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화학독립영양세균의 탄소전환 성능 향상을 위한 생물전기화학 반응 최적화 연구
김희수(HuiSu Kim),문명훈(Myunghoon Moon),이지예(Ji Ye Lee),이유림(Yu Rim Lee),이상민(Sangmin Lee),고창현(Chang Hyun Ko),이진석(Jinsuk Lee),이수연(Soo youn Lee) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
화석연료의 사용량의 급격한 증가는 인간의 삶에 편리를 가져왔지만 이에 온실가스 배출량이 증가함에 따라 지구온난화로 인한 기후변화 등의 피해가 심각해지고 있다. 그에 대응하기 위해 온실가스 배출을 줄이기 위한 노력과 배출된 이산화탄소(CO<SUB>2</SUB>) 활용방안에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이고, 발전소 또는 산업체에서 배출되는 이산화탄소를 포집·활용·저장(CCUS)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 포집된 이산화탄소는 생촉매(효소, 미생물)를 활용하는 생물전기합성 시스템(Microbial electrosynthesis system)에서 탄소전환(carbon conversion)을 통해 다양한 부가가치 산물로 전환될 수 있으며, 태양광 에너지로 물 분해(water splitting)를 통해 산소(O<SUB>2</SUB>) 및 양성자(H<SUP>+</SUP>)를 생산할 수 있는 애노드(anode, 산화전극)와 CO<SUB>2</SUB>, 양성자(H<SUP>+</SUP>) 및 환원력(전자, e<sup>-</sup>)를 전달하여 생촉매 내 대사전환을 통해 CO<SUB>2</SUB>를 부가가치 산물로 전환시킬 수 있는 캐소드(cathode, 환원전극)로 구성되어 있다. 또한, 애노드 및 캐소드에 쓰이는 전극 물질은 미생물에게 독성이 없고, 경제적으로 효율이 좋은 graphite felt를 사용하였다. 본 연구에서 사용된 화학독립영양세균인 Rhodobacter sphaeroides는 광합성 기작을 통해 에너지를 얻을 수 있으며, 수소와 CO<SUB>2</SUB>를 활용하여 성장할 수 있다. 따라서 R. sphaeroides를 미생물전기합성 시스템에 적용시켜, 캐소드로부터 직접적으로 환원력을 전달받아 CO<SUB>2</SUB>를 부가가치 산물로 전환하도록 설계하였다. 더욱이, R. sphaeroides의 가스상 CO<SUB>2</SUB> 이용 효율을 향상시키기 위해 CO<SUB>2</SUB> 흡수제를 공급함으로써 부가가치 산물의 생산성을 증가시키기 위한 미생물전기합성 시스템 최적화 연구를 진행하였다.
Microbial CO₂ Electrobiorefinery as a Foremost Technology for Net-Zero Bio-Based Production in Korea
Soo Youn Lee(이수연),Sangmin Lee(이상민),Young-Hwan Chu(주영환),Hui Su Kim(김희수),Yu Rim Lee(이유림),Hwi Jong Jung(정휘종),Danbee Kim(김단비),Myunghoon Moon(문명훈),Gwon Woo Park(박권우) 한국신재생에너지학회 2023 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.6