Environmental Bioprocess Engineering Laboratory
환경공학전공 이준엽
Environmental Bioprocess Engineering Laboratory(환경생물공정 연구실)는 유기성 폐기물 및 산업폐수의 친환경적 처리와 자원화, 에너지 회수 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 하수슬러지, 음식물류폐기물, 산업폐수 등 다양한 유기성 자원을 대상으로 혐기성 소화 및 바이오가스 생산 공정의 효율화와 최적화를 위한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, 미생물 군집의 구조와 기능 분석을 통해 공정 내 미생물의 역할과 상호작용을 규명하고, 이를 바탕으로 공정의 안정성과 처리 효율을 극대화하는 전략을 개발합니다.
연구실은 마그네타이트(자철석)와 같은 촉매성 무기물질을 활용하여, 암모니아, 휘발성 유기산 등 저해물질로 인한 혐기성 소화 공정의 효율 저하를 극복하는 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 또한, 열적·알칼리성·효소적 전처리 등 다양한 폐기물 가용화 기술을 적용하여, 폐기물의 분해 효율 및 바이오가스 생산량을 극대화하는 방안을 모색합니다. 이러한 연구는 실제 하수처리장 및 산업 현장에 적용 가능한 실규모 공정 모니터링, 최적화, 그리고 미생물 지표 발굴로 이어지고 있습니다.
산업폐수 내 난분해성 및 유해 유기물질(페놀, 벤조에이트, 푸르푸랄 등)의 생물학적 처리와 에너지 회수 기술 개발도 연구의 중요한 축입니다. 특화된 미생물(아그로박테리움속 KG3 등)의 발굴과 적용, 그리고 촉매성 무기물질과의 융합을 통해, 기존 물리·화학적 처리의 한계를 극복하고, 산업폐수의 친환경적 처리와 자원화에 기여하고 있습니다. 미생물 군집의 메타게놈 분석, 실시간 PCR 등 첨단 분석기법을 활용하여, 공정 내 미생물 상호작용 및 대사경로를 해석하고, 이를 기반으로 맞춤형 처리 전략을 제시합니다.
본 연구실은 다양한 국내외 연구과제와 산학협력, 특허 출원 및 기술이전, 현장 실증연구 등을 통해 연구성과의 실용화와 확산에도 힘쓰고 있습니다. 하수찌꺼기 BMP(생화학적 메탄잠재량) 측정, 플라스틱 폐기물 바이오가스화, 차세대 수질 정화기술 개발 등 다양한 프로젝트를 수행하며, 환경공학 분야의 지속가능한 발전에 기여하고 있습니다.
궁극적으로 Environmental Bioprocess Engineering Laboratory는 유기성 폐기물 및 산업폐수의 자원화, 에너지 회수, 환경오염 저감 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적이고 실용적인 환경공학 솔루션을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 미생물공정, 촉매기술, 첨단 분석기법을 융합한 다학제적 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다.
Anaerobic Digestion
Magnetite Supplementation
Biogas Production
혐기성 소화 및 바이오가스 생산 공정 최적화
혐기성 소화는 유기성 폐기물 및 하수슬러지, 음식물류 폐기물 등 다양한 유기성 자원을 미생물의 대사작용을 통해 분해하고, 이 과정에서 바이오가스(주로 메탄)를 생산하는 친환경 에너지 회수 기술입니다. 본 연구실은 다양한 유기성 폐기물의 혐기성 소화 공정에서 발생하는 미생물 군집의 구조와 기능을 심층적으로 분석하여, 공정의 효율을 극대화하는 방안을 모색하고 있습니다. 특히, 미생물 군집의 다양성과 동적 변화를 실시간으로 모니터링하고, 이와 관련된 공정 변수(온도, pH, 암모니아 농도 등)가 미치는 영향을 체계적으로 규명합니다.
연구실은 마그네타이트(자철석)와 같은 촉매 물질을 활용하여 혐기성 소화 공정의 저해물질(암모니아, 휘발성 유기산 등)로 인한 효율 저하를 극복하는 전략을 개발하고 있습니다. 마그네타이트 투입을 통해 메탄생성 미생물의 활성화 및 직접 전자 전달 경로를 증진시켜, 고농도 유기산 및 독성물질 하에서도 안정적인 바이오가스 생산이 가능하도록 공정을 최적화합니다. 또한, 다양한 전처리 방법(열적, 알칼리성, 효소적 등)을 적용하여 폐기물의 가용화 및 분해 효율을 높이고, 바이오가스 생산량을 극대화하는 기술을 연구합니다.
이러한 연구는 실제 하수처리장 및 산업 현장에 적용 가능한 실규모 공정 모니터링, 최적화, 그리고 미생물 지표 발굴로 이어지고 있습니다. 궁극적으로는 유기성 폐기물의 자원화와 에너지 회수, 그리고 환경오염 저감에 기여할 수 있는 지속가능한 환경공학 솔루션을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.
산업폐수 및 유해물질 처리용 미생물 기반 수질정화 기술 개발
산업폐수에는 페놀, 벤조에이트, 푸르푸랄 등 다양한 난분해성 및 유해 유기물질이 포함되어 있어, 기존의 물리·화학적 처리만으로는 한계가 존재합니다. 본 연구실은 미생물 기반의 생물학적 처리공정을 중심으로, 이러한 산업폐수 내 유해물질의 효과적인 제거와 동시에 에너지 회수(바이오가스화)를 실현하는 첨단 수질정화 기술을 개발하고 있습니다. 특히, 아그로박테리움속 KG3 균주 등 특화된 미생물의 발굴 및 적용을 통해 질소성 오염물질의 동시 질산화-탈질 처리를 구현하고, 다양한 산업폐수 내 유해성 인위적 기원물질의 거동을 분석하여 맞춤형 처리 전략을 제시합니다.
연구실은 마그네타이트 등 촉매성 무기물질과 미생물의 상호작용을 활용하여, 페놀계 및 기타 난분해성 유기물의 혐기성 소화 및 바이오가스화 효율을 높이는 공정 기술을 개발합니다. 또한, 미생물 군집의 구조와 기능을 메타게놈, 실시간 PCR 등 첨단 분석기법으로 규명하여, 공정 내에서의 미생물 상호작용 및 주요 대사경로를 해석하고, 이를 바탕으로 공정의 안정성과 처리 효율을 극대화하는 방안을 도출합니다.
이러한 연구는 실제 산업 현장에 적용할 수 있는 실용적 기술로 이어지며, 특허 출원 및 기술이전, 현장 실증연구 등으로 확장되고 있습니다. 궁극적으로는 산업폐수의 친환경적 처리와 자원화, 그리고 수질오염 저감에 기여하는 혁신적 환경공학 기술을 제공하는 데 중점을 두고 있습니다.
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Enhanced carbon sequestration of biological phenol degradation using wastewater-originated microalgae-bacteria coculture system
이준엽, 조민기, 송민수, 고다영, 고수근, 김수홍, 경대승, 김자애, 배효관
CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 202412
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Combined high-rate contact stabilization and chemically enhanced primary treatment for enhanced recovery of organic matter and biogas from sewage
이준엽, 송민수, 박지혜, 배효관
BIORESOURCE TECHNOLOGY, 202412
3
Energy recovery performance of Klebsiella pneumoniae in high-rate contact and stabilization process
이준엽, 송민수, 박지혜, 정상현, 최대희, 신영욱, 배효관
JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING, 202412
2
(2024년 G-램프(LAMP) 공동연구과제_세부B-4) 하·폐수처리공정 내 유해성 인위적 기원물질 거동분석 및 에너지 회수용 차세대 수질 정화기술 개발
3
부산시 하수처리장 유기성찌꺼기 처리 및 바이오가스 생산 증대를 위한 약품투입 최적화 및 우수 식종원 발굴