[논문]광 조사 간격이 Chlorella vulgaris의 성장량 및 질소, 인 대사에 미치는 영향

황현정; 황선진

doi:10.11001/jksww.2017.31.5.441

광 조사 간격이 Chlorella vulgaris의 성장량 및 질소, 인 대사에 미치는 영향
Effects of light irradiation interval on the metabolism of nitrogen, phosporus and growth rate of Chlorella vulgaris 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.31 no.5, 2017년, pp.441 - 445

황현정 (경희대학교 공과대학 환경학 및 환경공학과) , 황선진 (경희대학교 공과대학 환경학 및 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to investigate growth rate and nutrient consumption of Chlorella vulgaris according to different light irradiation interval. Applied light irradiation intervals were 12 hr, 4 hr, 1 hr, and 1 min. The light source was flexible LED(Blue:Red=1:1), light intensity was 200 PPFD and Light/Dark cycle was 1:1. As a result, growth rate and nutrient removal efficiencies showed no significant differences depending on the light irradiation interval. Considering the reproduction characteristics of applied microalgae cultures of this study, this is thought to be one of the possible reasons of above results. Because Chlorella vulgaris performs an asexual reproduction and it is known that there is no significant relationship between light irradiation interval and growth rate, including nutrient consumption in case of asexual reproduction.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 하폐수처리에 적용 가능성이 높을 것으로 기대되는 C. vulgaris를 이용하여, 여러 가지 조건의 광 조사 간격에 따른 C. vulgaris의 성장과 질소 및 인 대사상의 특성에 대한 연구를 진행하였다.

제안 방법

본 연구에서는 광 조사 간격이 미세조류의 대사에 미치는 영향을 알아보기 위하여, C. vulgaris를 이용하여 광 조사 간격을 12 hr, 4 hr, 1 hr, 1 min 로 설정한 후배양과정에서의 성장량 및 질소, 인 제거능을 평가하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 미세조류는 KCTC(Korean collection for type culture)에서 분양받은 C. vulgaris를 사용하였으며, 이 종주의 배양을 위해 사용한 배지는 BG11으로 구체적인 조성은 Table 1과 같다. 제조된 BG11 배지와 250 mL cell culture flask를 이용하여 온도 25±1˚C, 광도 100 PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density)인 항온 광배양기(Multi-thermo chamber, HB-305M)에서 계대배양을 실시하였다.

데이터처리

OD 측정은 UV spectrophotometer(Optizen POP, Mecasys)를 사용하여 660 nm 파장에서 측정했다. 질소 및 인은 수질자동분석기인 AA3(Auto Analtzer, BLTECH Co., KOREA)를 이용하여 시료내의 NO₃-N 및 PO₄-P를 분석하였다.

성능/효과

따라서, C. vulgaris를 적용한 하폐수처리에 있어서 광 조사 간격은 종의 성장 및 질소와 인의 제거에 미치는 영향이 거의 없을 것으로 판단된다. 또한, 유성생식을 하는 미세조류를 적용하여 하폐수처리 시스템을 운영한다면, 광 조사 간격을 길게 설정하여 운전할 경우, 높은 성장량 및 질소, 인 제거효율을 기대할 수 있을 것으로 사료되는 바, 향후 이 부분에 대한 연구가 요망된다.
실험결과, 성장량 및 질소, 인 대사에 있어서 광 조사 간격에 따른 유의한 차이가 나타나지 않았는데, 이는 본 연구에서 사용한 C. vulgaris는 무성생식으로만 번식하기 때문에 광 조사 간격에 영향을 받지 않은 것으로 사료된다.

후속연구

vulgaris를 적용한 하폐수처리에 있어서 광 조사 간격은 종의 성장 및 질소와 인의 제거에 미치는 영향이 거의 없을 것으로 판단된다. 또한, 유성생식을 하는 미세조류를 적용하여 하폐수처리 시스템을 운영한다면, 광 조사 간격을 길게 설정하여 운전할 경우, 높은 성장량 및 질소, 인 제거효율을 기대할 수 있을 것으로 사료되는 바, 향후 이 부분에 대한 연구가 요망된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	활성슬러지 공법의 장단점은 무엇인가?	국내 하수처리장 대부분은 유기물 및 영양염류 제거에 목적을 둔 활성슬러지 공법으로 운전되고 있다. 활성슬러지 공법은 박테리아에 의한 유기물 제거 효율이 약 90%로 높은 장점을 갖지만, 질소 및 인의 제거효율은 약 30%로 낮은 단점이 있다. 이와 같은 효율을 가진 공법에 의해 처리된 처리수가 하천 및 호소로 방류되면 부영양화 현상이 나타날 수 있고, 이로 인한 생태계 및 상수원 오염으로 정수처리 비용을 증가시킬 수 있다.
	미세조류가 다양한 하폐수 내에 포함된 다양한 영양염류의 효율적인 제거가 가능할 것이라 보는 이유는 무엇인가?	미세조류는 광합성을 이용하여 성장하는 단세포 생물로써 가시광선 영역의 빛에너지를 ATP, NADPH2와 같은 화학 에너지로 전환시키면서 생성된 에너지를 이용하여 성장한다. 또한, 성장을 위한 영양소로 질소와 인을 필요로 하기 때문에 하폐수 내에 포함된 다양한 영양염류의 효율적인 제거가 가능할 것으로 기대된다. 이에 현재 미세조류를 적용한 하폐수처리에 대한 기초연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다(Abinandan and Shanthakumar, 2015; Cai et al.
	광반응은 빛 에너지를 이용하여 어떤 물질을 생성하는가?	미세조류의 광합성은 빛에 의해 수행되는 광반응과 빛 에너지와는 상관없이 수행되는 광독립 반응에 의해 완성된다. 광반응은 빛 에너지를 이용하여 ATP와 NADPH2를 생성하며, 광독립 반응은 광반응에서 생성된 ATP와 NADPH2를 이용하여 CO2를 환원시켜 탄수화물을 생성한다. 탄소를 고정하는 광독립 반응은 광반응의 대사산물인 NADPH2와 ATP가 있어야만 진행되므로 미세조류 성장에 있어 빛은 필수적인 요소이다.

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