초록 ▼

□ 연구개요
- 연구 목적: 정족수 감지(quorum sensing, QS) 조절 기술을 통해 고농도 유기성 폐수와 질소 처리를 위한 생물학적 혐기성 폐수처리 공정에서 발생하는 문제점을 해결하고 처리 효율을 높이는 것임. 이를 위해 황산염환원균(sulfate reducing bacteria, SRB)의 메탄 생성을 억제하는 기술과 혐기성 소화 공정에서 메탄 생성 증가를 위한 기술을 개발하고자 함.
- 연구의 필요성: 혐기성 공정이 매우 유용한 친환경 기술임에도 불구하고, 오랜 시간이 소요되고 제거효율이 낮으며 악취 및 부

□ 연구개요
- 연구 목적: 정족수 감지(quorum sensing, QS) 조절 기술을 통해 고농도 유기성 폐수와 질소 처리를 위한 생물학적 혐기성 폐수처리 공정에서 발생하는 문제점을 해결하고 처리 효율을 높이는 것임. 이를 위해 황산염환원균(sulfate reducing bacteria, SRB)의 메탄 생성을 억제하는 기술과 혐기성 소화 공정에서 메탄 생성 증가를 위한 기술을 개발하고자 함.
- 연구의 필요성: 혐기성 공정이 매우 유용한 친환경 기술임에도 불구하고, 오랜 시간이 소요되고 제거효율이 낮으며 악취 및 부식성을 유발하는 가스 생성 등의 문제점이 있음. 이러한 문제점을 개선하기 위해 SRB의 메탄 생성 저하와 혐기성 소화 공정의 낮은 메탄 생성 및 생물막 오염을 해결하는 연구를 수행하고자 함.
- 연구 내용: SRB 및 메탄생성균의 QS 신호 물질 생성 및 QS 역할 연구로, 단독 SRB 및 메탄생성균 선정 및 배양, QS 신호분자 생성 분석, QS 조절에 따른 SRB 및 메탄생성균의 생물막 형성 및 메탄 생성 등이 포함됨.

□ 연구 목표대비 연구결과
가. 정족수 감지 억제가 SRB의 물질대사와 생물막 형성에 미치는 영향 연구
- Desulfovibrio vulgaris의 QS 신호분자 생성 분석을 통해 다양한 AHL을 검출
- D. vulgaris에 QS 억제제인 vanillin 주입시 황산염 환원 및 생물막 형성이 억제됨을 확인
- RNA 시퀀싱을 통한 차등발현 유전자 분석을 수행하여 메커니즘 분석
나. 메탄생성균 반응기에서 AHL 주입에 따른 메탄 생성 분석
- 5종의 메탄생성균의 QS 신호분자 생성을 분석함
- 메탄생성균에 QS 신호분자 주입시 메탄 생성이 증가 함을 확인 함
다. 외인성 AHL이 혐기성 소화의 처리 효율 및 메탄 생성에 미치는 영향
- 회분식 혐기성 소화 반응기에 QS 신호 분자 주입시 메탄 생성이 증가함을 확인
- 각종 수분석 및 미생물 군집 분석, AHL 분석 등을 통해 메커니즘 분석 수행
라. 혐기성 소화 공정에서 QQ의 역할 연구
- 폐수 슬러지로부터 신종 통성 혐기성 QQ 박테리아 분리
- 혐기성 소화에 QQ 박테리아 적용시 메탄 생성이 증가함을 확인
- QQ 박테리아의 역할에 대한 메커니즘 분석을 수행함

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 본 연구 결과를 통해 혐기성 공정에서의 메탄 생성에 있어 정족수 감지(QS)가 중요한 역할을 함을 확인함. 향후 QS 조절 기술을 통해 다양한 혐기성 공정의 효율을 증대하는데 활용될 것으로 기대됨.
- 혐기성 소화 공정은 유기 폐기물 등을 사용하여 바이오가스를 생산하며 이는 에너지원으로 활용될 수 있으므로, 본 연구 결과를 통해 에너지 생산량을 증가 및 에너지 자급 자족에 기여할 수 있음.
- 혐기성 소화 공정은 유기 폐기물 등을 활용하여 자원을 재생하고, 이를 통해 지속 가능한 자원 활용에 기여할 수 있음.
- 혐기성 소화 공정은 바이오가스 생산으로 경제적 가치를 창출할 수 있고, 폐기물 처리 비용을 절감, 에너지 자급 자족으로 인한 에너지 비용도 절감이 기대됨.
- 혐기성 소화 분야에서 미생물간의 신호 역할에 대한 연구는 초기단계이며, 향후 해당 분야의 연구를 통해 전 세계에서 선도하는 연구를 주도할 수 있으며, 이를 통해 우수한 석, 박사 인력을 배출할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 목적 ... 4
• 1.2 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.3. 연구 내용 및 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 정족수 감지 억제가 SRB의 물질대사와 생물막 형성에 미치는 영향 ... 5
• 나. 메탄생성균 반응기에서 AHL 주입에 따른 메탄 생성 분석 ... 5
• 다. 외인성 AHL이 혐기성 소화의 처리 효율 및 메탄 생성에 미치는 영향 ... 5
• 라. 혐기성 소화 공정에서 QQ의 역할 연구 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 33