초록 ▼

본 연구 과제에서는 미생물의 활동과 그 부산물인 바이오필름, 바이오미네랄 등을 이용하여 흙의 누수 저감과 침식 저항성 증진에 관한 연구를 수행하였다.

1차 년도에는 국내 수변 구조물 주변 지반의 토착박테리아 군집을 파악 하였으며,미생물이 생성하는 부산물(바이오필름, 바이오미네랄)의 생산 특성을 규명하였다. 나아가 ‘미생물을 이용한 투수율 저감 및 내부 침식 방지 실험’을 수행하기 위하여 부산물 생성 촉진을 위한 배양액의 조성을 결정하였으며, 해당 배양액을 이용하여 생성이 촉진된 부산물로 인한 공극 막힘 및 흙 입자 표면

본 연구 과제에서는 미생물의 활동과 그 부산물인 바이오필름, 바이오미네랄 등을 이용하여 흙의 누수 저감과 침식 저항성 증진에 관한 연구를 수행하였다.

1차 년도에는 국내 수변 구조물 주변 지반의 토착박테리아 군집을 파악 하였으며,미생물이 생성하는 부산물(바이오필름, 바이오미네랄)의 생산 특성을 규명하였다. 나아가 ‘미생물을 이용한 투수율 저감 및 내부 침식 방지 실험’을 수행하기 위하여 부산물 생성 촉진을 위한 배양액의 조성을 결정하였으며, 해당 배양액을 이용하여 생성이 촉진된 부산물로 인한 공극 막힘 및 흙 입자 표면코팅 메커니즘을 현미경으로 관찰하였다.

2차 년도에는 1차 년도에 개발된 기법을 이용하여 실질적인 투수율 저감 및 내부 침식 방지 성능 규명을 위한 실내실험을 진행하였다. 실험 수행 결과, 미생물을 이용할 경우 흙의 투수 계수를 99.9% 이상 감소시킬 수 있었으며 미생물 처리를 하지 않은 대조군과 비교하였을 때 200% 이상의 침식저항성 증진을 보였다. 또한 CFD-DEM 연동수치해석모델을 개발하여 침식실험을 통해 얻어진 결과와 상호 검증을 통해 신뢰도를 확보하였으며, 위에서 개발된 기술의 현장적용을 위한 가이드라인을 제시하였다.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
The objectives of the proposed research is “to develop biological soil reinforcement method using bacteria for leakage and internal resistance in old levee, embankment and earth dams.”The specific aims are as follows:

< 1st year >
1) Identify characteristics of biof

□ Purpose & Contents
The objectives of the proposed research is “to develop biological soil reinforcement method using bacteria for leakage and internal resistance in old levee, embankment and earth dams.”The specific aims are as follows:

< 1st year >
1) Identify characteristics of biofilms and biominerals by bacteria
▪ Identification of microbial communities using NGS in natural soils in Korea
▪ Identification of characteristics of biofilms and biopolymers produced by bacteria
2) Develop method for promoting biological by-product to seal leakage and increase erosion resistance
▪ Investigation of bioclogging and mineral coating by bacterial products using microscopy, and SEM(ESEM) images
▪ Development of growth media to stimulate bacterial products

< 2nd year >
3) Evaluate the efficiency of biological method to seal leakage and increase erosion resistance via laboratory experiments
▪ Evaluation of permeability reduction caused by bacteria and enzyme extracted from bacteria
▪ Evaluation of erosion resistance improvement and uniaxial compression strength increase by bacteria.
4) Develop CFD-DEM coupled modeling techniques to simulate erosion resistance increase
▪ Development of coupled CFD-DEM platform (1-2 year)
▪ Performance evaluation of erosion resistance increase using CFD-DEM coupled numerical modeling
▪ Verification and calibration of coupled CFD-DEM using model test results
5) Develop field-application guideline for biological soil reinforcement method
▪ Development of field guideline for biological soil reinforcement techniques

□ Results
Expected development products are as follows:
(1) Identification of characteristics of biofilms and biominerals by bacteria
(2) Development of method for promoting biological by-product to seal leakage and increase erosion resistance
(3) Performance efficiency evaluation of leakage sealing caused bacteria and enzyme extracted from bacteria.
(4) Performance efficiency evaluation of erosion resistance improvement and uniaxial compression strength increase by bacteria
(5) Development of field guideline for biological soil reinforcement techniques
(6) Development of coupled CFD-DEM for erosion modeling

□ Expected Contribution
• Contribution to unique coupled CFD-DEM techniques for erosion modeling
• Development of future innovative bio-geotechnology
• Development of low-cost and low-impact environment-friendly soil reinforcement technology
• Contribution to soil ecology, soil microbiology
• Reduction of maintenance cost of social infrastructures and increase of safety

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 6
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1. 연구개발 목적 ... 7
• 2. 연구개발의 필요성 ... 9
• 3. 연구개발 범위 ... 10
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 11
• 제3장. 연구수행내용 및 성과 ... 13
• 1. 연구 개발 수행 내용 ... 13
• 2. 연구 개발의 추진전략·방법 및 추진체계 ... 13
• 3. 연구 내용 및 결과 ... 16
• 4. 연구 개발 성과 ... 61
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 63
• 1. 목표 달성도 ... 63
• 2. 관련 분야 기여도 ... 63
• 3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 64
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 64
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 64
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 65
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 65
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 65
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 66
• 제11장. 기타 사항 ... 66
• 제12장. 참고 문헌 ... 67
• 끝페이지 ... 69