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KR101310634B1 - Bacillus thuringiensis knuc2103 and a cement additive for durability improvement and crack reparing of cement paste or concrete containing the same - Google Patents

Bacillus thuringiensis knuc2103 and a cement additive for durability improvement and crack reparing of cement paste or concrete containing the same Download PDF

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Publication number
KR101310634B1
KR101310634B1 KR1020120027951A KR20120027951A KR101310634B1 KR 101310634 B1 KR101310634 B1 KR 101310634B1 KR 1020120027951 A KR1020120027951 A KR 1020120027951A KR 20120027951 A KR20120027951 A KR 20120027951A KR 101310634 B1 KR101310634 B1 KR 101310634B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cement
knuc2103
concrete
bacillus thuringiensis
bacillus
Prior art date
Application number
KR1020120027951A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김사열
박종명
박성진
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) is provided to seal cracks of a cement or concrete structure by forming calcium carbonate, thereby repairing the cracks. CONSTITUTION: A novel microorganism, Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) has an antifungal activity and forms calcium carbonate. The strain contains 16S rDNA gene with a base sequence of sequence number 1. A cement additive for enhancing durability of cement paste or concrete and repairing cracks contains the strain.

Description

신규 미생물 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 및 이를 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제 {Bacillus thuringiensis KNUC2103 and a cement additive for durability improvement and crack reparing of cement paste or concrete containing the same}New Bacillus thuringiensis KNUC2103 and a cement additive for durability improvement and crack reparing of cement paste or concrete containing the same

본 발명은 신규 미생물 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 항진균 활성 및 탄산칼슘 형성능을 갖는 신규 미생물 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 및 이를 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제에 관한 것이다.
The present invention is a novel microbial Bacillus Turingis and Bacillus thuringiensis ) relates to KNUC2103, and more specifically to the novel microbial Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) having antifungal activity and calcium carbonate forming ability, and cement additives for enhancing durability and crack repair of cement pastes containing the same It is about.

현재까지 사용 중인 시멘트 혹은 콘크리트 건축물 표면의 보수재 등은 대부분 합성화합물 위주로 사용되고 있다. 이러한 합성물은 새집증후군(SBS, Sick Building Syndrom)의 원인이 되고 있으며, 과민반응, 호흡기질환, 피부병, 아토피 질환 등의 원인이 되고 있음이 증명되고 있다. 또한 그 효과가 결코 지속적이지 않으며 많은 비용이 소모된다. The cement or concrete building surface repair materials currently used are mostly used for synthetic compounds. These compounds are the cause of sick house syndrome (SBS, Sick Building Syndrom), and it has been proved that the cause of hypersensitivity reactions, respiratory diseases, skin diseases, atopic diseases. Also, the effect is never lasting and expensive.

이와는 별개로 건축물 내에서 유래한 곰팡이는 밀폐된 건물 실내에서 호흡기 질환 등을 유발하며, 역시 새집증후군의 원인이 되고 있으며, 병원에서 알러지 진단 키트에 이 곰팡이의 알러젠(알러지 유발 원인물질)이 포함되어 있다. 또한 이들에 의한 질병의 진단을 위해 항원이 개발된 상태이다. 이러한 곰팡이의 증식억제를 위해 화학적인 항진균 물질, 농약 계열의 물질을 시멘트에 포함시켜 시멘트 모르타르의 항곰팡이 능력이 검정되기도 했다. 그러나 항진균 물질을 포함시킬 경우 항미생물제에 대한 내성 때문에 결코 그 효과가 영구적이지 못하다. Apart from this, mold derived from the building causes respiratory diseases in a closed building, and also causes sick house syndrome.In the allergy diagnosis kit, allergens (allergens) of the fungus are included in the hospital's allergy diagnosis kit. have. In addition, antigens have been developed for the diagnosis of diseases caused by them. In order to inhibit the growth of the fungus, chemical antifungal substances and pesticide-based substances were included in cement, and the antifungal ability of cement mortar was also tested. However, the inclusion of antifungal agents has never been permanently effective because of their resistance to antimicrobial agents.

이제까지 박테리아의 대사를 이용한 건축물의 압축강도 증진 및 균열보수 연구가 이루어져 왔다. 또한 이와는 별개의 영역으로 곰팡이가 증식하지 못하는 콘크리트의 개발이 이루어져 왔다. 또한 이와는 별개로 석조문화재 및 오래된 고건축물의 균열 보수를 위해 박테리아가 사용된 연구사례가 있다. Until now, research on the improvement of compressive strength and crack repair of buildings using bacteria metabolism has been conducted. In addition, the development of concrete that can not grow mold in a separate area has been made. In addition, there is a case study where bacteria were used to repair cracks in stone cultural properties and old buildings.

그러나 곰팡이가 증식이 활발한 건축물의 균열 부위에서 항곰팡이 능력을 가지고 있으면서도 탄산칼슘 결정형성 능력을 가진 박테리아를 이용해 실제 건축물 균열에서 곰팡이 증식을 억제하면서 균열을 보수하기 위한 연구는 단 한 차례도 없었다. 건축물에서 분리된 박테리아의 생화학적 메커니즘을 응용하는 것으로서 친환경적이며 효과가 지속된다는 장점이 있다.However, there has never been a single study to repair cracks by inhibiting fungal growth in actual building cracks by using bacteria that have anti-molding ability and calcium carbonate crystallization ability at the cracking site of the building where the mold is actively growing. The application of biochemical mechanisms of bacteria isolated from buildings has the advantage of being environmentally friendly and lasting.

박테리아가 생장할 수 있는 영양분만 지속적으로 제공되면 무한정 분열증식 가능한 성질 때문에 그 재료의 비용이 매우 저렴하다. 식생이 자라는 콘크리트 및 수질정화 콘크리트 등 세균을 이용한 시멘트 구조물을 환경친화적인 소재로 만들기 위한 선행연구사례들이 있었지만, 미생물을 이용하여 침식된 시멘트의 균열을 수복하고 강도를 증진시키며 곰팡이의 증식을 억제하는 기술에 관한 연구는 아직 보고된 적이 없다.If only the nutrients that bacteria can grow are provided continuously, the cost of the material is very low because of the infinitely multipliable nature. Although there have been previous studies to make cement-based cement structures such as vegetation-grown concrete and water-purifying concrete into environmentally friendly materials, microorganisms can be used to repair the cracks of eroded cement, improve strength, and suppress mold growth. No research on the technology has been reported yet.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 이용하여 시멘트 페이스트 또는 콘크리트를 처리 또는 제조하는 경우 항진균 활성, 균열 보수, 수분침투율 감소 등의 효과를 통해 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 내구성 증진 및 균열 보수에 효과적으로 사용할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have diligently researched to overcome the problems of the prior arts, such as antifungal activity, crack repair, water permeation rate reduction, etc. when treating or manufacturing cement paste or concrete using Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain. Through the effects it was confirmed that it can be effectively used for improving the durability and crack repair of cement paste or concrete structure, and completed the present invention.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 항진균 활성 및 탄산칼슘형성능을 갖는 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 (KCTC12149BP) 균주를 제공하는데 있다.Therefore, the main object of the present invention is to provide a Bacillus Turingiansis KNUC2103 (KCTC12149BP) strain having antifungal activity and calcium carbonate forming ability.

본 발명의 다른 목적은 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a cement additive or cement additive for improving the durability of cement paste or concrete containing the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 이용한 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 균열 보수방법 및 내구성 증진방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a crack repair method and a method for improving durability of cement paste or concrete structure using the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 이용한 내구성이 향상된 콘크리트의 제조방법을 제공하는데 있다.
Still another object of the present invention is to provide a method of producing concrete having improved durability using the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 항진균 활성 및 탄산칼슘 형성능을 갖는 신규 미생물 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP)을 제공한다.According to one aspect of the invention there is provided novel Bacillus microbe having an antifungal activity, and calcium carbonate-forming tube Lindsay and cis (Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP).

상기 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103은 각종 오염물질로 인한 퇴화를 격을 수 있는 시멘트 건축물의 주요 오염 곰팡이에 대하여 항진균 활성을 나타내며 탄산칼슘을 형성하는 특징이 있다.Bacillus Turingis and Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 has antifungal activity against major contaminant molds in cement buildings that can resist degradation due to various pollutants and forms calcium carbonate.

본 발명자들은 미생물과 건축재료 간 상호작용에 대한 연구를 위해 건축물과 관련된 토양이나 모래, 천연광물(natural minerals) 등에서 쉽게 찾을 수 있는 포자형성세균을 탐색하였으며, 그 결과로서 독도에서 분리한 포자형성세균 중에서 항진균 활성 및 탄산칼슘 형성능을 갖는 균주를 선별하였다. 선별된 균주로부터 DNA를 분리하고 16s rDNA 서열을 증폭하여 NCBI public domain site 및 EzTaxon server를 이용하여 분자적 부분 동정을 수행하였다. 동정 결과, 바실러스(Bacillus)속으로 동정되었으며 Bacillus thuringiensis 균주와 99.86% 상동성을 나타내었다. 상기 균주를 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103으로 명명하고, 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 2012년 02월 23일자로 기탁하여 기탁번호 KCTC12149BP을 부여받았다. 바람직하게는 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주는 서열번호 1의 염기서열을 갖는 16S rDNA 유전자를 포함한다.The present inventors searched for spore forming bacteria that can be easily found in soil, sand, natural minerals, etc. related to buildings for the study of the interaction between microorganisms and building materials, and as a result spore forming bacteria isolated from Dokdo Among them, strains having antifungal activity and calcium carbonate forming ability were selected. DNA was isolated from the selected strains and the 16s rDNA sequence was amplified to perform molecular partial identification using NCBI public domain site and EzTaxon server. Identification results, were identified as in Bacillus (Bacillus) Bacillus 99.86% homology with the thuringiensis strain. The strain is Bacillus Turingiansis ( Bacillus) thuringiensis ) was named KNUC2103, and was deposited on February 23, 2012 by the Korea Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC) and was assigned the accession number KCTC12149BP. Preferably, the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain comprises a 16S rDNA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주는 항진균 활성 및 탄산칼슘 형성능을 나타내는 것으로 확인되었다 (도 1 내지 3 참조).
In a preferred embodiment of the present invention, the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain was confirmed to exhibit antifungal activity and calcium carbonate forming ability (see FIGS. 1 to 3).

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP)을 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a cement paste including Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) or cement additive for durability improvement and crack repair of concrete.

상기 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제는, 시멘트 건축물(콘크리트)의 내구성 증진 및 균열 보수에 사용되는 보수재 또는 충진재를 의미하는 것으로, 상기 미생물 균주에 의해 내구성 증진 및 균열 보수 효과가 향상될 수 있다.The cement additive for durability improvement and crack repair of the cement paste or concrete refers to a repair material or a filler used for durability improvement and crack repair of a cement building (concrete). Can be improved.

상기 시멘트 페이스트는 시멘트와 물을 배합하여 제조된 시멘트 혼합물로서 그 자체로 구조물을 형성하거나 시멘트 구조물(예컨대, 콘크리트 제품)의 접착제, 충진재 등으로 사용될 수 있다. 또한 상기 콘크리트는 시멘트, 물, 골재를 배합하여 제조된 시멘트 혼합물로서 시멘트 모르타르, 양생 전 레미콘(ready-mixed concrete), 및 양생 후 콘크리트 구조물을 포함한다.The cement paste is a cement mixture prepared by mixing cement and water to form a structure by itself, or may be used as an adhesive or a filler of a cement structure (eg, a concrete product). In addition, the concrete is a cement mixture prepared by mixing cement, water, aggregate, and includes cement mortar, ready-mixed concrete, and post-cured concrete structures.

상기 시멘트 첨가제는 시멘트 혼합물의 제조 시 특정 기능을 향상시키기 위해 첨가되는 조성물을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주 이외에도 균주의 성장을 위한 배지성분, 희석액, 균주 배양액 등이 더 포함될 수 있다.The cement additive refers to a composition that is added to improve a specific function in the preparation of the cement mixture, in the present invention, in addition to the Bacillus Turingiansis KNUC2103 strain, a medium component for the growth of the strain, diluent, strain culture solution, etc. are further included. Can be.

미생물을 이용한 시멘트 구조물에 대한 이전의 연구들이 시멘트 구조물에 친환경적 요소를 부가시키는 것이라면, 본 발명은 침식된 시멘트 표면을 코팅하여 균열을 수복하고 강도를 증진시키며 곰팡이의 증식을 억제하는 다기능 효과를 가지고 있다. 이는 다기능 바이오소재 개념으로 아직까지 국내 및 국외에서 시도된 적인 없는 개념이다. 향후 콘크리트 역학적 성능 개선에 미생물을 이용하는 연구는 계속적으로 발전하게 될 것이다.If previous studies on cement structures using microorganisms are to add environmentally friendly elements to cement structures, the present invention has a multifunctional effect of coating the eroded cement surface to repair cracks, enhance strength and inhibit the growth of mold. . This is a multifunctional biomaterial concept, which has not been tried in Korea or abroad. In the future, the use of microorganisms to improve concrete mechanical performance will continue to develop.

본 발명에 있어서, 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103은 항진균 활성을 갖는 것을 특징으로 한다. 중성화된 시멘트는 곰팡이에 의한 오염이 심각하게 발생하고 있는데, 상기 균주를 포함하는 시멘트 첨가제는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트에서 이러한 곰팡이 균의 성장을 억제한다. 본 발명의 실시예에서 상기 균주를 시멘트 페이스트에 적용하는 경우, 주요 건축물의 오염 곰팡이로 보고(Park et al., J. Microbiol . Biotechnol. 2011, 3:287293)된 Cladosporium sphaerospermum KNUC253의 증식을 억제하는 것으로 확인되었다 (도 4 참조).In the present invention, the Bacillus thuringiensis KNUC2103 is characterized by having antifungal activity. Neutralized cement is seriously contaminated by mold, and the cement additive containing the strain inhibits the growth of such mold in cement paste or concrete. When the strain is applied to the cement paste in an embodiment of the present invention, Cladosporium reported as a contaminant mold of major buildings (Park et al., J. Microbiol . Biotechnol . 2011, 3: 287293) sphaerospermum KNUC253 was found to inhibit the proliferation (see FIG. 4).

본 발명에 있어서, 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103은 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 표면에 탄산칼슘결정(광물결정) 형성을 통해 내구성 증진 및 균열 보수 효과를 나타내는 것을 특징으로 한다. 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주는 high G+C group, Gram positive에 속하는 Bacillus 속으로서, 본 발명자가 처음으로 분리한 균주이다. 이 균주를 이용하여 침식된 시멘트 표면을 탄산칼슘결정으로 코팅하여 균열을 수복하고 수분침투율을 감소시켜 강도를 증진시키며 곰팡이의 증식을 억제하는 기능을 통해 시멘트 구조물의 내구성 증진 및 균열 보수의 신규한 용도를 제안하고자 한다.In the present invention, the Bacillus thuringiensis KNUC2103 is characterized by showing the effect of improving durability and cracks through the formation of calcium carbonate (mineral crystal) on the surface of the cement paste or concrete. The Bacillus Turingiansis KNUC2103 strain is a genus of Bacillus belonging to the high G + C group, Gram positive, and is the first strain isolated by the present inventors. The new application of the improvement of the durability of the cement structure and the crack repair through the function of coating the eroded cement surface with calcium carbonate crystal by using this strain to repair cracks, reduce the moisture penetration rate, increase the strength and suppress the growth of mold. I would like to propose.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103을 이용하여 시멘트 구조물의 균열 부위에 처리함으로써 시멘트 균열을 메울 수 있음을 확인하였다 (도 4 참조). 또한 시멘트 구조물의 표면에 상기 균주의 배양액을 처리하는 경우 탄산칼슘결정을 형성시켜 표면을 코팅하는 효과를 나타냄으로써 외부로부터 수분침투를 방지하고 시멘트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있음을 확인하였다 (도 5 참조).
In a preferred embodiment of the present invention, it was confirmed that the cement cracks can be filled by treating the crack site of the cement structure using the Bacillus Turingiansis KNUC2103 (see FIG. 4). In addition, when treating the culture medium of the strain on the surface of the cement structure it was confirmed that the calcium carbonate crystals to form an effect of coating the surface to prevent moisture infiltration from the outside and to improve the durability of the cement structure (Fig. 5 Reference).

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 균열 부위에 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 배양액을 처리하는 것을 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a Bacillus touring cracks in the cement paste or concrete structure ( Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP) Provides a method for crack repair of cement pastes or concrete structures comprising treating a culture.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 표면에 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 배양액을 처리하는 것을 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 내구성 증진 방법을 제공한다.In accordance with another aspect of the invention, the invention is Bacillus on the surface of the cement paste or concrete tube Lindsay and cis (Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP) Provides a method for enhancing the durability of a cement paste or concrete structure comprising treating a culture solution.

상기 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주의 탄산칼슘형성 작용으로 인하여 균주 배양액 처리 시 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 균열을 메움으로써 구조물의 균열을 보수할 수 있고, 또한 그 표면에서 탄산칼슘결정을 형성하고 그 형성된 광물은 성장하여 균주 자신을 뒤덮어 외부로부터 수분침투를 방지함으로써 내구성을 증진시킬 수 있다.Due to the calcium carbonate forming action of the Bacillus thuringiensis and KNUC2103 strain, the crack of the structure can be repaired by filling the crack of the cement paste or the concrete structure during the treatment of the strain culture medium, and also the calcium carbonate crystals are formed on the surface thereof and formed. Minerals can grow to cover the strain itself and to enhance durability by preventing water penetration from the outside.

이전의 박테리아 대사를 이용한 균열 보수, 항 미생물 제제를 첨가한 항 곰팡이 콘크리트가 각각 별개의 영역으로 개발되었다면, 본 발명은 시멘트 표면의 균열을 곰팡이 증식 없이 보수하는 것으로서 콘크리트 건물의 내구성을 증진시키는 효과가 있다고 할 수 있다. 향후 콘크리트 구조물의 균열보수 뿐만 아니라 고(古)건축물 및 석조문화재에도 사용될 수 있다.
Previously, crack repair using bacterial metabolism and anti-fungal concrete added with antimicrobial agents were developed as separate areas, and the present invention has the effect of improving the durability of concrete buildings by repairing cracks on cement surfaces without mold growth. It can be said. In the future, it can be used not only for crack repair of concrete structures, but also for old buildings and stone cultural properties.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 시멘트와 골재에 물을 배합하여 콘크리트를 제조하는 단계; 상기 콘크리트를 형틀에 투입하여 형상화하는 단계; 및 상기 형상화단계를 거친 콘크리트를 양생하되, 양생 시에 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 배양액을 살수처리한 후 양생하는 단계;를 포함하는 내구성이 향상된 콘크리트의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of preparing concrete by combining water with cement and aggregate; Injecting the concrete into a mold to shape the concrete; And curing the concrete after the shaping step, at the time of curing Bacillus Turingiansis ( Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP) provides a method for producing a durable concrete, including;

상기 콘크리트 제조에 사용되는 골재는 모래, 자갈, 쇄석 등 당업계에 공지된 콘크리트 제조용 골재를 모두 포함하는 개념으로 바람직하게는 모래이다.Aggregate used in the concrete production is preferably sand, including all the aggregates for concrete production known in the art such as sand, gravel, crushed stone.

본 발명의 내구성이 향상된 콘크리트의 제조방법은, 일반적인 콘크리트 제조과정 중 양생 시에 본 발명의 균주를 처리하는 과정을 추가하는 것에 그 기술적 특징이 있다. 따라서 당업계에 공지된 콘크리트 제조방법이라면 어떠한 방법에도 본 발명의 균주 처리 과정을 용이하게 추가할 수 있다. 이렇게 제조된 콘크리트는 균주를 처리하지 않은 것과 비교하여 항진균, 탄산칼슘결정 형성 및 수분침투율 감소 효과를 통해 내구성이 향상될 수 있다.
The method for producing concrete having improved durability of the present invention has its technical feature in adding a process of treating the strain of the present invention during curing in a general concrete manufacturing process. Therefore, any method for producing concrete known in the art can easily add the strain treatment process of the present invention to any method. Thus prepared concrete can be improved in durability through the antifungal, calcium carbonate crystal formation and water permeability reduction effect compared to the untreated strain.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 현재 미생물을 이용하여 시멘트의 균열을 보수하는 보고는 점차 늘어나고 있다. 또한 화학물질을 이용해 곰팡이의 증식을 억제하는 시멘트에 대해서도 연구가 지속되고 있다. 또한 하수슬러지를 시멘트에 포함시켜 항미생물 효능을 가지는 시멘트에 대한 국내특허가 존재한다. 그러나 이 두 가지 기능을 통합한 다기능 미생물, 즉 곰팡이 증식억제가 가능하면서 균열을 보수할 수 있다는 보고는 단 한 차례도 없었다. 또한 이제까지 연구개발 된 곰팡이 저해효과를 가진 시멘트라고 하더라도 그것이 식품 유래 곰팡이에서 비롯된 곰팡이를 대상으로 그 효능을 검정하였을 뿐 실제 건축물을 열화시키는 곰팡이에 대해 검정이 이루어진 적은 없다.As described above, according to the present invention, reports of repairing cracks in cement using microorganisms are gradually increasing. In addition, research is ongoing on cements that inhibit the growth of mold using chemicals. In addition, there is a domestic patent for cement having antimicrobial efficacy by including sewage sludge in cement. However, there has never been a single report that a multifunctional microorganism that combines these two functions, namely fungal growth inhibition and repair, can be repaired. In addition, even the cements that have been researched and developed for inhibiting mold have been tested for their efficacy against molds derived from food-based molds, and have not been tested for molds that actually degrade structures.

시멘트 구조물의 균열을 건축물에서 분리 보고된 곰팡이의 증식을 박테리아를 이용해 막으면서 그 박테리아가 표면상에서 균열을 복구할 수 있다는 것에 대한 연구는 국내 뿐 아니라 국외에서도 이루어진 바가 없다. 따라서 본 발명은 국내외적으로 새로운 발명임은 물론 그 파급효과가 클 것으로 예측한다. 또한 현재 콘크리트의 균열보수에 사용되고 있는 많은 합성화합물들에 비해 비용절감은 물론 친환경적이라는 장점을 가지고 있다. 향후 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 가진 다기능적인 측면에서 이 균주가 가지고 있는 다양한 특성들이 그대로 시멘트 구조물에 접목되어 스마트 콘크리트 개발의 핵심적인 소재가 될 것이다.
Separation of Cement Structure Cracks in Buildings Bacteria can be used to repair cracks on the surface while preventing the growth of reported mold using bacteria. Therefore, the present invention is not only a new invention at home and abroad, but also has a large ripple effect. In addition, compared to many synthetic compounds currently used for crack repair of concrete, it has the advantage of being cost-saving and environmentally friendly. In the future, various characteristics of this strain in the multifunctional aspect of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain will be applied to the cement structure as it is to become a key material for smart concrete development.

도 1은 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 urea-CaCl2 한천배지 및 B4 한천배지 상에서 탄산칼슘결정을 형성하는 광학현미경 이미지이다.
도 2는 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 주요 건축물 오염 곰팡이로 보고된 C. sphaerospermum KNUC253에 대하여 항 곰팡이 활성을 보이는 이미지이다.
도 3은 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 주요 건축물 열화 곰팡이 균주로 널리 알려진 A. niger KCTC6906에 대해 항 곰팡이 활성을 보이는 이미지이다.
도 4는 시멘트 페이스트 표면 균열에서 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 균열을 복구하는 모습을 나타낸다.
도 5는 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 시멘트 페이스트에 처리했을 때, 시멘트 표면의 수분침투율(water permeability) 감소 효과를 보여주는 결과이다.
1 is an optical microscope image of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain to form calcium carbonate crystals on urea-CaCl2 agar medium and B4 agar medium.
FIG. 2 is an image showing antifungal activity against C. sphaerospermum KNUC253 in which the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain was reported as a major architectural contamination fungus.
FIG. 3 is an image showing antifungal activity against A. niger KCTC6906, in which the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain is widely known as a major deteriorating fungal strain.
4 shows the appearance of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain repairing the crack in the cement paste surface crack.
Figure 5 shows the effect of reducing the water permeability (cement surface permeability) of the cement surface when Bacillus Turingiansis KNUC2103 strain to the cement paste.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Since these examples are only for illustrating the present invention, the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1. 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주의 분리Example 1.Isolation of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain

독도의 동도와 서도 중 동도의 토양에서 샘플 채취용 멸균백을 이용해 샘플링을 실시하여 실험실로 운반하였다. 샘플링된 시료를 0.85% 생리식염수에 희석하여 24시간 동안 100 rpm으로 진탕한 후 미리 제조한 TSB(tryptic soy broth, Difco, USA) 한천배지에 도말하여 30℃에서 24~48시간 동안 배양하였다. 분리된 여러 균주들을 B4 한천배지 상에 도말하여 4~5일간 배양했을 때 탄산칼슘의 결정을 형성하는 균주를 따로 분리하고 실험실 보존을 위한 심온저장을 실시하였다. Sampling was carried out using a sterile bag for sampling in the soil of Dong-do and Do-do in Dokdo. Samples were diluted in 0.85% physiological saline and shaken at 100 rpm for 24 hours, then plated on pre-prepared TSB (tryptic soy broth, Difco, USA) agar medium and incubated at 30 ° C. for 24 to 48 hours. The isolated strains were plated on B4 agar medium and cultured for 4-5 days to isolate the strains that form the crystals of calcium carbonate and were subjected to deep storage for laboratory preservation.

분리된 세균의 분자적 부분 동정을 위하여, 30℃에서 24~48시간 동안 배양된 균체의 콜로니 1개를 따서 colony PCR 기법을 이용하여 균주의 16S rDNA를 증폭하였다. 사용한 프라이머는 518F(Forward) primer로서 (5'-CCAGCAGCCGCGGTAATACG-3')이며, 800R(Reverse) primer로서 (5'-TACCAGGGTATCTAATCC-3')이다. 얻어진 16S rDNA 서열(서열번호 1)은 EzTaxon server를 이용하여 기준균주(type strain)와 가장 상동성이 높은 것과 비교하여 판별하였다.In order to identify the molecular part of the isolated bacteria, 16S rDNA of the strain was amplified by colony PCR technique after one colony of cells cultured at 30 ° C. for 24 to 48 hours. The primer used was (5'-CCAGCAGCCGCGGTAATACG-3 ') as the 518F (Forward) primer and (5'-TACCAGGGTATCTAATCC-3') as the 800R (Reverse) primer. The obtained 16S rDNA sequence (SEQ ID NO: 1) was determined using the EzTaxon server in comparison with the highest homology with the type strain (type strain).

동정 결과, 순수 분리된 균주는 high G+C group, Gram positive에 속하는 Bacillus 속으로 동정되었으며 Bacillus thuringiensis 균주와 99.86% 상동성을 나타내었다. 본 발명자들은 이 균주를 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103으로 명명하고, 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2012년 02월 23일자로 기탁하여 기탁번호 KCTC12149BP를 부여받았다. 하기 표 1은 분리된 균주의 균학적 성질을 나타낸다.
Identification result, pure isolated strains were identified as belonging to the genus Bacillus high G + C group, Gram positive exhibited a Bacillus thuringiensis strain and 99.86% homology. The present inventors named this strain Bacillus thuringiensis KNUC2103, and deposited it on February 23, 2012 at the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, and received the accession number KCTC12149BP. Table 1 below shows the bacteriological properties of the isolated strains.

분류적,
형태학적 특징
Taxonomy,
Morphological features
호기성의 간균이며 분류학적으로 그람 양성의 중온성 균주이다. It is an aerobic bacillus and taxonomically gram-positive mesophilic strain.
생리학적 특징Physiological features B4 한천배지 상에 도말하고 30℃에서 4~5일간 배양할 경우 탄산칼슘(CaCO3)의 결정을 형성한다. 이 균주의 16S rDNA를 PCR을 통해 증폭하였고, 그 염기서열을 EzTaxon을 이용해 type strain과 alignment할 경우 99.86%로서 완전히 일치하지 않았고, 분리된 지점이 독도의 토양이므로 기존의 동일한 속/종의 균(type strain)과는 전혀 다른 사이트에서 분리되었으므로, 신규 미생물이라 할 수 있다.When spread on B4 agar medium and incubated at 30 ° C. for 4 to 5 days, crystals of calcium carbonate (CaCO 3 ) form. The 16S rDNA of this strain was amplified by PCR, and when the base sequence was aligned with the type strain using EzTaxon, it was not completely identical as 99.86%. It is a new microorganism because it is separated from the site completely different from the type strain. 배양적 특징Cultural characteristics TSB 한천배지 상에서 분리되었으며, 30℃에서 최적의 생장을 보인다. 대한민국 동해독도의 동도 토양에서 분리된 세균이다.It was separated on TSB agar medium and showed optimal growth at 30 ° C. It is a bacterium isolated from the soil of Dongdo, Dokdo, Korea.

실시예Example 2.  2. 바실러스Bacillus 튜린지앤시스Turing G & S KNUC2103KNUC2103 균주에 의한 탄산칼슘 결정형성 시험 Calcium carbonate crystal formation test by strain

TSB 한천배지 상에서 키운 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주의 집락 한 개를 따서, B4 한천배지(yeast extract 4.0 g, glucose 5.0 g, calcium acetate 15.0 g, agar 15.0 g in 1L of deionized water)와 Urea-CaCl2 한천배지(nutrient broth 3 g, urea 20 g, NaHCO3 2.12 g, NH4Cl 10 g, CaCl2 3.7 g, agar powder 15 g in 1L of deionized water) 상에 획선으로 접종한 후 30℃ 인큐베이터에서 4~5일간 배양하였다. Urea-CaCl2 배지의 경우 열에 약한 성분은 필터로 제균하여 멸균하였고, B4 배지의 경우 아세트산칼슘(calcium acetate)과 배지 내 타 성분과의 응결을 막기 위해 각각 따로 멸균되었다. 광학현미경 40배율을 통해 배지상의 탄산칼슘 결정형성을 확인하였다. 결정의 관찰에는 광학현미경(Sw 804425, Samwon, Seoul, Korea)을 이용하였고, 형성된 탄산칼슘결정의 이미지화에 Zentech digital camera를 이용하였다.B4 agar medium (yeast extract 4.0 g, glucose 5.0 g, calcium acetate 15.0 g, agar 15.0 g in 1L of deionized water) and Urea-CaCl, named after a colony of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain grown on TSB agar medium 2 Inoculated with agar on agar medium (nutrient broth 3 g, urea 20 g, NaHCO 3 2.12 g, NH 4 Cl 10 g, CaCl 2 3.7 g, agar powder 15 g in 1 L of deionized water) and in a 30 ° C incubator Incubated for 4-5 days. In the case of urea-CaCl 2 medium, heat sensitive components were sterilized by filter sterilization, and in the case of B4 medium, sterilization was performed separately to prevent condensation of calcium acetate with other components in the medium. Calcium carbonate crystal formation on the medium was confirmed through an optical microscope 40x magnification. An optical microscope (Sw 804425, Samwon, Seoul, Korea) was used for the observation of the crystal, and a Zentech digital camera was used for the imaging of the formed calcium carbonate crystal.

도 1은 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 urea-CaCl2 한천배지 및 B4 한천배지 상에서 탄산칼슘결정을 형성하는 광학현미경 이미지이다. 스케일바는 500 μm이다.
1 is an optical microscope image of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain to form calcium carbonate crystals on urea-CaCl 2 agar medium and B4 agar medium. The scale bar is 500 μm.

실시예Example 3.  3. 바실러스Bacillus 튜린지앤시스Turing G & S KNUC2103KNUC2103 균주의 건축물 오염 곰팡이에 대한 항 곰팡이 활성 분석 Analysis of Antifungal Activity on Building Contaminant Fungi of Strains

바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주의 조항균물질을 얻기 위해, 이들의 단일 집락을 5 ml의 TSB(tryptic soy broth, Difco, USA) 액체배지에 접종하여 30℃에서 180 rpm으로 진탕배양(shaking culture) 한 후 100 ml의 TSB 액체 배지에 이 전 배양액을 각각 1 ml 씩 접종하여 30℃ 인큐베이터에서 180 rpm으로 7일간 진탕배양(shaking culture)하였다. 본 배양액을 4℃에서 3,000 rpm으로 10분간 원심분리 후 상등액을 0.22 μm 필터(nitrocellulose membrane filter)로 균을 제거하여 배양 상등액을 동결건조장치(Bondiro Co, Korea)를 통해 30배 농축한 후 항 곰팡이 시험을 위한 조항균물질로 사용하였다.To obtain probiotics of the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain, their single colonies were inoculated into 5 ml of TSB (tryptic soy broth, Difco, USA) liquid medium and shaken cultured at 30 ° C. at 180 rpm. After inoculating 1 ml each of the previous culture in 100 ml TSB liquid medium, shaking culture (shaking culture) for 7 days at 180 rpm in a 30 ℃ incubator. The culture solution was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C, the supernatant was removed with a 0.22 μm filter (nitrocellulose membrane filter), and the culture supernatant was concentrated 30 times through a freeze-drying device (Bondiro Co, Korea), followed by antifungal It was used as a prophylactic material for testing.

또한, 항 곰팡이 시험을 위한 감수성 곰팡이 균주 포자현탁액을 얻기 위해, Cladosporium sphaerospermum KNUC253의 경우 V8 juice 한천배지(300 ml of V8 juice (Campbell Soup Company, Camden, NJ), 4.5 g of calcium carbonate (Mallinckrodt Baker, Inc., Phillipsburg, NJ), and 15 g of Bacto agar (Becton, Dickson and Co., Sparks, MD))에서 18℃에서 4주간 배양하여 멸균 증류수를 사용해 포자를 획득하였으며, Aspergillus niger KCTC6906의 경우 PDB(potato dextrose broth) 한천배지 상에서 2주간 배양하여 멸균증류수를 사용해 포자를 획득하였다. A. niger KCTC6906의 경우 한국생명공학연구원 미생물자원센터(KCTC)로부터 분양받아 사용하였다.In addition, in order to obtain a susceptible fungal strain spore suspension for antifungal testing, in the case of Cladosporium sphaerospermum KNUC253, V8 juice agar medium (300 ml of V8 juice (Campbell Soup Company, Camden, NJ), 4.5 g of calcium carbonate (Mallinckrodt Baker, Inc., Phillipsburg, NJ), and 15 g of Bacto agar (Becton, Dickson and Co., Sparks, and from 18 ℃ in MD)) were obtained 4 weeks incubation the spores with a sterile distilled water, Aspergillus In the case of niger KCTC6906, spores were obtained using sterile distilled water by culturing for 2 weeks on PDB (potato dextrose broth) agar medium. A. niger KCTC6906 was used from the Korea Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC).

얻어진 포자들을 액체 상태의 50℃ PDB(potato dextrose broth, Difco, USA) 한천배지에 넣어 잘 현탁한 후 플레이트에 분주하였다. 이 배지 상에 멸균된 직경 8 mm의 디스크 페이퍼(disk paper; Advantec, Japan)를 놓고 위에서 제조된 조항균 물질 100 μl을 접종해 A. niger KCTC6906 및 C. spaherospermum KNUC253 균주에 대한 항 곰팡이 활성을 확인하였다. 이때 암조건을 유지하면서 A. niger KCTC6906의 경우 25℃에서 48시간, C. sphaerospermum KNUC253의 경우 18℃에서 96시간 동안 배양한 후 생장저지대를 확인하였다. 이때 양성대조구로 항진균제인 사이클로헥시미드(cycloheximide; Sigma-Aldrich Co., US)를 100 μg/ml, 300 μg/ml, 500 μg/ml의 농도로 조정하여 조항균 물질과 생장저지대의 크기를 비교하였으며, 동일한 비율로 농축된 TSB와 멸균증류수(SDW)를 음성대조구로 사용하였다.The spores obtained were placed in a liquid 50 ° C. PDB (potato dextrose broth, Difco, USA) agar medium, suspended well, and then plated onto plates. Sterile 8 mm diameter disk paper (Advantec, Japan) was placed on this medium and inoculated with 100 μl of the probiotic material prepared above to confirm antifungal activity against A. niger KCTC6906 and C. spaherospermum KNUC253 strains. . At this time, the growth conditions were confirmed after incubation for 48 hours at 25 ℃ for A. niger KCTC6906 and 96 hours at 18 ℃ for C. sphaerospermum KNUC253. At this time, cycloheximide (Sigma-Aldrich Co., US), an antifungal agent, was adjusted to concentrations of 100 μg / ml, 300 μg / ml and 500 μg / ml as a positive control. In the same proportion, TSB and sterile distilled water (SDW) were used as negative controls.

도 2는 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 주요 건축물 오염 곰팡이로 보고된 C. sphaerospermum KNUC253에 대하여 항 곰팡이 활성을 보이는 이미지이고, 도 3은 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 주요 건축물 열화 곰팡이 균주로 널리 알려진 A. niger KCTC6906에 대해 항 곰팡이 활성을 보이는 이미지이다.Figure 2 is an image showing the antifungal activity against C. sphaerospermum KNUC253 strain Bacillus Turingiansis KNUC2103 is reported as a major building contaminant fungi, Figure 3 is a Bacillus Turingiansis KNUC2103 strain is widely used as a major building deterioration mold strain This image shows antifungal activity against known A. niger KCTC6906.

시험결과, 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주는 음성대조구인 TSB, 멸균증류수와 비교했을 때 감수성 진균인 C. sphaerospermum KNUC253과 A. niger KCTC6906에 대하여 항진균 활성이 있음을 확인하였고, 양성대조군인 사이클로헥시미드와 비교했을 때 더 우수한 항 곰팡이 활성을 보였다.
As a result, it was confirmed that Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain had antifungal activity against susceptible fungi C. sphaerospermum KNUC253 and A. niger KCTC6906 when compared with negative control TSB, sterile distilled water. Compared with mead, it showed better antifungal activity.

실시예Example 4.  4. 바실러스Bacillus 튜린지앤시스Turing G & S KNUC2103KNUC2103 균주에 의한 시멘트 표면에서 균열 복구 및 곰팡이 증식억제 확인 Confirmation of crack recovery and mold growth inhibition on cement surface by strain

시멘트 상의 균열부위에서 곰팡이의 증식을 억제하면서 균열을 수복할 수 있는지 알아보기 위한 실험으로, 시멘트 페이스트 상에 인위적인 방법을 균열을 제작하여 균열의 크기가 0.4 mm 내외의 균열이 생긴 시멘트 페이스트를 균열 복구를 위한 시험체로 선발하였다. 균열의 크기는 현미경을 통해 촬영/측정되었다. 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주의 단일 집락을 취한 후 B4 액체배지 5 ml에 접종하여 30℃ 인큐베이터에서 진탕하면서 전배양(pre-culture)하였다. 이 250 μl의 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주 전배양액(pre-culture suspension)을 4℃에서 1000 rpm으로 10분간 원심분리하여 250 μl의 B4 액체배지와 섞어 균열부위에 최초 접종하였다. 그 후 12시간 간격으로 B4 액체배지와 105~106/ml의 농도로 C. sphaerospermum KNUC253의 포자가 포함된 것을 9일간 크랙에 집중적으로 접종하였다. 또한 음성대조구로서 광물결정형성 능력이 없는 Escherichia coli K12(KCTC2441)를 동일한 방법으로 접종하였으며, 추가적인 음성대조구로 B4 액체배지만을 접종하였다. As an experiment to find out whether the cracks can be repaired while suppressing the growth of mold on the cracks on the cement, an artificial method is used to create cracks on the cement paste to recover the cracks of the cement paste having a crack size of about 0.4 mm. The test body was selected for. Crack size was taken / measured through a microscope. A single colony of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain was taken and then inoculated into 5 ml of B4 liquid medium and pre-cultured with shaking in a 30 ° C. incubator. The 250 μl Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain pre-culture suspension was centrifuged at 1000 rpm for 10 minutes at 4 ° C., mixed with 250 μl B4 liquid medium and initially inoculated into the cracked site. Was then inoculated into liquid medium and B4 10 5 ~ 10 6 / ml concentration in a 12-hour interval that contains the spores of C. sphaerospermum KNUC253 concentrated in 9 days cracks. Also, as a negative control, Escherichia without mineral crystal forming ability coli K12 (KCTC2441) was inoculated in the same manner, and only the negative B4 liquid medium was inoculated.

도 4는 시멘트 페이스트 표면 균열에서 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 균열을 복구하는 모습을 나타낸다. 도 4에서, 좌측은 시멘트 페이스트 표면의 균열을 제작한 직후의 사진이고, 가운데는 각각의 대조군 및 KNUC2103을 처리한 이후 균열을 복구하는 모습이며, 우측은 균열부위에서 곰팡이 증식억제를 시험한 결과이다. A: 음성대조구로서 B4 액체배지만을 처리했을 때의 모습으로, 균열을 복구할 수 없으며(가운데) 배양 10일 후 곰팡이 증식이 선명함을 볼 수 있다(우측). B: 음성대조구로서 동일한 방법으로 탄산칼슘결정형성 능력이 없다고 알려진 E. coli K12를 처리했을 때에도 A와 동일한 결과이다. C: 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 처리한 후의 결과로, 균열을 복구하면서(가운데) 음성대조구들에 비해 곰팡이 증식을 억제함을 볼 수 있다(우측). 따라서 이들을 보았을 때, 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 처리했을 때, 시멘트 페이스트 상의 균열에서 곰팡이의 증식을 억제하면서 동시에 균열을 복구할 수 있음을 볼 수 있다.
4 shows the appearance of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain repairing the crack in the cement paste surface crack. In FIG. 4, the left side is a photograph immediately after fabrication of the surface of the cement paste, and the center is a state of repairing the cracks after treatment of each control and KNUC2103, and the right side is a result of testing mold growth inhibition at the cracked portion. . A: When the B4 liquid medium was treated as a negative control, cracks could not be repaired (middle), and mold growth was clear after 10 days of culture (right). B: The same result as A was obtained when E. coli K12, which is known to have no calcium carbonate crystal forming ability, was treated as a negative control. C: As a result of treatment of the Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain, it can be seen that while restoring the crack (middle) it inhibits mold growth compared to negative control (right). Therefore, it can be seen that when the Bacillus Turingiansis KNUC2103 strain is treated, the cracks can be recovered while inhibiting the growth of mold in the cracks on the cement paste.

실시예Example 5.  5. 바실러스Bacillus 튜린지앤시스Turing G & S KNUC2103KNUC2103 에 의한 시멘트 표면 수분침투율 감소 측정Reduction of Cement Surface Water Penetration Rate by

수분침투율의 측정을 위해, 시멘트 페이스트 디스크 시험체를 제조하였다. 시멘트 파우더(cement powder)와 멸균증류수를 10:4 중량비로 섞어 35×10 mm 페트리디쉬(style petri-dish; Falcon, Becton Dickinson Labware Co., USA)에 동일량씩 분주 후 실온에서 24시간 양생(curing)하였다. 제조된 시멘트 페이스트 디스크를 75℃ 오븐에서 24시간 고온 건조하여 건조중량을 구했으며, 항량값을 구하여 중량의 차이가 0.3 g 이하인 디스크 6개씩 선발해 수분침투율 시험을 위한 시험체로 사용하였다. 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주의 단일집락을 50 ml의 B4 액체배지에 접종하여 30℃ 인큐베이터에서 180 rpm으로 24시간동안 진탕배양(shaking culture)하여 전배양(pre-culture) 후 전 배양액(pre-culture suspension) 전량을 6개씩의 페이스트 시편이 담긴 450 ml B4 액체배지에 접종하여 30℃ 인큐베이터에서 50 rpm으로 5일간 진탕배양(shaking culture)하였다. 처리된 시멘트 페이스트를 75℃ 오븐에서 24시간동안 건조하여 항량값(W1)을 구하였고, 이들을 다시 멸균된 증류수에 24시간 완전 침수시킨 후 중량을 측정(W2)하였다. 수분침투율은 N(수분침투율) = W2 - W1 / W1 × 100(%)으로 측정하였다. 사용된 음성대조구로서 B4 액체배지 및 탄산칼슘결정형성 능력이 없다고 알려진 Escherichia coli K-12만을 처리한 시멘트 페이스트 디스크를 수분침투율 측정에 사용하였다.In order to measure the moisture permeability, cement paste disc test bodies were prepared. Cement powder and sterile distilled water are mixed in a 10: 4 weight ratio, and then dispensed in 35 × 10 mm Petri dishes (style petri-dish; Falcon, Becton Dickinson Labware Co., USA) in equal amounts and cured at room temperature for 24 hours. ) The cement paste disks were dried at a high temperature for 24 hours in an oven at 75 ° C. to obtain dry weights. The weights of the cement paste disks were selected to select six disks each having a difference in weight of 0.3 g or less and used as a test specimen for moisture permeability test. A single colony of Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain was inoculated into 50 ml of B4 liquid medium and shaken at 180 rpm in a 30 ° C incubator for 24 hours to preculture (pre-culture) after pre-culture. Culture suspension) The whole amount was inoculated into 450 ml B4 liquid medium containing 6 paste specimens and shaken culture for 5 days at 30 rpm incubator at 50 rpm. The treated cement paste was dried in an oven at 75 ° C. for 24 hours to obtain a constant value (W 1 ), which was completely immersed in sterilized distilled water for 24 hours and then weighed (W 2 ). Moisture penetration rate was measured as N (water penetration rate) = W 2 -W 1 / W 1 × 100 (%). Escherichia, a negative control used, known for its ability to form B4 liquid media and calcium carbonate crystals Cement paste discs treated only with coli K-12 were used for the measurement of water penetration.

도 5는 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주를 시멘트 페이스트에 처리했을 때, 시멘트 표면의 수분침투율(water permeability) 감소 효과를 보여주는 결과이다. 도 5에서, 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103을 처리한 시멘트 페이스트는 그 수분침투율이 18.02%로서, 대조구인 E. coli K12를 처리한 경우 24.06%, B4 액체배지만 단독으로 처리한 경우 24.88%에 비해, 바실러스 튜린지앤시스 KNUC2103 균주가 시멘트 페이스트의 수분침투율을 현저하게 낮추었다.Figure 5 shows the effect of reducing the water permeability (cement surface permeability) of the cement surface when Bacillus Turingiansis KNUC2103 strain to the cement paste. In Fig. 5, the cement paste treated with Bacillus thuringiensis KNUC2103 has a water permeation rate of 18.02%, compared with 24.06% when treated with control E. coli K12, and 24.88% when treated with B4 liquid medium alone. Bacillus thuringiensis KNUC2103 strain significantly lowered the water penetration rate of the cement paste.

시멘트 구조물 내로 수분이 침투하면 수분과 시멘트 성분의 화학적 작용에 의한 콘크리트 부식을 가속화 하며, 이들이 콘크리트 심층부에 있는 철근을 부식시켜 건축물의 내구성에 영향을 주게 된다. 따라서, 수분침투율을 낮추게 되면 시멘트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있다.
The penetration of moisture into the cement structure accelerates the corrosion of concrete due to the chemical action of moisture and cement components, which affects the durability of the building by corroding the reinforcing bars in the deep concrete. Therefore, lowering the moisture permeation rate can increase the durability of the cement structure.

한국생명공학연구원Korea Biotechnology Research Institute KCTC12149BPKCTC12149BP 2012022320120223

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Claims (8)

항진균 활성 및 탄산칼슘 형성능을 갖는 신규 미생물 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP).
Novel Microbial Bacillus Turingiansis with Antifungal Activity and Calcium Carbonate Formation Capacity thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP).
제 1항에 있어서, 서열번호 1의 염기서열을 갖는 16S rDNA 유전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP).
The Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) according to claim 1, comprising a 16S rDNA gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP)을 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제.
Bacillus thuringiensis ) Cement paste or cement additive for the durability improvement and crack repair of cement containing KNUC2103 (KCTC12149BP).
제 3항에 있어서, 상기 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP)은 항진균 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제.
According to claim 3, Bacillus thuringiensis ( Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP) is a cement additive for improving the durability and crack repair of cement paste or concrete characterized in that it has antifungal activity.
제 3항에 있어서, 상기 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP)은 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 표면에 탄산칼슘결정 형성을 통해 내구성 증진 및 균열 보수 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트의 내구성 증진 및 균열 보수용 시멘트 첨가제.
The method of claim 3, wherein the Bacillus Turingiansis ( Bacillus) thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP) is a cement additive or cement additive for improving durability and crack repair of cement paste or concrete, which is characterized by the improvement of durability and crack repair effect by forming calcium carbonate crystals on the surface of cement paste or concrete.
시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 균열 부위에 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 배양액을 처리하는 것을 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 균열 보수 방법.
A method of crack repair of a cement paste or concrete structure comprising treating Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) culture solution to a cracked portion of the cement paste or concrete structure.
시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 표면에 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 배양액을 처리하는 것을 포함하는 시멘트 페이스트 또는 콘크리트 구조물의 내구성 증진 방법.
A method of enhancing the durability of a cement paste or concrete structure comprising treating Bacillus thuringiensis KNUC2103 (KCTC12149BP) culture on the surface of the cement paste or concrete structure.
시멘트와 골재에 물을 배합하여 콘크리트를 제조하는 단계;
상기 콘크리트를 형틀에 투입하여 형상화하는 단계; 및
상기 형상화단계를 거친 콘크리트를 양생하되, 양생 시에 바실러스 튜린지앤시스(Bacillus thuringiensis) KNUC2103 (KCTC12149BP) 배양액을 살수처리한 후 양생하는 단계;를 포함하는 내구성이 향상된 콘크리트의 제조방법.
Preparing concrete by mixing water with cement and aggregate;
Injecting the concrete into a mold to shape the concrete; And
Curing the concrete after the shaping step, at the time of curing Bacillus Turingiansis ( Bacillus thuringiensis ) KNUC2103 (KCTC12149BP) after the sprinkling of the culture solution and curing; manufacturing method of the improved concrete comprising a.
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