고려대학교 생명과학대학 환경생태공학부
환경생태공학부 김재진
고려대학교 생명과학대학 환경생태공학부 연구실은 미생물과 진균의 다양성, 생태, 그리고 환경응용을 아우르는 융합적 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 한반도 및 다양한 해양·육상 환경에서 미생물과 진균을 체계적으로 분리·동정하고, 이들의 생태적 역할과 산업적 응용 가능성을 탐색하는 데 중점을 두고 있습니다. 분류학적 연구와 차세대 염기서열 분석(NGS), 유전체·전사체·대사체 통합 분석 등 첨단 생명과학 기법을 활용하여, 미생물 군집의 구조와 기능, 환경 변화에 따른 동적 변화를 심층적으로 규명합니다.
특히, 환경오염물질(다환방향족탄화수소, 중금속, 염료 등)의 생물학적 정화 및 생태복원 기술 개발에 주력하고 있습니다. 강력한 분해능과 환경적응력을 지닌 진균 및 세균을 발굴하여, 이들의 효소 및 대사경로를 활용한 친환경 오염물질 처리법을 연구합니다. 해양 및 오염지역에서 분리한 미생물로부터 고효율 생물계면활성제를 생산하고, 백색부후균 등 진균의 리그닌분해효소를 이용한 복합오염물질의 동시 분해 및 정화 기술을 개발하여 실제 현장 적용까지 이어가고 있습니다.
아울러, 진균 및 미생물 유래 생리활성물질(항산화제, 항암제, 항균제, 효소 등)의 탐색과 산업적 응용 연구도 활발히 진행 중입니다. Arthrinium, Trichoderma 등 다양한 진균에서 신물질을 발굴하여 의약, 화장품, 식품, 환경 분야에 적용할 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다. 또한, 바이오매스(목재, 농업 잔재, 해조류 등)로부터 효소 생산 및 바이오에너지 생산 공정의 최적화 연구를 통해 자원순환과 친환경 신소재 개발에 기여하고 있습니다.
이와 더불어, 미생물 융합기술, 환경생태공학, 생물다양성 보전, 생태계 복원 등 다양한 융합연구를 추진하여, 미래 환경문제 해결과 지속가능한 사회 구현에 앞장서고 있습니다. 환경생태공학의 학문적 차별성과 미래지향적 연구 목표를 바탕으로, 환경문제의 과학적 규명과 실질적 해결, 그리고 사회공헌을 위한 인재 양성에 힘쓰고 있습니다.
이러한 연구 성과는 국내외 학술지 논문, 특허, 산학협력, 정부과제, 국제학회 발표 등 다양한 형태로 축적되고 있으며, 환경생태공학 분야의 선도적 연구실로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 환경과 생태, 생명공학의 융합을 통해 지속가능한 미래 사회를 위한 혁신적 연구와 실천적 기여를 이어갈 것입니다.
Environmental Microbiology
Marine Fungi
Halophilic Bacteria
환경생태공학 기반의 미생물 및 진균 다양성 연구
우리 연구실은 한반도의 다양한 환경에서 미생물과 진균의 다양성을 체계적으로 탐구하고 있습니다. 분류학적 접근을 통해 새로운 종을 발굴하고, 이들의 생태적 역할과 산업적 응용 가능성을 평가합니다. 특히, 해양, 갯벌, 산림, 오염지역 등 특수 환경에서 분리된 미생물과 진균을 대상으로 차세대 염기서열 분석(NGS)과 분자생물학적 기법을 활용하여 미생물 군집 구조와 기능을 심층적으로 분석하고 있습니다.
이러한 연구는 단순한 생물종 목록 작성에 그치지 않고, 각 미생물의 생태적 상호작용, 환경 적응 메커니즘, 그리고 환경 변화에 따른 군집의 동적 변화를 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 기후변화, 오염물질 노출, 식생 변화 등 다양한 환경 요인이 미생물 군집에 미치는 영향을 장기적으로 추적하며, 이를 통해 생태계 복원력 및 환경 건강성 평가에 활용하고 있습니다.
더불어, 우리 연구실은 미생물 및 진균의 유전체, 전사체, 대사체 정보를 통합적으로 분석하여, 이들이 생산하는 생리활성물질(항산화제, 항균제, 효소 등)의 산업적 응용 가능성을 탐색합니다. 이를 통해 환경생태공학 분야에서 새로운 자원 발굴과 환경문제 해결에 기여하고 있습니다.
환경오염물질의 생물학적 정화 및 생태복원 기술 개발
본 연구실은 난분해성 환경오염물질(특히 다환방향족탄화수소, PAHs 등)의 생물학적 정화(bioremediation)와 생태복원 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 기존의 물리·화학적 처리법의 한계를 극복하기 위해, 강력한 분해능과 환경적응력을 지닌 진균 및 세균을 탐색하고, 이들의 효소 및 대사경로를 활용한 친환경적 오염물질 처리법을 연구합니다.
특히, 해양 및 육상 오염지역에서 분리한 미생물로부터 고효율 생물계면활성제(biosurfactant)를 발굴하여, 오염물질의 용해도와 생분해성을 높이고 있습니다. 또한, 백색부후균 등 다양한 진균의 리그닌분해효소(라카제, 망간퍼옥시다제 등)를 이용한 PAHs, 중금속, 염료 등 복합오염물질의 동시 분해 및 정화 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 오염 현장에 적용 가능한 생물정화 공정의 최적화와 현장 실증 연구로 이어지고 있습니다.
아울러, 생태계 복원 관점에서 오염지역의 미생물 군집 회복, 식생 복원, 생태계 서비스 회복 등 통합적 환경관리 방안을 제시하고 있습니다. 미생물 군집의 기능적 다양성, 생태계 내 상호작용, 그리고 복원 과정에서의 지표종 발굴 등 다각적인 연구를 통해 지속가능한 환경복원 모델을 구축하고 있습니다.
진균 유래 생리활성물질 및 바이오매스 활용 연구
우리 연구실은 진균 및 미생물로부터 유래하는 다양한 생리활성물질의 탐색과 이들의 산업적 응용에 관한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 해양 및 육상 환경에서 분리한 진균을 대상으로 항산화제, 항암제, 항균제, 효소 등 다양한 생리활성물질을 분리·정제하고, 이들의 구조 및 기능을 규명합니다. 최근에는 Arthrinium, Trichoderma, Penicillium 등 다양한 진균에서 신물질을 발굴하여, 의약, 화장품, 식품, 환경 분야에 적용할 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다.
특히, 바이오매스(목재, 농업 잔재, 해조류 등)로부터 효소 생산 및 바이오에너지(바이오에탄올, 바이오매스 등) 생산 공정의 최적화 연구도 병행하고 있습니다. 진균의 셀룰라아제, 베타-글루코시다제 등 고효율 효소를 활용하여, 폐자원 및 저가 바이오매스의 고부가가치화와 친환경적 자원순환을 실현하고 있습니다. 또한, 미생물 융합기술을 통해 다양한 산업 분야와의 융합연구도 추진 중입니다.
이러한 연구는 생명공학, 환경공학, 의약화학 등 다양한 분야와의 융합을 통해, 미래 지속가능 사회를 위한 친환경 신소재 개발, 자원순환, 환경보건 증진에 기여하고 있습니다.
1
Enhancing poly (3-hydroxybutyrate) production in halophilic bacteria through improved salt tolerance.
Yoo, Y., Kwon, D. Y., Jeon, M., Lee, J., Kwon, H., Lee, D., ... & Kim, J. J.
Bioresource Technology, 2023
2
Insights into saline adaptation strategies through a novel halophilic bacterium isolated from solar saltern of Yellow sea.
Yoo, Y., Lee, H., Lee, J., Khim, J. S., & Kim, J. J.
Frontiers in Marine Science, 2023
3
Comparative Genomics and Transcriptomics Depict Marine Algicolous Arthrinium Species as Endosymbionts That Help Regulate Oxidative Stress in Brown Algae.
Heo, Y. M., Oh, S. Y, Kim, K., Han, S. I., Kwon, S. L., Yoo, Y., ... & Kim, J. J..
Frontiers in Marine Science, 2021
1
진균류 Arthrinium 유래 기능성 물질 발굴 및 서식환경에 따른 유전체 분석을 통한 진화생태적 특성 연구
2
4단계 BK21 환경생태공학교육연구단 국고지원금
3
BK21PLUS사업 8차년도 에코리더양성사업단 국고지원금
