미생물막 억제제 코팅 분리막을 이용한 Anaerobic MBR에서의 biofouling 제어 기초연구

국문 초록 (Abstract)

분리막을 이용한 혐기조 생물반응기(Anaerobic membrane bioreactor)에서의 바이오파울링 형성으로 인한 막오염을 억제하기 위한 연구가 대두되고 있다. 바이오파울링을 저감하기 위해 다양한 물리화학적 처리 방법이 도입되어왔다. 그러나 물리적 세척은 바이오파울링에 의한 생물막 제거는 어려울 뿐만 아니라 세척 시 분리막에 물리적인 손상을 가할 수 있다. 따라서 세척 시 화학약품을 거의 사용하지 않고 바이오파울링을 최소화할 수 있는 저오염성 분리막 소재 연구가 필요한 실정이다. 그중에 하나로 미생물의 특정 유전자 발현으로 진행되는 미생물간 정족수 감지(quorum sensing, QS)를 차단하는 연구가 있다. QS는 미생물간의 독립 신호체계로 미생물 밀도가 높을 때 발현되는 기작이다. 콩에서 추출한 바닐린은 대표적인 QS 교란물질 중에 하나이다. 또한 녹차잎 추출물인 Epigallocatechin gallate(EGCG)는 카테킨의 일종으로 항산화 능력이 탁월한 것으로 알려져 있으며 미생물 내 지방질 대사를 저해하는 능력이 있다.
따라서 본 연구에서는 천연 항균 물질 즉 바닐린과 EGCG를 코팅한 분리막과 스페이서를 이용 미생물막 억제제 효과를 파악하고자 하였다. 미생물 억제제의 코팅로 인한 분리막과 스페이서의 막표면 변화를 고찰하였다. 또한 바닐린과 EGCG의 구조적 변화 가능성을 조사하기 위해 FTIR을 비교해보았다. 코팅하지 않은 미생물막 억제제에서 존재하지 않는 peak가 코팅으로 인해 나타난 것을 알 수 있었다. 미생물 반응조에 두 종류의 미생물억제제를 침지시켜 바이오파울링의 저감 효과를 정량적으로 평가하였다. 7일 후 측정한 결과로서 시간이 지남에 따라 생물막이 생성되는 것을 알 수 있었다. 천연 항균물질을 코팅한 미생물억제제는 담지하지 않은 것에 비해 생물막 형성 정도가 낮게 나타났다. 미생물막 억제제 코팅으로 인한 미생물의 저감 현상이 나타난 것으로 보아 향후 Anaerobic MBR 공정에서의 바이오파울링 저감에 효율적인 연구가 진행 될 것으로 판단된다.