<h2>2.4 순환전압전류 분석 및 쿨롱효율 계산</h2><p>생물전기화학 반응기내 전극을 통한 산화, 환원 반응의 유무와 특성을 알아보기 위해 순환전압전류법(Cyclic voltammetry, CV) 분석을 실시하였다. 전위가변기로 반응기의 인가전압을 \( -1.2 \mathrm{~V} \sim+0.2 \mathrm{~V} \) 범위 내에서 \( 10 \mathrm{mV} / \mathrm{s} \) 속도로 변화시켜 전류변화를 분석하였다. 산화반응은 인가전압이 증가하는 반응 사이클에서 양의 방향으로 곡선이 관찰되고, 환원반응은 인가전압이 다시 감소할 때 음의 방향으로 곡선이 나타난다.</p><p>쿨롱효율(Coulombic efficiency, CE)은 아래 식과 같이 반응시간 동안 투입된 총 전하량(쿨롱) 대비 생산물 생성으로 회수된 전하량에 대한 비율로 계산하며, 전기활성 생물촉매의 효율지표로 사용된다.</p><p>\( C E(\%)=\frac{n \times F \times m}{\int_{0}^{t} I d t} \times 100 \% \)<caption>\( (1) \)</caption></p><p>총 전하량은 전위가변기를 통해 기록된 전류의 양 \( (I) \) 을 전체 반응시간으로 적분하여 계산한다. \( n \) 은 \(1\) mole 대산 산물의 생성을 위해 필요한 전자 수, \( F \) 는 패러데이 상수(\(96,485 \mathrm{C/\text{mole of e-}}\)), \(\mathrm{m}\)은 대사산물의 몰 생산량(mole)을 의미한다.</p><h2>2.5 DGGE를 이용한 미생물 군집 분석</h2><p>미생물 군집은 변성구배 젤 전기영동법(Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE) 으로 배양 초기(\(0\)일), 중간(\(60\)일), 종료(\(90\)일) 시점 등 세 차례 분석하였다. 혼합미생물 DNA는 DNA 추출키트(FastDNA SPIN Kit for Soil \& Feces, MP Biomedicals, USA)로 추출하였다. 추출된 DNA로부터 \( 16 \mathrm{~S} \) rRNA 를 증폭하기 위해 \(1\)차로 universal primer인 \(27\)F primer와 \(1492\)R primer를, \(2\)차로 \( \mathrm{GC} \) clamp가 부착된 \( 341 \mathrm{~F}-\mathrm{GC} \) primer와 \( 518 \mathrm{R} \) primer를 사용하였다. 유전자 증폭은 PCR premix system (BioFACT, Korea)을 이용하여 수행하였다.</p><p>DGGE 분석을 위해 \( 45 \sim 55 \% \) (변성제 농도 \( 100 \% \) 는 \( 7 \mathrm{M} \)urea와 \( 40 \% \) formamide를 의미)의 농도구배가 있는 아크릴아마이드젤(Acrylamide gel)을 제조하여 사용하였다. PCR 산물을 젤에 주입한 후 DcodeTM Universal Mutation Detection system(Bio-Rad Laboratories, USA)에서 \( 60^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 \( 20 \mathrm{~V} \) 에서 \(10\) 분간, \( 60 \mathrm{~V} \) 에서 \(16\) 시간 동안 전기영동을 수행하였다. DGGE band는 SYBR Gold staining (Invitrogen, USA) 시약으로 염색하였고, Molecular Imager Gel Doc \( ^{\mathrm{TM}} \mathrm{XR}^{+} \)System(Bio-Rad Laboratories, USA)으로 확인하였다. 시퀀스 분석을 위하여 HiGeneTM Gel & PCR Purification System(BioFACT, Korea)을 사용하여 \( 16 \mathrm{S}\) rRNA를 분리하였고, 분리된 유전자는 \( 341 \mathrm{F} \) primer 와 \(518\)R primer을 이용하여 재 증폭하였다. 증폭된 PCR 산물은 정제 후 All in One™ PCR Cloning Kit(BioFACT, Korea)를 이용하여 클로닝을 통해 시퀀스 분석을 하였다. 최종적으로 EzBioCloud(www. ezbiocloud.net) database에서 시퀀스 분석을 통해 미생물을 동정하였다.</p>
생물전기화학 반응기내 전극을 통한 산화, 환원 반응의 유무와 특성을 알아보기 위해 한 분석은 뭐야?
순환전압전류법(Cyclic voltammetry, CV) 분석