Research interest

Biofuels


미세조류는 바이오연료 생산을 위한 지속 가능한 바이오매스 공급 원료원으로서 잠재적 원천으로 인정 받고 있으며, 다양한 환경 조건에서 증식 할 수 있습니다. 미세조류의 대규모 재배 및 수확은 바이오 연료 생산 공정에서 많은 비용이 소모되며, 기술적으로 어려운 단계입니다. 따라서 바이오연료 생산성, 탄수화물 및 지질 생산량, 미세 조류의 효과적인 수확 방법 개발은 바이오 연료 생산 공정 편리성 및 가능성을 향상시킬 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 저희 연구실에서는 폐수처리장 유출수에서 직접 분리 및 배양된 미세조류를 연료원으로 이용하여 친환경 바이오에너지(hydrogen, bioethanol, higher alcohol, biodisel)를 생산하는 공정 개발 연구를 진행하고 있습니다.
주요 연구내용으로는 미세조류 내 탄수화물 발효공정을 통한 바이오수소/에탄올 생산 연구(Nature Communications, 5,3234,(2014)), 미세조류 내 탄수화물이 바이오에너지 생산원료로 사용됨을 검증 및 초음파 전처리를 통한 에너지 회수율 극대화 연구(Energy & Environmental Science, 4,3513-3520,(2011)), 초음파 전처리를 이용하여 미세조류 내 존재하는 탄수화물, 단백질, 지질 성분을 serial fermentations and transesterification process 을 이용한 바이오연료 생산 연구 ((in preparation. Nature communications). NaCl과 phyto-hormone 를 이용하여 지질 생산 촉진 연구, 응고/응집제를 이용한 미세조류 수확 연구, 미세조류 대량확보를 위해 다양한 공정변수(CO2 농도, 온도, 영양염류(질소, 인, 미량금속이온 등) 농도, 염도 등) 최적화 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구결과로 미세조류가 에너지를 생산하는 바이오 연료원 뿐만 아니라 환경정화 등 에너지 및 환경 분야에서 다양하게 활용할 수 있는 가능성을 열었습니다.

Selected Publications

1. Cultivation and harvesting of microalgae in photobioreactor for biodiesel production and simultaneous nutrient removal, Energy Conversion and Management, 117(6), 54-62. 2016.
2. Application of acid mine drainage for coagulation/flocculation of microalgal biomass, Bioresource Technology, 186(6), 232-237, 2015.
3. Photoautotrophic hydrogen production by eukaryotic microalgae under aerobic conditions, Nature communications, 5, 3234, 2014
4. Enhancement of microalgae growth and fatty acid content under the influence of phytohormones, Bioresource Technology, 172(11), 97-103, 2014.
5. Enhancement of fermentative bioenergy (ethanol/hydrogen) production using ultrasonication of Scenedesmus obliquus YSW15 cultivated in swine wastewater effluent, Energy & Environmental Science, 4, 3513-3520, 2011.

Bioremediation


깨끗한 물은 필수적인 자원이며, 인간의 생계를 위한 요소입니다. 농약, 국내/외 산업 폐수, 병원 폐수, 그리고 폐수 처리로 인한 세제, 소독제, 향료, 난연제, 잔류 의약품, 살충제를 포함한 합성 화학 물질이 지속적으로 지표수 및 토양으로 배출됩니다. 이러한 화학 물질은 현재 환경 오염 물질(Emerging contaminants, EC)으로 실현되고 있으며, 이는 환경 적 측면에서 인간의 건강을 확보하는 데 많은 어려움을 겪고 있습니다. 왜냐하면 이러한 환경 오염 물질은 생물 및 환경에 독성으로 작용하기 때문입니다. Emerging contaminants는 토양 내 박테리아의 탈질율, 어류의 중성화 및 인간 배아 세포 성장 억제에 많은 영향을 미치고있다. 바이오에너지 & 환경복원 실험실에서는 미세 조류를 이용하여 EC의 생태 독성 영향과 그 분해 및 대사 과정을 평가할 것을 목표로 하고 있습니다.

Selected Publications

1. Insights into microalgae mediated biodegradation of diazinon by Chlorella vulgaris: microalgal tolerance to xenobiotic pollutants and metabolism. Algal Research, 20(12), 126-134, 2016.
2. 2016 (11). Biodegradation of levofloxacin by an acclimated freshwater alga, Chlorella vulgaris. Chemical Engineering Journal, DOI 10.1016/j.cej.2016.11.017.
3. 2016 (4). Ciprofloxacin toxicity and its co-metabolic removal by a freshwater microalga Chlamydomonas mexicana, Journal of Hazardous Materials, DOI 10.1016/j.jhazmat.2016.04.073.
4. 2016 (4). Biodegradation of carbamazepine using freshwater microalgae Chlamydomonas mexicana and Scenedesmus obliquus and the determination of its metabolic fate, Bioresource Technology, 205, 183-190.
5. 2014 (12), Biodegradation of bisphenol A by the freshwater microalgae Chlamydomonas mexicana and Chlorella vulgaris, Ecological Engineering, 73, 260-269.

토양,지하수 오염복원


환경 오염 물질 (시안화물, 중금속, 새롭게 등장하는 유기 오염 물질)은 인류의 생계를 보장하는 중요한 문제입니다. 흡착은 단순성, 고효율 및 저비용으로 오염 물질을 제거하는 매우 효율적인 공정입니다. 저희 실험실에서는 알지네이트, 금속 산화물, 금속 유기물 (MOFs)를 사용하여 시안화물 및 오염 물질을 제거하는 연구를 진행하고 있습니다. 다양한 유/무기 오염물질에 의한 지하 환경의 오염, 오염물질의 이동, 토양/지하수와의 화학적 반응을 macroscopic/microscopic한 수준에서 연구를 진행하고 있습니다. 고/액체의 경계면에서 일어나는 물리/화학/생물학적 반응을 이용하여 다양한 흡착제 개발 및 응용연구가 진행되고 있습니다. 특히, 나노물질의 환경적인 응용을 다양하게 시도하고 있습니다. 주요내용으로는 휴/폐광산 주변 오염토양의 개량 및 복원, 영가철을 이용한 비소의 환원/고정 처리, 영가철 및 GFH 공정을 적용한 질산성질소의 환원 제거 메커니즘 규명, 다공성 알긴산 겔 및 나노카본을 첨착한 새로운 흡착제의 개발 및 이를 이용한 토양/지하수 내 유/무기오염물질의 제거, 나노마그네타이트/키토산/점토광물 복합체를 이용한 구리 및 비소 흡착 제거, GFH를 이용한 F-, CIO4-, BrO3- 의 흡착제거가 있습니다.

Selected Publications

1. Concurrent removal of cadmium and benzene from aqueous solution by powdered activated carbon impregnated alginate beads. Catena, 148(1), 101-107, 2017.
2. Adsorption of As (III), As (V) and Cu (II) on zirconium oxide immobilized alginate beads in aqueous phase. Chemosphere, 160(10), 126-133, 2016.
3. Synthesis of hydrous zirconium oxide-impregnated chitosan beads and their application for removal of fluoride and lead, Applied Surface Science, 372(5), 13-19, 2016.
4. Sorptive removal of heavy metals with nano-sized carbon immobilized alginate beads, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 26(6), 364-369, 2016.
5. Defluoridation from aqueous solutions by granular ferric hydroxide (GFH), Water Research, 43(2), 490-498, 2009.