안녕하세요. 상명대학교 생명공학과에 있는 미생물공학 연구실을 소개합니다. 우리 연구실은 유하영 교수님의 지도 아래, 현재 대학원생 및 학부생 연구원 4명으로 구성되어 있습니다. 본 연구실은 바이오매스를 실제 산업에 적용하기 위한 생물전환공정을 설계하고 이러한 과정에서 미생물 유래 기능성 소재의 탐색 및 생산 그리고 지표 물질의 분리ㆍ정제ㆍ응용 연구를 수행하고 있습니다. 이를 기반으로 바이오화학, 의약, 식품, 화장품 등 다양한 바이오산업 분야에 필요한 고부가 가치 바이오 소재 개발을 목표로 하고 있습니다.

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1. 연구실 분위기
우리 미생물공학 연구실은 학생 개인별 희망하는 연구 주제를 탐색하고 실제 실험까지 적용한다는 점에서 자유롭고 도전적인 분위기라고 생각합니다. 특히, 각자의 프로젝트를 위해 열정적으로 실험을 수행하며 서로가 얻은 지식을 공유 하고 닥친 어려움을 같이 해결해 나가기 때문에 지식의 범위를 넓힐 수 있습니다. 이러한 배움의 과정은 서로와의 관계를 돈독히 만들어준다는 점에서 연구에 더욱 몰입할 수 있고 인간관계로부터 오는 피곤함을 줄여줄 수 있다고 생각합니다. 사진 (그림1)은 저희 연구실 소속 학생들과 교수님이십니다. 어떤가요? 저희 사이가 너무 좋아 보이지 않나요?

그림 1. 미생물공학 연구실 단체사진

2. 특징

우리 연구실은 2017년 3월에 개설된 신생 연구실로 소속 대학원생들의 연구 경험은 아직 1~3년 정도밖에 되지 않았 습니다. 미생물이 적용된 생물전환공정이란 하나의 큰 플랫폼 아래에서 서로 다른 목표 물질과 연구 주제를 선정하고 이를 산업에 적용하기 위한 기초 실험들을 배우고 있습니다. 자유로운 토론과 랩미팅을 통해서 서로가 새롭게 알게 된 지식을 공유하고 있으며, 이 과정에서 생각의 전환을 통해 해결되지 않았던 문제들의 실마리가 발견되기도 하는 유익한 시간을 보내고 있습니다. 저희의 의욕적이고 진취적인 태도는 생물공학 연구 분야에서 어떠한 문제에 직면하게 되어도 해결할 수 있는 자신감을 주었다고 생각합니다. 도전정신을 가진 연구원들로 구성되었다는 것이 미생물공학 연구실의 가장 큰 특징입니다.

3. 연구
우리 연구실은 ‘바이오리파이너리’ 개념을 기반으로 식량 자원이 아닌 2~4세대 바이오매스들 활용하여 다양한 바이오산업 분야에 필요한 고부가가치 바이오 소재의 개발이 1차 목표이며, 생물전환공정에서 다시 한 번 발생하는 부산물들 역시 유용한 소재로 전환하는 waste-zero 플랫폼의 구축 연구를 수행하고 있습니다.
바이오리파이너리는 현재 화석연료 사용으로 인한 범지구적인 기후변화와 환경오염 문제의 해결방안으로 주목받고 있으며 화석연료에 대한 의존도를 낮춤과 동시에 지속 가능한 발전을 보장해 주는 기술입니다. 이는 탄소 중립적인 특징을 갖는 바이오매스를 원료로 이용하기 때문이며, 식품산업 공정에서 발생하는 유기성 폐기물 등 앞으로 활용할 수 있는 바이오매스 가용성은 연구를 통해 그 범위가 넓어질 것으로 기대합니다.

그림 2. 미생물공학 연구실 주요 연구 분야

이러한 개념을 바탕으로 우리 연구실에서는 새로운 바이오매스의 활용 방안을 크게 네 가지 단계로 나누어 수행하고 있습니다. 우선 기존에 보고되지 않았던 바이오매스의 수집과 성분분석 그리고 데이터 라이브러리화를 통해 활용 방안을 설정합니다. 다음으로 바이오매스 내 미량 함유되었지만, 항산화 또는 항균성 등 부가가치가 높은 유용성분들을 1차로 추출합니다. 세 번째 단계는 유용물질이 추출된 잔여 바이오매스의 성분들을 분석하고 다량 함유된 성분들을 적절하게 활용 가능한 공정을 설정합니다. 한 가지 예로 잔여 고형분에 다당류가 존재할 경우, 전처리 및 당화 공정을 통해 단당류로 전환한 후 이를 발효 공정에 적용합니다. 마지막 단계는 당화 또는 발효 공정에서 발생한 부산물들의 성분을 분석하고 활용 방안을 결정합니다. 활용이 어려운 슬러지의 경우 탄화 공정을 통해 활성탄 등으로 전환하여 부산물이 발생하지 않는 waste-zero 플랫폼을 구축 할 수 있습니다.

4. 맺음말
범지구적인 기후변화와 환경오염으로 인해 ‘지속 가능한 발전 ’이 대두되고 있습니다. 결자해지 (結者解之), 사람들로 인해 발생한 문제는 사람들이 힘을 모아서 해결하는 것이 중요하다고 생각합니다. 화석연료에 의존하고 있는 현재 산업 체계에서 바이오리파이너리 기술은 우리가 실행할 수 있는 가장 좋은 대안이라고 생각합니다. 우리 연구실은 바이오리파이너리 산업화의 가장 큰 걸림돌인 경제성을 극복하기 위해 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 바이오 공정으로 이윤이 발생한다면 친환경 산업 혁명을 기대할 수 있으며, 저희는 지속적인 발전이 가능한 사회가 실현될 수 있도록 보다 경제적이며 환경친화적인 공정 개발에 노력을 기울이겠습니다. 앞으로도 많은 관심 부탁드립니다.​