초록 ▼

□ 연구개요
지구미생물은 대사작용을 통해 산화-환원에 민감한 금속이온을 환원하여 광물을 형성하거나 금속이온을 침전시킴으로써 지각 내에서 금속과 유기물의 지구화학적 순환에 기여하는 것으로 알려졌다. 그러나 지구미생물에 의해 형성된 나노광물이 이차적으로 주변의 금속이온과 어떠한 상호작용을 가지는지에 대한 연구는 미비한 상황이다.
따라서 이 연구의 최종목표는 다양한 금속이온의 환원/침전을 통해 탄소와 금속이 온의 순환에 있어서 지구미생물의 역할을 이해하고 ‘지구미생물-생나노광물-금속이 온간의 복합적 상호작용’을 통해 무기오염물

□ 연구개요
지구미생물은 대사작용을 통해 산화-환원에 민감한 금속이온을 환원하여 광물을 형성하거나 금속이온을 침전시킴으로써 지각 내에서 금속과 유기물의 지구화학적 순환에 기여하는 것으로 알려졌다. 그러나 지구미생물에 의해 형성된 나노광물이 이차적으로 주변의 금속이온과 어떠한 상호작용을 가지는지에 대한 연구는 미비한 상황이다.
따라서 이 연구의 최종목표는 다양한 금속이온의 환원/침전을 통해 탄소와 금속이 온의 순환에 있어서 지구미생물의 역할을 이해하고 ‘지구미생물-생나노광물-금속이 온간의 복합적 상호작용’을 통해 무기오염물(Cr^3+/6+, As^3/5+, NO₃^-)로 오염된 오염수의 정화가능성을 평가하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 다양한 환경의 토착금속환원미생물 발굴 및 종 다양성 탐색
다양한 환경(갯벌퇴적물, 지하 심부 암석, 지하수 외)에서 금속환원작용 및 생광물화작용에 기여하는 균주 확보하고 종 다양성을 확인하였다.
(2) 다양한 환경에서 분리된 철환원균인 Shewanella 종들의 철환원작용의 특성 비교
Shewanella 종들은 분리된 서식환경에 따라 전자공여체의 종류별 이용도 및 철환원작용에 차이를 보였다. 철환원작용으로 형성된 생나노자철석의 광물학적 특성 규명및 균질한 형태의 생나노자철석 합성을 위한 미생물의 최적 생장 조건 도출하였다.
(3) 미생물 생성 나노자철석의 숙성(aging)에 따른 광물학적 변화 규명
생나노자철석은 미생물과의 장기간 숙성과정에서 대사물질과의 반응 등에 의해 2차적인 광물 상전이 및 자철석 결정구조의 변화가 수반됨이 나타났다.
(4) 토착금속원미생물에 의한 나노황화철 화합물의 합성 및 광물학적 특성 규명
토착금속환원미생물이 생성한 나노황화철 화합물(Bio-FeS)은 표면적 및 반응성이높아 오염정화 소재로의 활용 가능성을 보였다.
(5) 중금속(Cr, As) 및 질산성질소 복합 오염수 내 오염물질의 정화 효율 평가
생나노자철석은 3가 및 6가의 크롬 오염수와 크롬 및 질산성질소 복합오염수에서 높은 제거효율을 나타냈다. 크롬은 생나노자철석만으로도 90~100% 제거율을 보인 반면, 질산성질소는 금속환원균이 함께 작용할 때 100% 제거율을 보였다. 생나노황화철은 3가 및 5가 비소 및 크롬 복합오염수에서 크롬은 100%, 비소는 98~99% 이상의 제거 효율을 나타냈다.

□ 연구개발결과의 중요성
생나노자철석의 합성과 금속이온과의 상호작용 연구는 천부지권 내 다양한 종류의 미생물들에 의한 철과 유기탄소 그리고 금속이온 등의 생지화학적 순환 및 생광물화작용의 기작을 이해하고, 특히 지구미생물에 의해 형성된 나노광물이 이차적으로 주변의 금속이온(Cr^3+/6+, As^3/5+, NO₃^-)과 어떠한 상호작용을 가지는지 규명하였다. 이는 지구미생물-생나노광물-금속이온간의 복합적 상호작용을 이해하고, 생나노자철석/황화철을 중금속 오염수 처리의 정화소재로 이용할 경우, 생나노광물 종류 및 금속환원미생물의 존재에 따라 무기오염물질 종류에 미치는 영향과 제거 효율이 다를 수 있음을 제시해 주는 자료를 제공한다. 따라서 이는 오염물질의 제거 효율을 높이고, 정화 기작을 규명하는데 필수적 자료로 활용될 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 목표 ... 4
• 3) 국내·외 연구동향 ... 4
• 4) 연구의 범위 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 1) 연도별 연구수행 내용 ... 8
• 2) 연도별 연구수행 결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 27
• 1) 토착금속환원미생물과 금속환원작용의 특성 ... 27
• 2) 중금속(Cr, As) 및 질산성질소 복합 오염수 내 오염물질의 정화 효율 평가 ... 27
• 3) 나노소재의 경제적 대량 생산 ... 28
• 4) 기대 효과 ... 28
• 4. 참고문헌 ... 29
• 5. 연구성과 ... 31
• 끝페이지 ... 32