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서동철(Dong-Cheol Seo) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
최근 국내 순배출량이 0이 되는 2050 탄소중립 시나리오 2개 안이 최종 제시었으며, 하나는 화력발전 전면 중단 등 배출 자체를 최대한 줄이는 A안이며, 다른 하나는 액화천연가스(LNG) 발전이 잔존하는 대신 탄소포집·이용·저장기술 등 온실가스 제거기술을 적극 활용하는 B안이다. 특히 농축수산 부문은 저탄소 영농법 확대, 폐기물 부문은 폐기물 감량 및 재활용 확대와, 바이오가스의 에너지 활용 등으로 온실가스를 최대한 감축할 계획으로 알려졌지만, 농축수산 부문의 감축량은 2018년 2,470만톤에서 2030년 1,710만톤, 2050년 1,540만톤을 배출하는 것으로 계획되어 타 분야에 비해 감축속도가 빠르지 않다. 이러한 탄소중립실현을 위해 최근 탄소 네가티브를 위한 다양한 기술이 이슈화되고 있으며, 농축수산 부분에서 저탄소 영농법과 폐기물 감량 및 재활용 확대가 가능한 바이오차의 활용이 다양하게 제시되고 있다. 본 연구진은 폐기물을 재활용하여 농업적으로 활용하기 위한 바이오차 연구를 수십 년간 진행하면서, 최근 노후화된 화력발전소(한국남동발전㈜)가 바이오매스 전소발전소로 전환되면서 발생하는 폐기물인 저회(bottom ash)를 국내 최초로 바이오차로 규명하고 작물생육 및 토양개량효과를 제시하여, 2021년에 바이오차가 비료공정 규격에 등록되었다. 최근 본 연구진에 의해 바이오매스 전소발전소에서 에너지를 생산한 후 배출되는 바이오차는 균질성과 경제성이 입증되었고, 600℃이상의 고온바이오차로 규명되었다. 현재 농업·농촌 자발적 온실가스 감축사업과 바이오숯을 활용한 저탄소 농업기술 확산 시범사업을 통해 농가에 확대 보급하고 있다. 또 다른 농축산분야 폐기물인 살처분가축과 폐사 가축사체는 매몰 후 완전분해하는데 10년 이상의 장시간이 소요될 뿐만 아니라 완전분해가 사실상 불가능한 경우가 대부분으로 현재 대부분의 가축매몰지로 인한 환경오염문제가 심각한 실정이다. 이에 매몰지내 사체나 폐사체를 이용한 재활용 및 자원화가 시도되고 있으며, 본 연구진은 이들 폐사체를 활용한 동물 바이오매스 유래 바이오차를 제조하였다. 동물 바이오매스 유래 바이오차는 식물 바이오매스 유래 바이오차와 달리 독특한 물리화학적 특성가지고 있어 이를 활용한 고기능성 토양개량제를 개발하였다. 특히, 개발된 동물 바이오매스 유래 바이오차는 작물생육증진, 토양개량효과 및 오염물질 흡착 등 다양한 분야에 적용하여 고기능성 제품을 개발할 수 있을 것으로 판단된다. 이상의 다양한 바이오차들을 이용한 탄소 네거티브 기술을 농업에 확대 적용한다면 농축수산 부분 감축량을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.
게르마늄 종류별 토양처리시 벼의 생육특성 및 게르마늄 흡수에 미치는 영향
서동철(Dong-Cheol Seo),천영석(Yeong-Seok Cheon),박성규(Seong-Kyu Park),박종환(Jong-Hwan Park),김아름(Ah-Reum Kim),이원규(Won-Gyu Lee),이성태(Seong-Tae Lee),이영한(Young-Han Lee),조주식(Ju-Sik Cho),허종수(Jong-Soo Heo) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회지 Vol.43 No.2
게르마늄 토양처리시 게르마늄 종류가 벼의 생육특성 및 부위별 게르마늄 흡수에 미치는 영향을 조사하기 위해 무기게르마늄 (GeO₂)과 수도작용 액상게르마늄으로 시비를 달리하여 게르마늄 종류에 따른 벼의 생육특성, 게르마늄 종류에 따른 부위별 게르마늄 흡수 특성을 각각 조사한 결과 수도작용 액상게르마늄 처리구와 무처리구의 경우 벼에 게르마늄에 의한 독성이 거의 나타나지 않은 반면에 GeO₂ 처리구에서는 일부 벼에서 게르마늄의 독성이 나타났다. 게르마늄 종류에 따른 잎의 게르마늄 흡수량은 GeO₂ 처리구에서 평균 177.0 ㎍ m?²로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약 6배 높았으나, 줄기와 뿌리의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류에 따라 전반적으로 큰 차이는 없었다. 게르마늄 종류에 따른 쌀겨 중 게르마늄 함량은 GeO₂ 처리구 및 수도작용 액상게르마늄 처리구 모두 별 차이 없이 비슷한 경향이었고, 현미 중 게르마늄 함량은 GeO₂ 처리구에서 평균 40.9 ㎎ ㎏?¹으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 31.1 ㎎ ㎏?¹보다 유의성 있게 높았다. 하지만 백미 중 게르마늄 함량은 GeO₂ 처리구에서 평균 7.9 ㎎ ㎏?¹으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 14.3 ㎎ ㎏?¹보다 유의성 있게 낮았다. 게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수율은 전반적으로 잎 > 쌀겨 > 현미(백미) > 줄기 > 뿌리 순으로 잎에서 가장 높았다. 쌀의 미질은 전반적으로 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없었으나 무처리구에 비해 약간 낮은 경향을 나타내었다. In order to obtain the basic information for agricultural utilization of germanium (Ge), the growth characteristics, Ge uptake, and grain quality of rice plant (Hopyungbyeo) were investigated under different germanium (GeO₂, and commercial Ge) treatments in paddy field. Phytotoxicity was detected in GeO₂ treatment but not in commercial Ge treatment. The grain yield was greater in the order of control treatment > commercial Ge treatment > GeO₂ treatment. The dry weight was greater in order of control treatment > GeO₂ treatment ≥ commercial Ge treatment. The Ge content of leaf in GeO₂ treatment was 6 times (177 ㎎ m?²) higher than that in commercial Ge treatment. The Ge content in rice bran was not different in GeO₂, and commercial Ge treatments. The Ge contents of brown rice in GeO₂, and commercial treatments were 40.9, and 31.1 ㎎ ㎏?¹, respectively. The Ge uptake rates in rice plant was higher in the order of leaf > rice bran > brown rice > stem > root. Under GeO₂, 15.56% of Ge absorbed into plant with 11.1% in leaf, 1.6% in stem, 0.03% in root, 2.2% in rice bran and 0.73% in brown rice. Under commercial Ge treatment, 5.19% of Ge absorbed into plant with 1.8% in leaf, 0.46% in stem, 0,01% in root, 2.2% in rice bran, and 0.71% in brown rice. Based on these results, the Ge contents in polished rice in commercial Ge treatment were higher than those in GeO₂ treatment. However, the Ge contents of rice grain (containing rice bran and polished rice) in GeO₂ treatment were higher than those in commercial Ge treatment.
토양으로부터 분리한 Bacillus licheniformis KJ 9의 특성
Dong-Cheol Seo(서동철),Jeong-Ae Ko(고정애),Sang-Won Gal(갈상완),Sang-Won Lee(이상원) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.3
고품질의 발효퇴비를 생산할 목적으로 자연계로부터 효소활성이 높고 식물병원성 균주에 대한 항균활성이 우수한 미생물을 순수분리 하여 배양학적 특성을 검토하였다. 부엽토 등으로부터 CMCase, protease 및 chitinase 활성이 높고 식물병원성 균주에 대하여 항균활성이 우수한 KJ-9균주를 분리한 다음 형태학적 및 생화학적 특성을 검토하고 Bergey's Mannual of Systematic Bacteriology의 방법과 ATB (Automated Identification) computer system (Bio Merieux, France)을 이용한 API 50 CHL Carbohydrate Test Kit(Bio Merieux, France)를 통하여 동정한 결과 Bacillus licheniformis로 밝혀졌다. B. licheniformis KJ-9의 최적배지 성분을 검토한 결과 탄소원은 1.5% soluble starch, 질소원은 0.5% yeast extract, 무기염은 0.05% MgSO₄ㆍ7H₂O 이었으며, 배지의 초기 pH는 7.0, 배양온도는 50oC 그리고 진탕속도는 180 rpm으로 밝혀졌다. 최적배양 조건으로 B. licheniformis KJ-9를 배양하였을 때 36~60hr째의 배양액은 잿빛 곰팡이병을 유발하는 Botrytis cinerea, 잎마름병의 원인균인 Corynespora cassicola, 시들음병을 유발하는 Fusarium oxysporum, 잘록병의 원인균인 Rhizoctonia solani의 식물병원성 미생물 균사생장을 효과적으로 억제하였다. In order to produce high-quality fermenting composts, a microorganism was isolated from the natural world. The bacterium has not only in high enzyme activities but also had good antimicrobial activities against phytopathogenic microorganisms. Its cultivating characteristics were then investigated. Bacterium KJ-9, which contains high CMCase, protease and chitinase activities and excellent antimicrobial activities against phytopathogenic microorganisms, was separated from leaf mold and identified as Bacillus licheniformis by two methods: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology and API 50 CHL Carbohydrate Test Kit (Bio Merieux, France) using an ATB (Automated Identification) computer system (Bio Merieux, France). Optimal medium for cultivation of B. licheniformis was 2% soluble starch as a carbon source, 0.5% yeast extract as a nitrogen source and 0.05% MgSO₄ㆍ7H₂O. Optimal growth conditions of pH, temperature and shake speed were pH 7.0, 50℃and 180 rpm, respectively. Culture broth of B. licheniformis KJ-9 cultured for 36~60 hr was effective in fungicidal activities against plant pathogens including Botrytis cinerea, Corynespora cassicola, Fusarium oxysporum, and Rhizoctonia solani.