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

최근 탄소중립 기술의 중요성이 커지면서, 이산화탄소를 단순히 포집하는 데서 그치지 않고 다시 유용한 물질의 원료로 활용하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다. 특히 전기화학적 전환은 CO₂를 formate, CO, acetate와 같은 비교적 단순한 물질로 빠르게 전환할 수 있고, 생물학적 전환은 미생물이나 효소를 이용해 보다 복잡하고 다양한 물질을 선택적으로 생산할 수 있다는 장점이 있습니다. 이번 논문에서는 이러한 두 기술을 연결한 electrochemical-biological hybrid CO₂ conversion system의 연구 동향과 활용 가능성을 정리했습니다.

논문을 준비하면서 가장 인상 깊었던 점은 전기화학 반응이나 미생물 생산 공정을 각각 잘 최적화한다고 해서 전체 시스템의 성능이 반드시 좋아지는 것은 아니라는 점이었습니다. 전기화학 공정에서 생성되는 물질의 농도와 조성이 미생물이 이용하기에 적절해야 하고, 미생물 역시 해당 물질에 대한 내성과 이용 능력을 갖추고 있어야 했습니다. 또한 배양 조건과 전기화학 공정의 운전 조건까지 함께 고려해야 했습니다.

여러 분야의 논문을 비교하며 정리하는 과정에서 각 기술의 성능 자체도 중요하지만, 결국 두 시스템을 얼마나 잘 연결하고 서로의 조건을 맞춰 주느냐가 전체 공정의 효율을 결정한다는 점을 알게 되었습니다. 이를 통해 하나의 기술만 보는 것보다 전체 공정을 하나의 시스템으로 바라보는 것이 중요하다는 점을 배울 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

제가 연구를 진행하고 있는 한국과학기술연구원 (KIST) Applied and Industrial Microbiology Lab (AIM Lab)은 다양한 분야가 융합된 연구팀으로, 이산화탄소, 리그노셀룰로오스계 바이오매스, 폐플라스틱 등의 자원을 활용하여 바이오연료, 바이오화학물질, 바이오폴리머와 같은 고부가가치 화학물질을 지속가능하게 생산할 수 있는 미생물 플랫폼 개발을 연구하고 있습니다. 또한 바이오리파이너리 분야의 혁신적인 기술 개발을 통해 기존 화학산업의 새로운 패러다임을 제시하고, 탄소중립과 지속가능한 녹색성장에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구를 하면서 가장 보람을 느끼는 순간은 처음에는 잘 나오지 않던 결과가 여러 번의 실험과 조건 조절을 거치면서 조금씩 개선되는 것을 확인할 때입니다.

특히 미생물을 이용한 연구는 예상과 다른 결과가 나오는 경우가 많아서, 그 원인을 하나씩 찾아보고 조건을 바꿔가며 다시 실험하는 과정이 중요하다고 생각합니다. 그렇게 여러 번의 시행착오 끝에 이전보다 나은 결과가 나왔을 때 가장 큰 성취감을 느낍니다.

이번 논문을 작성하면서는 제가 실험실에서 하고 있는 미생물 연구가 단순히 하나의 실험에 그치는 것이 아니라, CO₂ 자원화나 탄소중립과 같은 더 큰 연구 방향으로도 연결될 수 있다는 점을 생각해 볼 수 있어서 의미가 있었습니다.

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

자신이 어떤 문제에 관심이 있는지, 어떤 연구를 오래 해보고 싶은지를 충분히 고민해 보는 것도 중요하다고 생각합니다. 관심 있는 분야의 논문이나 연구실 홈페이지를 꾸준히 찾아보면서 다양한 연구를 접해본다면 진로를 결정하는 데 도움이 될 것 같습니다.

또 실제로 연구를 하다 보면 항상 자신이 원하는 실험이나 흥미로운 일만 할 수 있는 것은 아니라고 생각합니다. 반복적인 실험이나 예상과 다른 결과처럼 힘들게 느껴지는 과정도 있기 때문에, 그런 과정도 연구의 일부로 받아들이고 꾸준히 이어갈 수 있는 마음가짐이 필요한 것 같습니다. 결국 자신이 관심 있는 연구를 계속해 나가기 위해서는 좋은 결과뿐만 아니라 그 과정에서 생기는 어려움도 함께 견뎌내는 태도가 중요하다고 생각합니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

앞으로는 미생물이 CO₂ 유래 탄소원을 더욱 효율적으로 이용할 수 있도록 대사회로를 개선하는 연구를 계속하고 싶습니다.

특히 formate와 같은 C1 탄소원을 이용해 미생물이 성장하거나 유용한 물질을 생산할 수 있도록 균주의 내성과 탄소 이용 능력을 향상시키고, 실제 배양 공정에서 생산성을 높이는 데 관심이 있습니다.

장기적으로는 미생물 자체의 성능을 개선하는 것을 넘어, 전기화학적 CO₂ 전환 공정과 미생물 발효 공정을 연결하여 실제 적용 가능성이 높은 CO₂ 바이오전환 시스템을 연구하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

지금까지의 과정은 혼자 만들어 온 시간이 아니라, 주변의 많은 도움과 응원 덕분에 가능했던 시간이었다고 생각합니다. 늘 배울 수 있는 기회를 주시고 이끌어 주신 안정호 박사님과 한성옥 교수님, 그리고 이번 논문을 준비하는 과정에서 많은 조언과 도움을 주신 이정찬 박사님과 김준엽 박사님께 감사드립니다. 또한 함께 생활하며 힘이 되어 준 연구실 동료분들과, 마지막으로 언제나 제 편에서 응원해 준 가족에게도 감사한 마음을 전하고 싶습니다. 앞으로도 지금까지 받은 도움을 기억하며, 저 역시 주변에 좋은 영향을 줄 수 있는 연구자로 성장하고 싶습니다.