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.

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.