[논문]태안 유출 원유의 생물정화를 위한 유용미생물 적용

이은주; 이상모; 이군택; 김인성; 김용학

doi:10.5322/jes.2008.17.7.795

태안 유출 원유의 생물정화를 위한 유용미생물 적용
Application of Effective Microorganisms for Bioremediation of Crude Oil Spill in Taean, Korea 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.17 no.7, 2008년, pp.795 - 799

이은주 (서울대학교 생명과학부) , 이상모 (서울대학교 농생명과학공동기기원) , 이군택 (서울대학교 농생명과학공동기기원) , 김인성 (서울대학교 생명과학부) , 김용학 (서울대학교 생명과학부)

Abstract ▼ AI-Helper

We have studied bioremediation of effective microorganisms on crude oil spill in Taean, west-coast of Korea. Oil contaminated soil samples were collected on December 14, 2007, seven days after the Hebei Spirit oil-spilled accident. Total petroleum hydrocarbon (TPH) was measured to evaluate the effectiveness of effective microorganisms (EM) which were composed with yeast, photosynthetic bacteria and lactic acid bacteria on oil degradation. TPH concentration before EM treatment was 323.8 mg/kg, whereas TPH concentrations on 2 days after EM treatment and that of control (without EM) was 102.1 mg/kg and 170.6 mg/kg, respectively. On six days after EM treatment TPH was 91.3 mg/kg and that of control was 127.7 mg/kg. Percentages of degraded crude oil were 47.3% without EM and 68.5% with EM, 60.6% without EM and 71.8% with EM on 2 and 6 days after EM treatment, respectively. These results clearly showed that the application of effective microorganisms toward oil-contaminated soil was quite useful to degrade crude oil spill. These results were derived from the effects of biostimulation of microbial media nutrients and bioaugmentation of effective microorganisms. If we carefully apply these effective microorganisms, it can be a useful bioremediation method to recover oil-contaminated marine ecosystems.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 "헤베이 스피리트'호 사고가 남긴 여러 문제들 중 피해 해안가에서 일차적으로 물리적 방법으로 기름이 제거 된 모래 갯벌 속 원유에 유용 미생물을 적용하여 원유 분해가 촉진되는가를 알아보기 위해 진행되었다. 이 결과를 통해 원유 유출 피해를 입은 서해안에서 지속적인 환경생태복원을 진행할 수 있는 방안을 모색하고 유용미생물을 활용한 모래 갯벌 속의 중저 농도의 원유 분해를 통한 생물학적 방제 복구 및 복원노력을 극대화하는 대안을 제시하고자 한다.
위해 진행되었다. 이 결과를 통해 원유 유출 피해를 입은 서해안에서 지속적인 환경생태복원을 진행할 수 있는 방안을 모색하고 유용미생물을 활용한 모래 갯벌 속의 중저 농도의 원유 분해를 통한 생물학적 방제 복구 및 복원노력을 극대화하는 대안을 제시하고자 한다.

제안 방법

배양 후 시료 내에 잔류하는 원유의 분석은 가스크로마토그래피(Model 6890, Agilant)를 이용하여 분석하였다. 가스크로마토그래피 컬럼은 DB-5HT를 이용하였으며 50℃(2 분), 15℃(1 분), 3201(10분)로 가열하였으며 컬럼 플로우는 2 mUmin을 이용하였다.
g 씩 담았다. 바로 분석할 시료, 2일간 배양 미생물 무처리(대조구) 시료, 2일간 배양 미생물 처리시료, 6일간 배양 미생물 무처리(대조구) 시료 및 6 일간 배양 미생물 시료를 준비하였다. 반복수는 각처리 시료 당 5개 씩 사용하였다.
시료는 미생물 처리 후 뚜껑을 열어둔 채로 22℃ 상온 조건에서 배양하였다. 배양 후 시료 내에 잔류하는 원유의 분석은 가스크로마토그래피(Model 6890, Agilant)를 이용하여 분석하였다. 가스크로마토그래피 컬럼은 DB-5HT를 이용하였으며 50℃(2 분), 15℃(1 분), 3201(10분)로 가열하였으며 컬럼 플로우는 2 mUmin을 이용하였다.
유용미생물 분해 실험을 위해 2007년 12월 15일채취한 토양을 플라스틱 통에 넣어 토양과 원유를 가능한 한 균질하게 섞이게 한 다음 50 ml tube에 20 g 씩 담았다. 바로 분석할 시료, 2일간 배양 미생물 무처리(대조구) 시료, 2일간 배양 미생물 처리시료, 6일간 배양 미생물 무처리(대조구) 시료 및 6 일간 배양 미생물 시료를 준비하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 토양 시료는 충남 태안군 소원면 백리포 해안가에서 사고 발생 후 1주일이 지난 2007년 12월 14일에 채집하였다. 위도와 경도는 다음과 같다(36。49' N, 126° 10' E).
본 연구의 원유 분석에 사용한 표준물질은 C₈C₄₀ 까지의 짝수 n-alkane 물질을 이 용하였고 C₈-C₄₀ 사이에 나타나는 피크 면적의 총합으로 정량하였다. 이 방법은 토양오염공정시험방법에 사용하고 있는 일반적인 방법이며, 표준물질을 일반 상용 유류로 사용할 때와 그 결과는 동일한 것으로 판단된다6).
반복수는 각처리 시료 당 5개 씩 사용하였다. 분석 결과에서는 시료 5개 중 가장 높은 값과 가장 낮은 값을 제외한 시료 3개의 평균값을 사용하였다. 복합 배양한 유용미생물제는 처리 시료에 각각 0.
이때 넣어준 미생물의 양은 토양 무게의 약 500 분의 1 정도였다. 유용미생물(efifective microorganisms) 은 유산균(Lactobacilhis acidophilus, 1.9x10, cfu/g), 효모(yeast, 4.3xl02 cfu/g), 광합성 균(photosyntheitic bacteria, 4.8x102 cfu/g)을 복합 배양한 것을 이용하였다. 시료는 미생물 처리 후 뚜껑을 열어둔 채로 22℃ 상온 조건에서 배양하였다.
토양 시료를 채취한 장소는 원유 유출이 일어난 사고 현장으로부터 약 10 km 떨어져 있는 모래 해안가이며, 사고 이후 자원봉사자들에 의해 일차적인 해안가 원유 제거작업이 이루어지고 있던 장소이다. 토양 시료는 백리포 해안가에서 원유가 스며든 토양을 표면에서부터 약 25 cm까지 삽으로 채집하였다. 채취한 시료에는 기름의 흔적이 있으며 기름 냄새가 났다.

이론/모형

또한 보완적인 방법으로 추출물질의 중량을 이용하는 US EPA의 HEM(n-Hexane Extractable Material, Oil and grease 방법이 라고도 함) 방법이 있으나 이 방법 역시 황 성분, 유기 염료, 클로로필 II와 같은 불순물에 의한 중량 증가 등 방해 요인이 존재하고 n-hexane 에 잘 용해되지 않는 물질을 포함하고 있는 일부 원유와 중유(heavy oil)의 경우에는 회수율이 낮아질 수 있다는 한계를 가지고 있다". 따라서 본 연구에서는 일반적으로 토양의 유류오염 정도를 평가하는데 사용되는 가스크로마토그래프를 이용한 석유계총탄화수소(TPH) 정 량 방법을 사용하였다.

성능/효과

2 ㎎/㎏으로 미생물을 처리한 경우 TPH가 더 많이 감소하였다. 또한 유용미생물 처리 6일 후 91.3±3.4 ㎎/㎏, 대조구의 경우 127.7±16.5 ㎎/㎏으로 2일 후 결과보다는 차이가 줄어들었지만 여전히 유용 미생물을 처리한 경우에 TPH 분해율이 높았다. 유용미생물 처리 2일 후 TPH 농도는 처리 전 농도에 비해 약 68.
특히 초기 유류 분해율은 대조구에 비해 높게 나타났다. 원유 유출 사고 후 7일째 태안 백리포 해안에서 채취한 토양 시료의 석유계 총 탄화수소(TPH)의 농도는 323.8±7.2 mgkg 이었으며 유용미생물 처리 2일 후 102.1±15.9 ㎎/㎏, 대조구의 경우 170.6±4.2 ㎎/㎏으로 미생물을 처리한 경우 TPH가 더 많이 감소하였고, 처리 6일 후 유용 미생물 처리구의 경우 91.3±3.4 ㎎/㎏, 대조 구의 경우 127.7±16.5 ㎎/㎏으로 여전히 유용미생물을 처리한 경우에 TPH 분해량이 많았다. 유용미생물 처리 2일 후 TPH 농도는 처리 전 농도에 비해 약 68.
1에 나타내었다. 원유 유출 후 7일이 지난 후태안 백리포 히]안가 모래 토양에 존재하는 TPH의 농도는 323.8±7.2 ㎎/㎏이었으며 유용미생물 처리 2 일(48시간) 후 102.1±15.9 ㎎/㎏, 대조구의 경우 170.6±4.2 ㎎/㎏으로 미생물을 처리한 경우 TPH가 더 많이 감소하였다. 또한 유용미생물 처리 6일 후 91.
5 ㎎/㎏으로 2일 후 결과보다는 차이가 줄어들었지만 여전히 유용 미생물을 처리한 경우에 TPH 분해율이 높았다. 유용미생물 처리 2일 후 TPH 농도는 처리 전 농도에 비해 약 68.5% 감소하였으며, 처리 6일 후에는 약 71.8%가 감소하였다. 이 결과를 보면 유용미생물제를 처리한 경우 초기 유류 성분 중 석유계 총 탄화수소의 분해를 촉진한 것으로 보인다.
8 ㎎/㎏에서 자연 증발분를 계산하면 약 113 ㎎/㎏ 감소는 자연적인 휘발 및 증발로 인한 감소로 생각할 수 있다. 유용미생물 처리 2일 후 원유의 자연증발에 의한 감소량(약 323 X 0.35 = 113 ㎎/㎏)을 제외한 생물 및 기타 분해 작용에 의한 TPH 감소량을 계산하면 대조구의 경우 약 40 ㎎/㎏, 유용미생물 처리구의 경우 약 108 ㎎/㎏이감소하였다. 이 수치를 비교해보면 유용미생물 처리 구가 초기 2일 동안 대조구에 비해 TPH 분해량이 약 2.
35 = 113 ㎎/㎏)을 제외한 생물 및 기타 분해 작용에 의한 TPH 감소량을 계산하면 대조구의 경우 약 40 ㎎/㎏, 유용미생물 처리구의 경우 약 108 ㎎/㎏이감소하였다. 이 수치를 비교해보면 유용미생물 처리 구가 초기 2일 동안 대조구에 비해 TPH 분해량이 약 2.7배 정도 많았고 유용미 생물 처리 6일 동안에는 약 1.4배 높았다. 처리 초기 2일 동안 분해가 높았던 이유가 미생물에 의해 비교적 분해가 쉬운 성분이 빨리 분해되고 나머지 분해가 어려운 난 분해성분이 남아 분해 효율이 낮아진 것으로 사료된다.
이번 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 주변에서 음식이나 식품 제조할 때 흔히 활용하는 안전성이 확인된 미생물들로 이루어진 유용미생물 복합 배양액을 태안 원유 유출 토양에 적용하였을 때 미생물 배지에 들어가는 영양분 및 유용미생물의 작용으로 초기 원유 분해가 촉진되었다. 특히 초기 유류 분해율은 대조구에 비해 높게 나타났다.

후속연구

이 결과를 보면 유용미생물제를 처리한 경우 초기 유류 성분 중 석유계 총 탄화수소의 분해를 촉진한 것으로 보인다. 이러한 유용 미생물을 적절하게 활용하다면 사고 이후 사람의 손이 잘 닿지 않는 태안의 유류 오염이 남아있는 모래벌, 암벽, 갯벌의 유류를 분해하는데 일조할 것이며 이에 따라 해양생태계가 더 빠른 속도로 회복되는 데 도움이 될 것이라 생각한다.

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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