다기능 탄산칼슘 형성세균의 시멘트 건축물 적용위한 부식능 평가 및 건축물 정주미생물 중 방제 대상 결정

박종명; 박성진; 김사열

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박종명 (경북대학교) 박성진 (경북대학교) 김사열 (경북대학교)

저널정보: 한국생명과학회 생명과학회지 생명과학회지 제25권 제2호

발행연도: 2015.2

수록면: 237 - 242 (6page)

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탄산칼슘 형성세균에 의한 건축물 균열보수 및 그들의 내구성 증진은 기존 화학제에 비해 친환경적이며, 영구적이라는 측면에서 그들의 응용에 대한 연구는 중요한 위치를 차지하고 있다. 그러나 균열복구 기전이 세균의 대사에 의한 calcite crystal 형성과정에서 기인되는 것으로, 대사과정 중 산 형성으로 시멘트 기반 콘크리트 건축물에 대한 위해 가능성 논란이 지속 제기되었다. 따라서 본 연구는 시멘트 모르타르에 대한 생물학적 부식능이 있는 방제대상 미생물을 결정하고 시멘트 콘크리트 건축물에의 안전한 적용을 위한 다기능성 탄산칼슘 형성세균을 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 첫째, 건축물에서 분리된 균사형 진균, 효모, 세균 균주들을 대상으로 chalky test를 실시하여 CaCO₃에 대한 가용화능을 평가하였다. 그 결과 건축물에서 분리된 세균 균주의 경우 가용화 능이 없는 것으로 평가되었으며, C. sphaerospermum KNUC253 및 P. prolifica KNUC263 균주가 CaCO₃에 대한 가용화 활성을 보여, 시멘트 기반 건축물 표면에서 방제되어야 균주로 판단된다. 둘째, 독도 토양 및 건축물에서 분리되어 시멘트 표면 진균생장 억제효과, 시멘트 표면균열을 수복 및 수분 침투력 감소효과가 보고된 특허등록균주 A. nicotianae KNUC2100, B. thuringiensis KNUC2103, S. maltophilia KNUC2100 및 B. aryabhatti KNUC205들이 CaCO₃을 가용화하지 않음을 볼 때 산 형성으로 인한 시멘트 모르타르 주성분인 CaCO₃에 대한 위해는 없을 것으로 평가된다. 이에 더하여 그들 중 B. aryabhatti KNUC205, A. nicotianae KNUC2100의 경우 건축소재 열화가능성의 판단근거로 널리 활용되고 있는 bio-degradative assay 에서 다양한 고분자물질 구성요소에 대해 활성을 나타내지 않아 다양한 건축환경에 대해 활용 가능성을 보여주었다.

The use of calcite-forming bacteria (CFB) in crack remediation and durability improvements in construction materials creates a permanent and environmentally-friendly material. Therefore, research into this type of application is stimulating interdisciplinary studies between microbiology and architectural engineering. However, the mechanisms giving rise to these materials are dependent on calcite precipitation by the metabolism of the CFB, which raises concerns about possible hazards to cement-based construction due to microbial metabolic acid production. The aim of this study was to determine target microorganisms that possibly can have bio-corrosive effects on cement mortar and to assess multi- functional CFBs for their safe application to cement structures. The chalky test was first used to evaluate the CaCO₃ solubilization feature of construction sites by fungi, yeast, bacterial strains. Not all bacterial strains are able to solubilize CaCO₃, but C. sphaerospermum KNUC253 or P. prolifica KNUC263 showed CaCO₃ solubilization activity. Therefore, these two strains were identified as target microorganisms that require control in cement structures. The registered patented strains Bacillus aryabhatti KNUC205, Arthrobacter nicotianae KNUC2100, B. thuringiensis KNUC2103 and Stenotrophomonas maltophilia KNUC2106, reported as multifunctional CFB (fungal growth inhibition, crack remediation, and water permeability reduction of cement surfaces) and isolated from Dokdo or construction site were unable to solubilize CaCO₃. Notably, B. aryabhatti KNUC205 and A. nicotianae KNUC2100 could not hydrolyze cellulose or protein, which can be the major constituent macromolecules of internal materials for buildings. These results show that several reported multi-functional CFB can be applied to cement structures or diverse building environments without corrosive or bio-deteriorative risks.

#Bio-deterioration #CaCO₃ solubilization #cement mortar #calcite-forming bacteria (CFB) #microbially induced CaCO₃ precipitation (MICP)

참고문헌 (34)

참고문헌 신청

Achal, V. / 2009 / Strain improvement of Sporosarcina pasteurii for enhanced urease and calcite production / J. Ind. Microbiol. Biotechnol 36:981~988

Ascaso, C. / 1998 / Study of the biogenic weathering of calcereous litharenite stones caused by lichen and endolithic microorganisms / Int. Biodeterior. Biodegradation 42:29~38

Boquet, E. / 1973 / Production of calcite(calcium carbonate)crystals by soil bacteria is a general phenomenon / Nature 246:527~529

Muynck, W. D. / 2010 / Antimicrobial mortar surface for the improvement of hygienic conditions / J. Appl. Microbiol 108:62~72

Muynck, W. D. / 2010 / Microbial carbonate precipitation in construction materials : a review / Ecol. Eng 36:118~136

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