• 대한환경공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1087-1093
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• 2010

독립영양탈질은 추가적인 질소 제거를 위해 메탄올과 같은 고가의 외부탄소원을 필요로 하지 않는다는 면에서 효과적이고 경제적인 방법이다. 본 연구에서는 고농도 질소 농도를 함유한 하수에 대한 황탈질 평가를 통해 설계 및 운영인자의 도출에 필요한 기초자료를 확보하고자 하였다. 입상황으로 충진된 황탈질조는 유동형 스폰지 담체를 이용하여 영양염류를 제거하는 고도처리 공정 후단에 파일럿 규모로 설치되었다($Q=18\;m^3/day$). 외부 알칼리 주입 없이 황탈질조 유입수 내 알칼리(평균 $169.4{\pm}20.8\;mg$ $CaCO_3/L$)만을 활용하였고, 2.45시간의 체류시간으로 운영된 황탈질조 내 추가적인 질산성 질소의 제거를 통해 최종 처리수의 총질소가 7.0 mg T-N/L 이하로 도출되었다. 파일럿 설비 평가를 통해 동절기 저수온($15^{\circ}C$ 이하)에서도 60~80%의 안정적인 황탈질 제거효율을 나타내었으며, 2.78 ppm 이내의 Alum 주입 시 황탈질 성능에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 황탈질조에서 제거된 질산성 질소 대비 소모된 알칼리도는 $4.09{\pm}1.29\;g$ $CaCO_3/g$ ${NO_3}^-$-N로 도출되었고(이론값 4.57 g $CaCO_3/g$ ${NO_3}^-$-N), 황탈질조 유입수 내 질산성 질소의 전환에 필요한 알칼리도 이상을 포함하였다. 입상황의 소모량은 943.8 g S/day로서, 구형입상황의 마모 및 역세 시의 유실 등에 의해 이론적 소모량인 400.1 g S/day 대비 2.4배 정도 높게 나타났다.

• 한국해양학회지
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• 제30권5호
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• pp.413-425
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• 1995

만경.동진강 염하구에서 종속영양성 및 홉합영양성 미소편모류(Nanoflagellates) 의 분포와 이들에 의한 박테리아섭식의 생태적 중요성을 추정하기 위해 1993년 10부터 1995년 3월 까지 총 4차에 걸쳐 풍속영양성 및 자가영양성 미소편모류의 수도와 FLB(fluorescently labeled bacteria)를 이용하여 박테리아 섭식률을 측정하였다. 연 구기간 동안 종속영양성 미소편모류와 자가영양성 미소편모류의 수도는 각각 438-4,149 개체 ml/SUP -1/(평균 2,145 개체 ml/SUP -1/, n=20), 971-4,935 개체 ml/SUP -1/(평균 2,226 개체 ml/SUP -1/,n=20)의 변화폭을 보였으며, 이들 편모류는 전반적으로 서로 유사한 수도를 나타냈다. 박테리아의 주요 섭식자로 알려진 종속영양 성 미소편모류와 엽록체가 있는 자가영양성 미소편모류의 수도는 보고 테리아의 수도 와 모두 유의성 있는 양의 상관관계(각각 $r^2$=0.51)과 $r^2$=0.47, p<0.05)를 보였다. 혼합영양성 미소편모류 군집의 크기는 적어도 자가영양성 미소편모류 군집의 4.23%에 달하는 것으로 추정되었다. 개체별 박테리아 섭식률(individual predation rate)은 종 속영양성 미소편모류가 2.2-14.2 박테리아 미소편모류/SUP -1/h/SUP -1/(평균 3.7 박 테리아 미소편모류/SUP -1/h/SUP -1/,n=16), 혼합영양성 미소편모류가 1.6-9.7 박테리 아 미소편모류에 의한 박테리아 섭식에서 30-69%를 차지하여, 박테리아 섭식자료서의 역할이 중요함을 알 수 있었다. 박테리아 이차생산력에 대한 총 미오편모류의 박테리 아 섭식률의 비는 0.06-1.23으로 넓은 범위를 보였으나, 미소편모류의 수도가 매우 낮 은 1994년 6월의 경우(8$\pm$1%,써 =4)를 제외하면 총 미소편모류의 섭식률은 박테리아 이차 생산량의 상당 부분(66$\pm$37%,n=9)에 해당하였다. 따라서, 만경.동진강 염하구에 서 종속영양성 및 혼합영양성 미소편모류는 박테리아의 주요 섭식자로서 박테리아 이 차생산량을 상위 영양단계의 동물플랑크톤에 전달하는 연결자 역할을 할 것으로 보여 진다.

• KSBB Journal
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• 제24권4호
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• pp.377-382
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• 2009

본 연구는 다양한 조건에서의 실험을 위한 C. minutissima의 500 mL flask의 종 배양을 통해 고농도의 균주 획득 후, 가장 효율적인 배양 방식을 보인 fed-batch를 통한 autotrophic, heterotrophic, mixotrophic 조건하에서 바이오디젤용 지질 생산의 최적 배양 조건을 찾아야했다. 먼저, fed-batch의 Heterotrophic 배양 시 유기 탄소 원으로 glucose의 가장 효율적인 안정한 초기농도가 10 g/L임을 확인했다. 이 후, 20 L 배양기를 이용한 batch, fed-batch의 heterotrophic 배양에서 fed-batch배양의 경우 지질 생성양이 1.62배 정도 더 높았으며, 최대 균체량 역시 4 (g-dry wt./L)정도 높으며, 또한 디젤용 지질로 적합한 $C_{18}$의 조성 역시 49%이상 차지하여, 옥외 대량 배양 시 유기탄소 원으로 적절한 glucose의 이용을 통한 효율적인 배양방법임을 알 수 있다. 이 결과를 바탕으로, glucose를 포함한 배지를 0.5 L/day로 공급하여 유가 식 배양을 각 배양 조건에 따라 비교 실시했다. 그 결과 mixotrophic의 경우 다른 배양 조건에 비해 각각 24 (g-dry wt./L)의 최대 군체 농도와 함께 43 (%, w/w)의 높은 지질 생성량을 보였다. 또한 생성되는 지질의 조성이 균체 당 바이오 디젤용 양질의 지질 생성이 가능하였다. 또한 fed-batch 배양 이후 0.047 (% lipid/g-dry wt./day)의 비 생산 속도를 유지하며, 일정 균체 농도를 유지하는 경우 지속적인 지질 생성이 가능함을 보여주었다. 이러한 세 가지 배양 조건하에서 지질 추출을 통한 지방산 조성을 살펴본 결과 mixotrophic 배양 하에 디젤용으로 잘 알려진 $C_{17}$, $C_{18}$의 지방산 조성은 각각 18%와 49%의 생성을 보여주었다. 이 결과들을 바탕으로 이 균주를 이용해 옥외 배양이나 배양 조에서 대량 배양이 가능함을 확인했으며, 특히, 옥외배양을 위한 혼합영양 배양조건하에 배양 공정의 scale-up에 대한 추가적인 연구를 통해 C. minutissima 미세조류로부터 바이오 디젤의 보다 경제적 생산이 가능하도록 하고자 한다.

• 환경생물
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• 제35권3호
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• pp.361-372
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• 2017

울산연안 해역 표층퇴적물 중의 와편모조 시스트 군집에 의한 생물해양학적 환경특성을 파악하기 위해 2016년 4월 15개의 정점을 대상으로 저층의 해양환경과 와편모조 시스트를 분석하였다. 시스트 표본은 Smith-Mcintyre 채니기를 이용하여 0~2 cm의 표층퇴적물을 채집하였다. 결과, 수심의 깊은 울산연안 해역의 저층에는 저층혼탁수증의 출현하는 것으로 추정되었고, 식물플랑크톤 군집은 규조에 의해 지배되는 특징을 보였다. 와편모조 시스트는 6그룹 9속 33종으로 Protoperidinioid 그룹이 17종으로 51.58%, Gonyaulacoid 그룹이 10종에 30.4%, Gymnodinioid 그룹이 3종에 9.1%, 그리고 Calciodineloid, Diplosaliod 및 Tuberculodinoid 그룹이 각 1종으로 각 3.5%의 출현점유율을 보였다. 시스트 세포밀도는 $260{\sim}1,680cysts\;g-dry^{-1}$의 범위로 육지에 인적한 해역보다 개방해역에서 높은 특징을 보였다. 우점종은 독립영양종인 Gonyaulax scrippsae, G. spinifera complex 및 종속영양종 Protoperidinium 속이었다. 이 중 종속영양종인 Protoperidinium sp.는 울산항 등 태화강 하구역에서 높은 농도로 출현하는 반면, 독립영양종은 울산항 외부의 남부개방해역에서 높게 나타나, 울산항 및 태화강 하구역은 이미 상당부분 부영양화가 진행된 것으로 판단되었다. 특히 열대 및 아열대성 유독와편모조인 Pyrodiniun bahamense var. bahamense가 출현하는 이례적 현상이 보여져, 남해는 물론 동해남부까지도 수온 변화에 따른 열대나 아열대의 새로운 유독편모조류 유입 등에 대한 모니터링 및 관리방안 수립이 시급한 것으로 판단되었다.

• 환경생물
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• 제23권2호
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• pp.163-172
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• 2005

남해 중앙부해역의 해양환경특성을 파악하기 위해 표층 퇴적물중의 와편모. 조류 시스트와 유기물 분포에 대한 조사를 2002년 4월부터 2003년 1월가지 총 6회 실시하였다. 분석 항목 중 함수율, 강열감량, 화학적 산소요구량, 입자성 유기탄소, 입자성 유기질소, 식물색소량은 각각 $38.7\~68.9\%\;3.9\~\;12.5\%,\;9.60\~44.05\;m9O_2\;gdry^{-1},\;3.12\~13.14mgC\; gdry^{-1},\;0.49\~2.01mgN\;gdry^{-1}$ 및 $1.61\~29.51{\mu}g\;gdry^{-1}$ 범위로 나타났다. 시스트는 18속, 31종 2미동정으로 총 33종이 동정되었으며, 우점종은 주로 독립영양종인 Spiniferites bulloideus와 Scrippsiella trocho-idea가 나타났으며 현존량은 $42\~2,880\;cysts\;gdry{-1}$ 범위로 출현하였다. 유기물 농도와 시스트 현존량은 연안해역보다 육상에서 멀리 떨어진 외해역에서 높게 나타났으며, 유기물 기원은 육상기원보다는 해역자체 생산에 의해 지배되고 있는 것으로 나타났다. 주성분분석결과 4월과 7월 모두 제1주성분은 "외해 유기물 집적"을, 제2주성분은 "시스트 출현량"에 의해 집약되는 특성으로 판단 할 수 있었으며, 득점분포도에 의해 남해 중앙부 해역은 3개의 해역으로 나누어졌다.

• 한국환경과학회지
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• 제17권11호
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• pp.1243-1253
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• 2008

The seasonal variations of picoplankton including Prochlorococcus, Synechococcus and Picoeukayotes around Ulneung Island were investigated by flow cytometry in spring, summer and autumn in 2006. All groups of picoplankton showed clear seasonal patterns in population abundance. Among the group, Synechococcus showed the most prominent seasonal variation during the study period. The maximal abundance of Synechococcus occurred in summer and the lowest in autumn. The seasonal distribution of Prochlorococcus displayed the reverse tendency with that of Synechococcus. The abundance of Prochlorococcus ranged from $2.9{\times}10^3$ cells/ml in summer to $311{\times}10^3$ cells/ml in autumn. However, the seasonal distribution of Picoeukaryotes was shown to be relatively constant, and the maximal abundance was $81.5{\times}10^3$ cells/ml in summer. The highest abundance of Picoeukaryotes occurred in summer and the lowest in autumn and the seasonal distribution in abundance of Picoeukaryotes showed a similar trend with that of Synechococcus. The estimated total carbon biomass of picoplankton were ranged from $74.7\;mg\;C/m^2$ to $1,055.9\;mg\;C/m^2$. The highest total carbon biomass occurred in summer, but lowest occurred in autumn. The pattern of the contribution of three picoplankton to total autotrophic picoplankton carbon is different. The contribution of Synechococcus to total autotrophic picoplankton carbon is increased to 75%, but the contribution of Prochlorococcus dropped to 12% in summer. The contribution of Picoeukaryotes is ranged from 24% in summer to 72.5% in spring.

• 대한환경공학회지
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• 제28권8호
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• pp.852-859
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• 2006

Anammox(anaerobic ammonium oxidation)와 Canon(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite) 공정과 같은 새로운 미생물학적 공정은 혐기성 소화 슬러지 상징수와 같은 고농도 암모늄 폐수로부터 효과적으로 질소를 제거할 수 있는 미생물학적 처리 기술이다. 본 연구에서는 합성폐수와 슬러지 소화조 상징수를 대상으로 상향류식 입상슬러지상 형태를 가진 새로운 Canon 형 질소 제거공정의 적용 가능성과 그 운전특성에 대하여 연구하였다. 이때 산소공급원으로 주입된 공기는 유출수 반송라인에 설치된 외부폭기조에서 공급하였다. 합성폐수(${\leq}110$ mg $NH_4$-N $L^{-1}$)를 사용한 첫 번째 실험에서는 유효 HRT 3.8일에서 약 95%의 암모늄(T-N 기준 92%)이 제거되었다. 또한 슬러지 소화 상징액($438{\pm}26$ mg $NH_4$-N $L^{-1}$)을 이용한 두 번째 실험에서는 유효 HRT 5.4일과 3.8일에서 각각 $94{\pm}1.7%$와 $76{\pm}1.5%$의 질소가 제거되었다. 두 실험 모두 유출수에서의 아질산염과 질산염 농도는 매우 낮게 검출되었다. 다른 미생물학적 질소 제거 신기술과 비교하였을 때 이 공정은 상당히 낮은 산소소모량($0.29{\sim}0.59$ g $O_2$ $g^{-1}N$)과 알칼리 소모($3.1{\sim}3.4$ g $CaCO_3$ $g^{-1}N$) 특성을 보였다. 이 공정은 또한 간단한 반응조 형상을 가지고 있으므로 효과적인 미생물 확보능력과 함께 시설투자 및 유지관리비용이 낮은 장점을 가지고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.405-415
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• 2000

전자공여체로 황 입자를 충전시킨 상향류 고정상에서 유입수의 $NO_3{^-}$-N 농도를 일정하게 유지하고 체류시간과 온도를 변화시키면서 독립영양 탈질실험을 실시한 결과, 체류시간 및 온도가 감소함에 따라 처리수의 $NO_2{^-}$-N 및 발생가스의 $NO_2$ 농도가 증가하면서 탈질효율이 악화되고 가스발생량은 감소하였다. 제거된 $NO_3{^-}$-N 1g당 소모된 알칼리도의 양은 실험조건에 따라 차이를 나타내어, 체류시간 영향 실험에서는 3.44~5.71 g. 평균값 4.67 g로 이론값인 4.57 g에 근사하였으나, 온도 영향 실험에서는 6.58~13.41 g, 평균값 9.12g은 이론값의 2배 정도되었다. 제거된 $NO_3{^-}$-N 1 g당 생성된 $SO_4{^{2-}}$의 양은 체류시간 영향 실험에서는 6.99~9.69 g, 평균 8.20 g이었으며, 온도 영향 실험에서는 6.44~8.16 g, 평균 7.51g으로 이론값인 7.54 g에 가깝게 나타났다. 반응조 길이 방향에 따른 탈질은 반응속도상수가 0.1648/hr인 1차반응으로 그리고 황산염 생성은 반응속도상수가 241/hr인 0차반응으로 나타났으며, 온도보정계수는 평균 1.130으로 계산되었다. 그러나 질소수지를 따진 결과 이론치와 실측치간에 큰 차이를 보여 이의 규명을 위한 연구가 요망된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.302-308
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• 2005

질산성 질소는 강변여과수에서 가장 흔히 발견되는 오염물질 중의 하나이다. 본 연구에서는 황을 이용한 독립영양탈질 공정을 강변여과수의 질산성 질소제거를 위한 반응벽체 기법에 도입하였다. 본 연구의 목적은 현장에서의 실제 강변여과수를 이용한 주 파일럿 실험을 통해 반응벽체 시스템에서 미생물 접종의 영향과 대체 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 영향을 알아보고, 유량변화 및 체류시간 변화에 따른 질산성 질소 제거효율을 평가하는 것이다. 황과 석회석 또는 굴패각으로 구성된 준 파일럿 규모의 투수성 반응벽체(PRB) 6기를 경남 낙동강 유역 강변여과수 취수 현장에 설치하여 운전한 결과, 하수처리장의 혐기 소화 슬러지로부터 분리배양된 황탈질미생물 콘소시움 뿐만 아니라 굴패각의 자생미생물의 활성에 의해서 강변여과수의 질산성 질소가 제거됨을 확인하였고 석회석뿐만 아니라 굴패각도 시스템의 pH 조절을 위한 알칼리도 공급원으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리도 공급원으로서 굴패각의 이용은 높은 황산이온의 농도와 고형물의 농도를 야기하였다. 80 cm의 반응벽체 두께에서, 유량을 66에서 132 mL/min까지 증가시킴으로써 체류시간을 15에서 7.5시간으로 감소시킴에 따라 질산성 질소 제거효율은 75에서 58%로 감소하였다.

• 상하수도학회지
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• 제24권4호
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• pp.433-442
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• 2010

BER at different packing ratios of bio-ring media(BRM) was tested to investigate the effect of varying hydraulic retention time (HRT) and current density on the nitrate removal and current efficiency. In the preliminary batch mode experiment of BERs, current density was applied at 2.0 A/$m^2$, 4.0 A/$m^2$, 4.8 A/$m^2$, which correspond to the designation of reactor #1, #2, #3, respectively. The reactor #2 showed a highest nitrate removal rate of 162.0 mg $NO_3{^-}$-N/L/d, and the kinetics of nitrate removal rate was defined as the Zero order reaction. In the primary experiment of BERs, four BERs packed with BRM were operated in varying HRT and current, and the packing ratios of reactor #1, #2, #3 and #4 were 0%, 8%, 16%, 24%. respectively. This results of the experiments indicated that the nitrate removal rate and current efficiency were increased significantly cause of growing of autotrophic denitrification microorganisms on the surface of cathode and media by increasing of the current density and decreasing of HRT. However, The decreasing of nitrate removal rate and current efficiencies were observed in the condition of HRT of 5.25 hr and 4.8 A/$m^2$ of current density. With more increasing current density and decreasing of HRT, the hydrogen inhibition occurred at the surface of cathode. Moreover, nitrate removal rate by autotrophic denitrification microorganisms attached on the media surface was observed to be limited by no longer increasing dissolved hydrogen concentration of each reactor. In conclusion, the highest nitrate nitrogen removal and current efficiency could be achieved when the BER was operated at the conditions of 7 hr HRT, current density of 4.0 A/$m^2$, and 16% packing ratio. And it was found that the amount of nitrate removal by microorganisms attached on the surface of cathode and media (BRM) was 178.2 mg/L and 52.2 mg/L respectively. and the amount of nitrate removal per MLVSS was 0.435 g $NO_3{^-}$-N/g $MLVSS{\cdot}d$ and 0.336 $NO_3{^-}$-N/g $MLVSS{\cdot}d$.