1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

  미세조류는 건조 중량의 약 90%가 유기물로 구성되어 있기 때문에 바이오에탄올, 프로판올, 부탄올, 바이오디젤 등 다양한 바이오연료로 전환될 수 있는 잠재력이 높은 바이오매스입니다. 그동안 수많은 미세조류 바이오리파이너리 기술이 보고되었으나 실질적인 바이오매스 활용률 및 전환률이 낮아 상업적 적용에 한계가 존재하여 왔습니다. 병목 현상의 주된 원인은 견고한 세포벽이라는 미세조류 고유의 생리학적 특성과 이를 물리화학적으로 파쇄하는 전처리 과정에서 소모되는 막대한 에너지에 기인합니다. 저는 이러한 한계를 극복하기 위해 과도한 에너지를 투입하여 조류 세포를 완전히 파쇄하는 기존의 방식을 회피하였습니다. 대신, 조류 세포 내 모든 유기물 (탄수화물, 단백질, 지질)을 분해 없이 추출하기 위해 단백질 성분의 변성을 방지하는 온화한 조건에서 세포를 적절히 파쇄하는 맞춤형 전처리를 개발하였습니다. 이후, 후단 발효 공정에서 효모를 활용한 생물학적 전처리와 삼중 효소의 동시 당화 발효 공정을 수행함으로써 고농도의 미세조류 슬러리를 효과적으로 파쇄시키고 대부분의 유기물들을 바이오연료로 전환하는 통합 공정을 개발하였습니다. 이 공정은 미세조류 기반 바이오리파이너리의 낮은 경제성 문제를 개선하여 향후 지속가능한 항공유 등의 상업적 대량 생산을 위한 기술로 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

  본 연구는 제가 박사학위 과정을 보냈던 한양대학교 자원환경공학과 전병훈 교수님 연구실 (바이오에너지 및 환경복원 실험실)에서 수행되었습니다. 해당 연구실은 다양한 바이오매스 기반의 바이오에너지 생산과 환경 내 중금속 및 유기 오염물질의 정화 기작을 다루는 환경생물공학 융합 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 화학/환경/생물공학의 다학제적 접근을 통해 우수한 학술적 성과를 도출해 오고 있으며 약 20명의 국내외 대학원생 및 박사후연구원들이 개방적인 분위기 속에서 교류하는 연구 환경을 갖추고 있습니다. 이러한 경험으로 바탕으로, 현재 저는 캐나다 Concordia University의 Green Energy and Environmental 실험실에서 미세조류를 연계한 미생물전기화학 공정 연구를 수행하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

  세밀하게 연구를 계획할지라도 실제 실험실에서는 생각한대로 구현되지 않고 수많은 변수를 마주하며 기나긴 시행착오를 경험한 적이 많습니다. 하지만, 이 과정에서 가장 중요한 것은 포기하지 않고 끝까지 책임감을 가지고 묵묵히 나아가는 집요함이라고 생각합니다. 때로는 막막함과 부담스러움에 힘들기도 하지만, 막혀왔던 문제들이 해결되고 유의미한 결과들을 도출해 내었을 때 연구자라는 길을 걷고 있음에 깊은 확신과 이 직업을 선택한 것이 다행이라고 생각하였습니다. 나아가 이러한 인내의 시간들이 모여 만들어낸 성과가 기후 변화 완화 등 당면한 환경 문제 해결에 밑거름이 된다는 사실은 제가 연구를 지속하는 가장 큰 보람이자 원동력입니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

  국제에너지기구(IEA) 및 IPCC 보고서에 의하면 바이오에너지 분야는 2050년까지 총 에너지 수요의 약 20%를 도달할 것으로 전망하고 있습니다. 국내외 주요 기업들도 지속가능한 항공유, 바이오가스 등 탄소중립 또는 저탄소 연료에 많은 투자를 하고 있는 실정입니다. 이는 바이오에너지 분야가 단순한 연구실 수준의 탐구를 넘어 기후 위기를 해결할 수 있는 파급력 있는 산업으로 도약하고 있음을 의미합니다. 따라서, 바이오에너지와 관련된 융합연구는 에너지 안보와 친환경 문제를 해결해나아가는 핵심적인 원동력이 될 것으로 기대됩니다.
  해외유학을 고민하고 계시다면, 단 6개월의 단기라도 경험해 보시기를 적극적으로 추천하고 싶습니다. 현재 국내의 연구수준이 이미 세계적인 궤도에 올라와 있기 때문에 해외유학의 목적이 단순히 지식의 습득에 국한되는 것이 아니라, 낯선 환경에 스스로를 던져 기존의 사고방식을 넓혀가는 도전 그 자체에 있다고 생각합니다. 다양한 문화권의 사람들과 교류하고 소통하다 보면 자연스럽게 사고의 틀이 깨지고 세상을 보는 시야가 넓어집니다. 더불어, 국내에서는 경험하기 힘든 글로벌 네트워크와 새로운 통찰력은 본인의 연구영역을 융합적으로 확장하여 독창성 있는 성과도 도출해낼 수 있을 것입니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

  현재 저는 기존의 연구 영역을 확장하여 미세조류 기반의 Biophotovoltaics 융합 연구를 병행하고 있습니다. 향후에는 미생물전기화학 시스템을 플랫폼으로 삼아 신흥 미량오염물질을 함유한 폐수 처리, 바이오에너지 생산, 환경복원을 아우르는 통합적인 연구를 주도할 계획입니다. 이러한 기술들을 고도화하여 기후 변화 완화 등 인류가 직면한 환경 문제를 해결하고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

  지나온 시간들을 되돌아보면 감사함으로 가득합니다. 학문의 길에서 많이 부족하였던 저를 믿고 인내로 이끌어 주신 지도교수님 전병훈 교수님께 존경과 감사를 드립니다. 수많은 고민, 조언, 격려를 함께 나누었던 실험실의 모든 동료분들께도 감사를 드립니다. 무엇보다, 어떤 순간에도 묵묵히 저를 지지하고 버팀목이 되어준 사랑하는 가족들에게 정말 감사를 드립니다. 겸손하고 성실하고 책임감 있는 연구자의 길을 걸어가겠습니다.