매몰 시간의 경과에 따른 구제역 가축 매몰지 침출수 특성에 관한 연구

최낙철,최은주,김봉주,박정안,김성배,박천영,Choi, Nag-Choul,Choi, Eun-Ju,Kim, Bong-Ju,Park, Jeong-Ann,Kim, Song-Bae,Park, Cheon-Young 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.4

본 연구에서는 매몰경과시간에 따라 4지점의 가축매몰지 침출수에 대하여 물리화학적 특성과 분자미생물학적 방법을 이용하여 침출수내 미생물을 분석하였다. 침출수에 대한 물리화학적 분석 결과, 매몰중기 (매몰경과 20개월)에서 매몰초기 (매몰경과 5개월) 자료에 비하여 EC, DO, $HCO_3{^-}$, TOC, T-N 과 $SO_4{^{2-}}$ 의 함량이 높게 나타났다. 16S rRNA방법을 이용한 침출수의 미생물을 동정한 결과, 매몰초기에 Lysinibacillus sphaericus, Bacillus pumilus, Pseudoclavibacter helvolus, Pseudochrobactrum saccharolyticum 과 Corynebacterium callunae 이 동정되었으며, 매몰중기에는 Bacillus cereus, Lysinibacillus sphaericus, Bacillus circulans 과 Corynebacterium glutamicum이 검출되었고, Bacillus cereus, Lysinibacillus sphaericus과 같은 병원성 미생물이 발견되었다. 본 연구는 가축매몰지로부터 형성되는 침출수에 대한 지질 매체 내에서의 거동특성, 처리 및 위해성 평가에 대한 기초자료로 활용 가능할 것이다. In this study, the physicochemical properties of leachate and the bacteria existence in leachate using molecular biology methods for 4 animal carcass disposals on the disposal lapse time was analyzed. The result of leachate physicochemical analysis in the middle stage (been buried 20 months) showed higher EC, DO, $HCO_3{^-}$, TOC, T-N and $SO_4{^{2-}}$ concentration compared to the first stage data (been buried 5 months). For identification of leachate using 16S rRNA method, Lysinibacillus sphaericus, Bacillus pumilus, Pseudoclavibacter helvolus, Pseudochrobactrum saccharolyticum and Corynebacterium callunae in the first stage, Bacillus cereus, Lysinibacillus sphaericus, Bacillus circulans and Corynebacterium glutamicum in the middle stage was observed, while there were detections of pathogenicity bacteria such as B. cereus and L. sphaericus. This study improves our knowledge of the fate and transport in geologic media, treatment, risk analysis on the leachate from animal carcass disposal sites.

소규모 하수 재이용을 위한 디스크필터의 처리 효율 증진에 관한 연구

최낙철,김봉주,박성용,박형우,이성재,박천영,Choi, Nag-Choul,Kim, Bong-Ju,Park, Seong-Yong,Park, Hyeong-U,Lee, Sung-Jae,Park, Cheon-Young 한국지하수토양환경학회 2015 지하수토양환경 Vol.20 No.4

The aim of this study was to enhance of the Discfilter process (maximum treatment capacity - 500 ton/day) removal efficiency for small-scale wastewater reclamation under various influent wastewater conditions (with / without coagulation process, coagulant content and temperature). The result of chemical resistance test for fiber filter in the Discfilter that weight loss was obtained with 0.535% under pH 3, 0.092% under pH 9 and 0.028% under 10% NaClO. The removal efficiency test of Discfilter process on the with / without coagulation process showed that with coagulation process condition was occurred COD_Mn of 42.26 ± 0.61, BOD₅ of 88.72 ± 0.44, T-P of 84.67 ± 0.72 and SS of 90.58 ± 0.61. The removal efficiency of Discfilter process on the coagulant content (4.5, 5.0 and 5.0 mL/min) and temperature (< 10℃, 10℃~ 20℃ and > 20℃) conditions were increased as coagulant content and temperature increased. This study demonstrated the potential application of Discfilter process for small-scale wastewater reclamation.

Spirulina sp. 대량생산 목적의 저비용 배지 적용에 관한 경제성 분석

최낙철 ( Nag-choul Choi ),김봉주 ( Bong-ju Kim ),조강희 ( Kang-hee Cho ),이성재 ( Sung-jae Lee ),박천영 ( Cheon-young Park ) 조선대학교 공학기술연구원 2016 공학기술논문지 Vol.9 No.3

The aim of this study was to investigate the economic of a culture condition through comparative analysis to Spirulina platensis growth characteristic under various medium conditions for cost effective production of Spirulina sp.. Growth experiments were performed with S. platensis under various culture medium conditions (SOT, Zarrouk and SP) and various low cost medium conditions (N:P:K ratio). Growth tests for culture medium demonstrated that the SP medium was effective in S. platensis with the maximum biomass (2.3g/L) and minimum medium making cost per production mass (140.44 won/g). Growth tests for low cost medium results showed that the maximum biomass and minimum medium making cost per production mass was obtained under medium A and B were maximum biomass of 1.65, 1.67 g/L and 2.12, 2.10 won/g, respectively.

논문 : 가축 매몰지 침출수에 대한 수질 특성 및 호기성 미생물 분포에 관한 연구

최낙철 ( Nag Choul Choi ),최은주 ( Eun Ju Choi ),김봉주 ( Bong Ju Kim ),박정안 ( Jeong Ann Park ),김성배SongBaeKim,박천영 ( Cheon Young Park ) 대한지질공학회 2013 지질공학 Vol.23 No.1

가축 매몰지내 침출수의 누출은 인간과 다른 가축들에게 쉽게 질병을 확산시킬 수 있는 중요한 문제이다. 본 연구에서는 매몰된지 5개월 이내의 초기 16개 가축매몰지에 대한 침출수의 물리화학적 특성과 분자미생물학적 방법을 이용하여 침출수내 존재하는 호기성 미생물을 분석하였다. 총대장균군, 총유기탄소, 암모니아이온 및 질산성질소가 관련된 참고문헌자료에 비하여 높게 나타났다. 또한 암모니아 이온과 질산성질소는 국내 먹는물 기준치를 초과하여 나타났다. 16S rNA 서열 분석법을 사용하여 호기성 조건에서 침출수의 미생물 분포를 분석한 결과, 높은 빈도의 Bacillus pumilus, Lysinibacillus sphaericus 및 Bacillus sphaericus이 관찰되었지만, Bucillus cereus와 Salmonella와 같은 식중독 미생물은 발견되지 않았다. 본 연구는 가축매몰지로부터 형성되는 침출수에 대한 지질 매체 내에서의 거동특성, 처리 및 위해성 평가에 대한 기초자료로 활용 가능할 것이다. Leakage of leachate from animal carcass disposal is a significant issue because disease can easily spread to humans and other livestock. In this study, we analyzed the physicochemical properties of leachate and tested for the presence of aerobic bacteria in leachate using molecular biology methods, for 16 animal carcass disposals in the first stage (after burial for 5 months). Leachate physicochemical analysis revealed higher total coliforms, TOC, and concentrations compared with previously published data. In most leachate samples, the concentrations of and exceeded the Korean guideline values for drinking water. In 16S rRNA sequence analysis of the distribution of leachate under aerobic conditions, Bacillus pumilus, Lysinibacillus sphaericus, and B. sphaericus were observed with high frequency, whereas no food-poisoning-related bacteria such as B. cereus or Salmonella were detected. The present findings improve our knowledge of the transport of leachate from animal carcass disposal sites through geologic media, and are useful in risk analysis and for subsequent studies.

지질매질체내에서 계면활성제가 박테리아 이동 증진에 미치는 영향

최낙철(Nag Choul Choi),박성직(Seong Jik Park),김성배(Song Bae Kim),김동주(Dong Ju Kim),이성재(Seong Jae Lee) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.11

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. This study investigated the effect of surfactants (nonionic surfactant (Tween 20), biosurfactant) on enhancing transport of bacteria (Bacillus subtilis ATCC 6633) in geological materials. Column experiments were performed under various surfactant conditions with columns packed with quartz sand (particle size distribution: 0.5~2.0 mm, mean diameter: 1.0 mm). Bacterial mass recovery, sticking efficiency, and other parameters were quantified from breakthrough curves. Results indicate that bacterial attachment to sand surfaces increased considerably in the presence of mineral salt medium (MSM), especially at the inlet, which was due to the increase of ionic strength by MSM. It was observed that bacterial transport in sand columns was enhanced in the presence of surfactant. Results also show that simultaneous injection of both surfactant and MSM or pre-injection of surfactant was more effective in bacterial transport enhancement than after-injection of surfactant. This study suggests that transport of bacteria in geological materials could be influenced by surfactants and their injection methods.

Cu 이온에 적응된 토착호산성박테리아를 이용한 폐광석으로부터 미생물용출 효율 향상

김봉주,위대웅,최낙철,박천영,Kim, Bong-Ju,Wi, Dae-Woong,Choi, Nag-Choul,Park, Cheon-Young 한국지하수토양환경학회 2012 지하수토양환경 Vol.17 No.4

This study was carried out to leach valuable metal ions from the mine waste ore using the adapted indigenous bacteria. In order to tolerance the heavy metals, the indigenous bacteria were repeatedly subcultured in the adaptation-medium containing $CuSO_4{\cdot}5H_2O$ for 3 weeks and 6 weeks, respectively. As the adaptation experiment processed, the pH was rapidly decrease in the adaptation-medium of 6 weeks more than the 3 weeks. The result of bioleaching with the adapted bacteria for 42 days, the pH value of leaching-medium in the 3 weeks tend to increased, whereas the pH of the 6 weeks decreased. In decreasing the pH value in the adaptation-medium and in the leaching-medium, it was identified that the indigenous bacteria were adapted $Cu^{2+}$ the ion and the mine waste ores. The contents of Cu, Fe and Zn in the leaching solution were usually higher leached in 6 weeks than 3 weeks due to the adaptation. Considering the bioleaching rates of Cu, Fe and Zn from these leaching solutions, the highest increasing the efficiency metal ion were found to be Fe. Accordingly, it is expected that the more valuable element ions can be leached out from the any mine waste, if the adapted bacteria with heavy metals will apply in future bioleaching experiments.

가축사체 매몰지 토양의 미생물 군집 분석

박정안(Jeong Ann Park),최낙철(Nag Choul Choi),김성배(Song Bae Kim) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.7

본 연구의 목적은 가축사체 매몰지 토양의 침출수 오염에 따른 병원성 미생물에 의한 잠재적 위해성을 평가하기 위하여 미생물 군집을 조사하는 것이다. 경기도 지역에 위치한 가축사체 매몰지 세 군데(A, B, C) 토양을 대상으로 DNA를 추출하여, 16S rRNA 염기서열을 분석을 통해 미생물 군집을 조사하였다. 연구결과를 문(phylum)별로 구분해보면, A 토양은 전체 토양미생물이 Proteobacteria (100%) 1개의 문으로 동정되었으며, B 토양은 Actinobacteria (66.4%) > Proteobacteria (31.1%) >Bacteriodetes (2.1%) > Acidobacteria (0.3%) 순으로, C 토양은 Actinobacteria (63.1%) > Proteobacteria (36.9%) 순으로 분포하였다. 속(genus)별로 구분해보면, A 토양에서는 Pseudomonas가 98% 비율로 나타났고,B와 C 토양의 경우 Arthrobacter이 각각 68, 61%로 우점하였다. 세 군데(A, B, C) 토양 미생물 군집의 종 다양성을 Shannon 지수에 근거하여 분석한 결과, B 토양(3.45)과C 토양(3.43)은 유사한 수준이었으나, A 토양(2.37)은 가장 낮게 계산되었다. 또한, 분석결과 Salmonella, Campylobacter 그리고 Clostridium perfringens과 같은 병원균도 발견되지 않았으나, 세균혈증을 일으키는 Ralstonia pickettii가 높은 농도로 관찰되었다. 본 연구에 사용된 가축 매몰지 토양은 침출수에 의한 미생물학적 오염도가 낮은 것으로 판단되지만, 가축매몰에 따른 병원성 미생물에 의한 토양의 잠재적 위해성을 평가하기 위하여 지속적인 모니터링이 필요하다. The aim of this study was to investigate the microbial communities in animal carcass disposal soils to examine the possible threat of pathogens from leachate. DNA extraction was performed for the soils in three carcass disposal sites located in Gyeonggi-do, Korea, and then 16S rRNA pyrosequencing was conducted to identify the microbial communities. Results indicate that, according to phylum classification, Proteobacteria (100%) was identified in soil A, Actinobacteria (66.4%) > Proteobacteria (31.1%) > Bacteriodetes (2.1%) > Acidobacteria (0.3%) in soil B, and Actinobacteria (63.1%) > Proteobacteria (36.9%) in soil C. According to genus classification, Pseudomonas was dominant in soil A (98%), Arthrobacter in soil B (68%) and C (61%). There were no detections of pathogens such as Salmonella, Campylobacter and Clostridium perfringens. However, high concentration of Ralstonia pickettii causing bacteremia was observed. Although carcass disposal soils examined in this study were not highly contaminated with pathogens, further monitoring is still needed to examine the potential threat of pathogens in leachate derived from carcass disposal sites.

납-시금법을 이용한 산성광산배수 철수산화물로부터 Gold 회수 가능성 연구

조강희,김봉주,김진형,최낙철,박천영,Cho, Kang-Hee,Kim, Bong-Ju,Kim, Jin-Hyung,Choi, Nag-Choul,Park, Cheon-Young 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.6

산성광산배수로부터 형성되는 철수산화물로부터 납-시금법을 이용하여 금을 회수하고자하였다. 폐광석으로부터 산성광산배수가 생성되고 있으며 이로부터 철수산화물이 침전되어 주변지역이 심각하게 오염되고 있다. 철수산화물에는 Fe가 평균 520.29 mg/kg, 황이 평균 4,414.62 mg/kg 그리고 금이 평균 16.19 mg/kg이 각각 포함되어 있다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 석영과 침철석이 나타났다. 철수산화물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 평균 0.174 g/ton의 순수한 금을 회수 하였고, 유리질 슬래그로 평균 1.37 mg/kg의 금이 손실되었다. 유리질 슬래그로 금이 손실되는 원인은 유리질 슬래그에 방연석과 납이 형성되었기 때문이다. 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되어 있는 것을 XRD분석으로 확인하였다. In order to recover gold from iron-hydroxide in acid mine drainage, a lead-fire assay has been used. Acid mine drainage is generated from mining waste rocks, and iron-hydroxide precipitates from acid mine drainage, which severely contaminates the area surrounding the mine. Iron-hydroxide samples contain on average 520.29 mg/kg of Fe, 4,414.62 mg/kg sulfur, and 16.19 mg/kg Au. In an XRD analysis, quartz and goethite were observed along with the iron-hydroxide. Using a lead-fire assay, the recovery of pure gold was on average 0.174 g/ton from the iron-hydroxide, whereas the gold not recovered in the process was on average 1.37 mg/kg. This unrecovered gold was lost to the glass slag due to the galena and lead formation. The galena and lead in the glass slag was identified through XRD.

전기분해법을 이용한 금정광내 Te 회수 특성

김봉주,조강희,조지유,최낙철,박천영,Kim, Bong-Ju,Cho, Kang-Hee,Jo, Ji-Yu,Choi, Nag-Choul,Park, Cheon-Young 대한자원환경지질학회 2014 자원환경지질 Vol.47 No.6

In order to obtain pure metallic Te from gold concentrate, roasting treatment, hypochlorite leaching, Fe removal and electrolysis experiments were carried out. The contents of Au, Ag and Te from the concentrate sample and roasted sample were much more soluble in the hypochlorite solution than in aqua regia digestion, whereas the metals Pb, Zn, Fe and Cu were easier to leach with the aqua regia than the hypochlorite. With the addition of NaOH in the hypochlorite leaching solution prior to electrolysis, the Fe removal rate achieved was only 96% in the concentrate sample, while it reached 98% in the roasted sample. The results of electrolysis for 240 min, 98% of the metallic copper was recovered from the concentrate sample, while 99% was obtained from the roasted sample due to the removal of S by roasting. The amount of anode slime was also greater in the electrolytic solution with the roasted sample than with the concentrate sample. The results on the anode slime after the magnetic separation process showed the amount of metallic pure native tellurium recovered was greater in the roasted sample than in the concentrate sample. 금 정광으로부터 순수한 금속 형태의 Te을 얻기 위하여 소성처리, 차아염소산 용출, Fe 제거 및 전기분해실험을 수행하였다. 정광 및 소성시료에 포함되어 있는 Au, Ag 및 Te는 왕수보다 차아염소산에서 더 많이 용해된 반면에 Pb, Zn, Fe 및 Cu는 차아염소산보다는 왕수에서 더 많이 용출되었다. 전기분해하기 전, 차아염소산 용출-용액에 NaOH를 첨가한 결과 Fe가 정광시료에서 96% 제거되었지만 소성시료에서는 98% 제거되었다. 전기분해실험을 240분 동안 수행한 결과, 금속 구리가 정광시료에서 98% 회수된 반면에 소성시료에서 99%나 회수되었다. 이는 소성처리에 의하여 S가 제거되었기 때문이다. 양극 슬라임도 정광시료보다 소성시료의 전해질 용액에서 더 많이 생성되었다. 양극 슬라임을 자력선별한 결과 순수한 자연금속 형태의 텔루륨이 정광시료보다 소성시료에서 더 많이 회수되었다.

황산화균 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 사격장 토양 내 중금속 용출

한협조,이종운,고명수,최낙철,권영호,김병규,전효택,Han, Hyeop-Jo,Lee, Jong-Un,Ko, Myoung-Soo,Choi, Nag-Choul,Kwon, Young-Ho,Kim, Byeong-Kyu,Chon, Hyo-Taek 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.5

Pb, Zn, Cu등으로 오염된 사격장 토양을 대상으로 하여 황산화균인 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 미생물학적 중금속 용출 기술의 적용 가능성을 파악하고 에너지원인 황의 농도, 미생물 접종량, 반응 온도 등의 조건이 중금속 용출 효율에 미치는 영향을 규명하였다. 황의 투입량 및 미생물의 초기 접종량이 높을수록 중금속 용출 효율이 다소 높게 나타났으나, 황 및 미생물을 접종하지 않은 경우에는 중금속 용출량이 뚜렷하게 감소하였다. 또한 $26^{\circ}C$ 조건에서의 중금속 용출량에 비하여 $4^{\circ}C$ 조건에서의 용출량은 매우 낮았다. 오염 농도가 가장 높은 Pb의 경우 다른 중금속에 비하여 월등히 높은 용출량을 나타내었으나 그 효율은 가장 낮았으며 이는 용출되어 나온 Pb가 $PbSO_{4(s)}$로써 침전 또는 콜로이드 입자를 형성하였기 때문으로 판단된다. 연속추출법을 적용하여 반응 전과 후의 중금속 존재 형태의 변화를 파악한 결과, Zn, Cu, Cr의 경우 용출이 용이한 형태의 비율이 증가함으로써 추가적인 조치가 필요하였다. 중금속으로 오염된 사격장 토양 등의 현장 복원에 미생물학적 용출 기법이 유용하게 적용될 수 있으며 이 때 에너지원의 농도, 미생물의 접종량, 반응 온도 등의 인자가 용출 효율에 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. Applicability of bioleaching techniques using a sulfur-oxidizing bacteria, Acidithiobacillus thiooxidans, for remediation of shooting range soil contaminated with toxic heavy metals was investigated. The effects of sulfur concentration, the amount of bacterial inoculum and operation temperature on the efficiency of heavy metal solubilization were examined as well. As sulfur concentration and the amount of bacterial inoculum increased, the solubilization efficiency slightly increased; however, significant decrease of heavy metal extraction was observed with no addition of sulfur or bacterial inoculum. Bacteria solubilized the higher amount of heavy metals at $26^{\circ}C$ than $4^{\circ}C$. Lead showed the highest removal amount from the contaminated soil but the lowest removal efficiency when compared with Zn, Cu and Cr. It was likely due to formation of insoluble $PbSO_{4(s)}$ as precipitate or colloidal suspension. Sequential extraction of the microbially treated soil revealed that the proportion of readily extractable phases of Zn, Cu and Cr increased by bacterial leaching, and thus additional treatment or optimization of operation conditions such as leaching time were required for safe reuse of the soil. Bioleaching appeared to be a useful strategy for remediation of shooting range soil contaminated with heavy metals, and various operating conditions including concentration of sulfur input, inoculum volume of bacteria, and operation temperature exerted significant influence on bioleaching efficiency.