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문제 정의
- 그러나 본 실험결과에서 알 수 있듯이 MICROCAT®-XR을 접종물로 사용하는 경우 표준오일의 생분해도 값이 다른 접종물보다 낮게 검출되며 또한 CEC시험법에 명시된 생분해도 값보다 낮게 나오는 문제점이 나타났다. 따라서 국내 환경에 적합하면서 활성이 높고 균일한 활성을 나타내는 생분해 활성균주를 찾기 위해 다음과 같은 연구를 진행하였다.
- 본 연구에서는 국내에서 입수가능한 식물유로 대두유, 유채유 및 피마자유를 선정하고 합성에스테르계 기유로는 NPG-에스테르계 기유를 입수하여 기본물성을 측정하고 이를 base로 한 EP 그리스를 제조하여 그리스로서의 기본물성을 비교하고 CEC-L-33-A-93법에 의한 생분해도 평가에 대한 연구를 수행하였다.
- 오일의 생분해도는 시험에 사용되는 접종물의 질과 종류에 따라 영향을 받게 되므로[13], 생분해도에 미치는 접종물의 영향을 평가하여 적절한 접정물을 선택함과 더불어 시험방법의 반복재현성을 확인하기 위한 목적으로 CEC 시험법에서의 표준오일인 RL110과 RL130을 대상으로 생분해도를 측정하였다. 접종물은 대전시 하수종말처리장 의 1차 처리 유출수, 2차 처리 유출수, 활성(반송)오니 및 폭기조내의 슬러지를 취하여 여과를 통해 부유물을 제거한 후 상등액 만을 ImL 취해 미리 준비한 시료오일에 접종 하였다.
제안 방법
- 주도는 NLGI 2등급에 해당되었으며 적점은 200 ℃ 미만으로 나타났다. 또한 이들 베이스 그리스에 산화방지제, 내마모제, 극압제, 방청제 등을 첨가한 EP 그리스를 제조하고 이들의 물성을 분석하였다. 그 결과 주도가 베이스 그리스에 비해 약간 단단해짐을 알 수 있었으며 적점은 250°℃ 이상으로 증가하여 열적물성이 향상됨을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 사용한 하수종말처리장 1차 유출수 중 생분해도에 영향을 미치는 활성 균주를 찾기 위해 형상(morphology)별로 순수한 박테리아를 분리한 다음 그 중에서 가장 우세한 균주 박테리아 2종을 선택하여 NB (Nutrient Broth) 배지에서 24시간 액체 배양하였다. 이 배양액을 원심분리하고 증류수로 2-3회 세척한 후 이를 접종물로 사용하여 표준오일 RL130의 생분해도 시험에 적용하였다.
- 본 연구에서 사용한 하수종말처리장 1차 유출수 중 생분해도에 영향을 미치는 활성 균주를 찾기 위해 형상(morphology)별로 순수한 박테리아를 분리한 다음 그 중에서 가장 우세한 균주 박테리아 2종을 선택하여 NB (Nutrient Broth) 배지에서 24시간 액체 배양하였다. 이 배양액을 원심분리하고 증류수로 2-3회 세척한 후 이를 접종물로 사용하여 표준오일 RL130의 생분해도 시험에 적용하였다. 그 결과를 Table 5에 나타내었다.
- 이와 같은 결과로부터 생분해 오일과 난분 해 오일의 분해정도에 뚜렷한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 실험결과를 바탕으로 식물유 및 합성에스테르 기유에 대한 생분해 시험을 실시하였으며 접종물로는 하수종말처리장의 1차 유출수를 사용하였다. Table 6에 시험결과를 나타내었으며 식물유나 합성에스테르 기유 모두 95% 이상의 우수한 생분해도를 나타내는것을 확인할 수 있었다.
- 한편, 상품화되어 있는 접종물로 Bioscience 사의 MICROCAT®-XR을 입수하여 비교하였다. MICROCAT®-XRe 생물학적 처리시설에서 난분해성 유기물을 함유한 하수 처리 시 사용되는 bioformula로 여러 종류의 호기성균과 임의의 혐기성균이 다양하게 혼합되어 있는 과립상의 분말이다.
대상 데이터
- 대두유, 유채유, 피마자유 등 3종의 식물유와 합성에스테르계 오일로 NPG-지방산 에스테르를 사용하여 4종의 Li-soap 베이스 그리스를 제조하였다. 주도는 NLGI 2등급에 해당되었으며 적점은 200 ℃ 미만으로 나타났다.
- MICROCAT®-XRe 생물학적 처리시설에서 난분해성 유기물을 함유한 하수 처리 시 사용되는 bioformula로 여러 종류의 호기성균과 임의의 혐기성균이 다양하게 혼합되어 있는 과립상의 분말이다. 본 실험에서는 MICROCAT®-XR 2.5g을 취해 증류수 250ml에 녹인 다음 여과지로 여과하여 부유물질을 제거하고 상등액 만을 ImL 취해 접종물로 사용하였다. Table 4에 실험결과를 나타내었다.
- 본 연구에 사용된 시료 그리스는 장암엘에스(주)에서 제조한 것으로 대두유, 유채유, 피마자유 등 3종의 식물유로 제조한 리튬그리스와 NPG-에스테르 타입의 합성에 스테르기유를 사용한 리튬 그리스 등 4종의 base 그리스와 각각의 base 그리스에 마모방지제, 극압첨가제, 산화방지제, 부식방지제 등을 배합한 EP그리 스 등 총 8종의 그리스를 대상으로 하였다. 그리스 제조에 사용한 base oil의 물성치와 각 그리스의 물성측정치를 Table 1과 2 및 3에 나타내었다.
- CFU (colony forming unit)/mL의 범위 안에 있어야 하며 하수처리장의 1차 또는 2차 처리수를 사용하는 경우 이 범위를 만족시킬 수 있다. 본 연구에서는 대전시 유성구 소재 대전 하수종말처리장의 활성오니를 채취하여 실험에 사용하 였으며 상품화된 접종물로는 Bioscience사 의 MICROCAT®-XR을 구입하여 사용하였다.
- 오일의 생분해도는 시험에 사용되는 접종물의 질과 종류에 따라 영향을 받게 되므로[13], 생분해도에 미치는 접종물의 영향을 평가하여 적절한 접정물을 선택함과 더불어 시험방법의 반복재현성을 확인하기 위한 목적으로 CEC 시험법에서의 표준오일인 RL110과 RL130을 대상으로 생분해도를 측정하였다. 접종물은 대전시 하수종말처리장 의 1차 처리 유출수, 2차 처리 유출수, 활성(반송)오니 및 폭기조내의 슬러지를 취하여 여과를 통해 부유물을 제거한 후 상등액 만을 ImL 취해 미리 준비한 시료오일에 접종 하였다.
- 생분해성 그리스는 일반적으로 OECD법 에 의한 생분해도 시험으로 60% 이상의 생분해도[3] 또는 CEC-L-33-A-93 법으로 80% 이상의 생분해도[4]를 나타내는 것을 말하며 기유의 종류에 따라 대두유, 유채유, 피마자유 등을 이용한 식물유계[5]와 합성 지방산 에스테르[6]로 대별된다. 증주제로는 칼슘비누, 리튬비누, 리튬복합비누, 우레아등이 사용된다.
성능/효과
- (2) Inoculum(접종물): Inoculum의 bacteria level 은 104—107 CFU (colony forming unit)/mL의 범위 안에 있어야 하며 하수처리장의 1차 또는 2차 처리수를 사용하는 경우 이 범위를 만족시킬 수 있다. 본 연구에서는 대전시 유성구 소재 대전 하수종말처리장의 활성오니를 채취하여 실험에 사용하 였으며 상품화된 접종물로는 Bioscience사 의 MICROCAT®-XR을 구입하여 사용하였다.
- 그 결과 주도가 베이스 그리스에 비해 약간 단단해짐을 알 수 있었으며 적점은 250°℃ 이상으로 증가하여 열적물성이 향상됨을 알 수 있었다. 4-ball wear scar로 측정한 내마모성은 WSD가 0.61 ~ 0.69mm로 나타났으며 극압성은 200kg으로 나타났으나 피마자유 EP 그리스는 250kg의 우수한 극압성을 보이고 있다.
- EP 그리스의 생분해도 평가를 위해 CEC L-33-A-93 시험법을 이용하는데 있어 접종물의 종류에 따른 차이를 확인해 보기 위해 대전시 하수종말처리장의 서로 다른 네 지점에서 채취한 활성오니를 접종물로 사용하여 RL110과 RL130 표준오일의 생분해도를 각각 측정한 결과, 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 상품화되어 있는 MICROCAT®-XR 과 하수종말처리장에서 순수분리한 박테리아 우점좀의 배양액을 접종물로 사용한 경우에 생분해도 값은 낮게 나오지만 측정치의 오차범위가 좁아 이들이 활성은 약간 떨어지지만 균일한 활성을 가지고 있음을 확인할 수 있었으며 앞으로의 계속적인 연구를 통해 국내 고유의 생분해 평가용 활성균주를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
- 한편 장암엘에스(주)로부터 제공받은 베이스 그리스의 생분해 시험을 동일한 방법으로 수행하여 그 결과를 Table 7에 수록하였다. Li-soap 베이스 그리스의 경우 사용하는 식물유의 종류에 따라 생분해도에 큰 차이가 없으며 전반적으로 85% 이상의 생분해도를 나타내었다.
- 또한 이들 베이스 그리스에 산화방지제, 내마모제, 극압제, 방청제 등을 첨가한 EP 그리스를 제조하고 이들의 물성을 분석하였다. 그 결과 주도가 베이스 그리스에 비해 약간 단단해짐을 알 수 있었으며 적점은 250°℃ 이상으로 증가하여 열적물성이 향상됨을 알 수 있었다. 4-ball wear scar로 측정한 내마모성은 WSD가 0.
- 그러나 MICROCAT®-XR을 접종물로 사용한 경우 하수종말처리장에서 채취한 접종물에 비해 박테리아 수가 100배 정도 많음에도 불구하고 RL130의 생분해도 값은 74%로 낮은 값을 보였으며 표준편차값(S)과 변동계수(cv)값도 낮게 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 MICROCAT® -XR 접종물의 경우 활성이 떨어지기는 하지만 전체적으로 비교적 균일한 활성을 갖고 있는 접종물임을 알 수 있다.
- 이러한 환경적 또는 시간적 제약을 고려해 볼 때, 고체분말상태의 접종물인 MICROCAT®-XRe 이런 점에서 매우 효과적이라 할 수 있다. 그러나 본 실험결과에서 알 수 있듯이 MICROCAT®-XR을 접종물로 사용하는 경우 표준오일의 생분해도 값이 다른 접종물보다 낮게 검출되며 또한 CEC시험법에 명시된 생분해도 값보다 낮게 나오는 문제점이 나타났다. 따라서 국내 환경에 적합하면서 활성이 높고 균일한 활성을 나타내는 생분해 활성균주를 찾기 위해 다음과 같은 연구를 진행하였다.
- 우점종 1번과 2번의 경우 생분해도 값이 각각 74.3%와 75.5%로 MICROCAT®-XR의 경우와 유사한 생분해도 값을 보였으며 표준편차값(S) 과 변동계수(cv) 값도 MICROCAT®-XR 의 경우 보다는 높지만 하수처리장의 슬러지를 사용한 경우보다는 낮게 나옴을 확인할 수 있었다. 현재 1번 종과 2번 종 이외에 다른 여러 종에 대한 생분해도 시험도 같은 방법으로 진행 중에 있다.
- 위의 실험결과(Table 4)에서 볼 수 있듯이 하수종말처리장 슬러지를 접종물로 사용하여 실험한 결과 RL130 오일의 경우는 85 ~90%의 생분해도를 나타내었으며 RL110 오일은 40~45%의 생분해도를 나타내었다. 이와 같은 결과로부터 생분해 오일과 난분 해 오일의 분해정도에 뚜렷한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
- -XR을 접종물로 사용한 경우 하수종말처리장에서 채취한 접종물에 비해 박테리아 수가 100배 정도 많음에도 불구하고 RL130의 생분해도 값은 74%로 낮은 값을 보였으며 표준편차값(S)과 변동계수(cv)값도 낮게 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 MICROCAT® -XR 접종물의 경우 활성이 떨어지기는 하지만 전체적으로 비교적 균일한 활성을 갖고 있는 접종물임을 알 수 있다.
- 위의 실험결과(Table 4)에서 볼 수 있듯이 하수종말처리장 슬러지를 접종물로 사용하여 실험한 결과 RL130 오일의 경우는 85 ~90%의 생분해도를 나타내었으며 RL110 오일은 40~45%의 생분해도를 나타내었다. 이와 같은 결과로부터 생분해 오일과 난분 해 오일의 분해정도에 뚜렷한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 실험결과를 바탕으로 식물유 및 합성에스테르 기유에 대한 생분해 시험을 실시하였으며 접종물로는 하수종말처리장의 1차 유출수를 사용하였다.
- Table 4에 실험결과를 나타내었다. 하수종말처리장에서 입수한 1차처리 유출수, 2차처리 유출수, 활성(반송)오니 및 폭기조내의 슬러지를 각각 접종물로 사용한 경우에 생분해도에는 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.
- 하수종말처리장의 1차 유출수를 접종물로 사용하여 CEC L-33-A-93 시험법에 의해 대두유, 유채유, 피마자유 및 NPG-에스테르 오일의 생분해도를 평가한 결과 모두 95% 이상의 생분해율을 나타내었으며 이들을 기유로 하여 제조한 베이스 그리스와 EP 그리스는 80%이상의 생분해율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
후속연구
- EP 그리스의 생분해도 평가를 위해 CEC L-33-A-93 시험법을 이용하는데 있어 접종물의 종류에 따른 차이를 확인해 보기 위해 대전시 하수종말처리장의 서로 다른 네 지점에서 채취한 활성오니를 접종물로 사용하여 RL110과 RL130 표준오일의 생분해도를 각각 측정한 결과, 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 상품화되어 있는 MICROCAT®-XR 과 하수종말처리장에서 순수분리한 박테리아 우점좀의 배양액을 접종물로 사용한 경우에 생분해도 값은 낮게 나오지만 측정치의 오차범위가 좁아 이들이 활성은 약간 떨어지지만 균일한 활성을 가지고 있음을 확인할 수 있었으며 앞으로의 계속적인 연구를 통해 국내 고유의 생분해 평가용 활성균주를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
- 현재 1번 종과 2번 종 이외에 다른 여러 종에 대한 생분해도 시험도 같은 방법으로 진행 중에 있다. 이처럼, 간단한 배양방법을 통해 순수한 단일균종 배양액을 접종물로 이용하여 만족할만한 수준의 생분해도 값을 얻을 수 있다면 CEC시험법의 단점을 충분히 보완할 수 있을 것으로 판단되며 국내 고유의, 생분해도 시험법의 확립이 가능할 것으로 판단된다.
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