본 연구는 살균 소독제로 오존을 이용하고. 살균효과를 극대화 할 수 있는 방식으로 마이크로버블 장치에 오존을 공급하여 배양액 재처리 기술을 위한 오존 마이크로버블의 살균효과를 구명하고자 실시하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다. 마이크로버블 장치의 성능에서 압력 $3.5kgf{\cdot}cm^{-2}$에서 평균입경은 $27.42{\mu}m$로 측정되었고 마이크로버블의 발생량은 당 평균 12만개로 나타났으며, 적정 오존 발생량은 $3g{\cdot}h^{-1}$일 때 오존농도는 2ppm, 배출 오존농도는 0.06ppm에 도달하는 것으로 나타났다. 병원균 살균효과는 오존수의 경우 FO, PC와 CG 모두 오존농도 0.5ppm, 처리시간 30초만으로도 현저한 감소를 보였다. FO는 오존농도 0.5ppm, 처리시간 60초 이내에서 멸균되었고, PC는 오존농도 2.0ppm, 처리시간 30초 이내에서 멸균되었으나, CG의 경우 2.0ppm 이상의 오존수를 처리하여야 할 것으로 판단되었다. 오존가스의 경우 처리시간 120초 이내에서 현저한 감소를 보였으며, FO와 PC는 처리시간 180초 이내에서 멸균되었고, CG의 경우 180초 이상 오존가스를 처리하여야 할 것으로 판단되었다.
본 연구는 살균 소독제로 오존을 이용하고. 살균효과를 극대화 할 수 있는 방식으로 마이크로버블 장치에 오존을 공급하여 배양액 재처리 기술을 위한 오존 마이크로버블의 살균효과를 구명하고자 실시하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다. 마이크로버블 장치의 성능에서 압력 $3.5kgf{\cdot}cm^{-2}$에서 평균입경은 $27.42{\mu}m$로 측정되었고 마이크로버블의 발생량은 당 평균 12만개로 나타났으며, 적정 오존 발생량은 $3g{\cdot}h^{-1}$일 때 오존농도는 2ppm, 배출 오존농도는 0.06ppm에 도달하는 것으로 나타났다. 병원균 살균효과는 오존수의 경우 FO, PC와 CG 모두 오존농도 0.5ppm, 처리시간 30초만으로도 현저한 감소를 보였다. FO는 오존농도 0.5ppm, 처리시간 60초 이내에서 멸균되었고, PC는 오존농도 2.0ppm, 처리시간 30초 이내에서 멸균되었으나, CG의 경우 2.0ppm 이상의 오존수를 처리하여야 할 것으로 판단되었다. 오존가스의 경우 처리시간 120초 이내에서 현저한 감소를 보였으며, FO와 PC는 처리시간 180초 이내에서 멸균되었고, CG의 경우 180초 이상 오존가스를 처리하여야 할 것으로 판단되었다.
Sterilization is an important factor in reprocessing of drained nutrient solution (RDN). To evaluate the suitability of ozone microbubble for RDN in protected horticulture and plant factory, strong fungicidal activity of ozone and microbubble were applied. This experiment was taken advantage of ozon...
Sterilization is an important factor in reprocessing of drained nutrient solution (RDN). To evaluate the suitability of ozone microbubble for RDN in protected horticulture and plant factory, strong fungicidal activity of ozone and microbubble were applied. This experiment was taken advantage of ozonated water (OW) and ozone gas (OG). The Fusarium oxysporum (FO), Phytophthora capsici (PC) and Colletotrichum gloeosporioides (CG) were treated with OW 0.5, 1.0 and 2.0 ppm and OG $3.0g{\cdot}h^{-1}$ for 0, 30, 60, 120 and 180 sec. Results of this experiment can be summed up as follows : In the OW, FO was sterilized by 0.5 ppm in 60 sec and PC was sterilized by 2.0 ppm in 30 sec. In the OG, FO and PC both of them were sterilized in 180 sec. However, CG was not sterilized using OW and OG. Overall, ozone microbubble showed possibility of sterilization in RDN. However, CG is required to more ozone concentration and processing time.
Sterilization is an important factor in reprocessing of drained nutrient solution (RDN). To evaluate the suitability of ozone microbubble for RDN in protected horticulture and plant factory, strong fungicidal activity of ozone and microbubble were applied. This experiment was taken advantage of ozonated water (OW) and ozone gas (OG). The Fusarium oxysporum (FO), Phytophthora capsici (PC) and Colletotrichum gloeosporioides (CG) were treated with OW 0.5, 1.0 and 2.0 ppm and OG $3.0g{\cdot}h^{-1}$ for 0, 30, 60, 120 and 180 sec. Results of this experiment can be summed up as follows : In the OW, FO was sterilized by 0.5 ppm in 60 sec and PC was sterilized by 2.0 ppm in 30 sec. In the OG, FO and PC both of them were sterilized in 180 sec. However, CG was not sterilized using OW and OG. Overall, ozone microbubble showed possibility of sterilization in RDN. However, CG is required to more ozone concentration and processing time.
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문제 정의
본 연구는 살균 소독제로 오존을 이용하고. 살균효과를 극대화 할 수 있는 방식으로 마이크로버블 장치에 오존을 공급하여 배양액 재처리 기술을 위한 오존 마이크로버블의 살균효과를 구명하고자 실시하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다.
이에 본 연구는 살균 소독제로 가능성이 제시된 오존을 이용하고. 살균효과를 극대화 할 수 있는 방식으로 마이크로버블을 생성할 수 있는 장치에 오존을 공급하여 배양액 재처리 기술을 위한 오존마이크로버블의 살균효과를 구명하고자 실시하였다.
이에 본 연구는 살균 소독제로 가능성이 제시된 오존을 이용하고. 살균효과를 극대화 할 수 있는 방식으로 마이크로버블을 생성할 수 있는 장치에 오존을 공급하여 배양액 재처리 기술을 위한 오존마이크로버블의 살균효과를 구명하고자 실시하였다.
제안 방법
마이크로버블장치(MBG-10)의 성능을 평가하기 위하여 버블의 크기분포 및 발생량을 측정하였다. 마이크로버블의 크기 분포와 발생량 측정에는 QICPIC LIXELL(Dynamic Image Analyzing System : 한국기계연구원(KIMM)) 시스템을 이용하였으며, 기액비(G/L ratio)는 5%로 고정하고 마이크로버블 발생장치에서 토출되는 물을 연속적으로 270회 샘플링하여 평균값을 기포 입경으로 산정하였다.
마이크로버블장치(MBG-10)의 성능을 평가하기 위하여 버블의 크기분포 및 발생량을 측정하였다. 마이크로버블의 크기 분포와 발생량 측정에는 QICPIC LIXELL(Dynamic Image Analyzing System : 한국기계연구원(KIMM)) 시스템을 이용하였으며, 기액비(G/L ratio)는 5%로 고정하고 마이크로버블 발생장치에서 토출되는 물을 연속적으로 270회 샘플링하여 평균값을 기포 입경으로 산정하였다.
PDA배지에 준비된 포자현탁액 및 균사부유액을 각 50µL 떨어뜨린 후 배지표면에 골고루 도말한 다음 24시간 동안 25도에서 배양하였다. 배양된 각 병원균의 배지에 오존처리액 10mL를 도말하고 10분 후 제거한 후 25도 항온기에서 5일간 배양한 후 형성된 균총수를 조사하여 사멸여부를 판정하였다.
본 연구는 살균 소독제로 오존을 이용하고. 살균효과를 극대화 할 수 있는 방식으로 마이크로버블 장치에 오존을 공급하여 배양액 재처리 기술을 위한 오존 마이크로버블의 살균효과를 구명하고자 실시하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다.
살균효과검정은 각각의 병원균을 감자전즙배지(PDA) 에 7일간 배양한 후 형성된 포자에 멸균수를 배지표면에 도말하여 살균메스로 긁어 포자를 부유시킨 후 채취하였으며 농도를 107으로 조절하여 실험에 사용하였다. 역병의 경우 포자가 형성되지 않아 메스로 균사를 긁어 이를 포자대신 실험에 사용하였다.
실험조건은 원시표준액 100배액에 처리농도는 오존수 0.5, 1.0, 2.0ppm 3수준, 오존가스는 압력 3.5kgf·cm−2, 오존발생량 3g·h−1로 하였으며, 처리시간은 30, 60, 120, 180초로 실시하였다.
오존마이크로버블 농도는 압력별, 유량별 제어 범위에서 계측을 실시하여 오존공급량에 따른 적정농도를 계측하였다.
대상 데이터
본 실험은 경상북도 농업기술원 실험실에서 실시하였고, 공시병원균은 실험실에서 배양한 시들음병균(Fusarium oxysporum, 후막포자 전염), 역병균(Phytophthora capsici, 유주자 전염) 및 탄저병균(Colletotrichum gloeosporioides, 분생포자 전염)을 사용하였다. 오존수(OW)는 수도수에 오존마이크로버블을 공급하여 오존농도를 측정하고 이를 원시표준액과 혼합하여 혼합된 오존농도를 용량비율로 구한 것을 말하며, 오존가스(OG)는 원시표준액에 직접 오존마이크로버블을 폭기하여 공급한 것을 말하며 오존공급량으로 나타내었다.
성능/효과
5ppm, 처리시간 30초만으로도 현저한 감소를 보였다. FO는 오존농도 0.5ppm, 처리시간 60초 이내에서 멸균되었고, PC는 오존농도 2.0ppm, 처리시간 30초 이내에서 멸균되었으나, CG의 경우 2.0ppm 이상의 오존수를 처리하여야 할 것으로 판단되었다. 오존가스의 경우 처리시간 120초 이내에서 현저한 감소를 보였으며, FO와 PC는 처리시간 180초 이내에서 멸균되었고, CG의 경우 180초 이상 오존가스를 처리하여야 할 것으로 판단되었다.
5ppm, 처리시간 30초만으로도 현저한 감소를 보였다. FO는 오존농도 0.5ppm, 처리시간 60초 이내에서 멸균되었고, PC는 오존농도 2.0ppm, 처리시간 30초 이내에서 멸균되었으나, CG의 경우 현저히 감소하는 살균효과는 있었지만 오존농도 2.0ppm, 처리시간 180초 이상에서도 멸균되지 않은 것으로 나타나 2.0ppm 이상의 오존수를 처리하여야 할 것으로 판단되었다.
8에서 FO와 PC, CG 모두 처리시간 120초 이내에서 병원균의 발아율이 현저히 감소되었다. FO와 PC는 처리시간 180초 이내에서 멸균되었으나, CG의 경우 현저히 감소하는 살균효과는 있었지만 처리시간 180초 이상에서도 멸균되지 않은 것으로 나타나 180초 이상 오존가스를 처리하여야 할 것으로 판단된다. PC는 포자대신 균사를 사용하여 실험을 하였는데 일반적으로 균사보다는 포자가 환경스트레스에 대한 저항력이 더 강하기 때문에 포자를 이용한 사멸실험이 추가로 필요할 것으로 판단된다.
Fig. 4에서 입경분포 개수는 10~50 µm 크기가 가장 많이 집중하는 것으로 나타났으며, 마이크로버블의 발생량은 작동 압력이 높아질수록 증가하는 경향이 나타났으나 압력이 5.5kgf·cm−2 에서는 3.5~4.5kgf·cm−2 보다 줄어드는 것으로 나타났다.
Fig. 5와 Fig. 6에서 오존 발생량 3.5g·h−1 일 경우 2분경과 후 오존수의 오존농도는 2ppm에 도달하면서 대기로 배출되는 오존농도가 급격히 증가하였고, 발생량 3g·h−1 일 경우, 5분경과 후 오존수의 오존농도는 2ppm에 도달하면서 대기로 배출되는 오존농도는 0.06ppm으로 서서히 증가하는 경향으로 나타났다.
마이크로버블 입경 및 사이즈를 측정한 결과 미세기포 입경은 넓게 분포되며 평균 입경크기는 27.42µm로 측정되었고, 마이크로버블의 발생량은 당 평균 12만개로 나타났다.
마이크로버블 장치의 성능에서 압력 3.5kgf·cm−2에서평균입경은 27.42µm로 측정되었고 마이크로버블의 발생량은 당 평균 12만개로 나타났으며, 적정 오존 발생량은 3g·h−1일 때 오존농도는 2ppm, 배출 오존농도는 0.06ppm에 도달하는 것으로 나타났다.
병원균 살균효과는 오존수의 경우 FO, PC 와 CG 모두 오존농도 0.5ppm, 처리시간 30초만으로도 현저한 감소를 보였다. FO는 오존농도 0.
살균효과는 Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Colletotrichum gloeosporioides 순으로 높게 나타났다
0ppm 이상의 오존수를 처리하여야 할 것으로 판단되었다. 오존가스의 경우 처리시간 120초 이내에서 현저한 감소를 보였으며, FO와 PC는 처리시간 180초 이내에서 멸균되었고, CG의 경우 180초 이상 오존가스를 처리하여야 할 것으로 판단되었다.
후속연구
FO와 PC는 처리시간 180초 이내에서 멸균되었으나, CG의 경우 현저히 감소하는 살균효과는 있었지만 처리시간 180초 이상에서도 멸균되지 않은 것으로 나타나 180초 이상 오존가스를 처리하여야 할 것으로 판단된다. PC는 포자대신 균사를 사용하여 실험을 하였는데 일반적으로 균사보다는 포자가 환경스트레스에 대한 저항력이 더 강하기 때문에 포자를 이용한 사멸실험이 추가로 필요할 것으로 판단된다.
또한 시설하우스의 배양액은 수질환경보전법상 산업체폐수로 분류되어 배출 기준으로 규제되고 있으며, 특히 T-N 60mg·L−1 및 T-P 8mg·L−1 이하로 규제하고 있어 앞으로 배양액 배출에 대한 규제가 한층 강화될 것으로 예상되므로 환경친화적인 배양액 재처리기술의 개발이 절실히 요구될 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마이크로버블이란?
마이크로버블은 통상적으로 50µm~100µm 이하의 직경을 지닌 버블입자를 의미하며, 2000년대에 들어 환경(하수처리, 폐수처리, 하천정화), 전자(탈지세정, 박리연마) 및 화학 (균세정, 탈취, 살균) 등 다양한 분야에 연구가 진행되고 있다. 특히 환경 분야에 적용연구가 많이 이루어지고 있으나 농업 분야에는 그 적용연구가 아주 미진한 실정이다.
시설재배에서 뿌리를 침해하는 빈도가 높은 균은?
최근까지 보고된 시설재배에서 뿌리를 침해하는 빈도가 높은 균은 Fusarium 속 균과 Phytophthora 속, Pythium 속의 수생균이다(Kusakari, 2009).
시설재배에서 뿌리를 침해하는 빈도가 높은 균을 방제하기 위한 배양액 살균소독 방법은?
이들 병원균을 방제하기 위한 배양액 살균소독법으로는 물리적방법인 모래여과, 자외선처리, 박막여과 등이 있고, 화학적방법인 차아염소산(전기분해), 과산화수소, 무기금속 방식 등이 있지만 실효성과 활용성이 높은 기술개발이 절실히 요구된다.
참고문헌 (8)
Gyoutoku, Y., and T. Yokoyama. 2011. Effect of Soil Disinfection Using Ozone Gas on Soil-borne Pathogens and Nematode. Research Bulletin of The Kumamoto Prefectural Agricultural Research Center. 18:27-35.
Ikeura, H., F. Kobayashi, and M. Tamaki. 2013. Ozone Microbubble Treatment at Various Water Temperatures for the Removal of Residual Pesticides with Negligible Effects on the Physical Properties of Lettuce and Cherry Tomatoes. Journal of Food Science. 78(2):350-355.
Kusakari, S. 2008. Control of plant disease by ozonated waterresearch and development of ozonated water in hydroponics and agriculture. Agricultural Technol. 63:337-344
Kusakari, S. 2009. Disease and control on hydroponics. Nobunkyo. p. 21-25.
Nakano, A., H. Oki, T. Ikebe, H. Uwagawa, K. Suzuki, and M. Takaichi. 2009. Effects of oxygen enrichment in nutrient solution by micro-bubble (MB) on the growth and nutrient uptake of long green onion in hydroponics. Root Research. 18(2):49-54.
Park, J.S., and K. Kurata. 2009. Application of Microbubbles to Hydroponics Solution Promotes Lettuce Growth. Hort Technology. 19(1):212-215.
Takahashi, M., K. Chiba, and P. Li. 2007a. Free-Radical Generation from Collapsing Microbubbles in the Absence of a Dynamic Stimulus. J. Phys. Chem. B. 111:1343-1347.
Takahashi, M., K. Chiba, and P. Li. 2007b. Formation of Hydroxyl Radicals by Collapsing Ozone Microbubbles under Strongly Acidic Condition. J. Phys. Chem. B. 111:11443-11446.
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