□ 연구과제

투고	게재일 : 2015년 6월호 Vol. 210, 학술지명 : International Journal of Food Microbiology
내용	염소, 오존 및 자외선 소독 후 활성 마이코박테리아를 검출하기 위한 PMA-qPCR 방법 평가 이은숙 · 이만호· 김복순 PMA 염료는 세포막이 손상된 세포에 투과하여 유전자 증폭을 억제하는 특성을 갖고 있어 살아 있는 세포만을 선택적으로 검출하기 위한 정량 유전자분석법(qPCR)과 함께 적용되고 있다. 마이코박테리아는 소독제에 내성이 강하여 먹는 물에서 감시가 필요하지만, 성장이 느려 배양법으로 신속하게 검출하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 염소, 오존 및 자외선 소독 후에 살아있는 마이코박테리아(Mycobacterium fortuitum)를 신속하게 검출하고, 소독 효과를 평가하기 위한 PMA-qPCR 방법의 적용성을 평가하였다. 이 방법을 적용하면 염소(40 mg/L) 및 오존 처리로 세포막이 손상되어 죽은 세포를 구별하는 것이 가능하였다. 그러나 염소 농도 2 mg/L에서는 세포막 손상이 배양 능력 상실보다 늦게 발현되므로 PMA-qPCR 방법이 배양법을 대체할 수 없었다. 자외선은 세균 핵산의 변형을 일으키는 소독 방법이나, 마이코박테리아의 높은 자외선 요구량(100 mJ/cm2, 99.9% 이상 불활성화; 대장균 10배) 때문에 마이코박테리아의 세포막 손상을 유발할 수 있었다(Fig.1). 따라서 소독제의 특성과 마이코박테리아의 소독제 저항성이 소독 방법 효율성 평가를 위한 PMA-qPCR 방법 적용성에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. PMA-qPCR 방법은 마이코박테리아에 대한 염소(40 mg/L), 자외선 및 오존의 소독효과 평가에 적용이 가능하였고 특히 자외선 및 오존의 소독 평가에서는 배양법을 대체할 수 있었다. Fig. 1. Comparison of the PMA-qPCR, qPCR, and culture methods to evaluate the inactivation of UV-exposed M. fortuitum. ※ International Journal of Food Microbiology Vol. 210(2015년 6월)에 게재된 내용임

출처	(발표일 : 2015년 8월 27일, 발표학회 : 2015 워터코리아 상하수도업무개선 사례발표회)
내용	버려지는 이산화탄소를 활용한 슬러지 이송 배관 막힘 제어시스템 개발 한금석, 최영준 혐기성 소화 후 발생되는 슬러지 이송 시 배관에 스케일이 생성되어 막히는 현상이 국내외에서 문제가 되고 있다. 슬러지 이송배관 내부의 스케일(스트러바이트) 생성은 슬러지 이송속도를 저하시켜 처리 효율이 떨어지고, 후처리시설인 탈수시설에서 응집제가 과잉 투입되고 탈수케익의 함수율이 높아져 슬러지 발생량이 증가될 수 있다. 따라서 슬러지 이송배관의 스케일 생성을 억제하여 슬러지 처리효율릏 개선 할 필요가 있다 필요하다. 본 연구에서는 하수처리시설에서 스트러바이트의 생성 원인을 규명하고, 현장 적용이 가능한 제어 방안을 제시해보고자 한다. S 물재생센터의 소화 슬러지를 대상으로 스트러바이트의 생성 영향인자인 온도, 교반, pH 조건 변화에 따른 스트러바이트 생성 원인물질인 마그네슘과 총인의 농도 변화를 확인했다. 또한 물재생센터에서 혐기성 소화 후에 발생하는 소화 슬러지 및 원심탈수기에서 발생하는 탈수여액을 대상으로 스트러바이트 제어 실험을 수행한 결과, pH가 높을수록 여과액에 잔류되는 인의 함량은 낮았다. 이것은 Mg, Ca과 반응하여 스트러바이트 등 결정성 물질이 생성되는 것으로 판단된다. 온도가 스트러바이트 생성에 미치는 영향은 미미하며, pH가 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 서울시 아리수 정수센터에서 이산화탄소를 이용하여 pH를 조절하는 것에 착안하여 물재생센터에서도 이산화탄소를 활용한 pH 조절이 가능할 것으로 판단되었다. 우선 소화슬러지에 이산화탄소 주입에 따른 pH 제어 가능성을 평가하기 위해 S 물재생센터의 소화 슬러지를 대상으로 시료 200 mL에 이산화탄소 0.5 L/min를 주입하여 실험을 하였다. 반응시간 8분까지 이산화탄소를 주입한 이후 이산화탄소를 주입하지 않았다. 실험 결과, pH 7.5인 소화 슬러지가 이산화탄소 주입으로 pH 6.6까지 떨어지고, 반응시간이 26분일 때 pH 6.9로 잔류시간 18여 분 동안에 pH는 0.2 상승한 것으로 확인되었다. 이 실험을 통해 이산화탄소가 슬러지 내에서 잔류성이 있고, 이산화탄소를 이용한 pH 제어가 가능할 것으로 판단되었다. 또한 탈수약품 주입률도 10% 절감되는 것으로 나타났다. 서울시 물재생센터에서 발생하는 소화가스를 정제하여 버려지는 이산화탄소를 활용한 pH 제어를 통해 슬러지 이송배관의 막힘 해결 및 슬러지 탈수 시 탈수약품 사용량 절감이 가능하였다. 따라서 이산화탄소를 활용한 슬러지 이송배관 막힘 제어 시스템은 소화가스 중 메탄은 에너지로, 버려지는 이산화탄소는 슬러지 pH 제어로 사용함으로써 기후변화에 대응할 수 있는 우수한 시스템이라 판단된다. ※ 2015 워터코리아 상하수도업무개선 사례발표회에 발표된 내용임 ※ 특허출원 :하수배관 막힘 제어 시스템(2015. 2. 23.)