먹는물 관망 부식 및 생물막 제어, 수질환경, 마이크로 센서 제작 및 적용, 이멀젼 분리, 오일 분리, 조류를 이용한 바이오 에너지 생성
•Electrochemical Micro/Nano-Sensor for In Situ Monitoring of Nutrients and Chemical/Biological Compounds in Engineered and Natural Aquatic Systems
•Metal Corrosion and Microbially Induced Corrosion (MIC) in Water Distribution Systems
•Algal Biofilm Nutrient Removal Processes, Algae Separation using Forward Osmosis (FO), and Algae Biofuel Feedstock Generation
•Electrocoagulation as a Means of Oil-in-Water Emulsion Breaking Technology
•Nitrification in Chloraminated Drinking Water Distribution Systems
•Grey Water Reuse and Recycling Systems (potable water and non-potable water)
•Development of Electrochemical Power Sources: Microbial Fuel Cells and Microbial Generation of Hydrogen
Microsensor Biofilm Research Laboratory는 미국 플로리다주 올랜도에 위치한 센트럴 플로리다 대학교 (University of Central Florida 또는 UCF) 토목환경공학과에 소속된 연구실입니다. 센트럴 플로리다 대학교는 현재 미국에서 학생수가 가장 많은 대학으로 (2021년 가을 기준 7만명) 광학, 디지털미디어, 모델링, 시뮬레이션, 공학, 컴퓨터과학, 및 호텔경영 분야에서 강세를 보이고 있는 연구중심의 주립대학 (R1)입니다. UCF 토목환경공학과는 현재 33명의 교수진들이 있으면 약 950명의 학부생과 185명의 대학원생으로 구성되어 있습니다. Microsensor Biofilm Research Laboratory는 미국 환경부, 국방부, 해군연구소, 미항공우주국 (NASA), NSF 및 Lemelson Foundation 등에서 펀드를 받아 다양한 환경공학 분야에서 연구를 진행하고 있으며, UCF 나노 과학기술 센터 (NanoScience Technology Center)와 연구교류가 활발하게 진행되고 있습니다.
Microsensor Biofilm Research Laboratory에서는 크게 2가지 연구분야가 있는데, 첫번째로는 전기화학을 이용한 나노(또는 마이크로) 센서 기술 개발로, 다양하고 새로운 수질 오염 물질을 쉽게 검출하거나 모니터링을 할 수 있는 센서를 개발하고 있습니다. 예를 들면, 다환방향족탄화수소, 과불화화합물 (PFAS), 중금속 (납, 아연, 구리, 카드뮴 등), 이멀젼, 살충제 및 마이크로시스틴 (조류 독소)을 측정하는 센서를 개발하고 있습니다. 또한 칼슘 (Hardness)과 마그네슘과 같은 먹는물 처리에서 모니터링이 필요한 화학물질에 대한 센서를 개발하고 있으며, 전기화학전지 (Microbial fuel cell, MFC)을 이용한 물 독성을 측정할 수 있는 바이오 센서를 개발 중에 있습니다. 마이크로 센서는 미세전극소자 (Microelectrode)형태로도 개발되어 사용되어왔는데, 본 연구실에서는 먹는물 소독물질인 염소와 클로라민을 측정할 수 있는 microelectrodes를 개발하여 상수관에서 발생하는 생물막 제어 및 부식 제어에 대한 연구를 미국 환경부와 함께 진행해오고 있습니다. 특히 낮은 수준에서도 오염 물질을 감지할 수 있는 신뢰할 수 있고 간단한 센서를 개발하기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있습니다.
또한 나노기술을 이용하여 수질 오염물질을 제거하는 연구를 하고 있는데, 스마트 물 관리의 성공적인 구현을 위해 맞춤형 엔지니어링 솔루션이 필요한 광범위한 응용 분야를 다루고 있습니다. 일례로 현재 미국내 신종 오염 물질로 많은 관심을 받고 있는 과불화합물 (PFAS) 처리에 대한 연구를 진행하고 있으며 금속-유기 골격체 (Metal organic frameworks, MOR) 촉매를 이용하여 조류 독소 등을 처리하는 연구를 진행하고 있습니다.
두 번째 연구 분야로는 미생물 연료 전지 (MFC) 기술을 포함한 폐기물에서 재생 가능한 바이오에너지 생산과 환경 지속 가능성 및 순 탄소 제로 배출을 위한 빛을 이용한 광 조류 바이오수소 생산을 연구하고 있습니다. 미생물 전기분해 셀 (Microbial electrolysis cell, MEC)을 이용하여 하폐수에서 수소를 생산하는 연구 또한 미항공우주국 (NASA)의 지원으로 진행했습니다. 특히, 녹조류를 이용한 하폐수 처리 및 바이오 수소 생산은 재생에너지 생산뿐만 아니라 폐수처리장 운영에 따른 환경적 영향과 경제적 비용을 줄이는 데 큰 영향을 주고 있습니다.
2013년에 신설된 이래, 현재까지 3명의 박사와 7명의 석사를 배출했으며, 27명의 학부생들도 다양한 연구에 참여했습니다. 연구실 출신 중 3명이 현재 대학교 (캐나다 등)에서 교수직으로 있으며, 1명은 미국 해군연구소에서 근무하고 있습니다. 지금까지 4명의 박사후 연구원과 5명의 방문교수들도 함께 연구에 참여했습니다. 현재 박사과정 4명과 학부생 3명의 연구원들이 나노기술과 바이오기술을 이용한 고도하폐수처리 및 전기화학센서에 관한 이론과 실험연구를 활발히 진행하고 있습니다. 대체로 환경공학과 학생들이 주류이지만, 연구실에서 진행되는 연구 특성상 전자공학, 재료공학, 기계공학, 화학과 학생들도 함께 연구에 참여하고 있습니다.
본 그룹이 속해있는 센트럴 플로리다 대학교는 디즈니월드, 유니버설 스튜디오, 씨월드와 같은 데마파크가 있는 세계적인 관광도시인 미국 플로리다주 올랜도에 있으며, 올랜도 다운타운에서 동북쪽 방향으로 약 15마일에 떨어진 곳에 위치하고 있습니다. 한국에서는 디트로이트 또는 아틀란타를 경유해서 올랜도에 올 수 있습니다. 공항에서 자동차로 약 1시간 거리이기에 접근이 용이합니다.
■ 주소 : 12800 Pegasus Dr., Suite 442F, Orlando, FL 32816
■ 전화 : 1-407-823-5304
■ 이메일 : woohyoung.lee@ucf.edu
■ 웹페이지 : https://cece.ucf.edu/MBRL/
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