Earticle

석유나 천연가스와 같은 화석연료가 발견되기 전에는 식물성 바이오매스 (plant biomass)가 주요 에너지원이었 다. 19세기 crude oil의 발견은 저렴한 액상연료를 만들어 내어 산업화 및 생활수준 향상에 기여하였다. 현재, 석유자 원의 감소와 함께 경제성장에 의한 석유수요 증가, 그리고 화석연료에 대한 정치 및 환경측면의 관심 등이 어우러져, 연료 및 화학원료의 지속가능한 (sustainable) 생산을 위한 경제적이고 효율적인 공정 개발이 절실하다. 이러한 측면 에서, 최근 식물성 바이오매스는 지속가능한 유기성 탄소 원이며, 식물성 바이오매스로부터 생산된 바이오디젤 및 바이오 에탄올과 같은 바이오연료 (biofuel)는 지속가능한 액체연료라고 할 수 있다. 바이오디젤은 부족한 석유를 부분적으로 대체할 수 있 기 때문에 지난 10여년간 상당한 관심을 끌어왔다. 팜유, 유채유, 대두유 등 식물성 오일로부터 생산되는 바이오디 젤은 무독성, 생분해성, 낮은 황 함유율로 유해물질 배출이 적고, 거의 CO2-neutral 수송연료이다 [1]. 바이오디젤 생산 에 에너지 투입이 필요하지만, 화석연료보다 온실가스 배출 이 상당히 적으며, 더 효율적인 방법으로 바이오 연료를 생산 할 수 있다면 greenhouse gas neutral 도 가능하다. 이러한 여러 가지 장점 때문에 북미 및 유럽에서는 높은 곡류 가격 에도 불구하고 시장 점유율이 증가하고 있다. 2000년 이후 바이오디젤 시장이 10배 이상 성장하였으며, 그 결과 바이 오 연료가 2007년 전 세계 수송 연료의 1.7%를 차지하였 다 [2]. 또한, 최근의 전 세계적인 친환경 녹색성장 정책과 더불어, 각 국에서는 바이오 연료 도입 목표치를 설정하여 정책적인 지원을 하고 있다. 따라서, 현재의 기술적, 정책 적인 측면을 고려하면 바이오디젤을 포함한 바이오 연료의 비중이 25-30%까지 확대될 것으로 전망하고 있다 [3]. 국내 에서도 정부의 저탄소 녹색성장 정책에 부응하여 향후 바이 오디젤 보급률을 2012년에 3%, 2020년에는 7%까지 확대 하기로 하여, 관련 시장 확대 및 기술개발이 활성화될 것 으로 기대된다 [4]. 향후, 바이오디젤 관련 기술 개발 방향을 설정하고 제도적 지원을 위해서는 바이오 디젤의 친환경 특성 및 경제성 등에 대한 보다 정량적이고 정성적인 평가가 필요하다. 따라서, 바이오디젤 생산에 대한 환경 및 경제성 평가 (environmental and economic evaluation)를 위한 전과정 평가 (LCA, life cycle assessment) 연구를 통해, 지구 온난화 지수 (GWP, global warming potential), 에너지 소비량, 생산비용, 생산 기술 및 feedstock에 대한 분석 연구가 실시되고 있다. 본 논문에서는 바이오 디젤의 LCA 연구 현황을 정리하고, 최 근의 경제성 및 기술적인 관련 이슈들에 대한 분석을 통해 향후 전망을 기술하였다.

Biodiesel is a type of biofuel obtained from bioresources and able to use in diesel vehicles as an alternative/ additive to petro diesel. In recent biodiesel research, there are three main issues which include high quality biodiesel, low cost feedstock and a highly efficient biodiesel production process. The sustainable production and use of biodiesel are attracting much attention in the renewable energy field. In this paper, we review some of the literatures related to environmental and economic evaluation for biodiesel production and analysis the issues including life cycle assessment (LCA), global warming potential (GWP), energy consumption, biodiesel production cost, production technologies and feedstock.

트롬빈은 혈액응고과정에서 가장 중요한 단계 즉, 피 브리노젠을 피브린으로 전환시켜 핏덩이를 만들 뿐만 아 니라, 여러 가지 생물학적 조절기능 (염증, 알레르기, 종양 의 성장, 전이, 세포자멸사) 등에 관여한다 [1-7]. 트롬빈 은 염증반응에서 보여주는 영향은 주로 백혈구세포, 혈소 판과 혈관내피세포를 조절하는 능력에 의존한다 [5, 7-9]. 그리고 트롬빈은 G protein-coupled receptors (GPCR)중 의 하나인 protease-activated receptors (PARs)로 알려진 수용체와의 상호작용을 통해 각종 세포작용을 조절한다 [10-11]. 현재까지 4가지 종류의 PAR (PAR-1, -2, -3 그리 고 -4)이 밝혀졌는데, PAR 수용체의 N말단에 프로테이즈 에 의해 잘려지는 부위가 각각 밝혀졌다 [10-12]. PAR-1, PAR-3 그리고 PAR-4는 트롬빈, 카셉신 G 그리고 트립 신에 대한 수용체인 반면 [13-16], PAR-2는 트립신, 트립 테이즈, 아크로신 그리고 혈액응고인자 중 Xa와 VIIa에 대한 수용체이지만 트롬빈에 대해서는 반응을 하지 않는 다 [17-21]. PAR-1이 트롬빈의 수용체인 것이 밝혀진 후 [15, 22], PAR-1 수용체를 통한 트롬빈에 의한 여러 세포 작용 예를 들어, 혈관내피세포로 백혈구의 부착, 혈관조절 작용, 혈소판응집, 혈관신생작용 그리고 내피세포막에 대한 작용 등이 밝혀졌다 [23-30]. 트롬빈이 PAR-1의 N말단부위에 결합하면 PAR-1의 41번 아미노산 잔기 (Arg)과 42번 아미노산 잔기 (Ser) 사이의 펩타이드 결합을 트롬빈이 자름으로써 PAR-1은 활성화가 [10-11]. 현재까지 4가지 종류의 PAR (PAR-1, -2, -3 그리 고 -4)이 밝혀졌는데, PAR 수용체의 N말단에 프로테이즈 에 의해 잘려지는 부위가 각각 밝혀졌다 [10-12]. PAR-1, PAR-3 그리고 PAR-4는 트롬빈, 카셉신 G 그리고 트립 신에 대한 수용체인 반면 [13-16], PAR-2는 트립신, 트립 테이즈, 아크로신 그리고 혈액응고인자 중 Xa와 VIIa에 대한 수용체이지만 트롬빈에 대해서는 반응을 하지 않는 다 [17-21]. PAR-1이 트롬빈의 수용체인 것이 밝혀진 후 [15, 22], PAR-1 수용체를 통한 트롬빈에 의한 여러 세포 작용 예를 들어, 혈관내피세포로 백혈구의 부착, 혈관조절 작용, 혈소판응집, 혈관신생작용 그리고 내피세포막에 대한 작용 등이 밝혀졌다 [23-30]. 트롬빈이 PAR-1의 N말단부위에 결합하면 PAR-1의 41번 아미노산 잔기 (Arg)과 42번 아미노산 잔기 (Ser) 사이의 펩타이드 결합을 트롬빈이 자름으로써 PAR-1은 활성화가 된다 [11-12]. 이와 같은 효소학적반응은 PAR-1의 6개의 loop 중 2번째 loop (아미노산 잔기 248번∼268번)와 상호 작용하는 tethered ligand로 알려진 새로운 부위를 노출시 킨다 [11-12]. PAR-1은 여러 조직과 세포 예를 들어, 단백구, 섬유모세포, 혈소판, 치아속질세포, 평활근세포, 뉴론 그리 고 몇몇의 종양세포에서 발견이 되고 있다 [15, 31-36]. 뿐만 아니라, 최근의 연구결과는 생리학적 그리고 병리학적으로 PAR-1이 혈관조절기능이 있다는 것을 보여주었다 [2-3]. 정상적인 인체의 동맥에서, PAR-1은 혈관내피세포에 한정 이 되지만, 동맥경화증에서는 염증반응이 일어나는 곳에서 PAR-1의 발현이 증가되었다 [37]. TNF-α는 염증반응을 일으키는 사이토카인인데, 주로 활 성화된 대식세포에서 생성이 되며, 백혈구, 내피세포 그리 고 비만세포에서도 생성이 된다 [38-39]. 특히, TNF-α는 내피세포에서 NF-kB (Nuclear Factor Kappa B)의 활성화 를 통해 염증반응을 일으킨다는 것은 잘 알려진 사실인데, TNF-α는 염증반응을 동반하는 여러 가지 병변 예를 들어, 류마티스 관절염, 건선, 크론병 그리고 폐렴에서 높은 수치 로 발견이 된다 [38, 40-42]. TNF-α는 TNF-α 수용체인 TNFR (TNF Receptor)의존적인 신호전달기전을 통해 전 사인자인 NF-kB를 활성화시킨다 [38-39, 43-45]. 최근의 몇몇 연구에서 트롬빈이 PAR-1의 활성화를 통 해 염증반응을 일으킨다고 보고되었는데, 특히 트롬빈은 HUVECs (Human Umbilical Vein Endothelial Cells)세포 에서 염증을 유발하는 유전자인 IL (Interleukin), 성장인자인 EGF (EGF-like Growth Factor)와 PDGF (Platelet Derived Growth Factor), 세포부착단백질 (CAM, Cell Adhesion Molecules)중 E-selectin, P-selectin, intracellular adhesion molecule-1 (ICMA-1) 그리고 vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1)의 발현을 증가시킨다 [8, 46-49]. 트롬빈은 염증반응을 일으킬 뿐만 아니라, 혈관내피세포 에 대한 백혈구의 부착 및 이동을 촉진함으로써 면역반 응을 일으킨다 [50]. 그러나 이와 같은 트롬빈의 염증유 발반응은 모두 최소 1 nM이상의 트롬빈이 매개하는 반 응이다. 최근에 우리는 HUVEC 세포에서 저농도 (25 pM ∼50 pM)이 항염증반응을 유발시킨다는 것을 보고하였 는데, 여기에는 혈관내피세포막의 보호, 혈관내피세포막 에 대한 백혈구의 부착 및 이동 저해, 그리고 세포부착단 백질의 발현저해 등이 포함된다 [51]. 따라서 이 논문에 서는 저농도의 트롬빈이 과연 TNF-α가 매개하는 IL-6 유 전자의 발현에 어떤 영향을 미치는지를 연구하였다. 그 결과, TNF-α는 HUVEC 세포에서 NF-kB의 활성화를 통 하여 IL-6 유전자의 발현을 매개하였고, 저농도의 트롬빈 을 전 처리하면 TNF-α가 매개하는 IL-6 유전자의 발현이 저해되는 것을 보여주었다. 뿐만 아니라, 이와 같은 저농 도 트롬빈이 매개하는 항염증효과반응에는 세포내부에 있는 PI3-Kinase가 관여하는 것도 밝혔다. 그래서 TNF-α 에 의해 유도되는 염증반응에서 저농도의 트롬빈이 보여 주는 항염증효과를 통해, 염증으로 유발되는 각종 질환을 치료하는 치료후보물질로서 저농도의 트롬빈의 그 효과 가 있을 것으로 기대된다.

Here, we evaluated the effect of thrombin on the interleukin-6 production induced by tumor-necrosis-factor-α in endothelial cells. It is well known that tumor-necrosis-factor-α mediates inflammatory responses by activation of nuclear factor-kappa-B in endothelial cells. Here, we showed that lower concentration of thrombin decreased the production of interleukin-6 induced by tumor-necrosis-factor-α and this inhibitory effect of thrombin on interleukin-6 production was mediated by interacting with protease-activated-receptor-1. In addition, phosphoinositide-3-kinase was also involved the anti-inflammatory responses by lower concentration of thrombin in endothelial cells. These results suggested that lower concentration of thrombin mediated anti-inflammatory responses by interacting with protease-activated-receptor-1 on the cell membrane and phosphoinositide-3-kinase in the cell. These findings will provide the important evidence in the development of new medicine for the treatment of severe sepsis and inflammatory diseases and good clue for understanding unknown mechanisms by which thrombin showed the pro-inflammatory or anti-inflammatory activities in endothelial cells.

가래나무 (Juglans mandshurica Maximowicz)는 가래 나무과에 속하는 낙엽교목으로 높이가 10-20 m 정도로 나무 껍질은 암회색이며 꽃은 4-5월 사이에 피며, 중국, 시베리아, 한국 등지에 널리 분포하고 있다 [1]. 한방에서는 봄에서 가을 사이에 수피를 채취하여 말린 것을 추목피 (楸木皮)라 하며 수렴과 해열, 눈을 맑게 하는 등의 효능이 있어 장염, 이질, 설사, 맥립종, 눈이 충혈하고 붓는 통증 등에 처방하 고 있다 [2]. 가래나무의 주성분으로는 naphthoquinones, naphthalenyl glucosides, α-tertalonyl glucopyranosides, diarylheptanoyl glucopyranosides, flavonoids 등의 페놀성 화합물들이 보고되었다 [3-5]. 멜라닌 (melanin)은 적갈색 또는 흑갈색의 고분자 화합물 로서 멜라노사이트 (melanocyte)내 멜라닌소체 (melanosome) 라는 소기관에서 단계적 (cascade) 효소반응에 의해 합성 된다 [6]. 사람의 피부색을 결정하는 가장 큰 인자는 멜라 닌 색소로 멜라노사이트의 멜라닌 합성능, 케라티노사이트 (keratinocyte)로 이행된 멜라닌소체의 수, 그 성숙도, 존재 양식에 따라 인종에 따라 피부색이 차이가 나는 것으로 알 려져 있다 [7]. 멜라닌은 외부 환경으로부터 피부세포를 보 호해주는 역할을 하지만 자외선 노출 및 피부 노화로 인해 생리기능이 떨어지게 되면 멜라닌이 국소적으로 과도하게 합성되거나 피부 표면에 침착되어 기미, 주근깨 및 다양한 색소침착을 형성하고 심하게는 피부암을 유발하는 것으로 알려져 있다 [8]. 멜라닌의 부정적인 기능 때문에 최근 멜라닌 생합성 대사 에 대한 연구가 arbutin [9], kojic acid [10], oxyresveratrol [11], hydroquinone [12] 등에 대해 이루어져 화장품 산업에 서 미백제, 의약품 산업에서 피부 질환 치료제 등으로 사용 되고 있다. 그러나 미백 화장품의 원료로 사용되었던 kojic acid와 hydroquinone에서 부작용이 보고되면서 [12], 최근 로서 멜라노사이트 (melanocyte)내 멜라닌소체 (melanosome) 라는 소기관에서 단계적 (cascade) 효소반응에 의해 합성 된다 [6]. 사람의 피부색을 결정하는 가장 큰 인자는 멜라 닌 색소로 멜라노사이트의 멜라닌 합성능, 케라티노사이트 (keratinocyte)로 이행된 멜라닌소체의 수, 그 성숙도, 존재 양식에 따라 인종에 따라 피부색이 차이가 나는 것으로 알 려져 있다 [7]. 멜라닌은 외부 환경으로부터 피부세포를 보 호해주는 역할을 하지만 자외선 노출 및 피부 노화로 인해 생리기능이 떨어지게 되면 멜라닌이 국소적으로 과도하게 합성되거나 피부 표면에 침착되어 기미, 주근깨 및 다양한 색소침착을 형성하고 심하게는 피부암을 유발하는 것으로 알려져 있다 [8]. 멜라닌의 부정적인 기능 때문에 최근 멜라닌 생합성 대사 에 대한 연구가 arbutin [9], kojic acid [10], oxyresveratrol [11], hydroquinone [12] 등에 대해 이루어져 화장품 산업에 서 미백제, 의약품 산업에서 피부 질환 치료제 등으로 사용 되고 있다. 그러나 미백 화장품의 원료로 사용되었던 kojic acid와 hydroquinone에서 부작용이 보고되면서 [12], 최근

Juglans mandshurica belongs to the family Juglandaceae is known to contain a wide range of pharmacological activities including anti-cancer, anti-inflammation, astringent, and anti-human immunodeficiency virus-type 1 (HIV-1). Melanogenesis refers to the biosynthesis of melanin pigment in melanocytes. In this study, to investigate the whitening activity of the extracts from Juglans mandshurica, we measured effects on a tyrosinase activity, a melanogenesis, and a tyrosinase synthesis in the B16/BL6 melanoma cells and an antioxidant activity. The extracts significantly scavenged a 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and a superoxide anion radicals in a dose-dependent manner with a SC50 value of 20 μg/mL and 25 μg/mL, respectively. Also, the tyrosinase activity and melanogenesis were significantly inhibited by the extracts. Furthermore, the synthesis of tyrosinase protein was significantly decreased by the extracts in enzyme-linked immunosorbent assay. Double blind study on the clinical efficacy of a cream containing 2% of the extracts showed that the extracts have a significant skin whitening effect. Therefore, this study demonstrates that the extracts from Juglans mandshurica may be useful as a potential agent for skin whitening.

소독 공정은 2차 오염 없이 원하는 수준으로 병원성 미 생물을 제어하는 공정으로 정수처리 및 하수처리 공정에서 가장 중요한 공정 중의 하나이다. 소독 공정에 대한 지속 적인 연구 및 개발에도 불구하고 지난 10년간 병원성 미생 물에 의한 지속적인 발병사례가 보고 되고 있어, 소독 공정 에 대한 관심 및 중요성이 증가하고 있다 [1]. 국내에서는 염소 소독 이외의 소독 방식에 대한 설치실적 및 운영기술 축적 부족 등으로 지자체에서 소독방법 선정 에 많은 애로가 발생하고 있다. 최근에는 염소 소독의 단점 들로 인하여 여러 가지 대체 소독법들이 개발되었는데, 이 중 화학적 방법으로는 과산화수소, 구리, 철염, 오존, 과망 간산칼륨 등이 있고, 물리화학적 방법으로는 이산화티타늄 광촉매 분해반응, 광 소독 등이 있으며, 물리적인 방법으로 는 자기장, 마이크로 파, 초음파, 자기장 및 자외선 소독 등 의 방법이 있다 [2,3]. 이들 여러 소독방법들 중 대부분의 방법들은 염소 소독을 대체할 수 있는 방법으로 인식되지 못하고, 오존과 자외선 조사만이 비교적 정수처리나 하수처리 공정에서 대안으로 채택되고 있다. 그러나 오존 소독은 오존 발생장치 및 배오 존 파괴를 위한 장치 등 부속설비가 필요하고, 장치의 가격 이 높고 부유물질이나 유기물질이 존재하는 경우 오존 요구 량이 증가되어 경제적 타당성이 적은 것으로 알려졌다 [3,4]. 파장이 짧은 자외선의 조사는 살생물제 (biocide) 효과가 있는데, DNA 복제를 방해하는 thymine dimers를 DNA내에 생성하여 살균시키는 것으로 알려져 있으며, 파장이 254 nm 에서 그 효과는 최대인 것으로 알려져 있다. 자외선 조사는 모사 배관 시스템에서 염소 소독, 가열, 오존 소독보다 미 생물 살균에 효과적이며, 소독 부산물이 발생하지 않아 수 질에 영향을 주지 않고, 배관을 부식시키지 않는 등의 장점 이 있다. 그러나 자외선 살균 시스템은 미생물 회복 (repair) 의 잠재적인 위험을 가지고 있어, 미국과 유럽에서는 후처 리로 염소 소독이 필요한 것으로 보고 되고 있다 [3,5]. 최근 기존의 소독제로 처리하기 어려운 병원성 미생물 들이 새롭게 발견되고, 그에 따라 기존 소독 공정과는 다른 새로운 소독 기술이 개발되고 있다. 초음파 공정은 기존의 공정으로 주로 실험실에서 미생물 파쇄에 많이 이용되고 있으며, 정수나 하수 처리 공정에는 거의 이용되지 않고 있지만 세포조직을 단락 및 파괴시키는 작용을 하기 때문에 조류 제거에 이용하기도 하며, 최근 주로 식기나 주방용 품 등 주로 소규모의 소독 분야에서 새로이 이용되고 있는 공정이다 [6,7]. 전기화학적 소독이 염소 소독에 대한 대안으로 떠오르고 있는데, 전기분해에 의한 소독은 전기분해에 의한 소독은 양극 표면에서 OH이 발생하고, 염소 이온이 존재시 유리 염소인 차아염소산과 차아염소산 이온이 생성되어 이들 라디 칼과 소독제가 미생물을 소독시키는 것으로 알려져 있는데, 다른 소독 기술에 비해 초기 투자비가 저렴하고 운전 및 유지관리가 용이한 대체 소독기술로 인식되고 있다 [8,9]. 최근에는 새로운 공정의 개발 외 개별 소독 공정을 조합 할 경우 각 공정의 단점을 보완하여 시너지 효과가 발생하는 복합 소독 공정에 대한 연구가 진행되고 있다. 시너지 효과 가 존재할 경우 소독제의 사용량, 전력 소비량 및 반응 시간 등을 줄일 수 있기 때문에 경제적인 측면이나 효율적 측면 에서 중요하지만 복합 소독 공정에 대한 통합적이고 정량 적인 연구가 수행된 바 없다 [10]. 본 연구의 목적은 복합 소독 공정의 개발을 위한 기초 연구로서 전기분해, UV 및 초음파 소독 공정 등 단독 공정 의 성능을 비교하였다. 단일 공정의 성능에 영향을 미칠 수 있는 전력, NaCl 첨가량, pH 및 공기 공급량 등의 인자의 영향을 고찰하여 각 인자에 따라 OH 라디칼의 생성여부를 알 수 있는 지표물질인 N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO) 분해에 대해서도 고찰하여 공정의 결합에 대한 기초 자료로 활용하고자 하였다 [11].

This study was carried out to evaluate the performance of three kinds of single process (electrolysis, UV and ultrasonic process) for the purpose of disinfection of Escherichia coli in water. Among the five kinds of electrode material, disinfection performance of Ir electrode was higher than that of the other electrodes. The order of disinfection performance for E. coli in single process lies in: electrolysis > UV >> ultrasonic process. Performance of the three single processes was increased with the increase of the electric power. Disinfection efficiency of the three processes was increased with the decrease of the pH. Disinfection of the UV process were decreased by the increase of NaCl dosage and air flow rate. However, ultrasonic process was not affected above two parameters. OH radical was not produced in UV and ultrasonic process. E. coli disinfection of the electrolysis process was well agreed with RNO degradation tendency, except pH.

Conventional disinfectants and disinfection method are expensive, hazardous and often require long periods of exposure. Recently, there is growing interest in complex disinfection process as a disinfection technique in medical instruments such as endoscope, hand piece bur to improve the disinfection efficiency and conveniency. The aim of this study was to evaluate the performance of a new complex process for the purpose of disinfection of Escherichia coli in water. Three single process (electrolysis, UV and ultrasonic process) was combined dual and triple disinfection process. The order of disinfection performance for E. coli in dual process lie in: Electrolysis + UV > Electrolysis + Ultrasonic > UV + Ultrasonic process. Disinfection efficiency of E. coli and degradation of N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO, indicating material of OH radical formation) of dual process was higher than that of the triple process (Electrolysis + UV + Ultrasonic process). In electrolysis + UV process, disinfection tendency was well agreed with RNO degradation tendency.

국내의 하수슬러지 발생량은 1996년 129만톤/년에서 2007년에 274만톤/년으로 점차 증가하고 있다 [1,2]. 유기물 함량이 높은 하수슬러지는 부패 및 위생적인 측면에서 환경 적인 위해성이 높아 폐기물관리법에서 “하수슬러지의 직 매립을 금지하는 규정 (시행：2003년 7월 1일)”을 도입 [3] 하여 하수슬러지의 감량화 및 재이용을 유도하고 있다. 하수처리 공정에서 발생되는 하수슬러지는 1차 침전지 에서 농축된 활성슬러지와 소화공정을 거친 혐기성 슬러지 로서 구분된다. 하수슬러지는 농축, 소화 및 탈수공정을 거 쳐 처리되고 있으며, 탈수공정은 하수의 성상 및 슬러지의 생물학적인 구조에 개량조건이 달라지므로 경제적인 운전 이 쉽지 않다. 하수슬러지의 탈수효율은 원수 및 처리공정 의 운전방법에 따라 플럭 크기 및 형태 [4], F/M비 [5], 체외 고분자물질량 [6] 등에 따라 영향을 받는다고 알려져 있다. Bruus 등 (1993) [7]은 미생물 농도, 침강속도, 슬러지 부피 지수 (sludge volume index)과 같은 거시적인 요소보다 활 성슬러지의 비표면적이 탈수효율과 직접적인 상관관계가 있다고 보고한 바 있다. Sorensen과 Wakeman (1996) [8]은 하수슬러지는 혐기성 보관시간에 따라 플럭 구조가 느슨해 지고 사상성 미생물이 증가되어 슬러지 플럭의 밀도가 낮 아져 침강성이 나빠지고 여과비저항이 증가한다고 하였다. 본 연구는 하수슬러지의 조성, 양이온 함량, 제타전위 및 pH의 변화에 따른 슬러지 탈수성을 비교하여 연관성을 제 시하고자 한다.

In this study, we found that dewatering properties were related with physico-chemical properties such as sludge concentration, pH, and zeta potential with sewage sludge. Ionic contents in digested sludge were in the order of Ca2+ (14.2 mg/g) ＞ Mg2+ (1.9 mg/g) ＞ Na+ (1.4 mg/g) ＞ K+ (1.0 mg/g). Divalent ion more than monovalent have influenced on physico-chemical and dewatering properties. Floc size distribution in activated (AS) and digested sludge (DS) increased on lower pH range to be near isoelectric point and than specific resistance to filtration (SRF) decreased. A linear increase in SRF (5.25 × 1013～2.86 × 1014 m/kg in AS and 6.89 × 1014～ 1.09 × 1015 m/kg in DS) was observed throughout low concentration range of 1230～9960 mg/L in AS and 2700～5400 mg/L in DS.

The mycelial dispersed growth of Cordyceps sinensis was optimized in submerged batch culture at initial pH of 5.0, 150 rpm, and 25℃. The morphological data showed much more dispersed growth of C. sinenesis at initial pH of 5.0. Also, projected area, main hyphal length and number of tips for the mycelial growth of initial pH 5.0 were higher than those of other initial pHs. The industrial medium for mycelial production of C. sinensis was determined to be molasses of 100 g and crushed brewery yeast of 10 g per liter as carbon and nitrogen sources, respectively. With these culture conditions, the maximum production of mycelia was approximately 30.0 g per liter by batch culture in 5-liter jar fermenter with no controlled pH. This result suggests that large-scale mycelia production of C. sinensis may be possible in submerged batch culture. The hot water extract of mycelia from C. sinensis was mainly composed of 83.0% carbohydrate, 11.8% protein, 1.9% lipid, and 2.4% ash and there were present glucose, mannose, galactose, and arabinose as molar ratio of 8.79： 2.59：1.34：1.0 in the carbohydrate, respectively. In the experiment using spleen cell and macrophage, the extract showed potent mitogenic and immuno-stimulating activities and among various components, an important factor that contribute to the immunological activities was turned out to be carbohydrate moiety.

To investigate antioxidant activity of the culture broth from submerged culture of Tremella fuciformis, we preferentially analyzed the chemical composition of culture broth, which was mainly composed of carbohydrate (296.39 mg/g) and protein (9.24 mg/g), respectively. Also, contents of polyphenols, flavonoids and flavonols were 16.63 mg/g, 9.19 mg/g and 83.74 μg/g, respectively. Next, we examined the scavenging abilities on DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical, ABTS (2,2-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical, the reducing power, and chelating ability on ferrous ions. All antioxidant activities of the culture broth were increased in proportion to its concentrations. The IC50 values were in order as follows ABTS radical scavenging activity < DPPH radical scavenging activity < chelating power. Accordingly, these results suggest that pharmacological function of T. fuciformis might be due to, at least partially, their protective effects against oxidation and the culture broth of T. fuciformis was free radical inhibitors or scavengers at low concentration, involving possibly in termination of free radical reaction as primary antioxidants.

인은 질소와 더불어 부영양화 제한요소로서 수계에 부영 양화를 일으킬 수 있는 중요한 영양염류이다. 정상적인 호수 나 강, 바다에서는 영양분의 역할을 하는 질소와 인이 부족 하기 때문에 수계 내의 미생물이 일정수준 이상으로 번식하 지 않는다. 그러나 과량의 질소와 인이 유입되면 각종 미생 물들이 폭발적으로 번식하게 된다. 그 결과 물속의 용존산소 가 급격히 고갈되어 수중 생물이 집단적으로 폐사하게 되고, 결국 수중 생태계가 완전히 파괴되는 것이다. 이러한 현상 을 방지하기 위하여 하수 및 폐수 내의 질소와 인을 제거 하는 고도폐수처리에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 질소의 경우 질소고정 박테리아에 의해 공기 중의 질소가 수계로 유입되는 경우도 있어, 부영양화를 방지하는데 질 소보다는 인을 확실하게 처리하는 것이 보다 효과적이라고 알려져 있다. 이러한 추세에 따라 이미 스위스나 미국을 비롯한 세계의 여러 나라에서는 질소와 인의 배출규정을 강화하였고 그에 따라 하수 내의 질소와 인을 효율적으로 제거하는 연구가 활발하게 진행되고 있다 [1]. EBPR (enhanced biological phosphorus removal)은 PAOs (phosphorus accumulating organisms)의 반응을 이용 한 공정으로 PAOs가 포함된 슬러지를 사용함으로써 인의 luxury uptake를 통해 효과적으로 영양염류를 제거한다 [2]. 기존의 활성 슬러지는 유기물과 암모니아 제거에는 뛰어난 반면, 인 흡수 능력에는 저조한 효율을 나타내었으나, PAOs 가 포함된 활성 슬러지는 인 흡수에도 뛰어난 효율을 나타 내는 특징이 있다. EBPR 시스템에서 질산염의 영향에 대해서는 아직 일치 하지 않고 있지만, 혐기 조건에서는 질산염의 유입이 인 제 거 공정에 결정적인 저해 역할을 한다고 알려져 있다. 또한 여러 연구자들은 혐기 조건에서 nitrate가 증가할 때 redox potential을 증가시키고, 인 방출을 촉진시키는 anaerobic stress를 감소시키며, nitrate가 존재하면 인 제거에 필요한 유기물질이 탈질반응에 소모되기 때문에 인의 방출량이 감 소하는 것으로 알려져 있다 [3,4]. 또한 혐기 조건 중에 질 산염이 존재하여 완전혐기조건이 아닌 무산소 조건이 되면 인 제거 효율에 악영향을 끼친다고 알려져 있다 [5]. 위와 같이 혐기 조건에서의 NOX --N가 인 제거에 미치는 영향은 많이 연구되었으나, 호기 조건에서 NOX --N가 인 제거에 미치는 영향은 구체적으로 연구되어 있지 않은 실정 이다. 호기 조건에서 NOX --N의 농도가 DPAOs (denitrifying phosphorus accumulating organisms)와 DGAOs (denitrifying glycogen accumulating organisms)에 의해 변화될 수 있으므 로, 본 연구에서는 호기 조건에서 NOX --N의 존재량 변화에 따른 PAOs의 인 흡수 속도 변화를 중점적으로 조사하였다.

This study was carried out to get phosphorus uptake rate in aerobic condition with nitrate and nitrite. Nitrate and nitrite inhibited phosphorus accumulating organisms' (PAOs') luxury uptake in aerobic condition. Nitrite awfully decreased the phosphorus uptake rate in aerobic condition. At the influent of 10 mg NO3 --N/L , the phosphorus uptake was decreased to 52% comparing that at no influent of nitrate. And at the influent of 10 mg NO2 --N/L, the phosphorus uptake was decreased to 28% comparing that at no influent of nitrite. At the influent of 20 mg NO3 --N/L, nitrite and nitrate were co-existed and the phosphorus uptake rate was decreased to 16% comparing that at no influent of nitrite and nitrate. Also, the denitrification was occurred by denitrifying glycogen accumulating organisms (DGAOs)/denitrifying phosphorus accumulating organisms (DPAOs) in spite of aerobic condition, and the phosphorus uptake rate was increased by the decrease of influent nitrate concentration at the aerobic condition. The inflection point in the phosphorus uptake rate was shown at the nitrite concentration of 1.5~2 mg/L.

최근 생물학적 폐수처리공정은 DO, 활성슬러지 농도 (MLSS), pH, 온도, 유속, 슬러지 농도, ORP 및 호흡율과 같은 다양한 운전변수를 온라인 모니터링하여 계측하고 자동화된 시스템으로 운영되고 있다. 다양한 운전변수 중 활성슬러지 농도의 계측은 처리공정의 자동화에 있어 차지 하는 비중이 매우 높다. 기존의 활성슬러지 농도 계측장치 는 측정치의 안정성 및 활성슬러지 성상에 따른 민감도가 문제점으로 제시되고 있다. 일반적인 활성슬러지 농도의 계측은 건조중량과 흡광도 를 비교하여 측정하는 분광학적인 방법을 일반적으로 사용 하고 있다. 이 방법은 미생물이 아닌 고체 입자나 다른 물 질에 의해서도 영향을 받을 수 있으며 특히 분광학적 방법 은 입자의 크기나 형상 및 배경 효과에 의해 영향을 받으 며, 이러한 영향은 시료의 전처리 [1] 또는 검량선 [2]을 통 해 보정할 수 있다. 그리고 화학적 방법을 이용한 농도 측정 방법은 고체 입자에 존재해 살아있는 바이오매스뿐만 아니 라 미생물 성분들 (Protein, DNA, RNA, ATP, N, P)을 측 정하는데 사용된다 [3-8]. 하지만 이러한 방법은 대부분 시간 이 많이 소비되고, 수작업이 많아 on-line 측정에 의한 자동 화가 쉽지 않다. Coulter counter와 Flow cytometer는 미생 물 개체 수를 세거나 크기를 재는데 사용된다 [9]. Flow cytometer [10-11]는 단일 셀의 성분 및 생존도 (viability)뿐 만 아니라 혼합 미생물에도 사용 가능하며, 정확한 셀 농도 측정은 정의된 시료 부피를 분석함으로써 수행되지만, 자동 화를 위해서는 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 광학센서는 미생물농도측정에 있어 가장 일반적인 방법 으로 Nephelometric과 Fluorometeric 방법의 센서들이 사 용되고 있다. Nephelometric 방법은 탁도 유발 시료의 응답 을 광 신호로써 모니터링 하는 방법으로, 탁도 (turbidity) 는 액체 속에 존재하는 부유 cell 및 고체입자들에 의해 유발되며 cell 및 입자의 물리적인 크기 및 농도의 측정 이 가능하다. Lee와 Lim (1980) [12]은 광학센서의 발광부 와 수광부의 구조에 따라 미생물의 건조 중량을 기준으로 2,000 mg/L까지 직선적으로 비례한다는 관계를 제시한 바 있다. Tatipamala 등 (1991) [13]은 적절한 광원의 투과거 리를 선택함으로써 고농도에서 측정이 가능하다고 보고하였 다. Lima와 Ledingham (1987) [14]에 의해 개발된 probe 들은 0.5 cm 이하로 조정될 수 있는 광 투과 길이를 가지고 있으며 미생물 측정 범위는 6,000 mg/L까지 선형화시켰 다. LED 광 신호를 세분화함으로써 외부 광원에 의한 간 섭을 배제시켰으며, 공기 방울에 의해 야기되는 문제들은 다소라도 공기 방울이 없는 위치에 센서를 위치시킴으로써 영향을 줄였다. 본 연구는 Beer’s law에 기초를 둔 활성슬러지의 광학밀 도를 측정함에 있어 활성슬러지 농도, 성상 및 광원파장의 상관관계를 제시함으로서 광학적인 활성슬러지 농도 측정 을 위한 기초자료를 제시하는데 목적이 있다.

Relationship of Optical Density and Wavelength on Light Source for Activated Sludge Concentration

유류에 의한 토양의 오염은 대부분 여러 가지 원인에 의해 복합적으로 이루어진다. 또한 유류에 오염된 토양은 오염 물질의 휘발 및 분리에 의해 대기오염을 유발할 수 있으며, 용해, 확산 등에 의해 지하수 오염을 유발할 수 있다. 즉 유류에 의한 토양오염은 단지 토양오염만으로 끝나는 것이 아니라 지하수오염, 하천오염, 대기오염 등 다른 매개체로 오염물질이 이동하여 다양한 오염을 야기한다 [1]. 유류오염은 크게 BTEXs (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)와 TPH (Total Petroleum Hydrocarbon, 석유계 총탄 화수소)로 나눌 수 있으나, 일반적으로는 가솔린, 등유 및 경유 등과 같은 TPH가 대부분을 차지하고 있다 [2]. 유류오염토양의 처리기술은 일반적으로 생물학적 분해 법, 토양경작법, 바이오파일법 등과 같은 생물학적 처리방 법과 토양세척법, 토양증기추출법, 용제추출법 등과 같은 물리화학적 처리법으로 나뉘지만 [3], 보다 효과적인 유류 오염토양의 처리를 위해 특정 유류분해 미생물을 사용하여 분해능을 증가시키거나 [4,5], 강산화제를 이용하여 유류 오염토양을 세척하기도 한다 [6]. 유류오염토양을 경제적으로 처리하기 위해서는 일반적 으로 생물학적인 처리법을 많이 선택하나, 생물학적 처리 법은 처리 특성상 단기간에 효과를 기대하기 힘들며, 처리 조건을 적절한 상태로 유지하기 힘든 단점이 있다. 따라서 최근에는 유류오염토양을 효과적으로 처리하기 위해 특정 오염유류에 적합한 미생물을 배양하여 최적의 상태로 유류 를 단기간에 분해하거나 [7,8], 혼합 균주를 사용하더라도 적당한 순화기간을 주어 오염에 적응된 미생물의 증식을 촉진시키는 방안이 고안되고 있다 [9]. 생물학적 유류오염토양 처리법의 또 다른 단점 중 하나 는 실험실에서는 오염토양을 복원시키는 복원제가 쉽게 배 양되고 유류의 분해효율을 쉽게 검토해 볼 수 있지만, pilot plant를 이용하거나 현장에서 직접 복원제를 생산하고, 생산 된 복원제를 현장에 적용한 예가 많지 않다는 점이다. 또한 실험실에서의 조건과 현장의 적용 조건이 달라 처리효율이 현격히 차이나는 등 시판되는 생물학적 복원제의 효율이 제대로 검증되지 못하는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 생물학적 유류오염토양 복원제의 현장 적응성을 평가하기 위하여, 수처리 공정에 대표적으로 이용되고 있는 표준활성슬러지에서 발생되는 유기성 슬러 지와 개량이탄 (modified peat moss, MPM)을 사용하여 pilot plant에서 유류오염토양 복원제를 생산하고, 토양경 작법 (landfarming)을 이용하여 생산된 복원제의 현장 적 용성을 평가하였다. 연구를 효과적으로 수행하기 위해 생 물학적 토양 복원제의 활성화를 정량적으로 분석하였으며, 현장 적용성 실험에 따른 생물학적 및 유류화합물을 분석 하여 현장 실증실험의 유효성을 평가하였다.

In this study, recovering agent was produced with organic sludge and modified peat moss (MPM) in pilot plant mixer to recover oil contaminated soil, and field test of it was estimated using landfarming method. Oil contaminated soil recovering agent was thought to contain more microorganisms than raw waste sludge and was no problem to come onto the market because there were not any items of specified wastes. According to the results of TPH variation with time, it was observed the initial degradation velocity of oil with produced recovering agent was rapid up to 50% after 4 days, remarkably. Because the microorganisms in the organic sludge discharged from chemical plant already acclimated with oil, therefore, it could be estimated initial degradation velocity of recovering agent might be rapid. It was concluded that the oil contaminated soil recovering agent produced in this study have high marketability because of its two aspects on recycling of wastes and initial rapid degradation capacity.

Invertase (EC 3.2.1.26)는 sucrose의 β-D-fructofuranoside 결합을 가수분해하여 glucose와 fructose의 혼합당류인 invert sugar를 생산하는 효소이다. Invert sugar는 sucrose에 비해 감미도가 높고 비결정성이기 때문에 식품공업이나 제과공업 에서 널리 사용되고 있다 [1-3]. Invertase는 미생물과 고등 식물 등의 다양한 기원으로부터 생산되는데, 미생물에서는 주로 효모인 Saccharomyces 속을 중심으로 Rhizopus oryzae, Amylomyces rouxii, Zymomonas mobilis, Aspergillus niger, Rhodotorula glutinis, 등으로부터 생산되는 것이 알려져 있으며 [4-8], 효소생산 최적화 [9,10], 효소정제 및 특성규 명 [11,12], 고정화 [13-16], 및 효소의 분자 생물학적 연구 등 [17]의 분야에서 비교적 연구가 활발히 진행되어 왔다. Bacilus flexus는 연쇄상간균으로 의료분야와 포장 분야에서 이용되는 생분해 가능한 내열성 플라스틱인 polyhydroxyalkanoate (PHA)의 생산 [18], 또는 알칼리성 amylase 생산 [19] 등에 이용되는 미생물이다. 본 연구에서는 국내 여러 지역의 토양 시료로부터 invertase 생산 미생물을 스크리닝한 결과, invertase를 비교적 고 농도로 생산하는 Bacilus flexus 균주를 분리하여 이를 동 정하였고, invertase 생산조건을 플라스크 배양을 통해 최 적화하였다.

In the present study, we isolated a new bacterial strain producing invertase (EC 3.2.1.26) and determined optimized culture condition in flask culture. The strain was identified as Bacilus flexus determined by the 16S rDNA sequencing method. The invertase was produced only in the sucrose medium as the sole carbon source. Potassium nitrate was an adequate nitrogen source for enzyme production, whereas meat peptone showed the highest bacterial growth. Enzyme production was increased about 2-fold when MgSO4·7H2O was supplemented to the growth media. The optimum temperature was found to be 30℃ for both enzyme production and bacterial growth. Invertase exhibited pH optima in the range 5.0-6.0 and have a temperature optimum at 40℃, similarly to other invertases found from different microbial sources. Several mineral ions (K and Fe) stimulated the invertase activity, whereas some bioelements (Ag, Mg, and Mn) inhibited enzyme activity. Under the optimized culture condition, the maximum enzyme production (over 250 units/mL) was achieved at 20 h. To the best of our knowledge, this is the first time to report on invertase production by Bacilus flexus.

현재 하 · 폐수 처리에 있어 가장 널리 이용되는 활성슬러 지 공정은 유기물을 제거하기 위한 것으로, 적절히 처리되 지 못하고 수계에 배출된 질소와 인 등의 영얌염류는 부영 양화 및 적조의 원인이 된다. 이러한 영양염류를 제거하기 위해, 생물학적 영양염 제거 (biological nutrient removal, BNR)공정이 개발되었다. 질소를 제거하기 위한 BNR 공 정은 암모니아성 질소가 질산성 질소로 전환되는 질산화 과정과 질산성 질소가 질소 가스로 전환되는 탈질 과정으 로 이뤄진다. 하지만, 질산화 미생물은 온도, 부하, pH와 같은 환경 변화에 민감할 뿐만 아니라, 증식속도가 매우 느리기 때문에 성장에 저해를 받으면 회복하는데 많은 시 간이 걸린다. 생물막 공정은 메디아에 미생물을 부착 성장 시킴으로서, 상대적으로 증식 속도가 매우 느린 질산화 미 생물의 고농도 유지가 용이하고, pH, 온도 등과 같은 갑작 스런 환경변화에도 대응할 수 있고, 슬러지 발생량이 적어 유지관리가 쉬운 장점을 가지고 있다 [1,2]. 생물막의 두께는 수백 μm에서 수천 μm밖에 되지 않아 생물막내 미생물들의 활성도 및 분포상태 등의 모니터링에 있어 심각한 장애가 되어왔다. 기존의 연구들은 공정의 유 입수와 유출수의 비교를 통해 생물막 공정의 효율을 평가 하였지만, 생물막 내에서 일어나는 기질 전환 등의 기작은 명확하게 규명되지 않았다 [3]. 그러나 1990년 이후 팁 직 경이 1-10 μm을 가지고, 짧은 응답시간을 가지고 있는 이 온선택성 미소전극을 생물막내로 직접 침투시킴으로서 생 물막의 깊이에 따른 NH4 +, NO3 -, NO2 -, H+ 등의 이온 농도 변화를 통해, 막 내에서 일어나는 기작에 대한 해석이 가 능하게 되었다 [4]. Satoh 등 [5]은 활성 슬러지 플럭 내 이 온선택성 미소전극을 탐침하여 산소 확산의 제한에 의한 질산화 및 탈질 영역에 대해 규명하였다. Scharmm 등 [6]는 질산화 생물막 내 이온선택성 미소전극을 이용하여 NH4 +, NO3 -, NO2 -, O2의 농도 측정하고, fluorescence in situ hybridization (FISH)를 이용하여 생물막 내 질산화 미생물 의 분포 조사를 조사하였다. 이와 같이 최근에는 이온선택성 미소전극은 분자생물학적 방법인 polymerase chain reactiondenaturing gradient gel elecrophoresis (PCR-DGGE)와 접목하여 생물막을 구성하는 미생물의 종 규명 및 반응기 작에 대한 연구가 가능하고, FISH와 접목하여 in-situ 상태 에서 생물막 내 미생물의 활성, 분포 및 기작에 대한 연구 가 가능해졌다 [7,8]. 본 연구에서는 질산화 생물막 내 NH4 + 및 NO3 -의 농도 를 측정하기 위해 액체 교환막을 이용한 이온선택성 미소 전극을 직접 제작하여 검출한계, 재사용기간 등 미소전극 특성을 평가하였다. 또한, 질산화 생물막에 적용하여 HRT 변화에 따른 생물막 두께에 따른 기질 농도 변화에 대해서 도 평가하였다.

An ion selective microelectrode (ISME) was fabricated to measure concentrations of ammonium (NH4 +-N) and nitrate (NO3 --N) according to the depth of nitrifying biofilm. The limits of detectability and validity of results were investigated to evaluate the ISME. The electromotive force (EMF) was directly proportional to the ion concentration, and average detection limits of NH4 + and NO3 - ISME were 10-5.14 and 10-5.18 M, respectively. The concentrations of NH4 +-N and NO3 --N in various depths on the nitrifying biofilm were measured by the ISME. When a modified Ludzack-Ettinger (MLE) process was operated at an HRT of 6 h, concentration gradients of NH4 +-N in the bulk solution and biofilm at depths of 100 μm decreased by 70 μM, while NO3 --N increased by 101 μM and remained constant thereafter. At an HRT of 4 h, concentration gradients of NH4 +-N at depths of 500 μm decreased by 160 μM and NO3 --N increased by 162 μM and remained constant thereafter. As HRT decreased, the concentration gradients of NH4 +-N and NO3 --N between bulk solution and biofilm was higher due to the increase of nitrogen load. Also, the concentration gradients of the NH4 +-N and NO3 --N of biofilm in the second aerobic tank were lower than those of the first aerobic tank, suggesting differences of nitrogen load and concentrations of DO between the first and second aerobic tank.

오늘날 우리는 여러 가지 유해물질로부터 노출위험이 많 아져서 면역기능이 약화되거나 기타 질병에 걸리는 위험을 어떻게 감소시킬 수 있는가 하는 문제는 국민적 관심의 대상 이 되었다. 특히 경제적인 소득의 증가와 건강에 대한 관심 의 증대에 따라 인공적인 것보다 천연의 것을 선호하게 되 었고, 자연에서 생산된 것이 인위적인 것보다 우수하고 더 안전할 것이라고 생각하는 사람도 많아지고 있다. 한약의 처방은 다수의 한약재 조합에 의해서 조제되고 있으며, 한약재는 식물, 동물 및 광물 등의 천연물을 가공 하여 사용되고 있으므로 안전성관리가 매우 중요한 과제라 하겠다 [1]. 이런 현실에서 노화나 성인병에 어떻게 대처 해야 하는가는 중대한 관심사여서 한약 등의 생약제제에 대한 국민적 관심이 높아지고 있으며 그 수요도 매년 늘어 나고 있다 [2]. 특히 급변해가는 식생활에 따라 건강에 대한 관심도 또 한 높아져 가고 있다. 그중 우리나라에서 많이 사용하고 있는 약품으로 천연물을 기원으로 하는 한약은 한방약, 민간 약 혹은 한방제제, 식품의 감미료, 향료, 건강식품, 기능성 식품 등의 원료로 매년 다량이 사용되고 있으며 최근에 이 르러 더욱 많은 주목을 받고 있다 [3]. 한약은 자연에 존재하는 다양한 식물, 동물, 광물질 등을 천연 그대로 사용하거나 건조 및 수치 (修治) 등의 일정한 가공을 통해 원재료로 사용되어져 왔다 [4]. 또한 한약재는 그 특성상 식물 한약재의 경우에 토양 같은 자연환경을 기반 으로 자라기 때문에 주변 환경오염에 많은 영향을 받을 수 밖에 없으며 [5,6] 이러한 소재로 만들어진 많은 생약제제 도 안전성에 문제가 될 것이다. 인간의 활동에 의해 배출되거나 자연적으로 지표와 토양 에 존재하는 중금속은 토양 내에 수년에서 수십 년의 반감 기를 가지면서 쉽게 분해되지 않고 축적되는 특성이 있다. 이 중 납, 카드뮴, 수은, 비소 등은 인체에 유해하며, 체내에서 대사되지 않고 축적되므로 주의를 기울여야한다. 중금속이 체내로 들어오면 장기간 체내에 축적되어 금속을 포함하는 여러 효소의 활성을 저하시키고 [7,8] 뼈, 신장, 간에 만성 중독증상을 유발하며 [9,10] 다른 중금속 또는 무기질과 상호 작용하여 동물의 성장을 저해한다고 보고되어 있다 [11-13]. 인체에서 외부로 배출되지 않는 특징으로 중금속에 오염된 농산물의 장기 섭취시 만성 축적 독까지 유발할 수 있고 특히 비소, 수은 등 생물의 생장에 장애를 일으킨다. 더욱이 한약재의 안전성에 문제를 일으키는 중금속은 극히 미량일지라도 인체의 기능을 장해할 수 있는 유독금속 (As, Pb, Cd, Hg, Cr, Ni 등)과 발암성, 돌연변이성의 측면 에서 유전자에 영향을 미치는 유전독성금속 (As, Ni, Se, Sn, Sb, Te, Bi 등)이 있다 [14]. 따라서 세계 각 국은 생약 중 중금속별 허용기준을 설정하여 규제하고 있으며, 세계보건 기구에서는 As, Pb, Cd을 각각 1.0, 10.0, 0.3 mg/kg으로, 캐나다에서는 2.0, 8.0, 0.3, 0.2 mg/kg으로, 중국에서는 As, Pb, Cd, Hg을 각각 2.0, 8.0, 0.3, 0.2 mg/kg으로 설정하고 있다 [15]. 이에 국내에서도 국제적인 흐름에 맞게 식품의 약품안전청에서는 2005년 10월 생약 중 중금속 종류별 허 용기준을 식품의약품안전청고시 제 2005-62호로 고시하였 으며 2006년 5월부터 시행한다. 여기서 As는 3.0 mg/kg, Pb는 5.0 mg/kg, Cd는 0.3 mg/kg, Hg는 0.2 mg/kg으로 4가지의 중금속별 허용기준을 제시하고 있다 [15]. 따라서 본 연구는 한의학적 이론을 바탕으로 하여 제조 되어 시중에 많이 유통되고 있는 한방생약제제 및 한방처방 에 근거를 둔 약들의 모니터링과 제형의 변화에 따른 중금 속의 농도를 대표적인 발암성 유독중금속인 As (arsenite), Pb (lead), Cd (cadmium) 및 Hg (mercury)를 살펴보고, 시중 에서 쉽게 구입할 수 있는 한방생약제제의 안전성에 대해 평가하고 이를 기준으로 원료약재를 관리할 수 있는 기초 자료를 제시하고자 한다.

This study is an endeavor to evaluate the safety of medicines from heavy metals, prescribed on the basis of herbal medicinal system and oriental medical prescription which are circulated much recently. For that, six globular types, six granular types and seven liquid types of herbal medicines were bought to compare and analyze the content of heavy metals, such as As, Pb, Cd and Hg, which are harmful to human body. The concentration of As was 0.219 mg/kg to 1.243 mg/kg, Cd was 0.0282 mg/kg to 0.8481 mg/kg, Pb was 0.9582 mg/kg to 5.233 mg/kg and Hg was 0.001 mg/kg to 0.01 mg/kg in globular and granular types. Otherwise, in the liquid types, As was 0.0123 mg/kg to 0.5024 mg/kg, Cd was 0.0128 mg/kg to 0.0568 mg/kg, Pb was 0.1755 mg/kg to 0.712 mg/kg, and Hg was 0.001 mg/kg to 0.002 mg/kg. It was found that the concentration of heavy metals in liquid types herbal medicines was relatively lower than globular and granular types. It is required to treat, manufacture and manage herbal medicines for safety.

아토피 피부염 (atopic dermatitis)은 진드기나 꽃가루, 애완동물의 털 등이 자극원으로 작용하는 만성 재발성 피부 염으로 피부 건조화뿐 아니라 표피 과증식 (hyperkeratosis), 염증 등 여러 증상을 동시에 수반하는 피부 질병이다 [1]. 아토피에 의한 알레르기 질환으로 알레르기 피부염, 알레 르기성 비염, 천식, 알레르기성 결막염, 아토피성 두드러기 등이 있으며 이들 질환은 단독 또는 여러 질환이 동시에 나타날 수 있다 [2]. 아토피는 알레르기 또는 즉시형 과민 반응 (immediate hypersensitivity)이라고도 한다. 전형적인 발생경과는 항원 노출, 항원 특이 Th2세포의 활성, IgE 항 체의 생산, 비만세포 (mast cell)의 Fc 수용체에 항체 결합, 항원의 재차 노출에 의한 비만세포의 자극으로 인해 비만 세포의 매개자 방출이 일어나는 병리학적 반응으로 나타난 다. 아토피 피부염의 정확한 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않고 있지만 면역학적 특성으로는 혈중 IgE 항체가 늘어나 고 비만세포로부터 알레르기 염증반응을 일으킬 수 있는 여러 종류의 사이토카인을 생산한다. 이러한 사이토카인으 로 TNF, IL-4, IL-5 등이 유도된다. 반대로 Th1 세포에 의해 생산된 IL-12와 IFN-γ은 Th2에 의해 생산되는 IL-4과 IL-5 의 생산을 억제한다 [3,4]. 오메가-3는 불포화지방산 (PUFAs; polyunsaturated fatty acids)이며 eicosapentaenoic acid (EPA)와 docosahexaenoic acid (DHA) 등으로 구성된다. EPA는 5개의 이중결합을 가지며 DHA는 6개의 이중결합이 구조 내에 존재한다. 오메 가-3는 항염증에 영향을 주는 효소와 관계되며 다양한 항염 성 질병의 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있을 뿐 아니 라 심근경색, 동맥경화 및 고지혈증 등의 혈관장애를 예방 하는 기능이 있는 것으로 알려져 있다. EPA에는 항염증 작용, 면역조절 작용, 암 억제 등의 기능도 있다 [5,6]. 그러 나, EPA는 지용성 액체이므로 취급하기 불편하고 어취가 심하기 때문에 식품, 외용 피부치료제, 기능성 화장품 등으 로 활용하기 어렵다. 이러한 단점을 극복하고 약물로서 효 과를 증진시키기 위하여 EPA를 리포좀 등으로 피복하는 기술에 관심이 모이고 있다. 리포좀은 인지질이라는 생체 구성성분으로 이루어져 생체 내에서 분해가 가능하고 독성이 없다. 포집물질이 약물일 경우 특정 조직에 표적이 가능하여 약물의 치료 효과를 높 이고 약물을 거의 모든 경로 (경구, 피하, 정맥, 근육 주사 또는 복강주사)로 투여할 수 있는 등 많은 장점이 있다. 리포 좀은 여러 약물을 함유할 수 있고, antigen-presenting cell 에 의하여 효과적으로 흡수된다 [7,8]. 하지만 이러한 리포 좀이 약물 전달체로 사용될 경우 표면이 견고하지 못하고 점막 부착성이 낮은 단점이 있다. 키토산은 점막 접착성이 우수하고 독성이 없다. 키토산은 세포를 활성화하여 노화를 억제하고 면역력을 강화시키며 질병을 예방해 주는 특성이 있다. 또한 생체의 자연적인 치유 능력을 활성화하는 기능과 함께 생체 리듬을 조절해 주는 기능도 있는 것으로 알려져 있다 [9]. 일반적으로 인체 에는 세포를 이물질로부터 보호하는 수많은 방어물질들이 존재하는데 그 중의 하나가 세포 내 티올 (intracellular thiols) 이다. 티올은 핵 친화성을 띠고 있으며 전자 친화성을 가진 중금속이나 알킬화 약물 (alkylating agents)을 비롯한 여러 가지 항암제, 그리고 유해한 화합물들과 결합하여 무해한 수용성 물질로 전환시키는 역할을 한다. 리포좀의 점막 점 착성을 더욱 높이기 위해 티올화 키토산을 피복하여 약물 전달체로 적용하는 연구도 보고된 바 있다 [10,11]. 이 연구에서는 티올 키토산으로 코팅하여 리포좀의 점 막 부착성과 안정성을 향상시킨 EPA 함유 리포좀을 제조 하였다. EPA가 함유된 리포좀의 아토피 피부염에 대한 면역 증진 효과를 조사하기 위해 아토피 피부염이 유발된 마우스 를 이용한 in vivo 실험을 통해 면역특성을 조사하였다. 키토 산 유도체로 코팅한 리포좀에 EPA를 포집시켜 마우스에 도포 처치한 후 아토피 증상에 대한 개선 효과를 혈청 면역 지표 (IgE, IL-4, IFN-γ, TNF-α) 측정을 통해 평가하였다.

The enhancement of immunity for atopic dermatitis with application of eicosapentaenoic acid (EPA)-loaded liposome was evaluated on NC/Nga mice. The EPA-loaded liposome was coated with thiol-chitosan. The liposomes were characterized with transmission electron microscopy (TEM), surface zeta potential & particle size analyzer (Zeta-PSA) and differential scanning calorimetry (DSC). The loading efficiency of EPA in the liposome was about 4.7%. The particle size of the EPA-loaded liposome was about 230 nm. The values of Immunoglobulin E (IgE), interleukin-4 (IL-4), and tumor necrosis factor-α (TNF-α) were reduced significantly with application of the EPA-loaded liposome. The interferon-γ (IFN-γ) value was increased with the application effect. It is concluded that EPA loaded liposome have immunity advancing effects in mouse model of atopic dermatitis.

유류는 휘발성이 큰 가솔린 (C4~C10)과 끓는점이 160~ 250℃정도인 등유 (C9~C13) 및 끓는점이 200～370℃정도인 경유 (C10～C28)로 구분할 수 있으며, 이들을 총칭하여 TPH (Total Petroleum Hydrocarbon, 석유계 총탄화수소)라 한다. 일반적으로 TPH는 주로 경유 (diesel)를 의미하며 BTEXs (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene) 보다는 휘발성이 떨어지며 생분해도 (Biodegradability)가 낮은 특성을 가지고 있다. 또한 TPH에 의한 오염은 대표적으로 디젤유 (diesel oils)에 의한 오염으로 예측할 수 있으며, 따라서 실제 디젤 유의 분석도 TPH의 분포도를 이용하는 경우가 많다. 유류오염토양의 처리기술은 일반적으로 생물학적 분해법, 토양경작법, 바이오파일법 등과 같은 생물학적 처리방법과 토양세척법, 토양증기추출법, 용제추출법 등과 같은 물리 화학적 처리법으로 나뉘지만 [1], 보다 효과적인 유류오염 토양의 처리를 위해 특정 유류분해 미생물을 사용하여 분해 능을 증가시키거나 [2,3], 강산화제를 이용하여 유류오염 토양을 세척하기도 한다 [4]. 수처리공정에 대표적으로 사용되는 표준활성슬러지 처 리시 발생되는 유기성 슬러지는 수분함량이 95% 미만이 거나 고형물 함량이 5% 이상인 것으로, 다량의 미생물이 존재하므로 생분해성이 높고 탈수능도 비교적 좋은 것으로 알려져 있다 [5]. 그러나 울산과 같은 대규모 석유화학단지 oils)에 의한 오염으로 예측할 수 있으며, 따라서 실제 디젤 유의 분석도 TPH의 분포도를 이용하는 경우가 많다. 유류오염토양의 처리기술은 일반적으로 생물학적 분해법, 토양경작법, 바이오파일법 등과 같은 생물학적 처리방법과 토양세척법, 토양증기추출법, 용제추출법 등과 같은 물리 화학적 처리법으로 나뉘지만 [1], 보다 효과적인 유류오염 토양의 처리를 위해 특정 유류분해 미생물을 사용하여 분해 능을 증가시키거나 [2,3], 강산화제를 이용하여 유류오염 토양을 세척하기도 한다 [4]. 수처리공정에 대표적으로 사용되는 표준활성슬러지 처 리시 발생되는 유기성 슬러지는 수분함량이 95% 미만이 거나 고형물 함량이 5% 이상인 것으로, 다량의 미생물이 존재하므로 생분해성이 높고 탈수능도 비교적 좋은 것으로 알려져 있다 [5]. 그러나 울산과 같은 대규모 석유화학단지

Oil degradation agent was developed with organic sludge and modified peat moss (MPM) to recover oil contaminated soil. Waste sludge discharged from wastewater treatment plant of chemical plant in Ulsan National Industrial Park was used as organic sludge, and MPM was purchased. Organic sludge was adequate to use as growth medium for microorganism, the surface of MPM had porous structure which could enhance the cultivation condition of oil degradation microorganisms. Water contents and TPH variation with time were observed to investigate the degradation capacity of developed degradation agent. Water contents were rapidly decreased with higher contents of MPM, however, in case of TPH, high MPM content decreased the degradation capacity. Therefore, it was recommended that the content of MPM was controlled to below 10% in degradation agent as mixing organic sludge with MPM.