지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김창균
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
본 연구에서는 칼슘이온이 다량 함유된 슬러지고화토내 토착미생물을 분리?배양하고, 이를 실제 매립장내 중간 복토재에 접종하여 인공 매립가스내 이산화탄소를 생광물화로 제거하고자 하였다. 이를 위해서 실제 매립장에 매립되어 있는 슬러지 고화물을 대상으로 생광물화 미생물 종분석을 위한 기초 연구를 수행하였고, 또한 분석된 미생물을 배양하여 일반적으로 알려진 생광물화균과의 비교 실험을 통해 토착 미생물의 탄산염(carbonate minerals) 생성능을 비교 평가하였다. 시료내 미생물 종분석을 16S rDNA 시퀀스 분석한 결과, 다양한 미생물종이 관찰되었으며, 특히 생광물화 기작에 관여한다고 알려진 호기성 토양 미생물의 한 종인 Bacillus megaterium과 금속을 환원시켜 광물질로 전환시키는 Alkaliphilus metalliredigens의 근연종을 확인하였다. 복토재에서 분리 배양한 균주를 이용하여 회분식 실험을 수행한 결과, 생광물화 균주가 주입된 실험군에서는 미생물이 주입되지 않은 대조군에서 보다 더 높은 이산화탄소의 감소량이 보였다. 실험 종료 후 열중량분석기(TG-DTA)를 이용하여 시료 중 탄산염(carbonate minerals)을 정량한 결과, 미생물이 주입된 실험군에서는 대조군에 비해 약 30% 정도 더 높게 탄산염이 생성된 것을 확인 하였다. 따라서 복토재로 이용된 슬러지 고화물은 매립장에서 표면 발산되는 이산화탄소의 자연적인 탄산염 전환 매체로서 적용이 가능하였다.
또한 이산화탄소의 생물학적 전환에 의해 생성된 탄산염광물의 정확한 정량적 분석 (quantitative analysis)을 위해 열중량분석법(Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis, TG-DTA)과 volumetric calcimeter를 비교 평가 하였다. 그 결과, 대조군의 경우 열중량분석법은 1.1 ∼ 5.9 mg의 표준편차를 보이는 반면 Volumetric calcimeter법은 28.3 mg의 큰 차이를 보였다. 또한 실제 생광물화균에 의해 생성된 CaCO3의 정량분석 결과, 열중량 분석법이 Volumetric calcimeter법에 비해 그 측정 오차가 더 낮아, 분석 신뢰도가 높은 측정법임을 확인할 수 있었다.
복토재내 칼슘농도에 따른 이산화탄소의 생광물화를 동역학적으로 해석한 결과, 미생물이 주입된 실험군(일반토사 : 슬러지고화토 = 1 : 1, wt.)의 경우 슬러지고화토가 3배 더 주입된 경우보다 오히려 탄산염 생성속도 상수(Kprecip.)가 약 70% 높은 0.0053 hr-1로 확인 되었다. 이는 생광물화 과정에서 과량의 칼슘이온이 미생물의 활성을 오히려 저해(inhibition)하여 탄산염의 생성을 저해하였기 때문이다. 따라서 매립가스 내 이산화탄소의 생광물화에 의한 지속적인 감소를 위해서는 기 위해서는 복토재 내 적정량의 칼슘이온 농도를 유지하는 것이 중요한 것으로 나타났다.
또한 이산화탄소의 생물학적 전환에 의해 생성된 탄산염광물의 정확한 정량적 분석 (quantitative analysis)을 위해 열중량분석법(Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis, TG-DTA)과 volumetric calcimeter를 비교 평가 하였다. 그 결과, 대조군의 경우 열중량분석법은 1.1 ∼ 5.9 mg의 표준편차를 보이는 반면 Volumetric calcimeter법은 28.3 mg의 큰 차이를 보였다. 또한 실제 생광물화균에 의해 생성된 CaCO3의 정량분석 결과, 열중량 분석법이 Volumetric calcimeter법에 비해 그 측정 오차가 더 낮아, 분석 신뢰도가 높은 측정법임을 확인할 수 있었다.
복토재내 칼슘농도에 따른 이산화탄소의 생광물화를 동역학적으로 해석한 결과, 미생물이 주입된 실험군(일반토사 : 슬러지고화토 = 1 : 1, wt.)의 경우 슬러지고화토가 3배 더 주입된 경우보다 오히려 탄산염 생성속도 상수(Kprecip.)가 약 70% 높은 0.0053 hr-1로 확인 되었다. 이는 생광물화 과정에서 과량의 칼슘이온이 미생물의 활성을 오히려 저해(inhibition)하여 탄산염의 생성을 저해하였기 때문이다. 따라서 매립가스 내 이산화탄소의 생광물화에 의한 지속적인 감소를 위해서는 기 위해서는 복토재 내 적정량의 칼슘이온 농도를 유지하는 것이 중요한 것으로 나타났다.
목차
1. 서 론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구 내용 42. 문 헌 연 구 62.1 CO2 저감 및 고정화 기술 62.2 생광물화(Biomineralization) 112.2.1 생광물화의 정의 112.2.2 이산화탄소 생광물화 122.3 생광물화 반응에 이용되는 효소(enzyme) 172.3.1 효소의 정의 및 촉매적 특징 172.3.2 생광물화 적용 가능 효소의 종류와 그 기작 252.3.3. 박테리아 요소분해능의 생물학적 적용 342.4 생광물화에 미치는 영향인자 352.5 생광물화 생성물 분석 방법 483. 연 구 방 법 503.1 대상 시료 채취 및 분석 503.2 슬러지 고화토내 칼슘 이온 분석 523.3 매립지 복토 유래 토착 미생물 농화 배양 방법 533.4 매립지 복토재 유래 토착 미생물의 종 분석 방법 543.5 생광물화 반응산물(탄산염물)의 정량적 해석을 위한 분석방법 결정 실험 563.5.1 균주 및 배양 조건 563.5.2 실험 구성 및 조건 573.5.3 pH 및 미생물 활성도 분석 603.5.4 Serum bottle 내 가스 농도 분석 603.5.5 열중량분석법(TG-DTA) 613.5.6 Volumetric calcimeter법 623.5.7 X선 회절 분석 및 주사전자현미경을 통한 생성물의 정성적 분석 633.6 실험실 규모 복토제 충진 컬럼 실험 643.6.1 실험 개요 643.6.2 컬럼 실험간 내부 가스농도 변화 분석 683.6.3 컬럼 실험 전후 칼슘 이온 농도 변화 분석 및 탄산염 생성물 분석 683.7 생칼슘화에 의한 탄산염 생성의 동역학적 해석 694. 연 구 결 과 714.1 복토층 깊이별 성상분석 결과 714.2 농화 배양 후의 매립지 복토 유래 토착 미생물 종 분석 결과 744.3 생칼슘화 회분식(batch) 실험 784.4 회분식 실험의 탄산염 생성물 분석 결과 824.4.1 탄산염 생성물의 정량적 분석 824.4.2 탄산염 생성물의 정성적 분석 874.5 실험실 규모 컬럼 실험 결과 해석 904.5.1 컬럼 순환 가스 변화량 해석 904.5.2 컬럼 실험간 실험군(Test)내 미생물 활성 모니터링 결과 924.5.3 컬럼 실험간 컬럼내 칼슘 이온 농도 변화 및 암모늄 이온 농도 변화 분석 결과 944.6 컬럼 실험 생성물의 정성적 분석 결과 974.7 컬럼 실험 결과의 동역학적 해석 995. 결 론 1035.1 매립지 중간 복토의 특성 및 생광물화 균주 분포 1035.2 생광물화에 의해 생성된 탄산염물의 정량적 분석 방법에 대한 고찰 1045.3 혼합 중간 복토를 충진한 컬럼 실험 및 그 동역학적 해석 105
최근 본 자료
댓글(0)
0