초록 ▼

전자빔을 이용한 조류의 제어는 전자빔가속기를 이용하여 높은 에너지의 전자빔을 조류가 번식하고 있는 물에 조사함으로써 방사분해과정에서 생성된 라디칼을 이용하여 조류세포의 사멸을 유도할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내 호소의 수화현상 시 우점을 나타내는 남조류인 Microcysitis sp.와 Anabaena sp., 녹조류인 Scenedesmus sp.와 Chorella sp.를 대상조류로 선정하였다.
전자빔조사에 의한 조류의 물리$\cdot$화학적 특성변화를 평가하기 위해 전자빔조사 전$\cdo

전자빔을 이용한 조류의 제어는 전자빔가속기를 이용하여 높은 에너지의 전자빔을 조류가 번식하고 있는 물에 조사함으로써 방사분해과정에서 생성된 라디칼을 이용하여 조류세포의 사멸을 유도할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내 호소의 수화현상 시 우점을 나타내는 남조류인 Microcysitis sp.와 Anabaena sp., 녹조류인 Scenedesmus sp.와 Chorella sp.를 대상조류로 선정하였다.
전자빔조사에 의한 조류의 물리$\cdot$화학적 특성변화를 평가하기 위해 전자빔조사 전$\cdot$후의 pH, Alkalinity, SCOD, S-protein, S-carbohydrate의 분비특성과 Chlorophyll-a의 변화를 관찰 하였으며 광합성 기작의 무능화 지속성 평가를 위해 전자빔조사 후 시간경과에 따른 물리$\cdot$화학적 특성변화 및 사멸율을 비교평가하였다.
또한 조류 배양체에 전자빔을 조사할 경우 조류의 세포파괴로 인한 세포 내 유기물질의 용출로 세포간 가교(Brige)역할을 하는 Extracellular Polymer Substance(EPS)가 증가하여 Bioflocculation을 유도하고 조류를 참강시킬 수 있다는 가정하에 전자빔조사 후 시간경과에 따른 조류의 참강효율을 평가하였다. 이를 위해 교반속도경사(G Value)를 무교반, $10sec^{-1}$, $20sec^{-1}$,$40sec^{-1}$,$80sec^{-1}$로 달리하여 1일, 2일, 3일간 재배양 하면서 교반강도와 교반시간에 따른 조류의 침강효율에 미치는 영향을 평가하였다.
국내 대부분의 부영양호에서 우점종으로 나타나며 간장독을 유발하는 Microcistin을 분비하는 Microcystis sp.를 대상으로 전자빔조사 전$\cdot$후의 Biotixn 분비량을 측정하였다. Biotoxin 분석은 전자빔을 조사하지 않은 Control 시료 및 1kGy, 2kGy, 4kGy, 8kGy로 전자빔을 조사한 시료의 조체(조류세포)와 원수를 대상으로 HPLC/PDA를 통해 분석하였으며 전자빔 조사 전후의 조체와 수체 내 Mcirocysitn의 Mass Blance를 통해 전자빔조사로 인한 독성물질의 파괴정도를 평가하였다.
전자빔조사에 의한 녹조제어 연속처리시스템의 적용 시 타 수중생물 및 생태계에 미치는 영향을 고려하여 현장적용의 타당성을 평가하기 위해 Daphnia magna와 어류를 대상으로 독성평가를 실시하였다.

Abstract ▼

In this study efforts were made to cultivate algal cultures in laboratory and the alg al culture was irradiated by electron beam accelerator with continuous feeding system in order to disintegrate or damage the algal cells followed by algal bioflocculation. The domi nant algal species encountered in

In this study efforts were made to cultivate algal cultures in laboratory and the alg al culture was irradiated by electron beam accelerator with continuous feeding system in order to disintegrate or damage the algal cells followed by algal bioflocculation. The domi nant algal species encountered in algal blooming in lakes in Korea were tested in this stu dy; Microcystis sp., Anabaena sp. as blue green algae, Chlorella sp. and Scenedesmus sp. as green algae.
In order to accomplish the research objectives, several factors considered were as follows:
(1) Set-up for electron beam accelerator with the continuous feeding system,
(2) Effect of electron beam irradiation(1kGy, 2kGy, 4kGy, 8kGy)on physico-chemical characteristic of algal cell; changes in pH, Alkalinity, SCOD and S-Protein, extracellular polymeric substances(EPS) at right after irradiation and after irradiation under no mixing and continuous mixing intensity(G = $10sec^{-1}$, $20sec^{-1}$, $40sec^{-1}$1 and$80sec^{-1}$),
(3) Effect of electron beam irradiation with continuous feeding system on the degree of algal cell disintegration, chlorophyll-a removal and fluorescent reduction,
(4) Effect of electron beam irradiation with continuous feeding system on the algal bioflocculation under the mixing condition(G=$0^\sim80sec^{-1}$),
(5) Effect of electron beam irradiation with continuous feeding system on the microcystin concentration of the blue green algae,
(6) Mechanism identification of the algal bioflocculation induced by biopolymeric substance released from the cell disintegration,
(7) Effect of electron beam irradiation with continuous feeding system on other ecosystems, e.g. the life of Daphnia magna and fishes,
(8) Economic evaluation of controlling algae in the lakes by electron beam irradiation with continuous feeding system.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 요약서...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• 목차...13
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...22
• 1절 연구개발의 필요성...22
• 1. 기술적 측면...23
• 2. 경제ㆍ산업적 측...24
• 3. 사회ㆍ문화적 측면...24
• 2절 연구개발의 목적...26
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...27
• 1절 국내외 기술개발 현황...27
• 2절 본 연구가 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치...30
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...32
• 1절 이론적 접근 방법...32
• 2절 실험적 접근방법...34
• 3절 연구내용...39
• 1. 국내 호수의 녹조발생현황 파악 및 실험대상 조류 선정...39
• 2. 전자빔 조사에 의한 조류의 물리ㆍ화학적 특성변화...47
• 3. 전자빔 조사에 따른 조류사멸효율 평가...48
• 4. 전자빔조사에 의한 조류의 침강성 효율 평가...51
• 5. 전자빔조사에 의한 Microcystin 독소 파괴율 측정...52
• 6. 전자빔조사가 타 생물체에 미치는 영향평가...56
• 4절 연구결과...57
• 1. 전자빔조사에 의한 조류의 물리ㆍ화학적 특성변화...57
• 2. 전자빔조사에 따른 조류사멸효율 평가...62
• 3. 전자빔조사에 따른 조류의 광합성기작 무능화 지속성 평가...65
• 4. 전자빔조사에 의한 녹조제어 연속처리시스템의 조류침강성 효율 평가...93
• 5. 전자빔조사에 의한 연속처리시스템의 Microcystin 독소 파괴율 측정...120
• 6. 전자빔조사가 타 수중생물체에 미치는 영향평가...123
• 7. 전자빔조사에 의한 연속처리시스템의 현장적용을 위한 경제성 평가...125
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...128
• 1절 연구개발 목표 달성도...128
• 2절 관련분야에의 기여도...131
• 1. 경제적 측면...131
• 2. 사회적 측면...131
• 3. 기술적 측면...131
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...133
• 1절 추가연구의 필요성...133
• 2절 타 연구에의 응용...133
• 1. 전자빔공법을 이용한 환경분야의 연구 및 실용화 사례...133
• 2. 앞으로 활용 가능한 분야...135
• 3절 기업화 추진방안...136
• 제 6 장 참고문헌...138