대한민국은 더 넓은 환경 및 기후 전략의 일환으로 해양 탄소 격리 [‘블루 카본’] 이니셔티브를 추진하기 위해 상당한 노력을 기울이겠다는 약속을 해 왔다. 구체적으로, 대한민국 정부는 국가 전략의 일부로서 2050년까지 해양에서 1,362,000톤의 CO₂를 격리하는 목표를 설정하였다. 본 연구에서는 이용 가능한 데이터를 활용하여 이 목표를 달성하기 위한 잠재적 수단을 제시하고, 해양 탄소 격리 이니셔티브의 규모 및 실행 가능성에 관한 핵심 통찰을 제공함으로써 정책결정자와 산업 이해관계자에게 정보를 제공하고자 한다. 우리는 보존 및 복원에 기반한 전통적 블루 카본 접근(해조초 군락 및 조간대 염습지의 보전과 복원)부터, 양식(해조류 재배) 및 갯벌 복원을 포함하는 신흥 전략, 그리고 해양 알칼리도(enhancement) 증진을 포함하는 해양공학적 개입에 이르기까지 광범위한 잠재적 접근을 조사하였다. 종합하면, 우리는 대한민국 정부의 목표가 전반적으로 [저(低) 수준부터 고(高) 수준의 감축 규모 확장성(abatement scaleability) 순으로] 갯벌 및 염습지 보전/복원, 해조류 보전/복원, 해조초 보전/복원, 해조류 양식 및 해양 알칼리도 증진을 통해 달성 가능하다고 판단한다. 다만, 우리의 추정치는 기초적이며 수많은 가정/위험을 포함한다는 점을 강조하며, 또한 이러한 일부 감축 접근에 대해 탄소 상쇄 기준은 아직 검토 및 개발 단계에 있다. ‘실행 준비도(readiness to implement)’ 측면에서, 대한민국은 해조류 탄소 격리 연구와 적용에서 가장 강점을 보이며, 수십 년에 걸쳐 수만 헥타르 규모의 해조류 서식지 복원이 성공적으로 이루어진 실적을 보유하고 있다. 대한민국의 해양 탄소 격리 잠재력을 실현하고 정착시키기 위해서는 정책과 재정 지원을 바탕으로 한 조율된 국가 전략이 필요하다. 다행히도, 제안된 해양 탄소 전략은 생물다양성 증진, 해안 보호, 그리고 기후변화의 영향 완화라는 국가의 더 넓은 이니셔티브와 부합한다.

이중 바이오매스 활용을 위한 KNUA204로, 바이오연료 생산과 나노소재 합성을 통합한다. EPS 조성 및 바이오합성 조건에 대한 추가 최적화는 의생명 및 환경 응용을 위한 나노입자의 특성을 향상시킬 수 있으며, 지속가능한 나노기술을 위한 플랫폼으로서 미세조류의 활용 가능성을 강화한다.

미세조류 군집의 연구는 수생 생태계를 이해하는 데 핵심적이다. 이러한 군집은 주로 규조류( Heterokontophyta )로 구성되며, 이를 연구하기 위해 흔히 사용되는 두 가지 방법은 현미경 분석과 메타바코딩이다. 그러나 이 두 방법은 종종 서로 다른 결과를 제공하므로, 규조류 군집을 분석하는 데 있어 이들의 적합성은 자주 논의되고 평가되어 왔다. 본 연구는 동일한 수질 시료에서 이 두 방법을 적용하여 규조류 군집을 분석하고 그 결과를 비교하였다. 규조류 군집을 구성하는 종의 분류학적 동정은 확인되었으며, 두 방법 모두 Bacillariales 및 Naviculales 목( Bacillariophyceae )에 속하는 종들이 가장 다양함을 보여주었다. 더 낮은 분류 수준(과, 속, 종)에서는 현미경이 Bacillariaceae 및 Naviculaceae 계통에 속하는 규조류 종(Nitzschia frustulum, Nitzschia inconspicua, Nitzschia intermedia, Navicula gregaria, Navicula perminuta, Navicula recens, Navicula sp.)을 검출하는 데 편향을 보이는 경향이 있었다. 두 방법의 결과는 군집 내 규조류 종을 동정하고 그 구조적 특성을 분석하는 데 있어 서로 달랐다. 이러한 결과는 Nitzschia 및 Navicula 속에 속하는 규조류가 군집에서 풍부하다는 사실과 일치하며, 또한 Illumina MiSeq 데이터에서만 Melosira 및 Entomoneis 속의 풍부도가 나타났다. 현미경을 통해 얻은 결과는 종 수준 동정에 관해 Illumina MiSeq의 결과보다 우수하였다. 현미경과 Illumina MiSeq을 통해 얻은 결과에 근거하여, 어느 방법도 완벽하지 않으며 각 방법에는 명확한 강점과 약점이 있음을 확인하였다. 따라서 규조류 군집을 효과적이고 정확하게 분석하기 위해서는 이 두 방법을 함께 사용해야 한다.

-knockdown 식물은 염 스트레스에 감수성이 있었으며, 종자 성숙이 불량하여 논 재배 조건에서 생체량(뿌리 생장)과 곡물 수확량이 감소하였다. 마이크로어레이 분석 결과, 형질전환 식물은 세포 성장, 식물 성장, 잎 노화, 뿌리 발달, ROS 및 중금속 해독 시스템, 지질 대사, 이소플라본 및 아스코르베이트 재활용, 그리고 광합성과 관련된 유전자를 높은 수준으로 발현하였다. 우리는 작물 식물에서 기능유전체 기반 분자육종의 유전적 기원을 규명하였고, 환경 적응성의 생리적 과정에 대한 새로운 통찰을 제공했으며, 이는 기후변화에 대응하여 스트레스 내성과 작물 종의 생산성을 향상시키는 데 기여할 것이다.

대한민국은 더 넓은 환경 및 기후 전략의 일환으로 해양 탄소 격리 [‘블루 카본’] 이니셔티브를 추진하기 위해 상당한 노력을 기울이겠다는 약속을 해 왔다. 구체적으로, 대한민국 정부는 국가 전략의 일부로서 2050년까지 해양에서 1,362,000톤의 CO₂를 격리하는 목표를 설정하였다. 본 연구에서는 이용 가능한 데이터를 활용하여 이 목표를 달성하기 위한 잠재적 수단을 제시하고, 해양 탄소 격리 이니셔티브의 규모 및 실행 가능성에 관한 핵심 통찰을 제공함으로써 정책결정자와 산업 이해관계자에게 정보를 제공하고자 한다. 우리는 보존 및 복원에 기반한 전통적 블루 카본 접근(해조초 군락 및 조간대 염습지의 보전과 복원)부터, 양식(해조류 재배) 및 갯벌 복원을 포함하는 신흥 전략, 그리고 해양 알칼리도(enhancement) 증진을 포함하는 해양공학적 개입에 이르기까지 광범위한 잠재적 접근을 조사하였다. 종합하면, 우리는 대한민국 정부의 목표가 전반적으로 [저(低) 수준부터 고(高) 수준의 감축 규모 확장성(abatement scaleability) 순으로] 갯벌 및 염습지 보전/복원, 해조류 보전/복원, 해조초 보전/복원, 해조류 양식 및 해양 알칼리도 증진을 통해 달성 가능하다고 판단한다. 다만, 우리의 추정치는 기초적이며 수많은 가정/위험을 포함한다는 점을 강조하며, 또한 이러한 일부 감축 접근에 대해 탄소 상쇄 기준은 아직 검토 및 개발 단계에 있다. ‘실행 준비도(readiness to implement)’ 측면에서, 대한민국은 해조류 탄소 격리 연구와 적용에서 가장 강점을 보이며, 수십 년에 걸쳐 수만 헥타르 규모의 해조류 서식지 복원이 성공적으로 이루어진 실적을 보유하고 있다. 대한민국의 해양 탄소 격리 잠재력을 실현하고 정착시키기 위해서는 정책과 재정 지원을 바탕으로 한 조율된 국가 전략이 필요하다. 다행히도, 제안된 해양 탄소 전략은 생물다양성 증진, 해안 보호, 그리고 기후변화의 영향 완화라는 국가의 더 넓은 이니셔티브와 부합한다.

이중 바이오매스 활용을 위한 KNUA204로, 바이오연료 생산과 나노소재 합성을 통합한다. EPS 조성 및 바이오합성 조건에 대한 추가 최적화는 의생명 및 환경 응용을 위한 나노입자의 특성을 향상시킬 수 있으며, 지속가능한 나노기술을 위한 플랫폼으로서 미세조류의 활용 가능성을 강화한다.

미세조류 군집의 연구는 수생 생태계를 이해하는 데 핵심적이다. 이러한 군집은 주로 규조류( Heterokontophyta )로 구성되며, 이를 연구하기 위해 흔히 사용되는 두 가지 방법은 현미경 분석과 메타바코딩이다. 그러나 이 두 방법은 종종 서로 다른 결과를 제공하므로, 규조류 군집을 분석하는 데 있어 이들의 적합성은 자주 논의되고 평가되어 왔다. 본 연구는 동일한 수질 시료에서 이 두 방법을 적용하여 규조류 군집을 분석하고 그 결과를 비교하였다. 규조류 군집을 구성하는 종의 분류학적 동정은 확인되었으며, 두 방법 모두 Bacillariales 및 Naviculales 목( Bacillariophyceae )에 속하는 종들이 가장 다양함을 보여주었다. 더 낮은 분류 수준(과, 속, 종)에서는 현미경이 Bacillariaceae 및 Naviculaceae 계통에 속하는 규조류 종(Nitzschia frustulum, Nitzschia inconspicua, Nitzschia intermedia, Navicula gregaria, Navicula perminuta, Navicula recens, Navicula sp.)을 검출하는 데 편향을 보이는 경향이 있었다. 두 방법의 결과는 군집 내 규조류 종을 동정하고 그 구조적 특성을 분석하는 데 있어 서로 달랐다. 이러한 결과는 Nitzschia 및 Navicula 속에 속하는 규조류가 군집에서 풍부하다는 사실과 일치하며, 또한 Illumina MiSeq 데이터에서만 Melosira 및 Entomoneis 속의 풍부도가 나타났다. 현미경을 통해 얻은 결과는 종 수준 동정에 관해 Illumina MiSeq의 결과보다 우수하였다. 현미경과 Illumina MiSeq을 통해 얻은 결과에 근거하여, 어느 방법도 완벽하지 않으며 각 방법에는 명확한 강점과 약점이 있음을 확인하였다. 따라서 규조류 군집을 효과적이고 정확하게 분석하기 위해서는 이 두 방법을 함께 사용해야 한다.

-knockdown 식물은 염 스트레스에 감수성이 있었으며, 종자 성숙이 불량하여 논 재배 조건에서 생체량(뿌리 생장)과 곡물 수확량이 감소하였다. 마이크로어레이 분석 결과, 형질전환 식물은 세포 성장, 식물 성장, 잎 노화, 뿌리 발달, ROS 및 중금속 해독 시스템, 지질 대사, 이소플라본 및 아스코르베이트 재활용, 그리고 광합성과 관련된 유전자를 높은 수준으로 발현하였다. 우리는 작물 식물에서 기능유전체 기반 분자육종의 유전적 기원을 규명하였고, 환경 적응성의 생리적 과정에 대한 새로운 통찰을 제공했으며, 이는 기후변화에 대응하여 스트레스 내성과 작물 종의 생산성을 향상시키는 데 기여할 것이다.

미생물은 수중에서 질소 수준을 조절하는 데 있어 바이오플록 기술에서 필수적이다. 바이오플록 시스템에서의 미생물 조성과 기능은 보고되었으나, 박테리아 이외의 미생물(질소 순환에서 필수적인 조류와 박테리아 및 조류의 포식자인 동물플랑크톤 등)에 대한 자료는 여전히 제한적이다. 본 연구에서는 바이오플록 기술을 이용한 새우 양식장에서 미생물 군집(박테리아, 조류, 동물플랑크톤, 곰팡이를 포함)을 조사하였다. Illumina MiSeq 염기서열 분석을 사용하여 진핵 미생물 군집과 원핵 미생물 군집의 분석에는 각각 18S rRNA의 V4 영역과 16S rRNA의 V3–V4 영역을 활용하였다. 그 결과, 새우 양식장에서의 바이오플록은 진핵 생물이 48.73%-73.04%, 원핵 생물이 26.96%-51.27%를 차지하는 것으로 확인되었다. 이들 새우 양식장에서는 원핵 미생물 군집이 진핵 미생물 군집보다 종 풍부도와 다양성이 더 높았다. 그러나 진핵 미생물 군집은 그에 상응하는 원핵 미생물 군집보다 더 풍부하였으며, 조류와 동물플랑크톤이 이를 지배하였다. 새우 양식장에서의 미생물 군집의 구조는 동물플랑크톤 및 기타 관련 생물에 의한 포식 효과에 의해 좌우되는 것으로 보인다는 점이 밝혀졌다. 이러한 결과는 미생물 군집 내 조류 및 박테리아 집단이 바이오플록 시스템의 질소 순환을 제공한다는 점을 제시하였다.