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나정걸 연구실
서강대학교 화공생명공학전공 나정걸 교수
C1 gas bioconversion
carbon monoxide fermentation
formate production
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나정걸 연구실

서강대학교 화공생명공학전공 나정걸 교수

나정걸 연구실은 CO·CO2·메탄 등 C1 기질과 리그노셀룰로오스 유래 파이롤리시스 오일의 수용성 분획을 미생물 공정으로 전환하여 연료와 고분자·화학물질을 생산하는 연구를 수행합니다. 가스-액체 질량전달, 배양 조건, 공급 전략을 공정 변수로 두고 전환 효율과 생성물 축적을 높이며, dissolved oxygen 및 신호 기반 soft-sensing으로 실시간 공정 추정이 가능한 운영 방식을 개발합니다. 또한 비교 유전체 분석을 통한 플랫폼 균주 특성 규명과 cell-free 시스템·genetic biosensor를 활용한 효소·경로 프로토타이핑을 병행하여 생물제조 개발의 설계-검증 흐름을 강화합니다.

C1 gas bioconversioncarbon monoxide fermentationformate productionpolyhydroxybutyrate(PHB) biosynthesissoft-sensing bioprocess control
대표 연구 분야
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C1 가스 기반 미생물 전환 및 고부가 물질 생산 연구 thumbnail
C1 가스 기반 미생물 전환 및 고부가 물질 생산 연구
Microbial C1 Gas Conversion and Value-Added Product Biosynthesis
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미생물 배양 공정 최적화 및 실시간 공정 추정 연구 thumbnail
미생물 배양 공정 최적화 및 실시간 공정 추정 연구
Microbial Cultivation Optimization and Real-Time Soft-Sensing
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파이롤리시스 오일 수용상 생물 업그레이딩 및 플랫폼 합성생물학 연구 thumbnail
파이롤리시스 오일 수용상 생물 업그레이딩 및 플랫폼 합성생물학 연구
Bioupgrading of Pyrolysis Oil Aqueous Phase and Platform Synthetic Biology
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 1
·
2025
Enhancing Biological CO to Formate Conversion: Application of Aerophobic Coatings to Mitigate Bubble Coalescence
Taehwan Kim, Jiung Yun, Jang-Seob Lee, Myeong-Jun Lee, Jung Kyu Kim, Jinwon Lee, Yong Hwan Kim, Jeong‐Geol Na, Byung‐Keun Oh
IF 7.6 (2025)
ACS Sustainable Chemistry & Engineering
포르메이트를 형성하기 위한 일산화탄소(CO)의 생물학적 전환은 버블(기포) 합체로 인해 기-액 간 물질전달 한계가 발생함에 따라 저해된다. 이는 기체 교환을 위한 계면적을 감소시킨다. 본 연구에서는 공기리프트(bioreactor)에 천공(b) 배플(perforated baffle)을 적용하고, 그 위에 혐기성(air-ophobic) 코팅을 도입하는 새로운 접근을 제시한다. 혐기성 코팅은 버블 합체를 억제하여 물질전달 효율을 향상시키고 CO의 포르메이트 전환 속도를 증가시킨다. 먼저, 효소 반응에서 CO 기체의 물질전달 속도가 최적 조건에서 최대 생산성을 결정한다는 것을 확인하였다. 이어서 천공 배플에 대한 혐기성 코팅 조건을 최적화하여 효과적인 기포 파쇄를 달성하였다. 최적화된 코팅 조건의 혐기성 코팅 천공 배플을 반응기에 설치함으로써 효율적인 기포 파쇄를 유도하고, 기포 크기를 감소시키며, 기-액 물질전달 계수를 증가시켰다. 그 결과 CO-포르메이트 전환에서 최대 부피 생산성 60.4 mM/h를 달성하였으며, 이는 코팅 배플이 없는 바이오리액터 대비 72% 증가한 값이다. 이러한 유의미한 개선은 기-액 물질전달을 향상시키는 데서 혐기성 코팅의 효과를 보여주며, 생물학적 기체 전환 산업에서 효율과 확장성을 높이기 위한 새로운 전략을 제공한다.
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c00198
Bubble
Formate
Coalescence (physics)
Nanotechnology
Materials science
Chemical engineering
Biochemical engineering
Chemistry
Process engineering
Catalysis
2
Article
|
·
인용수 6
·
2025
Two-stage continuous CO fermentation process strategy for high-titer bioethanol production using Clostridium autoethanogenum
Tae-Hwan Kim, Jang-Seob Lee, Myeong-Jun Lee, Jinwon Lee, Young‐Kee Kim, Jeong‐Geol Na, Byung‐Keun Oh
IF 8.2 (2025)
Bioresource Technology
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132152
Biofuel
Renewable energy
Fossil fuel
Carbon monoxide
Stage (stratigraphy)
Fermentation
Environmental science
Biomass (ecology)
Pulp and paper industry
Chemistry
3
Review
|
인용수 18
·
2023
Bioupgrading of the aqueous phase of pyrolysis oil from lignocellulosic biomass: a platform for renewable chemicals and fuels from the whole fraction of biomass
Selim Ashoor, Tae Uk Khang, Young Hoon Lee, Ji Sung Hyung, Seo Young Choi, Sang Eun Lim, Jinwon Lee, Si Jae Park, Jeong‐Geol Na
IF 4.3 (2023)
Bioresources and Bioprocessing
산소가 없는 상태에서의 열분해(열적 분해)인 열분해(pyrolysis)는 목질계 바이오매스의 전체 분획으로부터 수송 가능한 액체를 생산할 수 있는 유망한 기술이다. 그러나 열분해의 친수성 생성물로 인해 액상 오일은 바람직하지 않은 물리화학적 특성을 가지므로, 추가적인 고도화(upgrading) 공정이 필요하다. 생물학적 고도화 방법은 다양한 친수성 화합물을 탄소원으로 활용하여, 낮은 탄소 발자국과 온화한 조건 하에서 열분해의 단점을 보완할 수 있다. 지질, 에탄올, 유기산과 같은 다양한 유용 화학물질은 친수성 분획에서 무수당(anhydrous sugars), 유기산, 알데하이드, 페놀릭스(phenolics) 등을 미생물이 동화(assimilate)함으로써 생산될 수 있다. 여러 독성 화합물의 존재와 수상(aqueous phase)의 복잡한 조성이 주요 과제이다. 본 총설에서는 열분해 오일의 수상을 고도화하기 위한 생물전환(bioconversion) 경로의 잠재력을, 핵심적인 도전 과제와 전망과 함께 조사한다.
https://doi.org/10.1186/s40643-023-00654-3
Pyrolysis
Lignocellulosic biomass
Bioconversion
Biomass (ecology)
Pyrolysis oil
Aqueous two-phase system
Chemistry
Organic chemistry
Aqueous solution
Renewable fuels
최신 정부 과제
8
과제 전체보기
1
2025년 7월-2029년 12월
|375,000,000원
SPARK 바이오파운드리 기반 산학협력 합성생물학 인재양성 교육연구단
합성생물학 기술과 바이오파운드리의 자동화 워크플로우를 접목하여 산업계 실제 문제를 해결하는 과정을 통해 첨단 바이오기술을 개발하고 교육하며, 이를 통해 산업수요에 직결되는 합성생물학 핵심 고급 인재 양성을 목표로 함.
합성생물학
생물분자 센서
무세포 시스템
알룰로스
에탄올
2
2025년 6월-2029년 12월
|2,272,672,000원
바이오 3-Hydroxypropionic acid 활용 고분자 생물제조공정 기반 기체투과 조절용 생분해소재 및 제품화 기술 개발
본 연구는 다양한 바이오매스 원료를 활용하여 생분해성을 갖는 3-Hydroxypropionic acid(3-HP) 고분자[P3(HP)]를 생산하고 응용제품을 개발하여 이를 상업화하는 것을 목표로 함. 구체적으로 경제성 있는 바이오매스 원료 탐색 및 최적 원료 확보하고, P(3HP)를 효율적으로 생산하는 한계수율 근접형 균주 및 발효 공정을 개발하고, 생산된...
바이오 플라스틱
3-하이드록시프로피온산 고분자
대사공학
바이오 고분자 정제
바이오 고분자 제품
3
2024년 7월-2028년 12월
|9,795,000,000원
부생 CO/CO2 효소전환 통합 시스템 개발 및 고도화
o 부생가스내 CO/CO2 효소 전환 개미산염 생산 통합 시스템 고도화 및 고부가가가치 화합물 생산 기반기술 개발- 부생가스 효소 전환 통합 시스템 및 개미산염 고부가화 기술 개발- 철강 부생가스 생물전환을 위한 핵심 효소 촉매 개발- 개미산을 단일탄소원으로 고부가가치 산물 생산 균주 구축- 부생가스를 활용한 핵심기술 고도화 및 상용화를 위한 현장실증- 효...
일산화탄소
효소
미생물
부생가스
생물공정
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2024메탄자화균에서 효과적인 유전자 발현 시스템 개발 및 이를 이용한 유전자 발현 방법1020240055277
공개2024이온성 액체를 이용한 바이오 에탄올 연속 생산 방법1020240044260
공개2024일산화탄소를 이용한 개미산 연속 생산 시스템 및 개미산 연속 생산 방법1020240018315
전체 특허

메탄자화균에서 효과적인 유전자 발현 시스템 개발 및 이를 이용한 유전자 발현 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240055277

이온성 액체를 이용한 바이오 에탄올 연속 생산 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240044260

일산화탄소를 이용한 개미산 연속 생산 시스템 및 개미산 연속 생산 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240018315