내 최대 지방산 함량은 0.4 L/min에서 관찰되었다. Nitrate 농도 1-20 mM 범위에서 최종 균체농도는 nitrate 농도 증가에 따라 10mM까지 증가하였으나 그 이상에서는 증가하지 않았다. 반면 지방산 함량은 nitrate 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 본 실험에서 얻은 최대 지방산 생산량은 1,100 mg/L이었으며, 주요 지방산은 C10:0(1.7%), C16:0(28.5%), C18:0(11%), C18:1n9c(25.9%), C18:2n6c(26.3%), C18:3n3(6.6%)이었다. 현재 100 L 규모 광생물반응기에서 석탄발전소 배가스($CO_2$ 12-15%, SOx 50ppm, NOx 100ppm)를 이용한 바이오오일 생산 실험이 진행 중이다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.268-275
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• 2013

대청호의 추동과 문의수역에 설치된 수중폭기시설의 수질 개선 및 조류저감 효과를 평가하기 위하여, 폭기시설의 영향지점과 대조지점에서 시설의 가동 전 후 수질을 분석하였다. 분석 결과, 폭기지점과 대조지점에서 수심에 따른 수온 및 용존산소의 농도 차이는 거의 없었으며, 조류의 주요 성장인자인 총인과 총질소의 농도도 거의 차이가 없었다. 이러한 결과로부터 추동과 문의수역에서 폭기시설에 의한 수체 순환 및 영양염류 저감 효과가 크지 않은 것으로 판단되었다. 하절기에 심층의 총인 농도가 매우 높았으며, 이는 오염된 퇴적물로부터 용출되었거나 강우에 의해 외부로부터 유입된 것으로 판단되었다. 이 시기에 폭기시설을 가동할 경우 총인이 확산되어 조류의 성장을 촉진시킬 수 있으므로, 폭기시설의 가동 시기를 결정할 때 이를 고려하여야 한다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권2호
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• pp.197-204
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• 2016

본 연구는 당화된 도토리의 전분이 미세조류(Chlorella vulgaris) 바이오매스 증식과 바이오오일 함량에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 실험결과 도토리의 전분은 당화 후에 81.3%가 글루코스로 전환되었다. 도토리-글루코스를 이용한 복합영양 상태에서 미세조류는 독립영양 상태보다 높은 바이오매스 증식률과 TAGs (Triacyglycerols)의 함유량을 나타내었는데, 최대 바이오매스 생산량과 TAGs의 함유량은 3 g/L의 도토리-글루코스의 농도에서 각각 12.44 g/L와 32.9%를 나타내었다. 이는 3 g/L의 도토리-글루코스 농도에서 독립영양 상태의 바이오매스 생산량과 비교하면 16.4배의 많은 양의 바이오매스를 생산하였음을 알 수 있었다. 따라서 경제성과 바이오매스의 생산량/생산률 그리고 TAGs의 함유량을 고려한다면 3 g/L의 도토리-글루코스 농도가 미세조류의 증식에 가장 효과적이였다. 본 연구의 결과는 미세조류 유래 바이오에너지의 생산 비용을 절감하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4B호
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• pp.253-259
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• 2012

하수에서 배양된 미세조류인 Chlorella vulgaris AG10032, Ankistrodesmus gracilis SAG278-2, Scenedesmus quadricauda AG10308은 오폐수에서 질소 및 인 제거가 우수하고 높은 지질을 함유하고 있어서, 오폐수에서 바이오연료나 기타 바이오 기반의 자원 회수에 유용한 생물자원이다. 오폐수 환경에는 다양한 인의 농도가 존재하는데, 인의 농도 특히 인 결핍조건에 따른 조류의 지방산 특성에 대한 정보가 매우 제한적이다. 이는 표준 분석방법이 정립되어 있지 않은데 일부 기인한다. 본 연구에서는 미생물의 지방산을 분석하는데 일반적으로 사용되는 무극성 컬럼법과 식물성 지질을 분석하는데 널리 사용되는 극성 WAX-type 컬럼 GC-FID 방법의 미세조류 지방산 분석 성능을 비교 분석하였고, 하수배양 조류에 적용이 보다 적절한 방법을 이용해서 인 결핍에 의한 조류 지방산 생성특성에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 무극성 컬럼 방법에 비해 극성 WAX-type 컬럼 GC 방법이 $C_{18:3}$ 지방산과 같은 고불포화지방산을 규명하는 분석능력이 우수하였고, 실제 하수배양에서 배양 분리된 미세조류의 지방산 분석에 보다 정확한 결과를 보이었다. 이 WAX-type 컬럼 방법으로 인 결핍 영향을 분석한 결과, 미세조류의 지방산 조성과 생성량은 인의 농도 변화에 크게 영향을 받지 않음을 밝히었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제12권2호
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• pp.75-79
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• 2006

연안해역의 수질특성 및 일차생산 증가 메커니즘을 이해하는 데에 기초 자료로 활용하기 위하여, 많은 양의 담수 유입 후 규조류가 대량 번식한 상태와 담수가 유입되지 않고 적조가 발생하지 않은 상태의 해수의 수질특성을 조사차였으며 그 결과를 요약하면 아래와 같다. 1) 호우로 많은 양의 담수가 유입된 해역에서 규조류인 Skeletonema costatum와 Thalassiosira spp.가 각각 $1,200{\sim}5,000cells/mL,\;750{\sim}1,200cells/mL$의 농도로 관찰되었다. 2) 규조류가 대량으로 증식하지 않은 곳보다 규조류가 대량으로 증식한 곳에서 수온, PH, 용존산소농도가 높게 조사되어, 두 곳 사이의 거리가 20m 정도에 불과함에도 불구하고 두 곳의 수질특성 차이는 뚜렷하게 나타났다. 3) 규조류가 대량으로 증식하지 않은 곳보다 규조류가 대량으로 증식한 곳에서 질소 인, 규소의 농도가 낮게 조사되어, 호우로 질소, 인, 규소보다는 규조류가 증식하기 위해 필요한 미량원소가 육지로부터 풍부하게 유입된 것으로 보인다. DIN/DIP, $DIN/SiO_2-Si$ 비는 모두 규조류가 대량 증식한 정점과 그렇지 않은 정점간의 뚜렷한 차이는 없었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.331-335
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• 2011

흔히 진흙으로 불리는 점착성 유사는 모래 등의 비점착성 유사와는 다른 특성을 보인다. 가장 큰 특징은 점착력에 의해 서로 엉겨 붙어 큰 덩어리(플럭)를 형성하고 다시 큰 플럭이 파괴되는 과정인 응집현상(Flocculation Process)을 보인다는 것이다. 이 응집현상의 과정을 통해 플럭은 크기 및 밀도를 지속적으로 변화시킨다. 크기 및 밀도의 변화는 플럭의 침강속도를 변화시켜 점착성 유사의 부유, 퇴적, 이송, 확산의 과정에 직접적인 영향을 미친다. 응집현상은 플럭의 침강속도 뿐 아니라 부피농도와 질량농도 사이의 비선형적 관계를 야기하여 흐름 운동량 방정식 유도, 난류의 모형화 등에서도 비점착성 유사와 다른 방향으로 진행된다. 점착성 유사가 우세한 지역의 또 다른 특성은 자기하중에 의한 압밀현상에 따라 발생하는 가변적인 한계소류력이다. 따라서 점착성 유사의 이동을 모형화 하는 과정에서는 가변적인 침식율의 가정 등을 통해 이에 대한 고려가 반드시 이루어져야 한다. 흐름의 운동량 방정식 및 난류 모형에서는 플럭의 부피 농도와 질량농도가 각 항의 물리적 의미에 부합하도록 개별적으로 선택 및 적용되어야 질량보존의 문제 등으로 발생할 수 있는 계산상의 오류를 배제할 수 있다. 적용 결과, 점착성 유사가 우세한 지역에서 나타나는 높은 부유 및 흐름정체기에서의 부유사 존재 등의 특성이 점착성 유사 이동을 위한 모형에서 보다 합리적으로 계산된다는 사실이 확인되었다. 그리고 비점착성 유사에 적합한 이동 모형이 점착성이 우세한 지역에 적용될 경우, 상황에 따라 유사량을 과대 및 과소 산정할 수 있다는 결론이 도출되었다. 조류의 영향이 존재하는 하구부의 경우에는 조류의 형태와 비대칭성에 따라 유사량의 차이가 큰 것으로 나타났다. 조류의 형태는 주로 하구부의 지형에 의해 결정되므로 준설, 매립, 확폭 등과 같은 하구부에서의 사업이 진행되는 경우, 유사량 변화에 대한 고려가 반드시 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제39권1호통권115호
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• pp.100-109
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• 2006

본 연구는 영양염이 풍부한 하수처리수를 이용한 인공수로에서 사상성 부착조류의 성장에 미치는 요인들(유속. 부착기질, 인 농도)을 평가하였다. 실험은 하수처리수를 이용한 현장 인공수로와 실내 순환수로에서 부착조류의 성장실험을 수행하였고, 서로 다른 인 농도에서의 사상성 부착조류 종간의 성장률과 인 흡수율을 비교하였다. 조절된 유속조건(5 ${\sim}$ 15 cm $s^{-1}$)에서 사상성 부착조류의 순생산성은 유속이 빠를수록 높았으나 최대의 순생산성은 10 cm $s^{-1}$ 유속에서 나타났다. 현장 인공수로와 실내순환수로 실험 간에 사상성부착조류의 최대성장은 기질에 따라 다르게 나타났다. 부유물질이 충분히 제거되지 않았던 현장 인공수로 실험에서는 망목이 20 mm인 철망에서, 실내순환수로 실험에서 사상성 부착조류의 성장은 자연섬유망에서 높게 나타났다. 0.05 ${\sim}$ l.0 mg P $L^{-1}$로 조절된 인 농도범위에서 3종의 사상성 부착조류 성장률은 인 농도가 높아짐에 따라 증가하였으나, 각 종들은 인 농도에서 따라 차별적인 성장을 나타냈다. 또한 영양염 농도가 매우 높은 환경에서 사상성 부착조류 생물량의 발달이 크면 클수록 높은 유속이 사상체의 탈리를 유발하여 조류의 성장을 감소시키는 제한요인으로 작용할 수 있음이 제시되었다. 탈리된 사상체는 연결된 하천, 저수지, 하류의 수질과 생태계를 악화시킬 수 있기 때문에 하천 수질관리에 있어 중요한 요인으로 고려한 필요성이 크다.

• 상하수도학회지
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• 제23권6호
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• pp.703-709
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• 2009

In this study, an artificial-waterway experiment was conducted, using an attachment plate, on which algae from Nanakita river was placed, to examine the influence exerted by the variation of the dissolved-silicon concentration on the river periphyton. As a result, the variation of the dissolved-silicon concentration was found to exert an influence on the density of the adhesion diatom, and the mole ratio limits of the silica were about $Si/P{\fallingdotseq}182$ and $Si/N{\fallingdotseq}16.4$ or less. Moreover, the mole ratio that is necessary for proliferation was found to be larger than the value of the oceanic algae. Senedesmus sp. and Ankistrodesmus sp., which used silica in adhesion chlorophyta, received the influence of the silicon concentration strongly, and the twowere found to be superior in the environment, making silica a restriction factor.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.41-41
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• 2018

하천과 저수지의 수질을 예측하고 관리하는데 수리 수질예측모형이 널리 활용되고 있다. 수질예측모형은 유역이나 수체 내의 오염물질 이동경로나 농도를 수치해석 방법으로 계산하여 사용자가 필요로 하는 지점과 시점에서의 수질자료 생산하는데 활용되고 있다. 수질예측모형은 검 보정을 통해 정확도를 확보하며, 정확도의 확보를 위해서는 높은 수준의 전문성을 필요로 한다. 특히 시행착오법으로 모형을 보정하는 경우 많은 시간과 노력을 필요로 하게 되며, 보정계수를 과대 혹은 과소로 모형에 적용하는 오류를 범하기 쉽고 모델러의 주관이 관여되기 쉽다. 그래서 본 연구에서는 CE-QUAL-W2모형의 조류항목에 대한 모형 보정을 위하여 Chl-a와 남조류세포수에서 주로 활용되고 있는 보정계수에 대한 민감도 분석 결과를 토대로 매개변수별 모의결과 변화율을 산정하였으며, 시기적 경향성을 재현하기 위해 Ensemble-Bagging 기법과 머신 러닝 기법을 적용하여 모형 구동횟수를 최소화 할 수 있는 방법으로 구성하였다. Chl-a를 보정하기 위한 매개변수는 9개를 선정하였으며, 규조류, 남조류, 녹조류에 총 27개 매개 변수를 민감도 분석으로 도출 한 후 예상 변화율 대비 이벤트별 모의치와 실측치 간 %difference가 유사하도록 매개변수를 조정하였다. 또한 각 이벤트 조합의 매개변수 빈도수와 매개변수별 예상변화율, 시기적 조류특성을 고려하여 가중치를 도출하였으며, 1회 보정에 맞춰 Chl-a 모델 실행결과를 %difference로 평가한 후 "good"등급을 만족할 때까지 반복 적용하였다. 남조류세포수의 경우 Chl-a에 맞춰 매개변수 최적화 이후 남조류세포수 농도를 세포수로 환산하기 위한 CACEL에 대해 머신러닝 기법을 적용하였으며, CACEL 추정변화율 회귀식에 따라 평가 한 후 %difference "good"등급 이상을 만족할 때까지 반복 수행하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 수질예측모형의 정확도를 확보하기 위하여 최적화 기법을 적용하였으며, 이를 통해 모형을 보정하는 과정에서 요구되는 시간과 노력을 줄일 수 있도록 하였으며, Ensemble기법과 머신러닝 기법을 적용하여 모형보정계수 적용에 객관성을 확보할 수 있도록 하였다.