• 미생물학회지
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• 제46권4호
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• pp.352-358
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• 2010

서로 다른 처리공정으로 운영되는 4개의 하수시설을 대상으로 16S rRNA 유전자 기반의 pyrosequencing을 이용해 활성슬러지 하수처리 생물반응기의 세균군집구조를 분석하였다. 활성 슬러지에는 Rhodocyclales, Burkholderiales, Sphingobacteriales, Myxococcales, Xanthomonadales, Acidobacteria group 4, Anaerolineales, Methylococcales, Nitrospirales, Planctomycetales 목에 속하는 염기서열이 전체의 54-68%를 차지해, 소수의 세균 분류군이 활성슬러지 세균군집의 대부분을 차지하고 있었다. 이들 소수 세균 분류군의 조성은 처리장별로 차이가 있었으며, 하수처리장의 운전조건 및 환경조건에 영향을 받는 것으로 추측되었다. 또한, 활성슬러지는 매우 다양한 세균 종을 가지는 것으로 관찰되었는데(Chao1 richness estimate: 1,374-2,902 operational taxonomic units), 대부분의 다양성은 희귀 종에 기인한 것으로 나타났다. 특히, 분리막으로 운영되는 하수처리시설에서 높은 다양성을 나타내었는데, 처리공정이 매우 긴 고형물체류시간으로 운영되어 느리게 성장하는 다양한 세균이 서식하는데 용이하기 때문인 것으로 판단되었다. High-throughput pyrosequencing 기술을 이용하여 활성슬러지 세균군집을 처리장별로 비교 분석한 본 연구는 향후 활성슬러지 미생물의 생태학적 특성을 보다 잘 이해하고 하수처리공정을 개선하는데 도움이 될 것이다.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.38-49
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• 2024

본 연구에서는 분리막 생물반응기(membrane bioreactor, MBR)에서 발생되는 생물막오염 완화에 탁월한 효과를 가진 분리막을 개발할 목적으로, 친수성 산소 기능기가 많은 탄소나노구체(carbon nanosphere, CNS)를 합성한 뒤, 이를 첨가제로 활용하여 친수성과 다공성 기공 구조를 갖는 고성능 한외여과막을 제조하였다. CNS는 막 표면에 초승달 모양의 기공을 형성하였고, CNS 함량을 4.6 wt%까지 증가시킴에 따라 최대기공 크기보다 큰 결함을 야기하지 않으면서 평균 표면 기공 크기를 약 40% 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, CNS 복합막의 다공성 기공 구조는 CNS의 등방성 형태와 상대적으로 낮은 입자 수밀도 덕분에 CNS 첨가에 따른 고분자 용액의 점도 급등이 방지됐기 때문이라고 판단된다. 그러나 너무 다공성이 커지게 되면 기계적 물성이 저하되므로, 기공구조와 기계적 성질을 포함한 종합적인 고려를 했을 때 CNS2.3이 가장 우수하다고 관측되었다. CNS2.3은 CNS0에 비해 수투과도가 2배 이상 높을 뿐만 아니라, MBR 공정에서 분리막 세정이 요구될 때까지의 운전 시간도 5배 이상 연장시킨 것으로 확인되었다.

• KSBB Journal
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• 제17권6호
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• pp.566-570
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• 2002

Lactococcus lactis IO-1를 이용하여 xylose로부터 젖산발효를 수행한 결과 기질농도가 50 g/L에서 100 g/L로 증가됨에 따라 생육저해 및 생산성감소가 일어났다. 따라서 이온교환수지(Amberlite IRA-400, 250 g)를 이용하여 젖산을 발효 중에 제거함으로 최종산물저해를 완화시킬 수 있는 추출발효를 수행하였다. 초기 xylose 100 g/L에서 발효조내 젖산농도 20 g/L 에서 추출발효를 시작한 결과 기질을 거의 모두 소비하여 총53.6 g/L의 젖산을 생산하였으며 1.6 g/L·h의 생산성을 나타냈다. 이는 일반적인 회분발효에 비해 약 1.8배 향상된 결과로써 향후 수지에 젖간의 흡착을 저해하는 문제점을 개선함으로써 이온교환수지의 젖산 흡착량을 늘릴 수 있는 방안을 모색한다면 지금 보다 더 나은 생산성을 나타낼 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제23권1호
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• pp.90-95
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• 2008

본 연구에서는 오염부하량이 높고, 유입수별 변동폭이 큰 음식물 침출수를 현장조건에서 처리하기 위한 혐기/호기 연속회분반응 (SAAD), 유동층 생물반응 (FBBR) 및 막분리(UF) 결합공정을 개발하고 이의 성능을 평가하였다. 공정 설계시 고려된 사항은 초기 고농도 오염부하의 처리에 적합한 초기 공정의 검토를 위한 이상혐기소화조와 상향류식 혐기성 슬러지 블랑켓트 (UASB)을 비교하여 현장조건에 적용 가능한 단상혐기소화조 (SAAD1)와, 높은 유기물 처리효율 능을 가진 호기소화조 (SAAD2)를 결합한 혐기/호기 연속회분공정을 선정하였다. 또한, 총질소 (TKN), 총인 (TP)의 제거효율을 극대화하기 위한 공기폭기조를 적용한 FBBR을 도입하였으며, salt 오염원을 완전히 제거하기 위한 UF조를 도입하였다. 본 공정의 처리 결과는 유입 음식물 침출수의 화학적 산소요구량 (CODcr)의 변동폭이 큼에도 불구하고, 파일롯 공정은 안정된 처리능을 보였다. 본 연구에 사용된 유입수의 CODcr, TKN, TP, salt의 평균값은 204,166 mg/L, 7,500 mg/L, 540 mg/L, 0.65%였으며, 처리수는 1,207 mg/L, 100 mg/L, 50 mg/L, 0.01%로 각각의 최종 제거효율은 99.4%, 98.6%, 89.6%, 98.5%의 결과를 나타내었으며, pH는 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어, 본 공정의 처리 수는 염분 및 독성물질이 미함유된 고영양 처리수로써 액상비료나 재자원화 공정 (퇴비화) 중 필요한 용수로 사용이 가능한 것으로 조사되었다. 최종적으로 파일롯 규모의 생물-분리막 복합공정은 오염부하가 심하고 유입 부하량 변동폭이 큰 현장조건에서 우수한 처리성능 및 시스템의 안정성을 나타내었으며, 부가적으로 발생되는 메탄가스와 처리수의 재자원화의 장점을 가지며, 현장조건에서 음식물 침출수의 무배출-청정처리가 가능함을 확인하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권12호
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• pp.1609-1616
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• 2015

The objective of this study was to make a SBR+MBR complex process to evaluate the possible use of the advanced water treatment system for ships (SBR+MBR complex process) in accordance with the amendments MAPOL 73/78 that went into effect. The conditions 1 and 2 did not show the quick reduction in anaerobic condition while in the precipitation and stirring stages of the SBR treatment which was determined to be ineffective denitrification, same as with the ORP. Removal of organic matters such as $BOD_5$ and $COD_{Cr}$ in the SBR treatment was observed to happen smoothly and going through the MBR treatment as well would provide a stable water quality. However, the results were not satisfactory in accordance with $BOD_5$ 25 mg/L and $COD_{Cr}$ 125 mg/L. Thus, the operating conditions improvement is deemed necessary. Likewise for the nutrients (T-N and T-P), the nitrification in bioreactor, denitrification and phosphorus absorption in aerobic tank due to phosphorus release in anaerobic tank had not been proceeded effectively. It was concluded that the improved operating conditions and structural changes would provide more effective treatments since the removal rates of T-N and T-P were less than 70% and 80%, respectively, which were standards specified by the MEPC. 227(64).

• KSBB Journal
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• 제15권3호
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• pp.268-273
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• 2000

본 연구에서는 R rubrum을 이용한 석탄합성 가스로부터 수소 생산공정에 있어서의 세포성장 및 일산화탄소 전환을 최적화하 는 여러 조건들을 조사하였다. 그 중 pH의 영향을 살펴보면 R. rubrum 세포성장에는 pH 6~7이 최적이었고 수소생산에는 pH 7 7-7.5이 최적이었으며 pH가 5.5에서는 세포성장이거의 이루어 지지 않았다. 또한 온도가 34 'C 이상 증가되었을 때 세포성장이 둔화되어 멈추고 안정적인 co 전환속도를 얻을 수 없으므로 $30^{\circ}C$가 R. rubrum 균주 성장과 co 전환에 최적온도라 생각된다. 또한 R. rubrum은 photosynthetic bacteria인데 이 세포의 성장에 는 벚의 세기가 1,700-2,400 Lux가 최적임을 알 수 있었고 co 전환에는 계속적인 빛의 공급이 꼭 필요하지는 않고 간헐적인 빛의 노출만으로도 충분하다고 생각된다. 또한 연속반응기를 이 용하여 600 rpm, $30^{\circ}C$, pH 7에서 합성가스 체류시간 110분시 co 전환율 약 53%정도를 얻을 수 있었다. 이 연구가 계속 진 행되어져서 photobioreactor의 개발, high pressure bioreactor의 이 용, 균주의 mutatIOn 및 전환능력 우수 균주 등의 selection을 수 행한다면 매우 높은 합성가스 전환율을 갖는 생물반응기 공정개 발도 가능하리라 생각된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권8호
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• pp.1251-1258
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• 2010

During the nitrogen-fixing process, ammonia ($NH_3$) is incorporated into glutamate to yield glutamine and is generally not secreted. However, in this study, $NH_3$-excreting strains of nitrogen-fixing Paenibacillus were isolated from soil. The ammonium production by the Paenibacillus strains was assayed in different experiments (dry biomass, wet biomass, cell-free extract, and cell-free extract adsorbed on nano $TiO_2$ particles) inside an innovative bioreactor containing capsules of $N_2$ and $H_2$. In addition, the effects of different $N_2$ and $H_2$ treatments on the formation of $NH_3$ were assayed. The results showed that the dry biomass of the strains produced the most $NH_3$. The dry biomass of the Paenibacillus strain E produced the most $NH_3$ at 1.50, 0.34, and 0.27 ${\mu}M$ $NH_3$/mg biomass/h in the presence of $N_2$ + $H_2$, $N_2$, and $H_2$, respectively, indicating that a combined effluent of $N_2$ and $H_2$ was vital for $NH_3$ production. Notwithstanding, a cell-free extract (CFE) adsorbed on nano $TiO_2$ particles produced the most $NH_3$ and preserved the enzyme activities for a longer period of time, where the $NH_3$ production was 2.45 ${\mu}M$/mg CFE/h over 17 h. Therefore, the present study provides a new, simple, and inexpensive method of $NH_3$ production.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권11호
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• pp.1850-1858
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• 2018

Glucosamine (GlcN) is widely used in the nutraceutical and pharmaceutical industries. Currently, GlcN is mainly produced by traditional multistep chemical synthesis and acid hydrolysis, which can cause severe environmental pollution, require a long prodution period but a lower yield. The aim of this work was to develop a whole-cell biocatalytic process for the environment-friendly synthesis of glucosamine (GlcN) from N-acetylglucosamine (GlcNAc). We constructed a recombinant Escherichia coli and Bacillus subtilis strains as efficient whole-cell biocatalysts via expression of diacetylchitobiose deacetylase ($Dac_{ph}$) from Pyrococcus furiosus. Although both strains were biocatalytically active, the performance of B. subtilis was better. To enhance GlcN production, optimal reaction conditions were found: B. subtilis whole-cell biocatalyst 18.6 g/l, temperature $40^{\circ}C$, pH 7.5, GlcNAc concentration 50 g/l and reaction time 3 h. Under the above conditions, the maximal titer of GlcN was 35.3 g/l, the molar conversion ratio was 86.8% in 3-L bioreactor. This paper shows an efficient biotransformation process for the biotechnological production of GlcN in B. subtilis that is more environmentally friendly than the traditional multistep chemical synthesis approach. The biocatalytic process described here has the advantage of less environmental pollution and thus has great potential for large-scale production of GlcN in an environment-friendly manner.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권4호
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• pp.669-678
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• 2014

The amount of waste water generated from the domestic sources is consistently increasing in proportion to economic growth, and the conventional activated sludge process is widely being used for general waste water treatment. But the ministry of environment becomes stringthent treatment standards of N and P (less than 20mg/L of N, 2mg/L of P) to prevent the eutrophication of lake water, and therefore highly advanced treatment technology is required not only in the existing treatment plants where the activated sludge process is being used, but also in newly constructed treatment plants for the treatment of N and P. This study is aimed at highly operating the engineering technology method was developed by domestic to eliminate N and P at the same time. Experiments were conducted in the treatment plant located in Yong In city. The bioreactor was started from the principal equipment for the elimination of N and P and the elimination of organic compounds. It consists of an internal recycle piping from the end of the aerobic tank to the anoxic tank and external recycle piping from the final settling basin to the denitrification tank. By experiment of 4 types separate inflow of waste water to the denitrification tank and the anaerobic tank, and changes in staying time at the anoxic tank and the aerobic tank, the elimination of organic compounds in each type and the relationship in the efficiency between the elimination of N and P were researched.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권6호
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• pp.668-676
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• 1992

Alcaligenes eutrophus에 의한 poly-Beta-hydroxybuty-rate(PHB) 생산을 최적화하기 위해서 1단계에서는 성장을 최대화하고, 2단계에서는 생산을 최대화하는 이단 유가식 배양을 채택하였다. 성장단계에서 탄소원과 질소원의 최적농도는 회분식 배양 모델로부터 결정되었는데, 각기 16.64g/l와 0.54g/l이었다. 생산단계에서 질소원의 경우, 유가식 배양실험을 통해 0.07g/l가 최적인 것으로 나타났다. 탄소원의 최적농도는 모사로부터 결정되었고 이때 최적 전환시간도 함께 결정되었다. 생산공정의 제어를 위하여 시간지연을 고려한 적응비례 되먹임제어를 이용한 결과, 탄소원 농도 및 질소원농도를 최적의 상태로 유지시킬 수 있었다.