[보고서]환경친화적 생물소재를 이용한 적조.녹조피해 저감기술개발

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환경친화적 생물소재를 이용한 적조.녹조피해 저감기술개발

Technic-development of the control of freshwater algal bloom red-tide with pan-environmental bio-agents

과제명	환경친화적 생물소재를 이용한 적조피해 저감기술개발
주관연구기관	한국해양연구원 Korea Ocean Research & Development Institute
연구책임자	장만
참여연구자	신경순, 강정훈, 장민철, 이우진, 김영옥, 장풍국, 이재도, 윤미란, 현봉길, 강경화, 황청희 ...
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2006-07
과제시작년도	2005
주관부처	소방방재청
사업 관리 기관	소방방재청
등록번호	TRKO200600002366
과제고유번호	1660000032
사업명	자연재해저감기술개발사업
DB 구축일자	2014-09-20
키워드	적조.환경친화적 생물소재.담수녹조 대발생.조류분해미생물.수중초음파 센서.조기경보.녹조관리시스템.red tide.pan-environmental bio-agents.green tide in freshrwater.algicidal bacteria.underwater ultrasonic sensor.early alarm.HAB management system.

연구과제
타임라인
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과제명

환경친화적 생물소재를 이용한 적조피해 저감기술개발

과제기간

2005

총연구비 ...

초록
▼

항 적조기능물질을 탐색하여 미세조류의 반응을 실험하였다. 수초로부터 추출한 물질 LP는 배양배지용액의 0.1% 되게 첨가하여도 미세조류의 성장을 억제시키는 것으로 나타났다. 또한 soft coral 추출물 Algra와 Densi도 미...

항 적조기능물질을 탐색하여 미세조류의 반응을 실험하였다. 수초로부터 추출한 물질 LP는 배양배지용액의 0.1% 되게 첨가하여도 미세조류의 성장을 억제시키는 것으로 나타났다. 또한 soft coral 추출물 Algra와 Densi도 미세조류의 성장억제능력을 갖고 있으나, 다소 종 특이성을 보였다. 두 추출물을 전체 배양용액의 0.5%되게 처리했을 때 미세조류의 성장은 현저하게 둔화되는 경향을 보였다. 이외에도 상업적으로 이용되는 TiO2 광촉매가 미세조류의 성장을 저해시킬 수 있음을 확인하였다. 초음파수중음향 센서를 사용하여 유해 적조 플랑크톤 Cochlodinium polykrikoides의 음향학적 산란특성을 알기 위해 실험실에서 적조 산란체로부터 후방 산란신호를 획득하였다. 조기 경보 모니터링을 위한 적조주의보 개체 수 약 300 cells/ml 미만의 개체 수 탐지 및 매질 내에 존재하는 적조 산란체의 밀도와 후방 산란신호와의 상관관계를 파악하였으며 산란강도 예측 모델을 수립하였다. 또한, 해상실험 을 통해 적조발생 해역과 정상 해역 내 해수 중 산란체의 음향특성 차이를 확인하였다.
Peridinium bipes의 시스트는 높은 산소 농도, 저수온에서 발아가 촉진되며, 저수온기의 풍부한 영양염의 영향으로 활발한 성장을 하여 담수녹조가 발생되었음이 밝혀졌다. 유해조류 M. aeruginosa와 P. bipes의 제어를 위한 우수한 살조세균을 분리, 동정하였으며 이들의 살조특성과 살조기작 그리고 다양한 조류에의 적용가능성을 밝혔다.
녹조예보 및 방제관리 지리정보 시스템 개발 연구의 1단계 결과로 녹조예보시스템의 설계 완하였다. 1) 지상관측자료와 위성자료를 동시에 적용할 수 있도록 설계된 지리정보시스템. 2) 예비 운용과 시험적 구동성 조사 결과 성공적으로 기존의 녹조 발생 시기를 예보할 수 있는 구동성을 확인하였음. 3) 호소에서의 유해조류 대발생을 조기에 예보하고, 시스템을 효율적으로 관리/운영하기 위해 필요한 GIS 기능들이 시스템 내에 정착 기능들을 수행하기 위한 필요한 자료의 목록을 정리하였다.

Abstract
▼

$\circ$Technic-development of the control of red-tide with pan-environmental bio-agents
Dynamics of red tide causati...

$\circ$Technic-development of the control of red-tide with pan-environmental bio-agents
Dynamics of red tide causative organisms and baseline for detection of pan-environmental bio-agents
-Establishing and applying seed bank of red tide causative organisms
-Physiological study of red tide causative organisms
-Ecological characteristics and population dynamics of red tide causative organisms
Detection of pan-environmental bio-agents
-Detection of anti-red tide substances
Red tide detection using an underwater acoustic sensor is possible in real time, then it is believed that it will help reduce red tide damage. Specifically, this research measured the volume backscattering strength of the Cochlodinium polykrikoides community (the main species of red tide) for real-time red tide detection using an ultra high frequency transducer.
$\circ$Technic-development of the Control of freshwater algal bloom with pan-environmental bio-agents
For reduction technology development of green algal boom using pan-environmental biological control agents, the scheme was consist of: 1) bloom dynamics of dinoflagellate Peridinium bipes and germination mechanism of P. bipes cyst and 2) isolation of bacterial strains with algae-lytic activities and algicidal activity test
$\circ$Prediction GIS system for harmful algal blooming
The possibility of extraction of water quality factors in water bodies was examined using high resolution remote sensing data of Landsat TM. The environmental factors related with water pollution were extracted from the dataset. The process technique was developed to analyse the suspended sediments and surface temperature as well as chlorophyll-a. Landsat TM(6 scenes) data acquired from 1986 to 1994 were used for the analysis of the environment changes in water body.

목차
Contents
▼

제 1 장 서론...30
제 1 절 기술개발의 목적...30
제 2 절 연구개발의 필요성 및 범위...38
제 2 장 국내외 기술 개발 현황...48
제 1 절 국외 기술개발 및 연구동향...48
제 2 절 국내 기술개발 및 연구동향...54
제 3 절 본 연구결과가 국내, 외 기술개발현황에서 차지하는 위치...57
제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...59
제 1 절 환경친화적 생물소재를 이용한 적조피해 저감기술 및 적조탐지체계 개발...59
1. 적조원인생물 배양 및 특성...59
가. 적조원인생물 배양...59
(1) 실험방법...59
(2) 연구결과...61
나. 적조원인생물의 생화학적 구성성분...65
2. 적조생물의 거동연구...71
가. 조사 및 분석방법...71
(1) 물리화학적 환경요인...71
(2) 생물학적 요인...72
나. 조사결과...72
(1) 물리화학적 환경요인...72
(2) 식물플랑크톤...73
(3) 동물플랑크톤...79
3. 항 적조물질 탐색...86
4. 초음파 수중음향센서를 이용한 실시간 적조탐지체계...98
가. 연구방법...98
(1) 적조 산란체의 음향학적인 특성...98
(2) 공기방울에 의한 적조 상습발생해역의 체적산란 특성연구...100
나. 연구결과...111
(1) 적조 산란체의 후방산란특성과 밀도와의 상관관계 규명...111
(2) 적조발생 해역에서의 체적산란특성...115
제 2 절 환경친화적 생물소재를 이용한 녹조피해 저감기술개발...123
1. 녹조발생수역의 유해 녹조생물 군집의 동태...123
가. 서론...123
나. 연구재료 및 방법...123
(1) 조사지 개황...124
(2) 조사정점 및 조사기간...124
(3) 시료 채집과 환경요인 분석...125
(4) 식물플랑크톤 분석...125
다. 연구결과...126
(1) Peridinium bipes...128
(2) Asterionella formosa...128
2. 녹조 생물의 분리, 배양, 동정 및 대량화...134
가. 녹조생물 Peridinium sp. 분리...134
나. Peridinium bipes의 유지...135
다. Peridinium bipes의 형태학적 특징...136
라. 적조원인 생물 Peridinium bipes의 대량배양을 위한 최적 성장조건 탐색...137
3. 녹조생물의 휴면포자 탐색 및 발아...139
가. 서론...139
나. 재료 및 방법...139
(1) 조사정점 및 조사기간...139
(2) 휴면포자의 채집...139
(3) 와편모조 P. bipes 영양세포와 휴면포자의 현존량 조사...140
다. 연구결과...140
(1) Peridinium bipes 휴면포자의 형태학적 특징...140
(2) Peridinium bipes 휴면포자의 현존량...141
(3) 환경요인 조사...142
(가) 수온...142
(나) 용존산소...143
(다) pH...144
(라) 수심변동...144
(4) 휴면포자 발아와 저층 환경요인과 관계...146
(가) 온도...146
(나) 빛...146
(다) 영양염...148
(라) pH...148
4. 녹조생물의 휴면포자와 영양세포 개체군 동태...149
가. 서론...149
나. 재료 및 방법...150
다. 연구결과...150
5. 녹조생물(Microcystis aeruginosa)에 대한 분해미생물의 탐색 I...151
가. 조류 분해세균의 분리 및 탐색(Xanthobacter autotrophicus)...151
(1) 서론...151
(2) 재료 및 방법...152
(가) 시료의 채취...152
(나) 조류의 배양조건...152
(다) 조류 분해세균의 분리...153
(라) 조류분해세균의 조류 분해활성도...153
(마) 조류분해세균의 동정...156
나. 조류 분해세균의 분리 및 탐색 (.Pantoea aggromerans, HYS0504-MK97, MK98, MK99)...158
(1) 서론...158
(2) 방법 및 결과...158
(가) 시료의 채수...158
(나) 조류의 배양조건...158
(다) 조류 분해미생물의 분리...158
(라) 조류 분해미생물의 최적성장조건...160
(1) Optimal temperature...160
(2) Optimal pH...161
(3) Optimal media for algicidal activity...161
(마) 조류분해미생물의 녹조생물 분해 활성도...162
(1) 최적 살조밀도의 확인...162
(2) 조류 성장단계별 조류분해 활성도...162
(바) 조류 분해미생물의 살조효과...164
(사) 조류 분해미생물의 동정...165
6. 적조생물(Peridinium bipes)에 대한 분해미생물의 탐색 II...167
가. 서론...167
나. 재료 및 방법...167
(1) 시료의 채수...167
(2) 조류의 배양조건...167
(3) 조류 분해 미생물의 분리...168
(4) 최적 조류 분해 밀도의 선정...168
(5) 조류의 성장단계에 따른 조류분해활성도...168
다. 결과...169
(1) 조류 분해미생물의 분리...169
(2) 최적 조류분해 밀도의 확인...169
(3) 조류의 성장단계에 따른 살조능...170
라. 고찰...170
제 3 절 녹조예보 및 방제관리 지리정보 시스템 개발 연구...173
1. 업무분석을 통한 기능 설계...173
2. 시스템의 개발환경...174
가. 개발 및 운용에 필요한 S/W 환경...174
나. 사용자별 S/W 환경...174
3. 시스템 구축 범위...177
가. 공간적 범위...177
나. 자료구축 범위...179
4. 예보 알고리즘의 개발...180
가. 사용자료...180
나. 연구절차...181
다. 유해조류발생 메커니즘 규명...183
(1) 유해조류발생과 인자간의 정량적인 상관관계 분석...183
(2) 유해조류발생과 인자간의 정성적인 상관관계 분석...184
라. 예측모델의 개념...185
마. 예측모델 설계...185
제 4 장 기술개발목표 달성도 및 대외기여도...195
1. 연구개발 목표의 달성도...195
2. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가...197
제 5 장 기술개발결과의 활용계획...202
제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...209
제 7 장 참고문헌...213

연구자의 다른 보고서

장만(41) 신경순(45) 장민철(21) 이우진(14) 김영옥(20) 장풍국(13) 윤미란(2) 현봉길(5) 강경화(1) 황청희(9) 한명수(11) 강윤경(1) 이보경(1) 이주연(2) 이주한(19)

참고문헌

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참여 연구원	신경순, 강정훈, 장민철, 이우진, 김영옥, 장풍국, 이재도, 윤미란, 현봉길, 강경화, 황청희, 나정열, 팽동국, 김은혜, 복태훈, 이형빈, 한명수, 강윤경, 기장서, 김백호, 김보라, 노성유, 박명환, 박범수, 서종근, 이보경, 이주연, 이주한, 이해옥, 조수연, 김광훈, 김만규, 박종철, 김영래, 윤민철, T.A.Klochkova,

과제명(ProjectTitle) :	환경친화적 생물소재를 이용한 적조피해 저감기술개발
연구책임자(Manager) :	장만
과제기간(DetailSeriesProject) :	2005
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	적조, 환경친화적 생물소재, 성장제어능력, 영양염, 조기경보,녹조, 환경친화생물소재, 성장제어능력, 대상조류 범위, 조류분해미생물동정,녹조, 유해조류대발생, 녹조예보시스템, 녹조처리관리시스템, 조류
과제수행기간(LeadAgency) :	한국해양연구원
연구목표(Goal) :	○적조 조기탐지 시스템을 구축하여 소규모 크기의 적조발생상황에서 고 효율의 적조제어방법을 적용시켜, 적조의 확대를 방지하는 기술개발을 하고자한다. 이를 위해 당해 연도에는 적조원인생물의 성장을 제어하기 위한 친환경적 생물소재를 탐색하고, 실험실 연구를 통해 현장적용 가능한 소재를 선정한다. 해수중의 적조원인 생물을 조기탐지하기 위해 해수 내 잡음신호를 제거...
연구내용(Abstract) :	○환경친화적 생물소재를 이용하여 적조피해를 줄이고, 이러한 적조원생물의 bloom을 조기탐지하여 피해를 줄이는 데 기여하고자 한다. 이를 위해 우선적으로 적조생물 seed bank를 구축하고, 이를 활용하여 적조관련연구 수행을 지원한다. 적조원인 종을 50여 strain 까지 확대, 유지하며, 대량배양기법을 연구한다. 주요 적조생물종의 생리상태 파악을 위해...
기대효과(Effect) :	○현재 적조생물은 45 strains 배양, 유지하고 있다. 규조류 4종, 와편모조류 4종을 선택하여 질소와 인에 대한 종 특이 소비율 변화를 조사하였다.. 2차년도에 추출된 물질, Algra에 대한 다양한 적조생물에 적용하여 종 특이성 분석 중에 있다. 초음파를 이용한 적조생물 탐지를 위한 방해요소 (공기방울, 난류, 도플러)를 해상실험을 통해 검증하였다...

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