| 초록 |
[목적] 백운석(Dolomite)은 칼슘과 마그네슘을 함유하는 탄산염 광물[CaMg(CO 3 ) 2 ]이고 육지와 해양 등 환경에 널리 존재하며 석유와 가스를 매장하는 구역에서 흔히 발견된다. 백운석(혹은 백운암)의 발견은 이미 300여 년이 되었으나, 백운석의 형성 원인에 대해 아직 정해진 결론이 없고 지질학에서 '백운석 수수께끼'라고 부른다. 1990년대에 Vasconcelos C.가 '미생물 백운석 모델'을 제시하여 백운석 형성 원인의 연구에 대하여 새로운 아이디어를 마련하였다. 하지만 이 모델이 완벽하지 않아서 백운석의 형성 및 그것을 매개로 한 미생물의 생리적 상태, 환경 매개변수의 관계는 아직 명확하지 않았다. 이 외, 모든 보고된 실험은 지표 압력 조건에서 진행했으므로 자연계에 백운석이 있는 고압 환경을 표현할 수 없다. 본 연구에서는 환경 매개변수인 압력을 도입하고 균주 자체 생리적 특성 매개변수를 결합하여 다중도 인자가 미생물을 매개로 형성된 백운석에 주는 영향을 종합적으로 고찰한다. [기법] Lysinibacillus sphaericus 및 Sporosarcina psychrophila 2주(strain) 균주를 이용하여 효소 가수분해효소 활성(urea hydrolysis activity)을 갖는 세균을 생물 재료로 한다. 또 서로 다른 온도(15°C, 30°C), 압력(상압, 20 MPa), 산소 농도(상압 호기성 조건, 상압 마이크로 호기성 조건) 및 서로 다른 효소 가수분해효소 활성 조건에서 생광물화 실험을 진행한다. SEM(주사전자현미경, scanning electron microscope) 및 EDS(energy Dispersive X-ray Spectrometry) 결합 방법을 이용하여 침전물의 형태 및 광물 구성 성분을 관찰한다. 또 XRD(X선 회절, X-ray diffraction) 방법을 사용하여 탄산염 광물 침전물의 종류를 정성적으로 측정한다. [결과] 실험에서 설계한 모든 광물화 조건에서 Lysinibacillus sphaericus 및 Sporosarcina psychrophila를 매개로 하여 탄산염 광물 침전을 형성할 수 있다. XRD 및 SEM 검사 결과, 30°C, 20 MPa, 마이크로 호기성 조건에서 Lysinibacillus sphaericus를 매개로 하여 불규칙 능면체형(rhombohedral) 및 타원체형 백운석을 형성할 수 있다. 고압 조건은 백운석의 형성에 더욱 유리하였다. 백운석 결정 외, 실험에서 기타 광물[예, 방해석(calcite), 네스퀘호나이트(nesquehonite), 훈타이트(huntite) 등]을 발견하였다. [결론] 본 실험을 통하여 Lysinibacillus sphaericus 및 Sporosarcina psychrophila가 광물화 능력을 가지고 있으며, 특히 Lysinibacillus sphaericus가 백운석을 매개 형성하는 능력을 가지고 있는 것을 입증하였다. 미생물을 매개로 형성된 탄산염 광물의 구성은 미생물의 대사 활성 및 온도, 압력 등 생물광화학 실험 조건의 제한을 받았다. 본 연구 결과는 '미생물 백운석 모델'을 보완하는 데 도움을 줄 수 있으며 백운석의 형성 원인을 해석하는데 참고적인 자료를 제공할 수 있다. |
