KOSEN 한인과학기술자네트워크

1-1) 바이오 디젤 (BioDiesel)

디젤 및 연료의 고갈에 따른 대체 에너지로 각광받는 바이오 디젤은 Lipid(지질)를 포함하고 있는 미생물 종을 배양하여 이 지질을 이용하여 디젤을 생산하는 기술입니다. 가격이나 Lipid Extraction 효율 및 Esterification Process에서 아직 있는 문제들을 해결하고자 연구를 진행하고 있습니다. Lipid를 포함하고 있는 균주들, 높은 Lipid 함량과 빠른 성장 속도를 가지는 Oleaginous heterotrophic yeast, Cryptococcus 종 등을 이용합니다. 상용화 가격을 고려하여 미생물 배양이 가능한 Low Cost Substrate(저가 기질)를 연구하고 있습니다. 배양된 미생물을 효율적으로 수확하고 Lipid Extraction, 그리고 Esterification을 통한 바이오 디젤로의 변환을 연구하고 있습니다. 이와 관련해 미세 조류 수확 장치 등의 특허 등을 가지고 있습니다.

1-2) 바이오 에탄올 (BioEthanol)

목질계 성분을 가지는 쌀겨, 목재, 쓰레기 등을 이용하여 생산하는 바이오 에탄올 효율을 연구하고 있습니다. 저희 연구실에서는 바이오 에너지 중 바이오 디젤에만 연구에 초점을 두는 것이 아닌 다양한 곳에서 쓰일 수 있는 바이오 에탄올 또한 연구하고 있습니다. 바이오 에탄올의 경우 목질계 원료와 미생물의 전처리 과정을 통해 좀 더 효율을 높이는 연구를 수행하고 있습니다. 이는 전처리 과정이 바이오 에탄올 생산 과정에서 가장 문제가 되는 부분으로 고려되기 때문입니다. 또한 하나의 미생물 종을 가지고 바이오 에탄올을 생산하는 것이 아닌 미생물 여러 종을 합쳐 놓은 Microbial Consortia를 형성하고 이를 최적화 시키는 과정을 연구하고 있습니다.

2-1) 연료 전지를 이용한 유해 가스 환원 (Electrochemical Fuelization) (BioEthanol)

저희 연구실에서는 화석 연료의 연소 과정에서 발생한 배기가스에 포함된 NOx 등, 산업에서 발생하는 H2S 등의 유해 가스를 포집 및 환원을 이용한 고부가 가치 물질 생산 연구를 활발하게 진행하고 있습니다. 공장 지대 및 여러 오염원에서 나오는 유해 가스 등을 보통 유해한 물질로 여기는 경우가 많으나, 저희 연구실에서는 연료 전지 (Fuel Cell)를 이용해 흡착 및 환원을 연구하고 있습니다. 이를 통해 NOx, H2S, SOx 등의 유해 가스 들이 Nitric Acid, Elemental Sulfur, Ammonia 등으로 환원되어 자원으로 활용될 가치를 지닙니다.

특히 NOx(질소산화물)에 관련해서는 활발한 기술 및 사업 이전이 이루어지고 있는데 이는 정유시설 제철소 등에서 대량으로 배출되는 NOx를 포집한 뒤 이를 이용해 바로 고부가가치 산물과 전기를 생산하는 기술을 연구하고 있습니다. 현재 가장 널리 쓰이는 NOx 제거법은 선택적 촉매환원법(SCR)인데 이 기술은 반드시 귀금속 촉매(Pt, Pd, Rh)와 요소나 암모니아 등 상대적으로 고가의 환원제를 필요로 한다. 250℃ 이상의 고온도 요구됩니다. 저희 연구실에서는 연료전지 원리를 활용해 배기가스 중 NOx만을 선택적으로 포집하고 이를 활용하는 혁신적인 시스템을 구축하였습니다. 본 시스템은 상온에서 운전이 가능하며 SCR 기술에 비해 귀금속 촉매 사용량이 현저히 적습니다. 연료전지 시스템이므로 NOx 분리 및 포집 과정에서 추가적으로 전기에너지도 생산할 수 있으며 NOx가 순수하게 분리되기 때문에, 질산이나 질소 비료 생산에 쓰이는 원료를 무료로 얻을 수 있습니다.

2-2) 이산화탄소 포집 및 저장 (Carbon Capture and Utilization)

대표적 온실 가스인 이산화탄소는 인구 증가 및 산업 발달로 인해 환경오염을 가속시키고 있습니다. 저희 연구실에서는 염기성 수용액을 통해 기체상의 이산화탄소를 포집하여 용액 상에서 탄산 이온으로 전환 한 뒤 ElectroDailysis(전기 투석법)를 통해 유용한 물질로 변환하는 연구를 수행하고 있습니다. 이는 전기를 이용해 CO2를 NaHCO3등의 물질로 전환하여 이를 바이오 에너지 전처리 과정에 이용할 수 있도록 하고, 또한 염기성 수용액들을 담수나 폐수 등을 이용한 경제적인 방법을 연구하고 있습니다.

저희 연구실에서는 각자 주제를 가지고 연구를 진행하는데 개별적인 연구 진행이 아닌 효율을 높이기 위해 팀별로 연구가 수행되고 있습니다. 각 분야에 대해 팀별로 모여 연구에 대한 토의를 하고 뿐만 아니라 연구실 전체가 유기적인 토론을 통해 결과를 도출하고 있습니다. 랩 세미나와 팀별 미팅, 개인 미팅 등을 통해 연구에 대한 성과를 올려나가는 한편 워크샵, MT, 운동 등을 통해 연구실 내의 화합을 도모하고 학습 및 연구 의지를 올리고 있습니다.

■ 주소  대전광역시 유성구 대학로 291 (구성동 373-1) 한국과학기술원(KAIST) 응용공학동(W1-2) 건설 및 환경공학과 4206호
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