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이산화탄소 농도 및 유속에 따른 하천 내 미세조류의 이산화탄소 고정 효과
The Effect of CO2 Fixation for Microalgae based on CO2 Concentration and Flow Rate 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.20 no.4, 2018년, pp.363 - 369  

박효민 (이화여자대학교 환경공학과) ,  이상돈 (이화여자대학교 환경공학과)

초록
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최근 환경 문제로 대두되고 있는 것 중 하나는 대기 중 $CO_2$의 증가로 인한 기후변화이다. 이에 대한 영향으로 생태계가 변화하고 있으며, 다양한 환경문제가 발생되고 있다. 이로 인해 전 세계적으로 $CO_2$ 저감을 위한 다양한 연구들이 수행중이며, 이 중 미세조류를 이용한 $CO_2$ 저감 방안은 환경 친화적인 방법이라 할 수 있다. 그러나 미세조류를 이용한 $CO_2$ 저감 방안은 대부분 단일 종을 대상으로 하고 있으며, 자연 하천을 대상으로 한 미세조류의 $CO_2$ 고정 효율에 대한 연구는 전무한 실정이다. 그러므로 본 연구는 우리나라 하천 내 존재하는 미세조류들을 파악하고, 미세조류의 생장특성을 분석하여 최적의 배양조건을 도출 하였다. 그리고 $CO_2$ 농도와 주입 속도에 따른 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 분석하여 자연 하천 내 존재하는 미세조류의 $CO_2$ 고정효율에 대해 연구하고자 하였다. 섬강 내 존재하는 미세조류를 배양하여 동정한 결과 6종의 우점종(Ankistrodesmus falcatus, Scenedesmus intermedius, Selenodictyum sp., Xanthidium apiculatum var. laeve, Cosmarium pseudoquinarium, Dictyosphaerium pulchellum)이 관찰되었으며, 이 종들은 모두 녹조류에 해당하였다. 한편 이산화탄소 농도 구배(5% $CO_2$, 10% $CO_2$, 15%$CO_2$, 대기조건의 가스 0.038% $CO_2$)와 유속(0.25, 0.5LPM)이 다른 가스를 주입하여 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 살펴본 결과 이산화탄소의 농도가 증가할수록 biomass와 클로로필 a가 증가하였으며, 같은 이산화탄소 농도에서는 유속이 더 빠른 곳에서 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 양이 더 증가하였다. 또한 미세조류에 고정화된 이산화탄소의 양은 주입되는 가스의 유속이 빠를수록 고정되는 이산화탄소의 양이 더 높아지는 경향을 보였다. 본 연구는 기존의 단일 종에서 행해지는 연구가 아닌 하천 전체의 미세조류를 대상으로 수행한 연구이며, 하천 내 존재하는 미세조류의 이산화탄소 고정을 위한 최적의 조건을 도출하고, 하천 내 존재하는 미세조류로부터 고정화된 이산화탄소의 양을 정량화하여 향후 이산화탄소 감축을 위한 정책을 위한 기초자료에 이용할 수 있다는 것에 큰 의의가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

One of the recent environmental problems is climate change due to the increase of atmospheric $CO_2$, which causes ecological changes and various environmental problems. Therefore, various studies are being carried out to reduce $CO_2$ in the world in order to solve various env...

주제어

#미세조류   #생물학적 고정   #이산화탄소 고정   #이산화탄소 저감  

표/그림 (5)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 단일 종을 이용한 연구들이 대부분이고, 자연 하천을 대상으로 하여 하천 내 존재하는 미세조류의 CO2 고정 효율에 대한 연구는 전무한 실정이다. 그러므로 본 연구는 우리나라 하천 내 존재하는 미세조류들을 파악하고 하천 내 미세조류의 생장특성을 분석하여 최적의 배양조건을 찾아내고자 한다. 그리고 CO2 농도와 주입 속도에 따른 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 분석하여 자연 하천 내 존재하는 미세조류의 CO2 고정효율에 대해 연구하고자 한다.
  • 그러므로 본 연구는 우리나라 하천 내 존재하는 미세조류들을 파악하고 하천 내 미세조류의 생장특성을 분석하여 최적의 배양조건을 찾아내고자 한다. 그리고 CO2 농도와 주입 속도에 따른 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 분석하여 자연 하천 내 존재하는 미세조류의 CO2 고정효율에 대해 연구하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미세조류를 이용한 CO2 고정화 방법이 주목받는 이유는? , 2003). 특히 미세조류와 같은 광합성 생물을 활용한 생물학적 전환기술은 빛 에너지를 활용하여 친환경적으로 CO2를 바이오디젤,항산화물질, 바이오폴리머 등 다양한 고부가 유용물질로 전환할 수 있어 많은 주목을 받고 있다. 미세조류는 육상식물에 비해 빠른 성장성을 가지고 있고 해상 또는 황무지 등의 장소를 활용 할 수 있는 등 많은 장점들을 갖고 있지만 종 자체가 지닌 낮은 광합성 효율과 생산성의 한계로 인해 대규모 미세조류 공정의 상용화를 위해서는 해결해야 할 문제점들이 남아있다(Choi, 2012).
미세조류는 무엇인가? 대표적인 광합성 미생물로 알려진 미세조류는 지구상에서 전체 광합성의 90%를 담당하는 것으로 추정되며, 지구 생태계의 1차 생산자로 매우 중요한 위치를 점하고 있다(Kim,2004). 미세조류(microalgae)는 탄소동화작용을 하는 미생물 중 현미경으로 관찰 할 수 있는 단세포성 조류를 칭하며 대부분의 식물성 플랑크톤이 이에 속한다. 그러므로 광독립영양세균인 미세조류를 배양하여 CO2를 고정하는 것은 대기의 CO2를 감소시키고 지구온난화를 완화시킨다(Ono et al.
온실가스 처리 기술 중 생물학적인 방법은 무엇인가? 온실가스를 처리하는 기술은 크게 압력연동 흡착법이나 막 분리법과 같이 배기가스 중의 CO2를 분리하는 기술과 CO2를 화학적 또는 생물학적으로 유용한 물질로 전환하는 고정화 기술로 분류할 수 있다. 이 중 생물학적인 방법은 태양광을 에너지원으로 하는 광합성 반응을 이용하는 것으로 환경 친화적인 방법이라 할 수 있다(Karube et al., 1992: Hall and house,1993).
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참고문헌 (18)

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  4. IPCC (2013). The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom/New York, NY, USA. 

  5. Karube, I., Takeuchi, T and Barnes, D (1992). Biotechnological reduction of $CO_2$ emissions, Modern biochemical engineering, Springer, pp. 63-79. 

  6. Kim, M., Kim, S and Jeong, S (2014). Real-time measurement of contents of carbon dioxide according to growth of microalgae. Proceedings of the 2014 conference of the Korean Society of Mechanical Engineers, pp. 2857-2858. [Korean Literature] 

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  18. Zhao, B., Zhang, Y., Xiong, K., Zhang, Z., Hao X and Liu, T (2011). Effect of cultivation mode on microalgal growth and $CO_2$ fixation, Chemical engineering research and design. 89(9), pp. 1758-62. [DOI: 10.1016/j.cherd.2011.02.018] 

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