초음파 조사시간에 따른 Microcystis aeruginosa의 성장억제 평가

강은별,주진철,장소예,고현우,박정수,정무일,이동호,Kang, Eun Byeol,Joo, Jin Chul,Jang, So Ye,Go, Hyeon Woo,Park, Jung Su,Jeong, Moo Il,Lee, Dong Ho 응용생태공학회 2022 Ecology and resilient infrastructure Vol.9 No.3

The growth inhibitory effect of Microcystis aeruginosa according to the ultrasonic irradiation time was evaluated using a large algae sample volume (10 L) for various ultrasonic irradiation times (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 hr) at a laboratory scale. Based on the analysis of Chl-a and cell number of M. aerginosa, algae growth inhibition was observed with the decrease in Chl-a and cell number in all experimental groups after the ultrasonic irradiation. For the experimental group (T_B, T_C, T_D) with an ultrasonic irradiation time of less than 2 hours, rapid regrowth of algae was observed after growth inhibition, but the experimental group (T_E, T_F, T_G) with an irradiation time of more than 2 hours successfully inhibited algal growth lasting one or two more days. Based on the comparison of the recovery time to initial cell number the experimental group (T_B, T_C, T_D) took less than 20 days whereas the experimental group (T_E, T_F, T_G) took about 30 days. Correspondingly, the experimental group showed a high first order decay rate (𝜅) in proportion to the ultrasonic irradiation time during the growth inhibition period. Additionally, the specific growth rates (𝜇) during regrowth in the experimental group with irradiation time of more than 2 hours were relatively low compared to those in the experimental group with less than 2 hours. Therefore, ultrasonic irradiation for more than 2 hours is required for long-term (30 days) inhibition of algal growth in stagnant waters. However, the appropriate ultrasonic irradiation time for algae growth inhibition should be determined according to various field conditions such as the volume of stagnant water, water depth, flow rate, algae concentration, etc. Finally, damages to the algal cell surface and cell membrane were clearly observed, and both destruction and disturbance of gas vesicles of M. aeruginosa in the experimental group were discovered, indicating the growth inhibitory effect of Microcystis aeruginosa according to the ultrasonic irradiation time was confirmed.

주기적인 초음파 조사에 따른 Microcystis aeruginosa의 성장억제 분석

강은별(Eun Byeol Kang),주진철(Jin Chul Joo),장소예(So Ye Jang),고현우(Hyeon Woo Go),박정수(Jungsu Park),이동호(Dong-Ho Lee),안창혁(Chang Hyuk Ahn) 대한환경공학회 2023 대한환경공학회지 Vol.45 No.4

목적 : 장기적인 조류 성장억제 효과를 위하여 초음파 1차 조사 종료 이후 일정기간 조류 성장억제가 지속된 후 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 재성장 시 초음파의 재조사(re-irradiation)를 통해 Microcystis aeruginosa의 성장억제 효과를 조사하고, 조류 성장억제 효율과 효과의 지속성을 확인하기 위하여 실험실 규모 실험을 진행하였으며 이를 바탕으로 다양한 분석을 진행하였다. 방법 : 대조군 A(0 hr)과 초음파 1차 조사만 적용한 실험군 B(2 hr), 2차 조사를 적용한 실험군 C(0.5 hr), D(1 hr), E(1.5 hr)으로 구분하여 각 조건별로 실험을 진행하였다. 초음파 조사 조건은 주파수(frequency) 23 kHz, 출력(intensity) 6.94 W L-1으로 적용하였으며, 초음파 2차 조사의 경우 1차 조사 이후 조류가 재성장(regrowth)하는 시점(7 day)에 초음파 재조사를 진행하였다. 결과 및 토의 : Chlorophyll-a (Chl-a) 및 M. aeruginosa의 개체수(cell number) 분석 결과, 초음파 1차 조사만 적용한 실험군(B)은 저감 이후 조류의 급격한 재성장이 진행된 반면, 초음파 2차 조사를 적용한 실험군(C, D, E)은 초음파의 조사시간이 줄어들어도 조류의 재성장이 지연되는 것을 확인하였다 비성장속도(μ)와 일차분해속도(k)를 도출한 결과, 재성장 기간 동안 초음파 2차 조사를 적용한 실험군(C, D, E)은 반복적인 조류 성장 불능화로 인하여 초음파 1차 조사만 적용한 실험군(B) 대비 성장률이 상대적으로 낮은 것을 확인하였다. 또한 SEM, TEM 분석 결과, 초음파의 영향으로 조류 세포의 손상이 뚜렷하게 관측되었으며 대조군 대비 실험군은 M. aeruginosa 세포 내 기낭의 분포 감소와 세포막의 변형을 관찰하였다. 결론 : 본 연구를 통해 초음파 조사에 의한 조류 성장억제 효과를 확인하였으며, 초음파의 재조사는 반복적인 조류성장 불능화(inactivation)에 기여하여 재조사 시, 1차 조사 대비 초음파 조사시간을 단축하여도 조류의 재성장에 필요한 시간은 더욱 증가되는 것을 확인하였다. 따라서, 정체수역 내 장기적 조류 성장억제를 위해서는 주기적인 초음파 조사가 필요하나, 초음파의 적정 조사 주기는 실제 현장의 규모, 조류 발생정도, 수온, 광량, 영양염류, 유속 등 다양한 복합적 인자의 영향에 따라 상이할 것으로 예상되며, 최적화된 초음파 조사 프로토콜을 수립하기 위해서는 다양한 조건에서의 부지특이성을 고려한 현장 연구가 필요할 것으로 판단된다. Objectives : To confirm both efficiency and sustainability of algal growth inhibition, various laboratory-scale experiments were conducted and the growth inhibitory effect of Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa) was investigated through ultrasonic re-irradiation during the regrowth period after the first ultrasound irradiation. Methods : Experiments with different times of irradiation [i.e., control group A (0 hr), experimental group B (2 hr) applied with only the first ultrasound irradiation, and experimental group C (0.5 hr), D (1 hr), and E (1.5 hr) applied with both first and second irradiations] were performed. Results and Discussion : As a result of both Chlorophyll-a (Chl-a) concentration and cell number of M. aeruginosa, the experimental group (B) with only first ultrasound irradiation (2 hr) displayed rapid regrowth of algae after initial decrease whereas the experimental group (C, D, and E) with both first ultrasound irradiation (2 hr) and second ultrasound irradiation (0.5 hr, 1 hr, and 1.5 hr) confirmed the delay of algae regrowth. Based on the specific growth rate constant (μ) and first order decay rate constant (k), algal growth from the experimental groups (C, D, E) with the secondary ultrasound irradiation was more significantly inhibited due to repetitive inactivation of algae growth. According to the SEM and TEM results, damages to algae cells were clearly observed under the influence of ultrasound, and both decrease in gas vesicles and rupture of cell membrane in M. aeruginosa were also monitored. Conclusion : Through this study, the algae growth inhibitory effect by ultrasonic irradiations was confirmed, and the re-irradiation of ultrasound contributed to the repetitive inactivation of algae growth, indicating that the second ultrasonic irradiation time required to inhibit algal regrowth can be reduced compared to the first irradiation. Therefore, periodic ultrasonic irradiation is required for long-term inhibition of algae growth in stagnant waters, but the appropriate frequency of ultrasonic irradiation may vary depending on the influence of various complex factors such as the size of the stagnant waters, the frequency of algal blooms, water temperature, light irradiation, nutrients, flow rate, etc. Finally, many field studies under various conditions are warranted to establish an optimized ultrasound irradiation protocol.

초음파 조사를 통한 녹조현상 완화 타당성 평가

강은별(Eun Byeol Kang),주진철(Jin Chul Joo),장소예(So Ye Jang),박정수(Jeong Su Park),정무일(Moo Il Jeong),이동호(Dong Ho Lee),김동준(Dong Jun Kim) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11

우분 에너지화 기술의 잠재력 평가 및 기술 활용을 위한 한계 분석

강은별 ( Kang Eun Byeol ),김연권 ( Kim Youn Kwon ),김지연 ( Kim Ji Yeon ) 한국물환경학회 2024 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2024 No.-

Microcystis aeruginosa의 성장억제를 위한 다양한 초음파 조사조건 도출

강은별(Eun byeol Kang),김동준(Dong Jun Kim),최지원(Jiwon Choi),박정수(Jeong Su Park),정무일(Moo Il Jeong),이동호(Dong Ho Lee),주진철(Jin Cheol Joo) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

A comparison of the effects of dexamethasone-pharmacopuncture and dexamethasone-oral administration based on traditional Korean medicine theory on anaphylactic reaction in mice

김재학,강도영,강민수,강보라,강은별,강진석,고예진,고휘형,곽재영,구현정,권서연,기유미,김가연,김경묵,김경훈,김규리,김동현,김민우,김민채,김성호,김세윤,김시라,김신형,김영준,김종현,김지수,남선우,도태윤,도하윤,문기역,민경록,박경근,박민영,박성민,박인우,박준규,박준한,박정건,박지은,박태기,배준형,변정욱,서세욱,서혜진,손강민,송창규,신혜진,신희연,문필동 셀메드 세포교정의약학회 2013 셀메드 (CellMed) Vol.3 No.3

Pharmacopuncture, or herbal acupuncture, is a new form of therapy derived from combinations of two traditional therapeutic methods, herbal medicine and acupuncture therapy. To compare the efficacy between dexamethasone-pharmacopuncture (DP) and dexamethasone-oral administration (DO), the effect of DP was investigated in murine models. Anti-anaphylactic effects of dexamethasone treatments were investigated in compound 48/80-induced systemic anaphylactic reaction, ear swelling response, and passive cutaneous anaphylaxis (PCA). DP treatment significantly inhibited the compound 48/80-induced systemic anaphylactic reaction, ear swelling response, and PCA. The effects between DP and DO were on a similar level. These results indicate that DP can be used as an alternative method for DO in case of emergency.

시설에 거주하는 미혼모에게 적용된 우울 및 불안 감소를 위한 중재의 통합적 문헌고찰

권태균 ( Gwon Taekyun ),이금희 ( Lee Gumhee ),강은별 ( Kang Eunbyeol ),문정이 ( Moon Jungyi ),정주애 ( Jeong Juae ) 서울대학교 간호과학연구소 2019 간호학의 지평 Vol.16 No.1

Purpose: The purposes of this study was to review the literature on intervention for treating anxiety and depression among unmarried mothers living in facilities, and to understand core that could promote the development of more effective interventions. Methods: Key words in English and Korean were used to search through eight electronic databases- PubMed, Cochrane Library, EMBASE, CINAHL, RISS, DBpia, NDSL, and the National Assembly Library. Results: Ten studies were ultimately selected for the integrative review and were evaluated in terms of contextual and methodological quality. The studies consisted of seven quasi-experimental studies and three case report studies. The selected studies utilized music, art, forest therapy, dancing, education, and play programs to change mothers’ perceptions, emotions, and behavior and to improve their relationships with their babies or others. Conclusion: It is important to consider mothers’ self-awareness and emotional expression, and to improve their relationships with their babies or others as core elements when developing intervention programs for anxiety and/or depression among unmarried mothers living in residential facilities.

초음파 조사 조건에 따른 Microcystis aeruginosa의 성장억제 영향 평가

장소예 ( Soye Jang ),주진철 ( Jinchul Joo ),안채민 ( Chaemin Ahn ),강은별 ( Eunbyeol Kang ),박정수 ( Jungsu Park ),정무일 ( Mooil Jeong ),이동호 ( Dongho Lee ) 한국물환경학회 2021 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2021 No.-

Microcystis aeruginosa의 성장억제를 위한 초음파 조사조건 도출

장소예(So Ye Jang),주진철(Jin Chul Joo),강은별(Eun Byeol Kang),고현우(Hyeon Woo Go),박정수(Jeongsu Park),정무일(Moo Il Jeong),이동호(Dong Ho Lee) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회지 Vol.44 No.4

목적: 초음파에 의한 조류 성장억제 효과를 검증하였으며, 녹조현상의 주요 원인종이며 유해남조류인 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장억제를 위한 최적의 초음파 조사조건을 실내실험을 통해 도출하였다. 방법: 초음파 조사조건에 따른 조류 성장억제 효과를 관찰하기 위해 초음파 주파수(frequency), 출력(intensity), 적용 조류농도(initial cell concentration)로 구분하여 실험을 진행하였다. 실험은 20 ㎝ (W) × 20 ㎝ (L) × 30 ㎝(H) 규격의 차광된 아크릴 반응조(acrylic reactor)에서 대용량의 M. aeruginosa 시료를 조류대발생 농도 조건으로 조절하였으며, 초음파 조사시간(irradiation time)은 3시간으로 동일하게 실험에 적용하였다. 결과 및 토의: 모든 실험에서 시료의 육안상 변화, Chlorophyll-a (Chl-a) 그리고 M. aeruginosa의 개체수(cell number) 변화를 관찰하였을 때, 초음파 조사 종료 이후 조류 성장억제가 관찰되었으며 일정기간 조류 성장억제가 지속된 후 M. aeruginosa의 재성장을 확인하였다. 최적의 초음파 조사조건을 도출한 결과, 고주파보다 저주파일수록, 출력이 클수록 조류 성장억제 효과가 우수한 것으로 조사되었다. 또한 고농도(4.5 × 10⁶ cells mL<SUP>-1</SUP>)의 M. aeruginosa 시료에서는 조류 성장억제 효과가 관찰된 반면 저농도(1.1 × 10⁶ cells mL<SUP>-1</SUP>) 시료에서는 관찰되지 않아 저농도 시료에서는 조류 성장억제 효과가 미미한 것으로 판단된다. 결론: 본 연구를 통해 초음파 기반 조류 성장억제 기법이 M. aeruginosa의 성장억제에 효과적임이 확인되었으나, 일정기간 동안 효과가 지속된 이후 재성장이 관측되어 장기적인 조류 성장억제를 위해서는 주기적인 초음파의 조사가 필요한 것으로 사료된다. Objectives : The optimal ultrasonic irradiation conditions were derived through laboratory-scale experiments to evaluate growth inhibition effect of Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa), which is the main specie of Cyanobacterial Harmful Algal Blooms (CyanoHABs) in Republic of Korea. Methods : The experiment was conducted by changing ultrasonic frequency, intensity, and initial cell concentration to observe the growth inhibition effect of M. aerginosa. The experiment was performed using shielded acrylic reactor [20 ㎝ (W) × 20 ㎝ (L) × 30 ㎝ (H)]. Experiments were conducted using large volume (7.2 L) of water samples with high concentrations of M. aeruginosa, and the ultrasonic irradiation time was fixed at 3 hours. Results and Discussion : In all experiments, pictorial view of M. aeruginosa samples, chlorophyll-a (Chl-a) and cell number of M. aerginosa were observed. As a result of ultrasonic irradiation on M. aeruginosa, the decrease in both Chl-a concentration and cell number of M. aeruginosa was monitored after sonication compared to the decrease during sonication. In addition, the rebound growth was confirmed after certain period of growth inhibition of M. aeruginosa. The optimal ultrasonic irradiation conditions for the growth inhibition of M. aeruginosa were obtained at the lower frequency and the higher intensity. Whereas algal growth inhibition was observed with high concentration (4.5 × 10⁶ cells mL<SUP>-1</SUP>) of M. aeruginosa, algal growth inhibition was not monitored with low concentration (1.1 × 10⁶ cells mL<SUP>-1</SUP>) of M. aeruginosa. Conclusion : Through this study, the algal growth inhibition by ultrasonic was effective. Although the growth inhibition effect persisted for a certain period of time, subsequent regrowth was observed. Therefore, periodic ultrasonic irradiation is necessary for long-term growth inhibition of algal in field applications.

초음파 장치의 주파수 변화에 따른 Microcystis aeruginosa의 성장억제 평가

장소예(So Ye Jang),주진철(Jin Chul Joo),강은별(Eun Byeol Kang),안채민(Chae Min Ahn),박정수(Jeongsu Park),정무일(Moo Il Jeong),이동호(Dong Ho Lee) 응용생태공학회 2021 Ecology and resilient infrastructure Vol.8 No.3

초음파의 고주파 (1.6 MHz), 저주파 (23 kHz) 조사를 통해 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장 억제 효과(growth inhibition effect)를 대용량 (7.2 L) 조류 시료를 활용해 실험실 규모 (lab-scale) 실험을 통해 검증하였다. 6시간 고주파 조사 후 chl-a 농도와 M. aeruginosa 개체수는 점진적인 감소 경향이 관측된 반면, 6시간 저주파 조사 후 chl-a 농도 및 M. aeruginosa 개체수가 고주파 대비 급격하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 초음파 조사기간 보다 조사종료 이후의 일차분해상수 (k)가 큰 것으로 확인되었으며, 이러한 결과는 기존 연구에 비해 비교적 낮은 단위부피당 초음파 에너지가 조류 세포막과 내부기관에 미치는 영향이 지연되어 일정 시간 이후 점진적인 조류 성장 억제 효과가 관측되는 것으로 사료된다. 초음파 조사 후 chl-a 농도와 M. aeruginosa 개체수 변화, 성장률과 일차분해율을 종합적으로 비교한 결과, 저주파에서 조류 성장 억제 효과가 우수한 것으로 확인되었으며, 저주파에서 M. aeruginosa 세포막으로 에너지 투과 효율이 우수해 기낭 등 내부기관에 더 큰 손상을 유도하기 때문인 것으로 사료된다. SEM과 TEM image 관측을 통해서도 고주파 보다 저주파에서의 M. aeruginosa의 세포 표면 및 세포막의 손상이 명확하게 관측되었다. 마지막으로 초음파에 의한 M. aeruginosa의 기낭 파괴 및 세포막의 기능손상을 통해 용출되는 독성물질인 microcystin-LR의 수중 유출은 검출한계 (0.1 μg L-1) 미만으로 용출되어 수생태계에 미치는 유해성은 미미한 것으로 판단된다. The growth inhibition effects of M. aeruginosa were verified using large volume (7.2 L) of algae samples and ultrasonication (high frequency of 1.6 MHz vs. low frequency of 23 kHz) in lab-scale experiment. The chlorophyll-a (chl-a) and cell number decreased gradually after 6 hr sonication with high frequency of 1.6 MHz whereas both decreased sharply after 6 hr sonication with low frequency of 23 kHz. Additionally, the first order degradation coefficient (k) values after sonication were greater than those during sonication. These results indicate that relatively low sonication energy per volume may affect the cell membrane and internal organs of M. aeruginosa in a slow and retarded manner and resulted in gradual decrease of cell numbers of M. aeruginosa. Based on the comparison of chl-a and cell number of M. aeruginosa after sonication, low frequency of 23 kHz is superior for growth inhibition of M. aeruginosa, since low frequency of 23 kHz easily penetrates the cell membrane and ruptures the internal organs including gas vesicles. As is evident in SEM and TEM images, ruptured cell membranes were clearly observed for low frequency of 23 kHz. Finally, the microcystin-LR in water is not detected and considered to be harmless in aquaculture systems.