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인태 명
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1 한국해양환경. 에너지학회지 J. Korean Soc. Mar. Environ. Energy Vol. 19, No. 4, , November ISSN (Print) / ISSN X(Online) Original Article 렌즈프리그림자이미징기술을이용한실시간미세조류응집현상분석법 서동민 1, * 오상우 1,2, * 동단단 3 이재우 3, 서성규 1, 1 고려대학교전자 정보공학과 2 선박해양플랜트연구소해양안전연구부 3 고려대학교환경시스템공학과 Real-time Micro-algae Flocculation Analysis Method Based on Lens-free Shadow Imaging Technique (LSIT) Dongmin Seo 1, *, Sangwoo Oh 1,2, *, Dandan Dong 3, Jae Woo Lee 3, and Sungkyu Seo 1, 1 Department of Electronics and Information Engineering, Korea University, Sejong 30019, Korea 2 Maritime Safety Research Division, Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering, Daejeon 34103, Korea 3 Department of Environmental Engineering, Korea University, Sejong 30019, Korea 요 약 미세조류는대체에너지를위한생물자원중하나로다양한분야에서관련된연구가활발히진행되고있다. 미세조류의상태를분석하기위한방법으로는계수법, 스크리닝법, 응집법등이사용되고있는데, 이중응집법은적조제거제연구, 미세조류자원화연구등에효과적으로이용되고있다. 미세조류의응집상태분석에는현재분광광도법이주로사용되고있는데, 이는미세조류의응집상태를광학밀도계측을통해분석하는방법으로미세조류계수법에비해소요되는분석시간은작지만, 측정결과의오차가상대적으로큰단점을갖고있다. 본논문에서는이러한단점을개선하기위해서렌즈프리그림자이미징기술을이용하여미세조류의응집현상을실시간으로분석하는방법을제안한다. 본연구에서는렌즈프리그림자이미지를이용하여단일미세조류의측정과응집미세조류측정이동시에가능함을현미경이미지와의비교를통해입증하였다. 또한, 해당기술을기반으로미세조류의응집현상을정량적으로분석할수있는세가지의그림자파라미터 ( 플록들의개수, 플록들의유효면적및최대크기플록의면적 ) 를제안하였다. 각파라미터의유효성은응집효율이다른응집제를이용한실험을통해시간에따른미세조류의응집상태를실시간으로분석하여입증할수있음을확인하였다. Abstract Micro-algae, one of the biological resources for alternative energy, has been heavily studied. Among various methods to analyze the status of the micro-algae including counting, screening, and flocculation, the flocculation approach has been widely accepted in many critical applications such as red tide removal study or microalgae resource study. To characterize the flocculation status of the micro-alga. A traditional optical modality, i.e., photospectrometry, measuring the optical density of the flocs has been frequently employed. While this traditional optical method needs shorter time than the counting method in flocculation status analysis, it has relatively lower detection accuracy. To address this issue, a novel real-time micro-algae flocculation analysis method based on the lens-free shadow imaging technique (LSIT) is introduced. Both single cell detection and floc detection are simultaneously available with a proposed lens-free shadow image, confirmed by comparing the results with optical microscope images. And three shadow parameters, e.g., number of flocs, effective area of flocs, and maximum size of floc, enabling quantification of the flocculation phenomenon of micro-alga, are firstly demonstrated in this article. The efficacy of each shadow parameter is verified with the real-time flocculation monitoring experiments using custom developed cohesive agents. Keywords: Lensfree shadow imaging technique( 렌즈프리그림자이미징기술 ), Micro-algae( 미세조류 ), Flocculation( 응집 ), Jar test( 자테스트 ), Floc analyzer( 응집분석기 ) Corresponding author: sseo@korea.ac.kr, jaewoo@korea.ac.kr *These authors contributed equally to this study. 341

2 342 서동민 오상우 동단단 이재우 서성규 1. 서론 미세조류는미래의중요한대체에너지의하나로큰주목을받고있으며, 특히에너지, 화학, 환경분야를중심으로미세조류의자원화연구가활발히진행되고있다 (Promdaen et al.[2014]; Spolaore et al.[2006]). 근래에는담수종에국한되었던미세조류자원화연구가해수종미세조류로확대되면서관련분야의연구저변이점차확대되고있는추세이다 (Vandamme et al.[2011]). 미세조류분석법은미세조류를연구하기위한기본수단으로특히미세조류의자원화연구에있어서는미세조류의형태와양을정량적으로분석하는절차가필요하다. 미세조류를분석하는방법으로는계수법, 스크리닝법, 응집법등이있다. 첫째, 미세조류계수법은 Sedgwick- Rafeter(SR) 챔버 (Woelkerling et al.[1976]), 헤모사이토미터 (Aruoja et al.[2009]), 혹은플로우사이토미터 (Franklin et al.[2001]) 등을사용하여미세조류의개체수변화를측정하는방법이다. 이측정법은성장저해검정 (Moreno-Garrido et al.[2000]), 선박평형수평가시험 (Holm et al.[2008]) 및녹 적조예측기술 (Stumpf et al.[2009]; Johnk et al.[2008]) 에주로사용된다. 둘째, 미세조류스크리닝법은플라즈몬공명장치 (Lee et al.[2012]), 수질측정기 (Reddy[1981]) 및 GC/ MS(Patil et al.[2011]) 를사용하여미세조류의상태및부산물을측정하는방법이다. 이측정법은바이오디젤연구 (Mata et al.[2010]), 바이오케미컬연구 (Williams and Laurens[2010]) 및이산화탄소전환균주연구 (Wang et al.[2008]) 에사용된다. 셋째, 미세조류응집법은분광광도계 (Das et al.[2016]) 및응집분석기 (Li et al.[2014]) 를사용하여응집물의크기및개수를측정하는방법이다. 이측정법은적조제거제연구 (Lee et al.[2013]; Sengco et al.[2004]) 및미세조류수확방법연구 (Jakob et al.[2016]) 에사용된다. 이상의측정법들중미세조류응집법은적조제거제연구및미세조류수확연구에중요하게활용되지만, 여전히분광광도계라는전통적인광학측정방법에의존한다 (Tassinari et al.[2015]). 분광광도계는광학밀도 (Optical density) 를이용해시료의농도를측정하는기기이다. 이기기는직접적인계수법에비해분석시간을단축할수있지만, 그측정의정확도는상대적으로낮아 (Shin et al. [2015]; Usov et al.[2001]) 2014년국내녹조예측시스템인조류경보제에서도분광광도계를이용한측정방법이제외되었다. 더욱이수시간동안지속적으로시료를측정해야하기때문에, 측정시간과노동력소모가클뿐아니라, 플록의상태를실시간으로확인할수없는단점을가지고있다. 이를개선하기위해광원조사에의한빛의반사정도를전기적신호로검출하는응집분석기가개발되어상용화되어있지만, 불순물이많이함유되어있는해양생태계에선그활용성이크게제한된다. 렌즈프리그림자이미징기술 (lens-free shadow imaging technique, LSIT) 은타겟세포나미세입자등이가지는고유의회절패턴혹은그림자이미지를 Complementary Metal Oxide Semi-conductor (CMOS) 또는 Charge Coupled Device(CCD) 이미지센서등의광전자소자를이용하여획득하고, 실시간으로분석하여타겟물질의 Fig. 1. (a) Principle of lens-free shadow imaging technique (LSIT), (b) example of LSIT image, and (c) its 3D digital expression. 상태정보를분석하는기술이다 (Fig. 1). 특히, 혈액및동물세포계수 (Seo et al.[2008]; Stybayeva et al.[2010]), 동물세포활성도분석 (Jin et al.[2012]), 혈색소농도검출 (Kim et al.[2011]), 세균막농도검출 (Kwak et al.[2014]), 병원성세균농도검출 (Lee et al. [2014]) 등에서그효용성을입증하였다. 이기술은시스템을구성할때현미경등에서사용되는고가의광학렌즈가필요하지않음으로, 저가의측정장비로개발가능한장점을가지고있다. 또한렌즈없이, 저가의 Light Emission Diode(LED) 와 CMOS 이미지센서만으로시스템을구현하기때문에넓은시계 (Field Of View, FOV) 를확보할수있다 (Ozcan and Demirci[2007]). 통상 5백만화소 1장의 CMOS 이미지센서그림자이미지로 100배배율의현미경기준 50배에해당하는시계를확보할수있으므로고처리량의측정기술이다 (Roy et al.[2015]). 본연구는렌즈프리그림자이미징기술기반의미세조류모니터링플랫폼을제안한다. 이를통해단일미세조류및응집미세조류의실시간분석을현미경매칭이미지와의비교를통해입증한다. 본플랫폼을이용하면별도의배율조정이나초점을맞추는과정없이단일미세조류와응집미세조류를동시에분석할수있다. 또한, 천연응집제를사용해미세조류의응집실험을진행하며, 실시간으로미세조류의이미지를확보하고분석가능함을보인다. 특히, 자체개발한미세조류분석프로그램을사용하여플록들의개수, 플록들의유효면적, 최대크기플록의면적을정량적으로분석하였다. 2.1 실험구성 2. 재료및방법 Fig. 2는미세조류의플록형성과정을실시간으로분석하기위해고안된실험장치구성도이다. 제안된실험장치는자테스터 (JT-M6c,

렌즈프리그림자이미징기술을이용한실시간미세조류응집현상분석법 343 Fig. 2. Schematic diagram of the proposed system enabling online floc monitoring. 대한과학, 대한민국 ), 플라스틱칩 (Ibidi, 독일 ), 연동펌프, 렌즈프리그림자이미징시스템으로구성되어있다.

3 렌즈프리그림자이미징기술을이용한실시간미세조류응집현상분석법 343 Fig. 2. Schematic diagram of the proposed system enabling online floc monitoring. 대한과학, 대한민국 ), 플라스틱칩 (Ibidi, 독일 ), 연동펌프, 렌즈프리그림자이미징시스템으로구성되어있다. 자테스터는유리비커내의분석시료를지정된시간과속도로교반하는역할을한다. 자테스터에사용된유리비커는동일한위치에서시료를채취할수있도록유리관이접합되어있으며, 이유리관은실리콘튜브 (MasterFlex, Cole-Parmer, 미국 ) 를통해서플라스틱칩의유입구 (inlet) 와연결된다. 플라스틱칩의다른한쪽연결부인배출구 (outlet) 는연동펌프 (peristaltic pump) 를거쳐폐기물비커까지실리콘튜브로연결되어있다. 연동펌프가작동하면자테스터의유리비커안에서교반된미세조류시료가플라스틱칩으로유입된다. 플라스틱칩의상부에는 LED 광원과하부에는 CMOS 이미지센서 (Edmund optics, 미국 ) 가설치되어있어, 플라스틱칩에유입된미세조류시료의그림자이미지를획득할수있다. CMOS 이미지센서로촬영된그림자이미지는컴퓨터로전송되어, 본연구팀이자체적으로제작한플록자동분석프로그램을통해서분석된다. 2.2 재료준비 실험에사용된미세조류 (Scenedesmus sp.) 는 Korea Marine Microalgae Culture Center에서공급받았다. 미세조류성장을위해사용되는배지는 1.0 L 증류수에 NaNO 3, MgSO 4 7H 2 O, CaCl 2 2H 2 O, K 2 HPO 4, EDTANa 2, Ammonium Fe III citrate, Citric acid, NaCO 3 을 10 ml씩넣고, 1.0 ml의 Micronutrient solution을넣어제작된다. Micronutrient solution은 1.0 L 증류수에 61 mg의 H 3 BO 3, 169 mg의 MnCl 2 4H 2 O, 287 mg의 ZnSO 4 7H 2 O, 12.5 mg의 Na 2 MoO 4 2H 2 O, 2.5 mg의 CuSO 4 5H 2 O, 5.0 mg의 Co(NO 3 ) 2 6H 2 O를넣어제작된다. 미세조류는삼각플라스크에담겨배양온도 20 o C, 회전수는 20 rpm의조건으로진탕배양기를통해서배양된다. 실험에사용된응집제 (Extracellular Polymeric Substances, EPS) 는활성슬러지를가공해서얻을수있다. 활성슬러지는충청북도에소재하고있는오송하수처리장에서연속배치반응기 (Sequencing Batch Reactor, SBR) 공법으로처리된하수에서확보했다. EPS는미세조류를응집할수있는천연생물응집제로, Soluble EPS(S-EPS), Loosely Bound EPS(LB-EPS), 그리고 Tightly Bound EPS(TB-EPS) 로구분된다. 활성슬러지에서 EPS를얻기위해서는원심분리, 서스펜션, 가열의과정을반복한다. 활성슬러지를원심분리기에넣고 15 분간 4,000 g으로원심분리하며, 상등액은따로보관하고슬러 지펫릿은활성슬러지배지를넣고서스펜션한다. 서스펜션된시료는가열중탕기에넣고 50 o C에서 1 분동안중탕방식으로가열한다. 가열이끝난시료는다시원심분리과정을거치게된다. 처음원심분리후얻어지는상등액에는 S-EPS, 두번째원심분리후얻어지는상등액에는 LB-EPS, 세번째원심분리후얻어지는상등액에는 TB-EPS가포함되어있다. 서스펜션에사용되는활성슬러지배지는 1.0 L의증류수에 0.5 g의 glucose, 0.4 g의 peptone, 0.2 g의 NH 3 Cl, g의 K 2 HPO 4, 0.03 g의 CaCl 2 2H 2 O, 0.05 g의 MgSo 4 7H 2 O, 0.02 g의 FeSo 4 7H 2 O와 1 ml의 Trace Metal Solution을넣어제작한다. Trace Metal Solution은 1.0 L의증류수에 H 3 BO 3, MnSO 4 H 2 O, (NH 4 )6Mo 7 O 2 4H 2 O, ZnCl 2, CuCl 2, AlCl 3, NiCl 2 을 0.05 g씩넣고, 0.05 mg의 CoCl 2 6H 2 O을넣어제작한다. 2.3 실험방법미세조류의응집현상을분석하기위하여자테스터 (Jar Tester) 를이용한응집실험을설계하였다. 자테스터내부에 500 ml 부피의유리비커를위치시키고, 미세조류와응집제가포함된시료 200 ml를유리비커에주입한다. 자테스터를작동시켜, 시료를 100 rpm의속도로 2 분동안교반한후, 20 rpm의속도로 20 분동안교반한다. 시료주입부터교반과정까지시료를 6번채취하여실시간으로플록의상태를분석하였다. 모든실험은실온에서진행되었다. 3. 결과및고찰 본연구에서궁극적으로목표로하고있는미세조류의응집현상을렌즈프리그림자이미지기술을이용하여실시간으로분석하기위한사전단계로, 단일미세조류를해당방법을통해서측정이가능함을확인하는실험을진행하였다, 단일미세조류를관찰하기위해서는일반적으로현미경을이용한분석방법이사용되므로, 본연구팀은동일한영역의미세조류를렌즈프리그림자이미징기술과현미경을이용하여획득한각각의이미지들의유사성을비교하였다. 이를위해 Fig. 3(a) 의왼쪽그림과같이, 단일미세조류시료의그림자이미지를촬영하고, 일부영역을확대하여동일한영역에해당되는현미경이미지를비교하였다. 영역 1과영역 2를 400배의현미경으로촬영한이미지에는세개의미세조류를확인할수있으며, 영역 1과영역 2를확대한그림자이미지역시세개의그림자이미지를확인할수있다. 두이미지를비교하면미세조류의그림자이미지가나타난위치에정확하게미세조류의현미경이미지가위치하고있음을확인할수있다. 이를통해그림자이미지로단일미세조류를측정할수있음을알수있다. 두번째로단일미세조류들이응집된상태를그림자이미지를통해서관찰할수있는가능성을확인하기위해서, Fig. 3(b) 와같이단일미세조류들이응집되어플록이형성된미세조류의그림자이미지와현미경이미지를비교하였다. Fig. 3(b) 의왼쪽그림에해당

344 서동민 오상우 동단단 이재우 서성규 Fig. 3. Whole frame LSIT image for microalgae and magnified regions-of-interest with matching standard optical micrographs.

4 344 서동민 오상우 동단단 이재우 서성규 Fig. 3. Whole frame LSIT image for microalgae and magnified regions-of-interest with matching standard optical micrographs. (a) single microalgae condition, (b) flocculated micro algae condition. 되는그림자이미지의영역 3을 50배현미경으로촬영한현미경이미지에서는 3개의거대플록을확인할수있으며, 영역 3을확대한그림자이미지역시 3개의거대플록이미지를확인할수있다. 이들을비교해보았을때, 두이미지에서볼수있는플록의위치와형태는서로유사하므로, 이를통해그림자이미지로플록이형성된미세조류를측정할수있음을알수있다. 이와같이, 미세조류의그림자이미지와현미경이미지의비교실험을통해서, 렌즈프리그림자이미징기술로단일미세조류부터응집되어플록이형성된미세조류까지별도의배율변화없이측정이가능함을확인하였다. 세번째로본연구에서최종목표로하고있는렌즈프리그림자이미징기술을이용하여실시간변화하는미세조류의응집현상을측정하기위하여, 시간에따라응집현상이진행되는미세조류를그림자이미지로촬영하는실험을진행하였다. 응집현상이진행되는미세조류의그림자이미지는 22 분간총 5회촬영하였으며 (0 분, 2 분, 7 분, 12 분, 22 분 ), 미세조류의응집을위해서천연생물응집제인 TB-EPS를사용하였다. Fig. 4(a) 는응집제를투입하지않은미세조류시료 ( 버퍼액투입, 대조군 ) 와 TB-EPS 응집제를투여한미세조류시료 (TB-EPS 투입, 실험군 ) 를시간변화에따라촬영한그림자이미지이다. 촬영된대조군이미지에서는시간이지남에따라육안으로구분이어려운작 은미세조류플록들이형성되는것을볼수있다. 반면촬영된실험군이미지에서는시간이지남에따라육안으로도확인하기쉬운큰미세조류플록들이형성되는것을확인할수있다. 이를통해 TB-EPS가미세조류의응집실험에서응집제로유용함을알수있다. 육안으로확인된미세조류의응집현상의정도를정량적으로분석하기위해서본연구에서는그림자이미지를이용한미세조류응집분석프로그램을제작하였다. 미세조류응집분석프로그램은상용계산프로그램인 Matlab (MathWorks, 미국 ) 의영상분석라이브러리를이용하여제작되었다. 미세조류응집분석프로그램은그림자이미지에포함된플록을검출하는역할을한다. 플록검출은단일미세조류의그림자이미지가두개이상중첩된위치를플록으로인식하여플록의테두리를붉은색으로표시한다. 플록분석은검출된플록들의개수 (Number of flocs) 와검출된플록들의영역 ( 붉게표시된테두리 ), 내부의픽셀수 ( 유효면적, effective area of flocs), 그리고검출된플록중가장큰플록의픽셀수 ( 최대크기플록의면적, maximum size of floc) 의결과를보여준다. Fig. 4(b) 는실험군시료의초기 (0 분 ) 그림자이미지다. 해당그림자이미지를미세조류응집분석프로그램을통해플록분석을진행한결과, 검출된플록들의개수는 14개, 검출된플록들의유효면적은 3,595 픽셀이며, 최대플록의면적은 472 픽셀이라는것을

5 렌즈프리그림자이미징기술을이용한실시간미세조류응집현상분석법 345 Fig. 4. Comparison between microalgae detection results. (a) Comparison between control sample and TB-EPS treated sample, (b) Whole frame LSIT image at t=0, (c) Same image at t=22 min. 확인할수있다. Fig. 4(c) 는 22 분의응집과정후촬영된실험군시료의그림자이미지이다. 미세조류응집분석프로그램의플록분석을통해검출된플록의개수는 52개, 검출된플록들의유효면적은 124,312 픽셀이며, 최대크기의플록의면적은 14,279 픽셀임을알수있다. 해당실험을통해서그림자이미징기술로미세조류응집현상을실시간으로촬영하고, 촬영된그림자이미지를프로그램으로통해정량적으로분석이가능함을확인하였다. 특히플록분석의결과값은세가지의분석결과들 ( 플록들의개수, 플록들의유효면적및최대크기플록의면적 ) 을제공함으로해당파라미터들을통해서미세조류의응집정도를분석할수있다. 마지막으로앞선실험을통해미세조류의플록분석가능성이입증된렌즈프리그림자이미지를이용한미세조류분석프로그램을이용하여 3종의응집제에따라서로다르게변화하는미세조류플록응집현상의차이점을분석하는실험을진행하였다. 해당실험에사용된응집제는 S-EPS, LB-EPS, TB-EPS이며, 실험은급속교반전 (0 분 ) 1번, 급속교반후 (2 분 ) 1번, 완속교반중 4번 (7 분, 12 분, 17 분, 22 분 ) 으로, 총 22 분동안 6번의그림자이미지를실시간으로측정하여플록의변화를확인하는방법으로진행되었다. 응집제의투입여부와응집제에따라서플록생성에영향을미치는정도를확인하기위해서, 시간대별로촬영한 6개의그림자이미지를이용 하여앞서설명한미세조류분석프로그램을통해세가지파라미터 ( 플록들의개수, 플록들의유효면적및최대크기플록의면적 ) 의시간에따른변화량을분석하는방법으로실험을진행하였다. Fig. 5(a) 는미세조류시료에응집제를투입하지않은경우와 3 종의응집제를투입한경우, 시간에따라변화하는미세조류의응집현상을렌즈프리그림자이미지의미세조류분석파라리터중하나인최대크기를갖는플록의면적값으로표현한그래프이다. 해당그래프를살펴보면 LB-EPS를투여한시료에서최대크기를갖는폴록의면적이시간이지남에따라서가장크게증가하며, 응집제를넣지않은대조군시료에서의시간에따른최대크기플록면적의변화량이가장작은것을확인할수있다. S-EPS를투여한시료의시간에따른변화량은대조군시료의경우보다 3배이상크지만, 대조군시료와유사하게전체적인변화량은작은것을확인할수있다. 반면, TB-EPS를투여한시료의최대크기플록면적의변화량은 LB-EPS를투여한시료의경우에비해절반이지만, S-EPS 를투여한시료의경우에비해서는 4배이상큰것을알수있다. 이를통해 LB-EPS가다른두가지의응집제들에비해서면적이가장큰플록을형성시키는효율이가장크다는것을미세조류그림자이미지의최대크기플록의면적값비교를통해서정량적으로분석할수있다. Fig. 5(b) 는미세조류가응집되어형성된플록들의유효면적의

6 346 서동민 오상우 동단단 이재우 서성규 Fig. 5(c) 는 3종의응집제를투입하여시간에따라변화하는미세조류플록의수를나타낸그래프이다. 해당실험결과를보면대조군시료나 S-EPS를투여한시료의경우, 응집실험이진행되는동안전체적으로플록의수가증가하는경향을갖는것을볼수있다. 반면플록분석파라미터인최대크기의플록면적과플록들의유효면적에서시간에따라큰증가추세를보였던 LB-EPS와 TB- EPS를투여한시료들은각각 2 분, 12 분후부터플록수가감소하는것을확인할수있다. 앞서제안된세가지플록분석방법을종합적으로해석해보면, 플록의수가일정시간증가한후감소추세를보이는시료는최대크기를갖는플록의면적과플록들의유효면적의증가폭이클것으로예상할수있다. 이는단일미세조류들이반응초기에는크기가작은플록을형성하고시간이지남에따라서작은플록들이서로응집하면서점차적으로는하나의거대한플록을형성하기때문이다. 초반에생성된작은플록들로인해서플록의수가증가하지만시간이지남에따라서그플록들이서로응집되어전체의플록숫자는감소하고, 최대반응기에도달할경우플록의숫자는작지만단일플록의크기는크고유효면적이큰플록이형성된다는의미이다. 반면, 플록수가지속적으로증가추세를보이는시료는최대크기의플록면적과플록들의유효면적의증가폭이작을것이라예상할수있으며, 이는해당미세조류는아직거대플록으로성장할수있는조건이갖추어있지않음으로해석할수있다. 이런분석들을토대로, 미세조류에적용되는응집제의영향을실시간으로유추해볼수있다. 이는침전속도로응집제의성능을평가하는기존의측정분석방법들에비하여, 응집제가미세조류에미치는영향력에대한다양한정보를줄수있을것이라판단된다. 4. 결론 Fig. 5. Results of floc analysis parameters. (a) The maximum size of floc of microalgae by flocculation at different time, (b) The effective area of flocs of microalgae formed by flocculation at different time, (c) The number of flocs of microalgae by flocculation at different time. 변화를시간에따라나타낸그래프이다. 해당결과를보면응집실험을마친 22 분후의 S-EPS를투여한시료의유효면적은 42,511 픽셀로대조군시료의값인 36,813 픽셀보다는크지만차이가크지않은것을알수있다. 반면 LB-EPS를투여한시료의 22 분후의플록유효면적은 102,518 픽셀로대조군시료와 S-EPS를투여한시료의경우와비교하여, 2배이상의변화폭을보인다. TB-EPS를투여한시료의 22 분후플록유효면적은 124,312 픽셀로다른조건의시료들의경우에비해가장큰값을보이며, 측정한지 12 분이지난시점부터 LB-EPS를투여한시료보다유효면적이커지는것을확인할수있다. 본논문에서는렌즈프리그림자이미징기술을이용하여미세조류의응집현상을실시간으로분석할수있음을실험을통해서확인하였다. 우선렌즈프리그림자이미지를이용하여단일미세조류의측정과응집미세조류측정이동시에가능함을현미경이미지와의비교를통해입증하였다. 또한본연구팀이개발한미세조류분석프로그램을통하여미세조류의응집현상을정량적으로분석할수있는세가지의파라미터 ( 플록들의개수, 플록들의유효면적, 최대크기플록의면적 ) 를제안하였다. 해당파라미터의유효성을입증하기위해서응집효율이다른응집제인 S-EPS, LB-EPS, TB- EPS를이용하여시간에따라다른응집현상을보이는미세조류의응집상태를제안한파라미터들을이용하여분석하였다. 해당실험결과를통해서본연구에서제안한미세조류분석파라미터들이응집된미세조류의상태를대표적으로나타낼수있음을확인하였다. 상기한연구결과들을통해서렌즈프리그림자이미징기술을이용하여미세조류응집현상을실시간으로분석이가능함을증명하였으며, 이를통해서제안한방법이새로운미세조류분석기술로적용할수있을것이라기대한다.

7 렌즈프리그림자이미징기술을이용한실시간미세조류응집현상분석법 347 후 이논문은 2016년도한국해양과학기술원부설선박해양플랜트연구소출연금재원으로수행된해양유출유현장모니터링기술개발연구의결과임 (PES2240). 기 References [1] Aruoja, V., Dubourguier, H.-C., Kasemets, K. and Kahru, A., 2009, Toxicity of nanoparticles of CuO, ZnO and TiO 2 to microalgae Pseudokirchneriella subcapitata, Sci. Total Environ., Vol. 407, No. 4, [2] Das, P., Thaher, M. I., Hakim, M. A. Q. M. A., Al-Jabri, H. M. S.J. and Alghasal, G. S. H.S., 2016, Microalgae harvesting by ph adjusted coagulation-flocculation, recycling of the coagulant and the growth media, Bioresour. Technol., Vol. 216, [3] Franklin, N. M., Stauber, J. L. and Lim, R. P., 2001, Development of flow cytometry-based algal bioassays for assessing toxicity of copper in natural waters, Environ. Toxicol. Chem., Vol. 20, No. 1, [4] Holm, E. R., Stamper, D. M., Brizzolara, R. A., Barnes, L., Deamer, N. and Burkholder, J. M., 2008, Sonication of bacteria, phytoplankton and zooplankton: application to treatment of ballast water, Mar. Pollut. 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09권오설_ok.hwp

09권오설_ok.hwp (JBE Vol. 19, No. 5, September 2014) (Regular Paper) 19 5, 2014 9 (JBE Vol. 19, No. 5, September 2014) http://dx.doi.org/10.5909/jbe.2014.19.5.656 ISSN 2287-9137 (Online) ISSN 1226-7953 (Print) a) Reduction