• 상하수도학회지
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• 제27권6호
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• pp.689-701
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• 2013

잔류염소 농도가 상당히 낮은 수돗물에서 유기탄소(organic carbon)와 인(phosphorus)의 증가가 세균 생장에 미치는 영향과 세균에 의한 유기탄소와 인의 소모를 fed-batch 실험조건($20^{\circ}C$ 수온)에서 조사하였다. 수돗물에서 단지 인의 증가만으로는 부유성 세균의 현저한 수적 증가는 나타나지 않았다. 그러나 유기탄소의 증가는 부유성 세균을 $10^3CFU/mL$ 수준까지 증가시켰으며, 특히 유기탄소와 함께 동반된 인의 증가는 부유성 세균을 $10^5CFU/mL$ 수준까지 증가시켰다. 이러한 효과들은 polyethylene (PE) slide 표면에 형성된 생물막 세균과 생물량 측정에서도 동일하게 나타났다. 유기탄소와 함께 인 농도가 높은 수돗물에서 PE slide 표면에 형성된 생물막 세균과 세포외 중합체(extracellular polymeric substance) 구성 성분으로 측정된 생물량은 각각 $7.6{\times}10^5CFU/cm^2$와 $5.3{\mu}g/cm^2$로 가장 높았다. 세균 생장과 더불어, 수돗물에서 유기탄소와 인의 증가는 세균에 의한 탄소와 인의 이용 패턴에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 전형적인 세균의 C/P 소모비율(100:1)과 비교했을 때, 상대적으로 높은 C/P 소모비율(590:1)은 유기탄소 농도가 높은 수돗물에서, 그리고 상대적으로 낮은 C/P 소모비율(40:1)은 인 농도가 높은 수돗물에서 관찰되었다. 또한 유기탄소와 함께 인 농도가 높은 수돗물에서도 상대적으로 낮은 C/P 소모비율(80:1)이 관찰되었다. 주어진 실험조건에서는 수돗물과 생물막내 세균 생장이 인의 증가보다는 유기탄소의 증가에 더욱 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 수돗물에서 인의 증가는 세균의 낮은 C/P 소모비율을 가져오지만, 세균 생장에 미치는 인의 영향은 세균이 쉽게 이용할 수 있는 유기탄소의 존재와 밀접하게 관련되어 있는 것으로 보인다. 그러므로 수돗물에 자연적으로 존재하는 낮은 농도의 인만으로도 세균 생장을 위해 필요한 인 요구량을 만족시킬 수 있기 때문에, 수돗물에서 세균 생장의 최소화를 위해서는 인보다는 유기탄소의 외부적인 유입을 제어하는 것이 더욱 중요한 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제11권3호
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• pp.127-144
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• 1979

부식물(腐植物)은 토양(土壤) 유기물(有機物) 가운데 부식화과정(腐植化過程)에 의하여 형성(形成)된 천연(天然) 고분자물(高分子物)에 속(屬)하는 것이다. 그의 화학구조(化學構造)에 대한 연구(硏究)는 화학(化學)의 발전(發展)에 따라 과거(過去) 30년(年) 이래(以來) 급진적(急進的)으로 발전(發展)되고 있으나 아직 완전(完全)한 상태로 해명(解明)되지 못하고 다분(多分)히 추리적(推理的)인 이론(理論)으로 정체(正體)의 구명(究明)에 노력(努力)하고 있다. 부식물(腐植物)은 단일(單一) 거대분자(巨大分子)도 아니며 또한 단순(單純)한 monomer의 중합체(重合體)도 아닌 것으로 해석(解釋)된다. 일반적(一般的)으로 부식물(腐植物)의 화학구조(化學構造)를 이해(理解) 하기 위하여 그의 생성경로(生成經路)를 추구(追究)하고 화학적(化學的), 미생물학적(微生物學的) 분해방법(分解方法)으로 그의 화학적(化學的) 구성(構成)은 조사(調査)하며 그 밖에 각종(各種) 물리적(物理的)인 방법(方法)으로 구성단(構成團)의 크기와 성질(性質)을 검토(檢討)하여 그 구조(構造)를 추리(推理)하게 된다. 부식물(腐植物)은 자연(自然)의 상태(狀態)로는 하나의 복합체(複合體)로 존재(存在)하며 다양(多樣)한 물질군(物質群)으로 구성(構成)되고 안정화(安定化)되어 있다고 본다. 기본적(基本的)으로는 각종(各種)의 반응기(反應基)를 갖는 핵(核)이 중심(中心)을 이루고 이는 여러 형태(形態)의 구조교(構造橋)를 통(通)하여 다른 핵부분(核部分) 및 다른 물질군(物質群)과 연결(連結)되어 안정(安定)한 "구조단(構造團)"을 형성(形成)하는 것으로 개관(槪觀)한다. 구조단(構造團)의 핵(核)은 주(主)로 polycyclic 방향족계(芳香族系), benzencarboxyl산(酸), 그리고 phenol계 화합물(化合物)들이며 이들은 상호간(相互間)에 각종(各種) 화학결합(化學結合)을 통(通)하여 하나의 회합체(會合體)를 이루며 그 구조(構造)는 획분(劃分)에 따라 달라 fulvin산(酸) 부분(部分)은 humin산(酸)과 humin부분(部分)보다 그 복잡성(複雜性)이 덜하고 분자중(分子重) 및 중축합도(重縮合度)가 낮은 것으로 추정(推定)된다. 핵(核)의 구성물질(構成物質)은 천연적(天然的)으로 lignin flavone 등의 식물성분(植物性分)에서 또는 각종(各種) 토양미생물군(土壤微生物群)의 대사산물(代謝産物)로서 생성(生成)된 방향족(芳香族) 화합물(化合物)이 주(主)가 되어 이들 자체(自體)가 중합(重合)되거나 상호(相互) 축합(縮合)되어 고분자물(高分子物)이 되며, 또 한편으로는 반응성(反應性) 방향족(芳香族) 화합물(化合物)에 amino 산류(酸類)의 부가(附加) 또는 치환(置換)이 일어나 질소(窒素)를 함유(含有)하는 부식물(腐植物)이 형성(形成)되는 것으로 해석(解釋)되고 있다. 부식물(腐植物)을 구성(構成)하는 질소(窒素)는 산가수분해성(酸加水分解性)의 것과 비가수분해성(非加水分解性)의 것으로 구분(區分)되며 그 분포비(分布比)는 대략(大略) 각각(各各) 50%이고 전자(前者)에는 ${\alpha}$-amino-, amide ($NH_3$ 포함(包含))-, amino당류(糖類) 그리고 후자(後者)에는 주(主)로 heterocyclic-N의 형태(形態)가 주(主)이다. 토양(土壤) 부식물(腐植物)의 화학구조(化學構造) 모형(模型)이 다수인(多數人)에 의하여 제안(提案)되었으나 어느 것도 완전(完全)한 조건(條件)을 갖춘 만족(滿足)한 것이 없으며 부분적(部分的)이며 주관적(主觀的)인 상태(狀態) 이므로 앞으로의 연구(硏究)에 기대(期待)하게 된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제34권5호
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• pp.350-357
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• 2001

아크릴 아마이드를 자가 중합하여 NaOH로 가수분해시켜 제조된 고 흡수성 고분자 중합체(CPAM-AS-hyd)를 수분조건을 달리한 토양에 시용 한 후 토양수분 보유력, 양분변화 및 배추생육 효과를 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 배추의 출현 율은 무시용 구가 89%, CPAM-AS-hyd 시용 구가 98% 이었으며, CPAM-AS-hyd 처리시 토양수분 보유력 변화는 관개 5일 후 무시용 구의 토양수분 함량은 20.7%, CPAM-AS-hyd 처리 구는 25.4~27.6% 이었으며 관개 10일 후 무시용 구는 11.7%. CPAM-AS-hyd 처리 구는 13.1~16.3 이었다. 무시용 구는 관개 10일 후 작물이 위조 점에 도달한 반면 CPAM-AS-hyd 처리 구는 관개 15일 이후에 위조점에 도달 되었다. 상토에 CPAM-AS-hyd를 시용함으로서 육묘 기간을 약 5일 정도 단축시킬 수 있었으며, 상토 내 $NO_3-N$ 함량은 CPAM-AS-hyd를 시용 함으로서 육묘 시기가 경과할수록 증가하는 경향이었다. 배추 재배 시 CPAM-AS-hyd 시용 효과 시험에서 관수점 0.2bar 구의 관개량은 무시용이 1.87톤, 5kg $10a^{-1}$ 시용이 1.65톤, 10kg $10a^{-1}$ 시용이 1.53톤이었으며, 0.5bar 구의 무시용은 1.38톤, 5kg $10a^{-1}$는 1.25톤 그리고 10kg $10a^{-1}$는 1.15톤이었다. 또한 CPAM-AS-hyd 시용에 의해 관수 점에 도달되는 기간도 무시용 구에 비해 2~3일 정도 길어 졌으며 관개 량도 절약할 수 있었다. 배추의 수량은 0.2bar구에서 무시용에 비하여 9% 증수되었으며, -0.5bar구에서는 34%의 증수 효과가 있었다. CPAM-AS-hyd 시용 후 토양 중 $NH_4-N$와 $NO_3-N$ 함량 변화는 배추 정식 10일후 무시용 구에 비하여 감소하였으나, 정식 20일 이후부터는 토양 중 질소함량이 증가하였다. CPAM-AS-hyd가 처리됨으로서 식물체 중 T-N, CaO, MgO, $K_2O$ 등 양분 흡수 량이 증가되었으나, $P_2O_5$은 무시용 구와 CPAM-AS-hyd 처리간 뚜렷한 경향을 보이지 않았다.

• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.395-405
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• 2009

투명한 발틱 호박을 $300^{\circ}C$에서 10분 동안 열처리할 때 썬 스팽글(sun spangle)을 생성하는 호박과 생성하지 않는 호박의 구분이 뚜렷하여 이러한 변화의 원인을 호박 매질의 성숙도와 내포물 분석을 통하여 밝히고자 하였다. 현미경으로 관찰한 결과, 두 종류의 시료 내에 함유된 내포물의 색상에서 차이를 보였으며 열처리 후 나타난 썬 스팽글에서는 미세한 틈(fissure)과 굴절률 차이를 나타내는 내포물을 확인할 수 있었다. 각 시편의 DR방식의 적외선 분광분석 스펙트럼은 열처리 전과 후에 뚜렷한 변화가 일어나지 않아 열처리 전후 화학 성분에는 변화가 없을 것으로 판단되고 원 시료들의 1000~600 $cm^{-1}$ 영역에서 스펙트라 차이를 나타내고 있어 이로 인한 성분 차이가 있을 것으로 추측된다. 이차이온질량분석(TOF-SIMS)을 통한 표면 분석에서는 썬 스팽글이 생성하지 않는 원 시료(PA)에 탄소 관련된 peak의 세기가 강하고 산소 peak이 약해 성숙 정도가 썬 스팽글을 생성하는 원 시료(SPA)보다 더 클 것으로 판단되었다. 또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)의 열적 거동이 달라 두 시편의 화학성분에 차이가 있을 것으로 판단되는데, 이는 두 시료가 산지는 같을지라도 지질 연령이 달라 화학성분에 차이가 나타나는 것으로 보이며 이에 대해서 자세한 조사가 필요하다. 한편, 썬 스팽글을 생성하는 호박에서는 내포물의 열처리에 의한 물리적인 부피 팽창이 일어났으나 썬 스팽글이 생성되지 않은 호박은 상대적으로 미미한 팽창만 보였다. 그 원인을 조사하기 위하여 Attenuated Total Reflectance (ATR) 방식의 FTIR 분석을 수행한 결과, 썬 스팽글을 생성하는 호박은 1019 $cm^{-1}$의 peak을 나타내고 887 $cm^{-1}$의 세기가 강하게 나타나는 반면 썬 스팽글을 생성하지 않은 호박에서는 887 $cm^{-1}$의 세기가 상대적으로 약하고 1019 $cm^{-1}$의 peak은 존재하지 않았으며 1000~600 $cm^{-1}$에서 흡수밴드의 차이를 보였다. 열처리 후 썬 스팽글의 생성은 이들 흡수 스펙트럼의 차이를 나타내는 성분과 호박의 성숙도에서 기인된 매질 중합체의 열팽창률의 차이에서 비롯된 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.555-564
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• 2010

유류 및 중금속 오염 토양으로부터 분리한 토착 미생물인 Bacillus sp, B1 사균(dead biomass)과 polysulfone + DMF(N,N-dimethylformamide) 용액을 혼합하여 제조한 비드(지름 2mm 이하)형 미생물 담체를 이용하여 중급속 오염 지하수를 정화하는 배치실험을 실시하였으며, 담체에 흡착된 중금속의 특성과 구조를 분석하여 미생물 담체에 의한 중금속 제거 기작을 규명하였다. 담체 내 Bacillus sp. B1 사균 비율을 달리하여 제조한 담체들을 이용하여 오염수로부터 납 제거효율을 규명함으로써 미생물 담체 제조에 사용되는 최적의 사균 농도(%)를 결정하였으며, 오염수에 대하여 첨가하는 미생물 담체의 농도변화에 따른 중금속 제거효율을 규명하는 실험을 실시하여 최적의 중금속 제거효율을 가지는 오염수 내 담체 첨가량(농도; g/L)을 결정하였다. 담체 내 사균 농도가 0%(유기중합체로만 형성)와 1%인 경우 제조된 담체의 납 제거효율이 3% 미만으로 polysulfone + DMF 만으로 이루어진 담체는 중금속 제거효과가 거의 없으며, 담체 내 미생물 기질 부분에 의해 대부분의 중금속이 제거되는 것으로 나타났다. 실험 결과 미생물 담체 비용과 제거효율을 고려하면 사균 5%를 혼합하여 제조한 미생물 담체를 2g/50mL 농도로 오염수에 주입하는 것이 가장 효과적인 것으로 밝혀졌다. 담체와 오염수의 반응(흡착)시간에 따른 납과 구리의 제거 반응 실험 결과 두 시간 이내에 평형상태에 도달하여, 현장에서 다량의 중금속 오염 지하수를 짧은 시간(수 시간 이내)에 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체의 중금속 제거효율은 넓은 pH 범위에서 높게 나타났으며, 특히 pH 2-3인 경우 제거효율이 최대로 나타나 pH가 낮은 침출수, 산성폐수의 중금속 처리에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 오염수의 중금속(Pb, Cu, Cd) 초기 농도변화에 따른 미생물 담체의 제거율 실험 결과 납, 구리, 카드뮴의 경우 10mg/L 이하의 농도를 가지는 오염수에서 80% 이상의 제거 효율을 나타내어, 대부분의 국내 오염 지하수의 중금속 농도가 이보다 낮은 것을 감안할 때 본 실험에서 사용된 조건을 적용하여 미생물 담체를 이용하는 경우 다량의 중금속 오염 지하수를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체를 이용한 납 제거 배치 실험 전/후 미생물 담체(bead)의 내/외부 구조를 SEM/EDS 및 TEM으로 분석한 결과 담체 내/외부 모두 다양한 크기의 다공질로 형성되어 있었으며, 외부 표면뿐 아니라 내부 면까지 납이 다량 흡착되어있는 것으로 나타나 본 실험에서 제조한 미생물 담체가 외부 표면 흡착에만 제한되었던 기존의 polysulfone 담체보다 중금속 제거 능력이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 미생물 담체에 형성된 납의 구조를 분석한 결과 담체의 주된 중금속 제거기작은 담체 내/외부 표면(특히 사균 기질과 polysulfone 물질 경계부)에 의한 다양한 형태의 흡착이었다.