맥반석처리가 골프장 잔디의 생육과 토양미생물의 군집구조에 미치는 영향

고성철,최정혜,김병혁,김상은,Koh, Sung-Cheol,Choi, Jung-Hye,Kim, Byung-Hyuk,Kim, Sang-Eun 한국미생물학회 2008 미생물학회지 Vol.44 No.4

최근의 골프 수요의 증가는 골프장의 일일 내장객 수의 증가로 이어져 골프장 관리에 어려움을 겪고 있다. 이의 친환경적 관리방안의 하나로 자연계에 존재하는 광물을 활용하여 토양의 물리, 화학성을 개선 할 수 있는 친환경적 토양개량제 개발 필요성이 제기되고 있다. 이들 광물 중 맥반석은 토양개선을 통한 일반농작물의 생육촉진과 증수에 기여함이 밝혀지고 있는 바, 본 연구에서는 이 광물을 골프장 토양관리에 적용시 야기되는 토양의 물리.화학적 변화로 인한 잔디의 생육영향과 토양미생물 군집변화특성에 관한 기초자료를 얻고자 수행하였다. 골프장 퍼팅그린 잔디(bentgrass)를 이식한 pot 실험결과 대체적으로 맥반석 20% 처리구가 잔디 잎의 웃자람을 억제하며 생육촉진을 유도하고 뿌리의 생육도 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 또한 PCR-DGGE 분석결과 이 처리구에서 가장 높은 종풍부도를 나타내었으며 Actinobacteria와 ${\alpha}$-Proteobacteria가 우점하는 것으로 나타났다. 이는 맥반석처리 시 낮은 용탈 유기물 함량과 가용성 양이온($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ 및 $K^+$ 등)의 용탈 감소와 관련 있는 것으로 사료되었다. Recently there are difficulties in management of golf courses because of an ever increasing demand for golf as a leisure sports. Hence natural minerals as an amendment could be applied to improve and manage the physicochemical properties of the golf course soils in an environment-friendly way. In this study, quartz porphyry, which has been shown to be a good soil amendment for crop production, was tested for its effect on physicochemical properties of the golf course soil, growth of creeping bentgrass (Agrostis stolonifera) and changes of soil microbial communities in the soil. In general, amendment of 20% quartz porphyry into the soil turned out to be most effective in enhancing a proper growth of the grass leaves and roots. DGGE profile data showed that eubacterial species richness was also the highest at this level of the mineral treatment in which Actinobacteria and ${\alpha}$-Proteobacteria were the dominant phyla. This appeared to be attributed to a low level of soluble organic matter content and decreased concentration of cations such as $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, and $K^+$.

Selection of Molecular Biomarkers Relevant to Abnormal Behaviors of Medaka Fish (Oryzias latipes) Caused by Diazinon

Sung-Cheol Koh(고성철),Sung-Woo Shin(신성우),Hyun-Duk Cho(조현덕),Tae-Soo Chon(전태수),Jong-Sang Kim(김정상),Sung-Kyu Lee(이성규) 환경독성보건학회 2009 환경독성보건학회지 Vol.24 No.4

본 연구의 목적은 다이아지논(Diazinon; O, O-diethyl O-[6-methyl-2 (1-methylethyl)-4-pyrimidinyl] phosphorothioate)에 노출된 모델 생물체(송사리)의 행동변화와 관련된 분자생물학적 기전 규명을 통하여 비정상적 행동의 모니터링을 위한 생물지표(biomarker)를 개발하는데 있다. 이를 위해 우선 suppression subtractive hybridization (SSH) 및 DNA microarray 기법을 활용하여 다양한 유전자를 스크리닝하였다. 다이아지논에 노출시킨 송사리에서 발현의 차이가 나는 상향 조절된 유전자 97개 (알려지지 않은 유전자 27개 포함)와 하향 조절된 유전자 99개 (알려지지 않은 유전자 60개 포함)를 동정 하였고 이들 중 이상행동과 관련되는 것으로 보이는 유전자 10개 (상향조절 5개, 하향조절 5개)를 선발하였다. 이들 중에서 primer 제작이 잘된 beta-1, Orla C3-1, parvalbumin 및 apolipoprotein E을 선발하여 그 유전자 발현을 real-time PCR 기법을 사용하여 정량적으로 모니터링 하였다. Orla C3-1, parvalbumin 및 apolipoprotein E는 고농도의 다이아지논 처리(1000 ppb; 24 h)에서 그 발현이 억제됨이 관찰되었다. 다이아지논 처리 시 신경질환 (알츠하이머 병 및 다운신드롬)에 관련된 apolipoprotein E와 근육세포의 유연화에 작용하는 parvalbumin 등의 발현억제는 송사리의 인지능력 교란 및 근육세포의 경직 등을 각각 유도하여 송사리의 비정상적 행동을 야기하는 것으로 판단되었다. 따라서 이들 생물지표는 신경독성물질에 의한 송사리 및 기타 어류의 이상행동의 변화의 감지에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

활력유기농업시스템을 위한 Enerlite Powder(EP)와 Natural Energizing Water System(NEWS)를 시용한 토양의 특성

고성철(Koh, Sung-Cheol),에마뉴엘, 알핀(Emmanuel, S. Aalfin),이연숙(Lee, Yeun Sook),장재수(Chang, Jae-Soo) 한국생태환경건축학회 2016 한국생태환경건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.16 No.2

Symposium on " Remediation - Technology and Prospect " / Bioremediation of Environmental Pollutants Using Microorganisms

고성철(Sung Cheol Koh),(Young In Park) 한국환경농학회 1999 1999년도 정기총회 및 제30차 학술발표회 Vol.- No.-

생물증강법을 이용한 오염해양준설토의 환경친화적 정화 및 재활용

김인수,하신영,고성철,Kim, In-Soo,Ha, Shin-Young,Koh, Sung-Cheol 한국미생물학회 2015 미생물학회지 Vol.51 No.4

국내의 경우 항만과 연안해역 준설로 인하여 연간 수 천만톤 이상 준설토사가 발생하며 매년 증가하고 있으나, 대부분 투기장에 장기간 방치되며, 더구나 2012년부터 런던협약에 의해 해양투기가 금지되고 있어 환경친화적인 준설토처리 및 재활용기술개발이 시급하다. 준설토 재활용기술에서는 중간처리과정후 발생하는 현탁수(유기물과 중금속 함유 $10{\mu}m$ 미만 미세오염퇴적물 포함)의 처리가 필요한데 현재 이 기술은 연구되어 있지 않다. 본 연구에서는 복합유용미생물제제(BM-S-1)을 이용하여 미세해양오염퇴적물($10{\mu}m$ 이하 입자)내 오염되어 있는 유기물질, 영양염류 및 중금속을 정화하여 배출함으로써 오염퇴적물 정화처리수 방류수질 기준을 충족하고자 하였다. BM-S-1 복합미생물제제를 이용한 해양준설토의 친환경정화시스템으로서 일일 50 L 처리용량의 Lab scale 실험장치를 HRT 6.5일, BOD 용적부하 $0.2-0.6kg/m^3{\cdot}day$의 조건으로 생물반응기를 100일 이상 운전하였다. SCOD, T-N 및 T-P의 제거효과는 각각 96.1%, 92.0% 및 79.0%로 나타나 오염미세퇴적토 내의 유기물의 처리효과가 매우 양호하였다. 또한 몇 가지의 중금속(Zn, Ni 및 Cr) 처리에도 효과적이었다. 아울러 물리적으로 분리하기 어려운 $10{\mu}m$ 이하의 미세토양의 고액분리가 가능함을 확인하였다. 미생물군집구조를 분석한 결과 Flavobacteria 및 Gammaproteobacteria 강이 매우 우점하였으며, 이들에 속한 미생물종들은 해양 내의 각종유기물(다당류, 단백질 및 기타 생물중합체)을 처리하는 것으로 알려졌다. 따라서 본 실험에서 사용된 BM-S-1 미생물제제와 처리시스템은 고농도의 염분이 함유되어있는 유기물 및 중금속 오염 해양퇴적물 정화에 효율적으로 적용가능한 것으로 판단되며, 정화, 분리된 미세해양퇴적물은 목적에 맞게 재사용 가능할 것으로 사료된다. Occurrences of coastal dredged materials are ever increasing due to port construction, navigational course maintenance and dredging of polluted coastal sediments. Ocean dumping of the coastal dredged materials has become virtually prohibited as London Treaty will be enacted as of the year 2012. It will be necessary to treat and recycle the dredged materials that may carry organic pollutants and heavy metals in a reasonable and effective process: collection of the dredged materials, liquid and solid separation, and treatment of organic compounds and heavy metals. In this study we have developed a continuous bioreactor system that can treat a mixture of silt and particulate organic matter using a microbial consortium (BM-S-1). The steady-state operation conditions were: pH (7.4-7.5), temperature ($16^{\circ}C$), DO (7.5-7.9), and salt concentration (3.4-3.7%). The treatment efficiencies of SCOD, T-N and T-P of the mixture were 95-96%, 92-99%, and 79-97%. The system was also effective in removal of heavy metals such as Zn, Ni, and Cr. Levels of MLSS during three months operation period were 11,000-19,000 mg/L. Interestingly, there was little sludge generated during this period of operation. The augmented microbial consortium seemed to be quite active in the removal of the organic component (30%) present in the dredged material in association with indigenous bacteria. The dominant phyla in the treatment processes were Proteobacteria and Bacteroidetes while dominant genii were Marinobacterium, Flaviramulus, Formosa, Alteromonadaceae_uc, Flavobacteriaceae_uc. These results will contribute to a development of a successful bioremediation technology for various coastal and river sediments with a high content of organic matter, inorganic nutrients and heavy metals, leading to a successful reuse of the polluted dredged sediments.

Bacillus sp . 의 Cyclodextrin Glucanotransferase 생산 및 이용에 관한 연구

오평수(Pyong - Su O),고성철(Sung - Cheol Koh),서항원(Hang - Won Suh) 한국미생물생명공학회 1986 한국미생물·생명공학회지 Vol.14 No.6

Efficient Clean-up of Oil Spilled Shorelines Using the Compressed Air Jet System and Concomitant Microbial Community Analysis

장재수,김경희,이재식,고성철,Chang, Jae-Soo,Kim, Kyung Hee,Lee, Jae Shik,Ekpeghere, Kalu I.,Koh, Sung-Cheol The Microbiological Society of Korea 2013 미생물학회지 Vol.49 No.4

본 연구의 목표는 압축공기분사시스템을 이용하여 원유로 유출이 된 해안을 정화함에 있어서 그 정화효율성과 정화 전후의 총석유탄화수소(total petroleum hydrocarbon; TPH) 농도 및 미생물군집변화를 관찰함으로써 그 최적 정화과정을 이해하기 위한 기초자료를 얻고자 하는 것이다. 압축공기제트시스템을 2-5회 연속적용 시 오염지의 TPH가 약 66%까지 저감이 된 반면에 대조구인 해수를 펌핑한 경우에는 40% 정도의 저감효과가 관찰이 되었다. 압축공기의 분사 후 PCR-DGGE에 의한 미생물군집분석 결과에서는 유류분해미생물의 군집은 확인이 되지 않았다. 이는 정화에 의한 낮은 TPH 농도(약 100 mg/kg 수준, 탄소원), 처리환경에 내재적인 제한적인 질소 및 인의 농도에 기이한 것으로 판단된다. 따라서 잔여분의 유류는 에어제트시스템을 적용시 제한적 영양염류(질소 및 인 등)를 적절한 방식과 농도로 투여할 경우 거의 완전하게 제거가 가능할 것으로 사료된다. 향후 본 기술은 고농도의 유류 및 유기물로 오염된 다양한 수질환경 및 토양환경의 효율적이고 환경친화적인 정화에 활용이 될 것으로 기대된다. The objectives of this study were to investigate effectiveness of the Compressed Air Jet (CAJ) System for cleaning up shorelines contaminated with crude oils and to examine effects of the system on total petroleum hydrocarbon (TPH) removal and microbial community changes before and after remediation of the oil-contaminated shorelines. These data will lead to better understanding of optimized remediation process. About 66% of TPH reduction was observed when the contaminated site was treated with the CAJ System 2, 3, 4, and 5 times. This treatment system was more efficient than the seawater pumping system under similar treatment conditions (by 40%). By the way, little oil degrader communities were observed despite a potential function of the air jet system to stimulate aerobic oil degraders. The apparent low population density of the oil degraders might be as a result of low concentration of TPH as a carbon source and limiting nutrients such as nitrogen and phosphorus. It was proposed that the CAJ System would contribute significantly to removal of residual oils on the shorelines in combination with addition of these limiting nutrients.

Analysis of Microbial Communities in Aquatic Sediment Microbial Fuel Cells Injected with Glucose

김민,김수현,장재수,고성철,Kim, Min,Ekpeghere, Kalu I.,Kim, Soo-Hyeon,Chang, Jae-Soo,Koh, Sung-Cheol The Microbiological Society of Korea 2012 미생물학회지 Vol.48 No.4

본 연구의 목적은 포도당을 자연의 저질기반 미생물연료전지에 주입할 경우 전기생산을 최적화하기 위한 것이며, 이 때 관련된 미생물의 군집을 분석하고 관련미생물의 역할을 검토하고자 하였다. 1,000 mg/L의 포도당이 주입되었을 때 생성되는 전류가 약 3배 가량 증가하였다. 이러한 증가는 주로 발효세균과 전기생성세균의 상호작용에 기인하는 것으로서, 이는 발효미생물에 의해 생성된 유기산이 전기생성 미생물에 의해서 분해되므로 유기산의 축적을 방지하여 되먹임저해(feedback inhibition) 현상을 감소 시키는데 그 원인이 있는 것으로 보인다. 반면, 더 높은 농도의 포도당이 주입되었을 시에는 전류가 떨어지거나 큰 증가가 일어나지 않았다. 만약 적절한 농도의 포도당이 주입될 시, 전기생성 미생물과 발효미생물이 동시에 포도당을 분해하면서 피드백을 제거하며 전류생성이 증가함을 알 수 있었다. 포도당을 토양에 주입하였을 시에 Clostridium sp.과 같은 발효미생물이 많이 나타났다. 포도당의 발효는 전기생성에 있어서 긍정적 영향과 부정적 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. 즉 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되어서 사용된다면 전기생성이 증가한다. 하지만, 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되지 못한다면 여러 전기생성을 억제하는 화학적반응(pH 저하, 메탄생성, 유기산 축적 등)이 일어나고 미생물연료전지와 관계없는 미생물들이 주입된 유기물을 대부분 분해하여 전기생성이 저하될 수 있음이 밝혀졌다. 적절한 농도의 포도당 주입을 통한 발효세균(Clostridium sp. 등)과 전기발생균(Geobacter sp. 등)의 적절한 조합은 자연상태에서의 혼합미생물존재 환경에서의 전기생산을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다. The purpose of this research was to optimize electric current production of sediment microbial fuel cells by injecting glucose and to investigate its impact on microbial communities involved. It was shown that injection of proper concentration of glucose could increase electric current generated from sediment microbial fuel cells. When 1,000 mg/L of glucose, as opposed to higher concentrations, was injected, electric current increased up to 3 times. This increase is mainly attributed to the mutual relationship between fermenting bacteria and exoelectrogenic bacteria. Here the organic acids generated by fermenting bacteria could be utilized by exoelectrogenic bacteria, removing feedback inhibition caused by the organic acids. When glucose was injected, the population of Clostridium increased as to ferment injected glucose. Glucose fermentation can have either a positive or negative effect on electric current generation. When exoelectrogenic bacteria may readily utilize the end-product, electric current could increase. However, when the end-product was not readily removed, then detrimental chemical reactions (pH decrease, methane generation, organic acids accumulation) occurred: exoelctrogenic bacteria population declined and non-microbial fuel cell related microorganisms prospered. By injecting a proper concentration of glucose, a mutual relationship between fermenting bacteria, such as Clostridium, and exoelectrogenic bacteria, such as Geobacter, should be fulfilled in order to increase electricity production in mixed cultures of microorganisms collected from the aquatic sediments.

커피박으로부터 만들어진 활성탄의 특성과 Acid orange 7 제거능

황민진(Min-Jin Hwang),고성철(Sung-Cheol Koh),장재수(Chang, Jae-Soo) 한국생태환경건축학회 2016 한국생태환경건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.16 No.1

생물증강법을 이용한 도심 오염 소하천의 친환경적 수질정화 및 악취제어

장재수,송지경,김인수,유장연,고성철,Chang, Jae-Soo,Song, Jikyung,Kim, In-Soo,Yoo, Jangyeon,Koh, Sung-Cheol 한국미생물학회 2015 미생물학회지 Vol.51 No.4

본 연구에서는 동천의 하류와 연결된 호계천의 수질환경현황 및 문제점을 분석하여 하천의 실태를 파악하고, 수질 및 악취를 비롯하여 병원미생물제거를 위한 친환경적이며 가장 경제적인 방안을 제시하고자 하였다. 조사 정점은 부산시 동구 범일동 호계천 수질에 대하여 장마철을 포함하여 지난 수개월 동안에 걸쳐 선정된 3개 정점에 대하여 미생물제제의 투입전후의 수질과 악취변화를 분석하였다. 활성화된 미생물제제는 $0.042m^3$/시간의 속도로 4일간 지속적으로 유지하여 처리하였고 약 2개월에 걸쳐 7-10일 간격으로 실시하였다. 제제처리 전후의 DO 및 오염물질별 단위시간당 평균총량을 계산하여, 제제처리 전후의 DO 및 오염물질별 제거효율을 분석한 결과 용존산소는 중류 및 하류의 경우 상류(대조군)에 비해서 1.7배 정도의 높은 농도를 나타내었다. 이는 하천의 정화작용으로 인해 회복이 됨을 의미한다. COD의 경우는 중류 및 하류에 있어서 가장 높은 제거효율을 보여 대조군에 비해 약 2배의 제거효율을 보였다(약 60%에 육박). 그리고 제제처리 전에 비해 제제처리 후 상류지점의 악취에 비해 중류지점의 악취감소가 평균 약 65% 정도 감소가 나타났으며, 하류지점의 악취감소는 평균 약 19% 정도 감소하였다. 따라서 미생물제제처리에 의한 악취저감이 현저함을 알 수 있었다. 미생물군집의 종(Species) 수준에서는 전반적으로 Hydrogenophaga caeni, Sphaerotilus natans, Acidovorax radicis, Acidovorax delafieldii 및 Cloacibacterium rupense이상위우점종으로 나타났으며 병원균인 Arcobacter cryaerophilus는 제제처리 후 중류에서는 제거되는 효과를 보였다. Dongchun, one of the representative streams in urban area, is a downstream that is connected to Hogyechun, Bujeonchun, Jeonpochun, Danggamchun, and Gayachun as its upstream. Hogyechun has been mostly covered with concrete structures for decades, causing sewage pollution from the upstream, overflow of the downstream region and other serious pollution that gave rise to many civil complaints from the residents nearby. In this study, we analyzed 3 stations, including control station for water quality and malodor changes of Hogyechun after applying the microbial augmentation (BM-2) for a few months including the rainy season. Amounts (g/h) of DO in the middle site (Middle) and the downstream site (Borim) increased by 1.7 times compared with the upstream site (Chuhae) after augmentation for about 2 months. Amounts (g/h) of COD and $NO_3{^-}N$ decreased by 2 and 1.7 times, respectively, in the middle and downstream sites while SS increased by 7.5 and 22 times in the middle and downstream sites, respectively. Moreover, odor removal efficiencies at the middle and downstream sites were 65% and 19%, respectively, indicating the microbial activity in reduction of malodor in the polluted stream. The dominant microbial species of the sampling sites were Hydrogenophaga caeni, Sphaerotilus natans, Acidovorax radicis, Acidovorax delafieldii, and Cloacibacterium rupense. Densities of the two species Sphaerotilus natans and Acidovorax delafieldii were significantly increased in the middle site after augmentation which possessed potential odor removal and denitrification activity, respectively. Potential pathogens (e.g., Arcobacter cryaerophilus) were also removed from the middle site after the implementation.