Quorum Quenching(QQ) 기술은 미생물 간의 신호전달을 차단하여 막생물반응조(MBR)에서 발생하는 바이오폴링을 효과적으로 억제하는 혁신적인 방법입니다. 오희경 연구실은 QQ 미생물 담체를 개발하여 MBR 내에서 미생물의 군집 감지(quorum sensing) 신호를 차단함으로써, 막 표면에 형성되는 바이오필름의 생성을 억제하고, 장기적인 운전 안정성을 확보하는 데 주력하고 있습니다. 이를 위해 다양한 미생물 담체의 조성, 구조, 그리고 담체 내 미생물 농도 최적화에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 연구실에서는 PVA-알지네이트 기반의 담체와 페이즈 인버전 방식의 담체를 비교 분석하여, 기계적·화학적 강도와 미생물 부착 효율을 극대화하는 최적의 담체를 도출하였습니다. 또한, Rhodococcus sp. BH4와 같은 QQ 미생물을 담체에 고정화하여, MBR 내에서의 바이오폴링 억제 효과와 인산염 등 오염물질의 동시 제거 가능성을 실험적으로 검증하였습니다. 이 과정에서 담체 내 미생물 농도의 최적화가 경제적이고 효율적인 MBR 운전을 위한 핵심임을 밝혔습니다. 이러한 연구는 막오염 문제로 인한 유지관리 비용 절감과 장기 운전의 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있습니다. 더불어, QQ 기술을 적용한 MBR 시스템은 미래의 고도 수처리 공정에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되며, 다양한 산업 및 공공 하수처리장에 적용 가능성을 넓히고 있습니다.

오희경 연구실은 하·폐수처리 공정의 모델링과 최적화를 통해 온실가스(GHG) 배출량과 에너지 사용량을 동시에 저감하는 연구를 선도하고 있습니다. 디지털 트윈, 인공지능(AI) 기반의 시뮬레이션 도구를 활용하여, 하수처리장 내 용존산소(DO), 혼합액 재순환(MLR), 반송슬러지(RAS) 등 주요 운전 변수의 변화가 처리수질, 에너지 소비, 온실가스 배출에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 하수처리장 운영 데이터를 기반으로 다양한 시나리오를 시뮬레이션하여, 최적의 운전 조건을 도출하는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, DO, MLR, RAS의 조합을 변화시키며 80여 가지 이상의 운전 조건을 분석하여, 처리수질을 유지하면서도 GHG 배출량과 에너지 소비를 최소화하는 최적화 방안을 제시하였습니다. 또한, 디지털 센서와 밸브, 펌프 제어 시스템을 연계하여 실시간 운전 제어 및 에너지 절감 효과를 극대화하는 기술 개발에도 힘쓰고 있습니다. 이러한 공정 최적화 연구는 기후변화 대응 및 탄소중립 실현을 위한 핵심 전략으로, 국내외 하수처리장 및 물재생센터의 운영 효율화에 직접적으로 기여하고 있습니다. 나아가, 디지털 기술과 융합된 스마트 수처리 솔루션은 미래 환경공학 분야에서 지속가능한 발전을 이끌어갈 중요한 기반이 되고 있습니다.

최근 환경 규제 강화와 신종 오염물질의 등장으로 인해, 기존의 수처리 공정만으로는 미량오염물질 및 신종오염물질의 효과적인 제거가 어려워지고 있습니다. 오희경 연구실은 미량오염물질(의약품, 미세플라스틱, PFAS 등) 및 신종오염물질의 생물학적 처리와 고도정수처리 기술 개발에 집중하고 있습니다. 입상활성탄, 고도 산화공정(UV/H2O2, VUV/H2O2), 응집·침전 등 다양한 물리·화학·생물학적 방법을 융합하여 오염물질의 제거 효율을 극대화하고 있습니다. 특히, 미세플라스틱, 의약품, 인산염 등 다양한 미량오염물질의 특성에 맞춘 맞춤형 처리공정 설계와, 실험실 및 파일럿 규모의 실증 연구를 병행하여 현장 적용성을 높이고 있습니다. 또한, 고도 산화공정의 혼합 및 주입 조건 최적화, 활성탄의 표면 특성 개선, 나노버블 및 바이오 기반 활성탄을 활용한 신기술 개발 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 수돗물, 하수처리수, 재이용수 등 다양한 수계에서의 오염물질 저감 및 수질 안전성 확보에 기여하며, 국민 건강과 환경 보전에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 신종 오염물질에 대한 선제적 대응과 고도정수처리 기술의 지속적인 혁신을 통해, 안전하고 깨끗한 물 환경 조성에 앞장설 것입니다.