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본 연구는 도심에 환경적, 경제적 이익을 가져오는 생태적 방음벽을 효율적으로 보존하기 위해 '토양교결 작용’에 영향을 미치는 요인을 찾아보았다. 특히 생태적 관점에서 토양유출을 막기 위한 토양교결 강화가 필수적임에 따라 이를 특정 미생물의 활용을 통해 접근하였으며, 다양한 실험군을 비교하여 분석함으로써 최적의 효율을 보이는 토양 샘플의 환경 조건을 도출하고자 하였다. 연구 과정에서 Bacillus subtilis, Lysinibacillus sphaericus, Sporosacrina pasteurii, Viridibacillus arenosi를 사용하여 토양 샘플을 제작하였다. 모의 강수 실험과 주사기 실험을 이용하여 토양의 교결 정도를 비교하였는데 토양 교결 작용에 Bacillus subtilis와 Lysinibacillus sphaericus의 영향이 크다는 결과를 도출하였다. 또한, Bacillus subtilis는 Dextrose 농도가 7.5(g/L)일 때, Lysinibacillus sphaericus, Sporosacrina pasteurii와 Viridibacillus arenosi는 Dextrose 농도가 2.5(g/L)일 때 가장 CaCO3 생성량이 높다는 경향성을 파악할 수 있었다. Calcium Acetate 농도는 10(g/L)일 때가 가장 효율적임을 확인할 수 있었다.

주제어: 생태방음벽, 토양 교결 증대, 미생물 배양 조건

지금까지 생물과 유해화학물질 간의 연구는 거의 대부분이 유해화학물질이 생물에 끼치는 부정적 영향과 그 정도에 대해 다루었다. 하지만 본 연구에서는 유해화학물질이 오히려 생장에 긍정적 영향을 끼칠 수 있다는 선행 연구를 토대로 EC, SEM/EDX 외 여러 정량적인 분석을 통하여 유해화학물질이 식물의 생장에 긍정적 영향을 끼치는 것을 규명 및 그 원인을 분석했다. 본 연구에 따르면 유해물질을 첨가했을 때 대조군에 비해 식물생장이 잘 된 경우는 식물 세포벽이 두꺼운 경우, 중금속흡착능이 있는 경우, 토양 배수가 원활한 경우 등에서 유해자극을 주었을 때 나타나는 생장률과 생존율이 더 높게 나타났다. 끝으로 각 측정방법을 비교하고, 경우를 나누어 환경적 응적 모델을 제안하였다.

주제어: 환경변화, SEM/EDX, EC 변화, 나노표면구조, 유해물질

카페인은 각성효과를 나타내어 현대인들의 생활에 광범위하게 쓰이는 약물 중 하나이다. 이를 위해 커피의 소비량이 많아지는 만큼 커피 제조에 사용되고 남은 커피박의 양도 상당하다. 이러한 커피박의 비료 가능성 등도 많은 연구가 되었지만, 이때 충분히 카페인이 사라지는지 알 수 없었 다. 이에 우리는 분해자인 버섯을 이용한 커피박 배지에서 자란 버섯에 카페인이 남아있을지를 연구하였고, 결과적으로는 버섯에 카페인이 남아있음을 알 수 있었다. 그 양은 2,71mg/100mL로 미량이지만 일반적인 상식에 커피박 버섯 배지에서 자란 버섯에 카페인이 없을 거라는 통념이 깨어졌다고 생각된다. 또한 카페인이 작물 생장에 영향을 미치는 만큼 퇴비로 사용했을 때 미치 는 영향성과 카페인이 흡수한 작물의 섭취가 괜찮을지에 대한 연구가 더 필요하리라 생각된다.

주제어: 카페인 분해, 버섯, 퇴비, 작물 생장

스티로폼이 환경과 인간에 끼치는 악영향을 인지하고 버섯의 균사를 이용한 구조물로 단열재를 만들어 대안을 마련하고 하였다. 버섯을 톱밥과 미강 혼합물에서 배양하고, 블록 모양으로 가공한 뒤 단열재의 열 전도성과 압축응력과 같은 물리적 특성을 측정하고자 하였다. 그러나 버섯을 배양하는 단계에서 철저한 멸균과정을 거쳐도 다른 곰팡이가 더 많이 성장하는 문제가 발생하였다. 따라서 이 곰팡이의 출처와 성장 조건을 알아내기 위한 실험들과 더불어 카페인이 곰팡이의 성장은 저해하지만 버섯의 성장에는 영향을 미치지 않는 물질로써 합당한지에 대해 실험하였다. 실험 결과 곰팡이는 외부에서부터 고온, 밀폐 상태에서 곰팡이는 빠르게 성장하였고 카페인은 버섯의 성장에는 영향을 미치지 않으나 곰팡이의 성장은 방해하는 경향을 확인하였다.

주제어: 버섯, 단열재, 곰팡이, 카페인, 배양

농업 과정에서 인간은 작물의 생산량을 늘리기 위해 농약 및 화학약품 그리고 인공 비료를 사용 하였다. 하지만 리우 선언 이후 농약 및 비료의 사용을 줄이고 지속이 가능한 농업을 확대해나가 기 위해 현재 많은 환경 농법에 대한 연구가 진행되고 있다. 식물에는 식물의 생장을 촉진할 수 있는 식물 생장호르몬이 존재한다. 기존에는 식물 호르몬을 인간이 인위적으로 생성하여 투여하였 다. 하지만 식물 생장촉진 박테리아(PGPB)는 직접적으로 식물생장호르몬을 생성할 수 있다. 따라 서 본연구에서는 이러한 비료들의 대체제로 식물생장호르몬을 방출하는 세균들을 이용하였다. 오히려 세균들이 흡수하는 영양분의 양이 많아 생장이 저해되는 것으로 추론하였다. 이를 해결하기 위해서는 PGPB의 농도를 식물 종에 따라 적절하게 조절해야 한다는 결론을 얻었다.

주제어: 식물생장호르몬, 식물생장촉진박테리아(PGPB), 옥신(auxin), 사이토키닌(cytokinins)

최근 친환경적인 작물 재배법으로 수경재배법이 주목받고 있다. 수경재배는 외부 환경에 상관없이 일정한 생산물을 얻을 수 있지만, 조명, 양액 공급 등 일정한 조건을 맞춰주기 위한 전기가 많이 소모된다. 유글레나는 광합성 생물로서, 산소를 배출하면서도 사체는 식물의 비료로 사용되기도 한다. 본 연구에서는 유글레나의 특성을 활용하여 기계적 개입을 최소화한 새로운 형태의 수경재배법을 고안하였다. 서로 다른 농도의 유글레나 혼탁액을 제작하여 유글레나의 농도와 산소포화도 간의 관계를 확인하였다. 양액과 공기 공급(MO), 유글레나와 양액 공급(ME), 유글레나와 공기 공급(EO), 유글레나만 공급(E)한 4개의 조건에서 청상추 씨앗을 심고 발아율을 비교했으며, 잎의 개수와 생체량을 비교하여 어떤 조건에서 유글레나가 더 잘 자랐는가를 확인하였다. 발아율은 ME, EO, E 군에서 모두 100%로 가장 높게 나타났고, 잎의 개수는 EO가 가장 높게 나타났으 며, 생체량은 E군이 가장 높게 나타났다. 이로서 양액 공급기나 공기 펌프와 같은 외부적 개입없이 유글레나만을 이용한 수경재배도 기존의 수경재배를 대체할 만큼의 효율을 가지고 있음을 알 수 있다.

주제어: 유글레나, 생태친화, 지속가능한 농작법, 미래 식량

잠자리 수채는 길게 접힌 아랫입술을 순간적으로 뻗어 먹잇감을 낚아챈다. 물의 저항을 이겨내고 빠르게 운동하는 아랫입술의 구동 원리 및 구조적 특성에 대한 연구는 곤충 연구의 이해도 증진에 기여할 뿐 아니라 추후 생체모방 기기로써 활용가치 또한 높을 것으로 기대되는 분야이다. 이에 이번 연구에서는 국자형, 주걱형 아랫 입술의 구조적 특징을 해부학적, 역학적 관점에서 분석 하였다. 해부를 통해 파악한 관절 위치와 부위별 분석을 기초로, 관절의 펼침각과 길이 비를 측정했으며 수채의 사냥 영상 분석을 통해 사냥의 단계 및 물리량을 분석했다. 이를 통해 궁극적으로 국자형, 주걱형 아랫입술의 구조적, 역학적 특징에 대한 생체역학적 비교 및 해석을 수행할 수 있었다.

주제어: 잠자리 수채, 아랫입술, 국자형, 주걱형, 구조, 생체역학

본 연구에서는 강한 산화제인 과망가니즈산 이온을 첨가하여 구리 항균필름의 효과를 강화하는 방법을 제시하였다. 과망가니즈산 이온은 강한 산화제로, 이온화를 촉진하므로 구리의 contact killing 효과가 강화될 것으로 기대하였다. 구리 이온 수용액과 과망가니즈산 수용액을 준비하고, 여러 방법으로 배합한 수용액을 페이퍼 디스크에 적셨다. 페이퍼 디스크를 대장균을 도포한 고체 배지 위에 접종하여 하루 동안 배양하고 디스크 주위 킬링 존의 크기를 측정했다. 이 킬링 존의 크기를 토대로 수용액들의 항균 성능의 경향성을 파악했다. 실험 결과 구리 이온과 과망가니즈산 이온을 섞은 수용액이 구리 이온만 첨가한 수용액보다 평균적으로 18% 이상 큰 킬링 존을 가졌 다. 이를 통해 실제로 과망가니즈산 이온에 의해 항균 효과가 강화되는 것을 확인할 수 있었다.

주제어: 과망가니즈산 이온, 산화제, 구리의 이온화, 항균 효과, contact killing

포도 껍질 속 탄닌, 편백잎 속 피톤치드, 모링가잎 속 페놀성 화합물을 에탄올 추출법을 이용하여 추출한 추출물과 LB 액체 배지에서 24시간 배양된 대장균, 황색포도상구균을 혼합하여 흡광도를 측정한 결과 흡광도가 감소하는 것을 통해 추출물 속에 항균 작용을 하는 물질이 있는 것을 파악 했다. 각 항균 물질들의 세균 종류에 따른 항균 작용 정도를 알아보기 위해 disk 확산법을 진행 했다. 대조군으로는 증류수, 70% 에탄올, Streptomycin, Ampicillin을 설정하였다. 그 결과 생육저해환이 포도 추출물은 대장균에서 평균 9.33㎜, 황색포도상구균에서는 9.56㎜으로 나타났고, 편백잎 추출물은 대장균에서 5.29㎜, 황색포도상 구균에서는 5.95㎜가 나타났다.

주제어: 대장균, 황색포도상구균, 천연항균물질, 항균작용

프리바이오틱스는 장내에 도달해 유익균의 먹이가 되어 장내 균총을 개선한다. 사람들은 건강에 관한 관심이 높아지면서 프리바이오틱스를 프로바이오틱스와 함께 섭취하여 장내 미생물 생장을 돕고자 한다. 기존의 효소 공정으로 생산한 프리바이오틱스의 경우 올리고당의 종류가 한정적이어 서 장내 미생물 균총이 불균형해지기 쉽다. 본 연구는 기존 합성 방법이 아닌 프리바이오틱스의 작물 유래 올리고당 추출 방법을 제시하였다. 돼지감자, 당근, 우엉 3종의 작물 분말에 에탄올을 가한 후 교반, 여과, 용매 제거의 과정을 거쳐 추출물을 얻었다. 또한, 추출한 올리고당의 상품성 을 높이기 위해 액체 질소로 급속 냉동한 후 동결건조하고 체로 분쇄하여 분말 형태의 추출물을 얻었다. TLC 분석을 통해 돼지감자와 우엉 추출물에서 대조군인 프락토올리고당과 동일한 위치와 더 큰 올리고당의 위치에 spot이 형성되어 추출물에 여러 종류의 올리고당이 함유되어 있음을 확인하였다. 추출물의 프리바이오틱 효과를 검증하기 위해 돼지감자, 우엉, 당근의 추출액을 첨가 한 미생물 배지에서 3종의 혐기성 미생물(Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Bifidobacterium adolescentis)의 생장을 조사하였다. 대조군으로 당이 첨가되지 않은 배지, 포도당 첨가 배지, 프락토올리고당 첨가 배지를 사용하였고, 실험군으로 추출물 3종을 넣은 배지를 사용하여 미생물을 배양한 후 CFU method를 통해 계수하였다. 이중 우엉 추출물이 다양한 종류의 올리고당을 함유하여 3종의 장내 미생물 모두에 대해 뛰어난 프리바이오틱 효과를 보였다.

주제어: 장내 미생물, 프리바이오틱스, 올리고당, 작물 추출물, TLC

전기 자극이 식물의 생장과 내열성에 미치는 효과를 탐구하였다. 전기 자극을 가한 무와 보리는 열처리 후 유의미하게 1차 뿌리 생장이 증가하였으며 무의 떡잎과 보리의 자엽초의 이온 유출 측정을 통해 막 손상 정도를 살펴본 결과 전기 자극을 가한 식물이 열처리 후에 낮은 이온 유출 경향을 보였다. 내열성 관련 유전자 HSP70, HSP90, HSP17, HSP18과 뿌리 생장 관련 유전 자 BRL1, EXPA4, GRF2, GRF5의 발현 정도를 RT-PCR 방법을 통해 조사하였다. 전기 자극을 주고 열처리된 식물군에서 HSP70 유전자 발현이 매우 높았으며 BRL1과 EXPA4 유전자는 전기 자극을 준 식물군에서 발현 정도가 높았다. 이를 통해 전기 자극이 식물의 생장과 내열성에 영향을 줄 수 있는 것으로 보인다.

주제어: 식물 생장, 내열성, 전기 자극, 이온 유출, 유전자 발현

본 연구는 식물의 생장을 촉진하는 스테로이드성 식물 호르몬인 브라시놀라이드(BL)과 면역 반응 에 관여하는 펩타이드성 식물 호르몬인 Pep1이 애기장대에 미치는 영향에 대해 알아보고자 수행 되었다. BL과 Pep1을 각각 그리고 동시에 애기장대에 처리한 뒤 발생하는 생장 및 면역 관련 유전자 발현량의 변화와 형태적 변화를 관찰, 분석하였다. RT-PCR을 진행하여 Ct method를 통해 상대적 유전자 발현량을 비교한 결과, BL을 처리한 경우 식물의 생장이 촉진되며, Pep1을 처리한 경우 식물의 면역 반응이 촉진됨을 알 수 있었다. BL과 Pep1을 동시에 처리한 경우 식물의 생장과 면역 반응이 촉진됨을 확인했다. 잎 표피 공변세포의 평균 크기를 측정, 비교한 결과 대조군에 비해 BL을 처리한 경우 크기가 증가했고, Pep1을 처리한 경우 크기가 감소하였다. BL 과 Pep1을 동시에 처리한 경우 크기가 증가하였다. 이로써 병원체에 대한 저항성을 가지는 동시 에 생장이 저해되지 않는 식물 개발의 가능성을 확인하였다.

주제어: 애기장대, 브라시놀라이드, Pep1, 생장, 면역