Metagenomics와 Metatranscriptomics 기법을 활용한 유동여재와 회전원판을 결합한 혐기성막생물 반응기에서의 미생물 군집 특성 연구 = A Study on the Characteristics of Microbial Community in Anaerobic Membrane Bioreactor with Rotary Disks and Floating Media Using Metagenomics and Metatranscriptomics Techniques

국문 초록 (Abstract)

혐기성 공정은 호기성 공정에 비해 자원 회수가 가능하고 에너지 효율측면에서 장점을 가지고 있어 최근 도시 하수처리 공정에 혐기성 공정을 활용하는 방안에 대한 연구들이 지속적으로 연구되어 오고 있다. 호기성 공정을 사용할 떄에는 교반과 산소 공급에 사용되는 에너지가 하수처리의 전체 공정에서 사용되는 총 전력의 40% 이상을 차지하고 있다. 따라서 혐기성공정을 적용한다면 산소 공급에 사용되는 에너지 사용을 절감할 수 있다. 더욱이 혐기성막생물반응공정을 활용한다면, SRT(Solids Retention Time)를 길게 유지하여 미생물 성장이 느린 혐기성 미생물의 유출을 막을 수 있고, 분리막의 사용으로 공정이 필요한 공간을 적게 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 혐기성 공정은 유기물로부터 메탄가스와 같은 에너지를 회수할 수 있어 이에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 혐기성막생물 반응기의 가장 큰 문제점 중 하나인 멤브레인 파울링으로 인하여 혐기성막생물반응 공정의 상용화를 저해시키고 있다. 막 파울링의 효과적인 제어를 위하여 탈기(gas sparging)와 같은 방법들이 많이 사용되어 왔으나 이는 에너지 소모가 큰 방법이다. 에너지 소비를 줄일 수 있는 막파울링 제어를 위하여 유동여재와 회전원판을 결합한 새로운 혐기성막생물 반응기가 제안되었다. 본 연구진은 선행연구에서 유기물 부하율(OLR)의 변화에 대한 메탄 생성과 바이오파울링 형성에 대하여 연구를 수행 하였다. 그 결과, 유기물 부하율이 증가함에 따라 메탄 회수를 통한 순 에너지 회수가 증가하고 생물막 형성 또한 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 혐기성막생물 반응기내에서 메탄의 생성은 미생물들에 의해 이루어지는데 이에 대한 정보는 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 메탄 생성과 관련이 높은 미생물 군집과 메탄 생성 관련 유전자 발현에 대해 확인하기 위하여 metagenomics와 metatranscriptomics 기법을 이용하여 메탄생성에 관여하는 미생물 군집과 유전자에 OLR이 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다.