[논문]플라즈마 공정에 대한 소독 모델 적용

백상은; 김동석; 박영식

doi:10.5322/jes.2012.21.6.695

플라즈마 공정에 대한 소독 모델 적용
Application of Disinfection Models on the Plasma Process 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.21 no.6, 2012년, pp.695 - 704

백상은 (대구가톨릭대학교 환경과학과) , 김동석 (대구가톨릭대학교 환경과학과) , 박영식 (대구대학교 기초교육원)

Abstract ▼ AI-Helper

The application of disinfection models on the plasma process was investigated. Nine empirical models were used to find an optimum model. The variation of parameters in model according to the operating conditions (first voltage, second voltage, air flow rate, pH) were investigated in order to explain the disinfection model. In this experiment, the DBD (dielectric barrier discharge) plasma reactor was used to inactivate Ralstonia Solanacearum which cause wilt in tomato plantation. Optimum disinfection models were chosen among the nine models by the application of statistical SSE (sum of squared error), RMSE (root mean sum of squared error), $r^2$ values on the experimental data using the GInaFiT software in Microsoft Excel. The optimum model was shown as Weibull+talil model followed by Log-linear+ Shoulder+Tail model. Two models were applied to the experimental data according to the variation of the operating conditions. In Weibull+talil model, Log10($N_o$), Log10($N_{res}$), ${\delta}$ and p values were examined. And in Log-linear+Shoulder+Tail model, the Log10($N_o$), Log10($N_{res}$), $k_{max}$, Sl values were calculated and examined.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그러므로 본 연구에서는 수중 플라즈마 공정을 이용한 Ralstonia Solanacearum 불활성화 실험 중 시간에 따른 미생물 개체수의 변화를 연속적으로 조사하여, 많은 연구자들이 문헌상에서 제시하고 있는 다양한 경험적 소독 모델들(McMeekin 등, 1993; Baranyl 과 Roberts, 1994; Rosso 등, 1995; Van Impe 등, 1995; Geeraerd 등, 2000)에 적용하여 최적의 소독 모델을 도출하고, 플라즈마 공정의 여러 운전 인자들 (1차 전압, 2차 전압, 공기 유량, pH)의 변화에 따른 최적 소독 모델 내 parameter들의 변화를 조사함으로써 소독 모델을 효과적으로 해석하고자 하였다. 본 연구에 이용된 R.

제안 방법

2차 전압과 공기 공급량을 각각 15 kV와 4L/min으로 일정하게 유지한 플라즈마 공정에서, 1차 전압의 변화가 R. Solanacearum의 불활성화에 미치는 영향을 각각 Weibull+Tail 모델과 Log-linear+Shoulder+ Tail 모델을 통해 조사해 보았으며, 그 결과를 각각 Table 3과 4에 나타내었다.
NH4H2PO4 153 mg/L, KNO3 808 mg/L, Ca(NO3)2·4H2O 944 mg/L, MgSO4·7H2O 492 mg/L를 각각 10 mL씩 첨가하고, 미량원소(1 L 중 H3BO3 2.86 g, MnCl2·4H2O 1.81 g, ZnSO4·7H2O 0.22 g, CuSO4·5H2O 0.08 g, Na2MoO4·2H2O 0.025 g)를 1 mL 첨가한 다음 증류수를 주입하여 1 L의 양액을 제조하였다.
025 g)를 1 mL 첨가한 다음 증류수를 주입하여 1 L의 양액을 제조하였다. 균 stock 용액 1 mL를 제조된 1 L의 양액에 주입하여 초기 미생물 농도를 3x10¹⁰ CFU/L로 설정한 다음, 소독 실험을 수행하였다. 적정시간 간격으로 시료를 채취하여 무균접종실에서 적절한 희석을 실시한 다음, 30 °C로 유지되는 BOD 배양기에서 48시간동안 배양한 후 집락을 측정하여 균수를 계수하였다.
본 연구에서는 수중 플라즈마 공정을 이용한 Ralstonia Solanacearum 불활성화 실험 결과를 Microsoft Excel 의 추가 기능인 GInaFiT tool을 사용하여 9가지의 경험적 소독 모델들에 적용하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
적정시간 간격으로 시료를 채취하여 무균접종실에서 적절한 희석을 실시한 다음, 30 °C로 유지되는 BOD 배양기에서 48시간동안 배양한 후 집락을 측정하여 균수를 계수하였다.
소독 모델을 결정하는 방법은 여러 가지가 있으나, 가장 간단하고 효과적인 방법은 SSE (least sum of squared error), RMSE (root mean sum of squared error), 회귀 결정계수 (r²)를 통계적으로 계산하여 사용하는 것이다. 즉, 각각의 소독 모델에 대하여 예측값과 실험값의 SSE와 RMSE가 가장 적게 나타나고, r²가 1에 가까울 때를 최적의 소독모델로 결정하였다.

대상 데이터

1에 나타내었다. DBD 플라즈마 반응조 전체 부피는 1 L이고, 원형 강화 유리로 제작하였다. 유전체인 석영관의 내경과 두께는 각각 7 mm와 1 mm로 제작되었고, 접지 전극과 방전 전극은 각각 스프링 형태(ϕ 1 mm)와 직선 형태(ϕ 2 mm)의 티타늄 선을 사용하였다.
본 실험에 사용된 유전체 장벽(dielectric barrier discharge, DBD) 플라즈마 실험 장치의 개요도를 Fig. 1에 나타내었다. DBD 플라즈마 반응조 전체 부피는 1 L이고, 원형 강화 유리로 제작하였다.
반응조에 주입되는 기체는 공기로서, 공기펌프 (YP-15A)를 사용하여 발생된 공기를 로터미터를 이용하여 유량을 조절한 뒤 석영관 내부로 공급하였다. 본 실험에 사용된 전원공급 장치는 크게 1차 전압조절 장치와 2차 전압조절장치로 구분 할 수 있다. 1차 전압조절장치 (power supply)는 반응기에 전원을 공급하기 위한 장치로서 전압 조절기(대림 슬라이닥스)를 이용하여 30 V~160 V로 변화시키면서 운전하였으며, 2차 전압조절장치 (Neon trans)는 플라즈마를 형성시키기 위하여 고전압을 발생시켜 주는 장치로서 네온 트랜스(NT-500)를 이용하여 주파수 20 kHz인 조건에서 4, 7.
본 실험에 사용된 풋마름병균(Ralstonia solanacearum) 은 한국미생물센터(KACC 10701)에서 분양받아 실험을 실시하였다. 영양액(beef extract 3 g, peptone 5 g, glucose 2.
본 연구에 사용된 소독 모델은 크게 4개로 나눌 수 있다. 첫 번째 분류는 미생물의 불활성화 곡선을 설명하는 전통적인 log-linear 형태이다.
DBD 플라즈마 반응조 전체 부피는 1 L이고, 원형 강화 유리로 제작하였다. 유전체인 석영관의 내경과 두께는 각각 7 mm와 1 mm로 제작되었고, 접지 전극과 방전 전극은 각각 스프링 형태(ϕ 1 mm)와 직선 형태(ϕ 2 mm)의 티타늄 선을 사용하였다.
이 때 사용된 배지는 Oxoid사의 CM0017 (Lab-Lemco agar: Lab-Lemco powder 3.0 g, peptone 5.0 g, agar 15.0 g)으로서, 고압증기멸균기(121 °C, 30 min)로 멸균하여 사용하였다.

데이터처리

Microsoft excel의 추가 기능 중 하나인 GInaFiT를 설치하였고, 이 프로그램을 이용하여 실험 결과 값과 비교하여 최적의 소독 모델을 선정하였다.
적정시간 간격으로 시료를 채취하여 무균접종실에서 적절한 희석을 실시한 다음, 30 °C로 유지되는 BOD 배양기에서 48시간동안 배양한 후 집락을 측정하여 균수를 계수하였다. 채취된 1개의 시료 당 3개의 평판을 제조하여 평균값을 측정하였다. 이 때 사용된 배지는 Oxoid사의 CM0017 (Lab-Lemco agar: Lab-Lemco powder 3.

이론/모형

1차 전압과 공기 공급량을 각각 100 V와 4 L/min 으로 일정하게 유지한 조건에서 2차 전압을 각각 4, 7.5, 15 kV로 변화시키면서 실험한 결과를 Weibull+Tail 모델과 Log-linear+Shoulder+Tail 모델에 적용시켜 보았으며, 그에 따라 생성되는 parameter들을 정리 하여 Table 5에 나타내었다.
pH의 변화가 R. Solanacearum의 불활성화에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 1차 전압 100 V, 2차 전압 15 kV, 공기 유량 4 L/min인 조건에서 초기 pH를 3, 7, 11로 변화시키면서 실험한 결과를 Weibull+Tail 모델과 Log-linear+Shoulder+Tail 모델에 각각 적용하여 나타난 parameter들의 값을 Table 8에 나타내었다.

성능/효과

δ와 p 값들도 공기 유량이 증가할수록 감소하였으며, 4 L/min에서 가장 낮은 값을 나타냄으로써 4 L/min의 공기유량에서 가장 높은 미생물 불활성화 속도를 나타낸다는 것도 알 수 있었다.
1) 표면상으로는 9가지 모델 중 Log-linear+Tail 모델, Log-linear+shoulder+Tail 모델, Weibull+Tail 모델들이 가장 적합한 모델로 나타났다.
p는 불활성화 곡선의 모양을 나타내는데, 본 실험 조건에서는 모두 p>1의 조건을 만족함에 따라 볼록한 곡면의 형태로 불활성화가 발생한다는 것을 알 수 있었고, 이는 불활성화에 대한 지체기가 발생한다는 것을 의미한다. 1차 전압을 증가시킴에 따라 p 값은 감소하는 경향을 나타내어 지체기가 감소한다는 것을 알 수 있었다. 특히 30~80 V 구간에서는 1차 전압을 증가시킴에 따라 p 값의 감소가 급격하였으나, 100 V 이상에서는 완만한 p 값의 감소를 나타내었다.
2) SSE, RMSE, r²를 근거로 판단해 볼 때, SSE와 RMSE이 가장 작은 값으로 표현된 Weibull+Tail 모델이 본 실험 결과에 가장 적합하였으며, 다음으로는 Log-linear+Shoulder+Tail 모델이 적합하였다.
Log-linear+Shoulder+Tail모델에서도 4 kV 실험 조건에서의 Sl 값이 음의 값을 나타냄으로써 모델의 적용성이 적절하지 않다는 것을 알 수 있었다. 2차 전압을 7.5 kV에서 15 kV로 증가시킴에 따라 k_max는 0.13 sec^-1에서 16 sec^-1으로 크게 증가하였고 Sl은 3.62에서 0.68로 감소함에 따라 비불활성화속도는 크게 증가하고 지체기는 크게 감소하는 것으로 나타났다.
3) 1차 전압이 불활성화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Weibull+Tail 모델에 불활성화 실험 결과를 적용시켜 본 결과, Log10(No), Log10(Nres), δ 및 p 값의 변화를 관찰할 수 있었으며, 1차 전압이 증가할수록 Log10(Nres) 값이 감소함으로써 소독 효율이 증대되었고, 1차 전압이 증가할수록 δ와 p의 값이 감소함으로써 소독 속도가 증가하였다.
4) Log-linear+Shoulder+Tail 모델에 적용시켜 본 결과, 소독 효율적인 측면에서 Weibull+Tail 모델에 적용한 결과와 유사하게 나타났다. 비불활성화 속도를 근거로 할 때, R.
5) 2차 전압 영향의 실험결과를 두 가지 모델에 적용시켜 본 결과, 4 kV와 7.5 kV에서는 만족한 말한 일치 결과를 얻지 못하였으므로 적어도 15 kV 이상의 2차 전압이 필요하였다
6) 공기 유량의 영향을 살펴 본 결과, 두 모델 모두 4 L/min의 공기유량에서 가장 높은 불활성화 효율과 불활성화 속도를 나타내었다.
7) 두 모델 모두, pH 3인 조건에서 가장 높은 불활성화 효율과 불활성화 속도를 얻을 수 있다는 것을 각 소독 모델의 parameter들의 변화를 통해 알 수 있었다.
2는 소독 실험 중 가장 대표적인 실험 조건이라고 할 수 있는 1차 전압 100 V, 2차 전압 15 kV, 공기 공급량을 4 L/min인 조건에서 실험한 결과를 microsoft excel의 추가 기능인 GInaFiT tool을 사용 하여 9가지 모델에 적용시킨 결과이다. 9가지 모델 중 Log-linear+Tail 모델, Log-linear+Shoulder 모델, Weibull+Tail 모델들이 가장 적합한 모델로 나타났으나, 표면상으로 가장 적합한 모델을 선정하기는 곤란하였다.
Log-linear+Shoulder+Tail모델에서도 4 kV 실험 조건에서의 Sl 값이 음의 값을 나타냄으로써 모델의 적용성이 적절하지 않다는 것을 알 수 있었다. 2차 전압을 7.
Log10(N_o)의 경우에는 양 모델 모두 거의 일정한 값을 나타내었으나, Log10(N_res)의 경우에는 pH 3의 경우에서 가장 낮은 값을 나타냄으로써 pH 3에서 미생물 불활성화 효율이 가장 높다는 것을 알 수 있었다. Weibull+Tail 모델에서 δ와 p의 값은 pH 3에서 가장 높게 나타남으로써 불활성화 속도도 가장 빠르다는 것을 알 수 있었으나, 그 속도는 pH 7과 11의 결과와 비교할 때 그다지 크지 않은 것으로 나타났다.
03의 비교적 균일한 값을 나타냄으로써 초기 미생물 농도가 일정하게 유지된 상태에서 실험이 이루어졌다는 것을 알 수 있었다. Log10(N_res)는 최종 R. Solanacearum의 개체수에 Log를 취한 값으로 30 V의 낮은 1차 전압에서는 1.29로 비교적 높게 유지됨으로써 불활성화가 완벽하게 발생하지는 않는다는 것을 알 수 있었고, 60 V에서 160 V로 증가시킴에 따라 Log10(N_res)는 0.83에서 0.53으로 감소되었으며, 30 V의 경우에 비해 160 V일 때 0.7Log 이상의 불활성화 향상을 나타내었다.
를 Table 2에 나타내었다. SSE 값과 RMSE 값은 적을수록 실측치와 모델 예측치가 근접하는 모델이라는 것을 의미하며, r² 값이 1에 가까울수록 회귀곡선이 실험 결과치에 근접하므로 적합한 모델이라는 것을 알 수 있다. r² 값을 근거로 할 때 Log-linear+Tail 모델, Log-linear+Shoulder+Tail 모델, Weibull+Tail 모델들의 r² 값은 0.
Weibull+Tail 모델에 실험 결과를 적용시킨 결과, Log10(N_o)는 실험 전 범위에서 6~7.08 정도로 큰 변동이 없이 적용되었으나, 공기 유량을 증가시킴에 따라 Log10(N_res)는 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 공기 유량을 1 L/min에서 2 L/min으로 변화시킴에 따라 Log10(N_res)는 각각 2.
Weibull+Tail 모델에서 δ와 p의 값은 pH 3에서 가장 높게 나타남으로써 불활성화 속도도 가장 빠르다는 것을 알 수 있었으나, 그 속도는 pH 7과 11의 결과와 비교할 때 그다지 크지 않은 것으로 나타났다.
p는 불활성화 곡선의 모양을 나타내는데, 본 실험 조건에서는 모두 p>1의 조건을 만족함에 따라 볼록한 곡면의 형태로 불활성화가 발생한다는 것을 알 수 있었고, 이는 불활성화에 대한 지체기가 발생한다는 것을 의미한다.
21sec^-1로 증가하였으나 60 V 이상의 1차 전압에서 k_max는 거의 일정한 값을 나타내었다. 그러므로 R. Solanacearum를 불활성화 시키기 위해서는 1차 전압을 최소 60 V 이상으로 유지해야 할 필요가 있는 것으로 판단되었다.
96으로 2Log정도의 미생물 개체수의 큰 감소를 나타내었다. 그러므로 본 실험조건에서 R. Solanacearum를 불활성화시키기 위해서는 최소 2 L/min 이상의 공기 유량이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 4 L/min의 공기 유량에서 Log10(N_res)는 가장 낮은 값인 0.
또한, 100 V 이상으로 1차 전압을 증가시켰을 때 δ 값은 그다지 큰 증가치를 나타내지 않음으로써 100 V 이상에서 불활성화 속도는 크게 증가하지 않는다는 것을 알 수 있었다.
Solanacearum를 불활성화시키기 위해서는 최소 2 L/min 이상의 공기 유량이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 4 L/min의 공기 유량에서 Log10(N_res)는 가장 낮은 값인 0.42를 나타냄으로써 4 L/min의 공기 유량을 유지하는 것이 가장 높은 미생물 불활성화 효율을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다. δ와 p 값들도 공기 유량이 증가할수록 감소하였으며, 4 L/min에서 가장 낮은 값을 나타냄으로써 4 L/min의 공기유량에서 가장 높은 미생물 불활성화 속도를 나타낸다는 것도 알 수 있었다.
먼저 실험결과를 Weibull+Tail 모델에 적용시켜 본 결과, Log10(N_o)는 비교적 일정한 값을 나타내었으나, 4 kV와 7.5 kV에서의 Log10(N_res) 값이 음의 값을 나타내었다. GInaFiT 통계프로그램에서 Log10(N_res) 값이 음의 값으로 나타난다는 것은 실험 데이터와의 신뢰도가 매우 떨어진다는 것을 의미하며(Geeraerd 등, 2005), 이 조건에서의 표준편차 값도 Log10(N_res) 값 이상으로 높게 표현됨으로써 Weibull+Tail 모델에 대한 적용이 어렵다는 것을 알 수 있었다.
먼저, Weibull+Tail 모델에 불활성화 실험 결과를 적용시켜 본 결과(Table 3), 표현되는 parameter들은 Log10(No), Log10(Nres), δ, p 등 4가지였다.
이 결과는 Weibull+Tail 모델에 적용한 결과와 유사한 것으로 판단되었다. 비활성화속도를 의미하는 k_max는 1차 전압 30 V에서 가장 낮은 0.15 sec^-1를 보였으며, 60 V로 증가시킴에 따라 k_max는 0.21sec^-1로 증가하였으나 60 V 이상의 1차 전압에서 k_max는 거의 일정한 값을 나타내었다. 그러므로 R.
소독실험 결과를 Log-linear+Shoulder+Tail 모델에 적용시켜 본 결과 (Table 4), Log10(N_o)는 1차 전압의 증가에 관계없이 5.61~6.28으로 거의 일정하게 나타났다. Log10(N_res)는 1차 전압이 증가함에 따라 감소하였으며, 30 V에서 60 V로 1차 전압을 증가시킬 때 Log10(N_res)는 1.
실험 결과를 Log-linear+Shoulder+Tail 모델에 적용시켜 보았을 때, Log10(N_o)는 6.28~7.11의 비교적 일정한 값을 나타내었고, Log10(N_res)는 4 L/min에서 가장 낮은 0.42 값을 나타냄으로써 Weibull+Tail 모델과 비슷한 경향을 나타내었다. 비불활성화 속도를 의미하는 k_max 값은 4 L/min에서 최댓값을 나타내었고, 지체기를 의미하는 Sl 값은 4 L/min의 공기 유량에서 최소인 13.
위 결과를 토대로 볼 때, 2차 전압의 크기는 R. Solanacearum의 불활성화에 미치는 영향이 매우 크며, 원활한 불활성화를 위해서는 15 kV의 2차 전압이 필요하다는 것을 모델 적용을 통해 알 수 있었다.
2와 동일한 결과를 나타내었다. 이 세 모델 중 SSE와 RMSE이 각각 0.08과 0.12로 가장 작은 값으로 표현된 Weibull+ Tail 모델이 본 실험 결과에 가장 적합한 것으로 나타났으며, 다음으로는 Log-linear+Shoulder+Tail 모델이 적합한 것으로 판단되었다.
지체기를 의미하는 Sl 값을 살펴 본 결과, 80 V의 1차 전압까지는 비슷한 값을 나타내었으나, 100 V 이상으로 1차 전압을 증가시킴에 따라 Sl은 급격한 감소를 보임으로써 지체기가 줄어드는 효율적인 불활성화를 유도하기 위해서는 100 V 이상의 1차 전압이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 이는 Weibull+Tail 모델에서 1차 전압의 변화에 따른 δ의 변화 경향과 비슷한 것으로 판단되었다.
Solanacearum의 불활성화 속도가 증가한다는 것을 의미하며 불활성화 속도를 수치적으로 표현한 것으로 볼 수 있다. 특히 80 V와 100 V일 때의 값이 10초 이상의 큰 차이를 나타내는 것으로 보아 R. Solanacearum의 불활성화를 위해서는 100 V 이상의 전압이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 100 V 이상으로 1차 전압을 증가시켰을 때 δ 값은 그다지 큰 증가치를 나타내지 않음으로써 100 V 이상에서 불활성화 속도는 크게 증가하지 않는다는 것을 알 수 있었다.

후속연구

GInaFiT 통계프로그램에서 Log10(N_res) 값이 음의 값으로 나타난다는 것은 실험 데이터와의 신뢰도가 매우 떨어진다는 것을 의미하며(Geeraerd 등, 2005), 이 조건에서의 표준편차 값도 Log10(N_res) 값 이상으로 높게 표현됨으로써 Weibull+Tail 모델에 대한 적용이 어렵다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 4 kV와 7.5 kV에서는 플라즈마의 형성이 적음으로써 R. Solanacearum의 불활성화가 원활하게 발생하지 못한 것으로 판단되고, 본 조건의 실험결과는 다른 모델에 적용시켜야 할 필요성이 있었다. 15 kV의 실험 조건에서는 16초의 δ 값과 1.
폐기되는 양액은 높은 농도의 질소와 인을 함유하고 있기 때문에 수질오염에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 새로운 양액을 생산해야 하므로 많은 비용이 추가로 소요된다. 그러므로 양액을 제대로 소독하여 병원성 미생물을 불활성화시켜 양액을 순환시킬 수 있다면, 양액 생산 비용을 절감할 수 있고 양액 폐기에 따른 수질오염을 막을 수 있을 것으로 기대된다.
기존 소독 모델에 관한 연구들에서는 소독제와 접촉 시간의 상관관계를 평가하기 위해 Chick-Watson 모델, Hom 모델, Rational 모델 등의 여러 가지 소독 모델들을 제시한 바 있다(정, 2006). 이와 같은 소독 모델들은 회분식 반응기에서 한 종류의 소독제가 접촉시간동안 일정하게 유지된다는 가정 하에 설정되었는데, 일정한 시간 동안 비교적 안정성을 유지하는 염소의 경우에는 이러한 모델이 잘 적용될 수 있으나, 미생물에 효과적으로 작용하면서 반응시간 동안 지속적으로 감소하는 오존이나 이산화염소와 같은 소독제의 작용에는 한계 점을 나타내었다. 그러므로 이러한 제약점을 극복하기 위하여 modified Chick-Watson 모델, integrated Hom 모델, modified Rational 모델 등이 개발되어 사용되어 왔으나, 복잡한 변수들로 인하여 사용의 편이성이 떨어짐으로써 delayed Chick-Watson 모델이나 modified Hom 모델 등이 제안되어 사용되었고 (Larson과 Marinas, 2003; 조와 윤, 2005), 소독제 농도가 감소하는 회분식 반응에 적용할 수 있는 modified delayed Chick-Watson 모델이 개발되기도 하였다(Cho 등, 2003).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	플라즈마 공정과 같은 고도 산화처리를 이용하는 공정에서는 기존의 소독 모델을 그대로 적용하기 어려운 이유는?	그러나 전기분해 공정(박과 김, 2011)이나 플라즈마 공정(김과 박, 2011)과 같은 고도 산화처리를 이용 하는 공정에서는 소독 과정 중 오존이나 과산화수소와 같은 다양한 활성 화학종들이 연속적으로 발생하여 소독이 진행되는 경우에는 하나의 소독제 성분을 기준으로 하는 것이 아니고 동시에 다수의 소독제가 불활성화 반응에 관여할 뿐만 아니라 기존의 소독 반응에서는 시간의 경과에 따라 소독제의 농도가 감소하는 데에 반해 시간이 경과됨에 따라 소독제의 농도가 증가할 수 있어 기존의 소독 모델을 그대로 적용하기에는 상당한 어려움이 있다.
	수중 플라즈마 공정을 이용한 Ralstonia Solanacearum 불활성화 실험 결과를 GInaFiT tool을 사용하여 9가지의 경험적 소독 모델들에 적용하여 얻을 수 있는 결론은?	1) 표면상으로는 9가지 모델 중 Log-linear+Tail 모델, Log-linear+shoulder+Tail 모델, Weibull+Tail 모델들이 가장 적합한 모델로 나타났다. 2) SSE, RMSE, r2를 근거로 판단해 볼 때, SSE와 RMSE이 가장 작은 값으로 표현된 Weibull+ Tail 모델이 본 실험 결과에 가장 적합하였으며, 다음으로는 Log-linear+Shoulder+Tail 모델이 적합하였다. 3) 1차 전압이 불활성화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Weibull+Tail 모델에 불활성화 실험 결과를 적용시켜 본 결과, Log10(No), Log10(Nres), δ 및 p 값의 변화를 관찰할 수 있었으며, 1차 전압이 증가할수록 Log10(Nres) 값이 감소함으로써 소독 효율이 증대되었고, 1차 전압이 증가할수록δ와 p의 값이 감소함으로써 소독 속도가 증가하였다. R. Solanacearum의 원활한 불활성화를 위해서는 100 V 이상의 1차 전압이 필요하였다. 4) Log-linear+Shoulder+Tail 모델에 적용시켜 본 결과, 소독 효율적인 측면에서 Weibull+Tail 모델에 적용한 결과와 유사하게 나타났다. 비불활성화 속도를 근거로 할 때, R. Solanacearum를 불활성화시키기 위해서는 1차 전압을 최소 60 V 이상으로 유지해야 할 필요가 있었다. 지체기가 줄어드는 효율적인 불활성화를 유도하기 위해서는 100 V 이상의 1차 전압이 필요하였다. 5) 2차 전압 영향의 실험결과를 두 가지 모델에 적용시켜 본 결과, 4 kV와 7.5 kV에서는 만족한 말한 일치 결과를 얻지 못하였으므로 적어도 15 kV 이상의 2차 전압이 필요하였다 6) 공기 유량의 영향을 살펴 본 결과, 두 모델 모두4 L/min의 공기유량에서 가장 높은 불활성화 효율과 불활성화 속도를 나타내었다. 7) 두 모델 모두, pH 3인 조건에서 가장 높은 불활성화 효율과 불활성화 속도를 얻을 수 있다는 것을 각 소독 모델의 parameter들의 변화를 통해 알 수 있었다.
	Chick-Watson 모델, Hom 모델, Rational 모델 등의 한계점은?	기존 소독 모델에 관한 연구들에서는 소독제와 접촉 시간의 상관관계를 평가하기 위해 Chick-Watson 모델, Hom 모델, Rational 모델 등의 여러 가지 소독 모델들을 제시한바 있다(정, 2006). 이와 같은 소독 모델들은 회분식 반응기에서 한 종류의 소독제가 접촉시간동안 일정하게 유지된다는 가정 하에 설정되었는데, 일정한 시간 동안 비교적 안정성을 유지하는 염소의 경우에는 이러한 모델이 잘 적용될 수 있으나, 미생물에 효과적으로 작용하면서 반응시간 동안 지속적으로 감소하는 오존이나 이산화염소와 같은 소독제의 작용에는 한계 점을 나타내었다. 그러므로 이러한 제약점을 극복하기 위하여 modified Chick-Watson 모델, integrated Hom 모델, modified Rational 모델 등이 개발되어 사용되어 왔으나, 복잡한 변수들로 인하여 사용의 편이성이 떨어짐으로써 delayed Chick-Watson 모델이나 modified Hom 모델 등이 제안되어 사용되었고 (Larson과 Marinas, 2003; 조와 윤, 2005), 소독제 농도가 감소하는 회분식 반응에 적용할 수 있는 modified delayed Chick-Watson 모델이 개발되기도 하였다(Cho 등, 2003).

참고문헌 (19)

김동석, 박영식, 2011, 수처리용 유전체장벽 플라즈마 반응기에 대한 기초 연구, 한국환경과학회지, 20(5), 623-630.

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김창원, 김성기, 윤태일, 유충호, 2004, 환경미생물학, 동화기술, 103-114.
박영식, 김동석, 2011, 전기분해공정을 이용한 E. coli 소독에 미치는 인공하수 수질의 영향, 한국환경과학회지, 20(9), 1115-1124.

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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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