Arizona State University - Bruce E.

Making Research Meet Practice in Environmental Biotechnology
편집국 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2005-08-10 14:25:37
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(환경생물공학에서의 실용화 연구 방법)

미래산업인 환경산업은 우리가 안고 있는 화두이자 우리가 살길이다. 이를 위해 전 세계가 친 환경적인 산업에 역점을 두고 나아가고 있다. 이는 모든 산업이 환경을 배제하고는 세계시장에 진출이 어려울 정도로 규제가 되어지고 있기 때문이다. 이에 세계적으로 명성이 알려진 Arizona State University의 Bruce E. Rittmann교수와의 일문일답을 나누어 세계시장의 전망에 대해서 그의 생각을 들어 보았는데, “미생물을 이해하고 그들이 살수 있도록 해주면 그들이 우리가 안고 있는 문제를 해결해 줍니다”라는 상호 이해 관계의 중요성을 설명하는 말은 단순 환경기술에 국한된 것이 아닌 세상살이의 한 방법이란 생각이 들었다. -

■ 환경생물공학(Environmental Biotechnology)이란?
환경생물공학(Environmental Biotechnology) 하폐수, 폐기물, 오염토양 등의 처리를 위해 미생물 생태학(Microbial Ecology)에 바탕을 두고, 미생물의 종류와 능력 및 상호 작용 등에 대한 관계를 연구하는 학문이다.
최근 15년간의 미생물 생태학은 분자생물학(Molecular Biology)에 기초한 새로운 기술들로 인해 급진적인 발전을 이루어 왔으며, 여러 분야에서 매우 다양하게 이용되고 있는데 이러한 기술은 세포의 유전적 시스템에 따라 다른 목적으로 이용될 수 있고, 미생물은 물이나 수면에 존재하고, 환경을 변화시켜 에너지를 얻어 활동하게 되며, 이러한 변화나 반응을 이용하여 사회적으로 가치 있는 서비스를 제공하는데 이용할 수 있다.
그래서 수학적 모델링 등 다양한 기법 등을 통하여 미생물군의 수와 반응, 미생물의 상호 반응, 미생물 조절을 통한 환경변경이 가능함으로 환경생물공학에서 기초적인 연구의 목적은 미생물군에 대한 명확한 이해와 미생물의 능력을 밝혀내서 여러 분야에 이를 적용하고자 하는 것이다.
환경생물공학 기술은 미생물의 분자구조, 모델링, 그리고 관련 기술에 대한 지식을 수집하는 것으로만 이루어지는 것은 아니다. 환경생물공학 기술이 결실을 맺기 위해서는 시작부터 미생물 생태학에 대한 연구, 모델링을 포함한 근본적인 통합기술, 현대적 방법(막, 나노기술, 센서)을 통합하는 방법을 적용해야 한다.
물질에서 전자의 이동은 산화환원을 일으키고, 미생물의 반응을 촉진시켜 Biomass를 생성하며, 오염원이 되기도 하지만 그 자체가 에너지원이다. 환경생물공학이 성공하려면 대규모 스케일에서 실용성이 있어야 하며, 지속적으로 이용이 가능하여야 하고, 설치 및 운전비용이 경제적이어야 하며 간단하게 조작이 가능해야 한다.

■ 기술의 효율성
오염물이나 산소요구량(OD)을 줄이거나 질산염, 과염소산염, 셀렌산염 등의 산화된 오염물을 제거하고 회복가능한 유기성분으로부터 에너지를 얻게 한다. 이러한 환경 생물공학은 활성슬러지 처리시에 슬러지 생산을 높게 하고, 생물반응조의 막(MBR)에서는 더 나은 처리 효율과 쉬운 동작을 가능하게 한다.
혐기성 소화 슬러지 처리에서는 메탄을 생성한다. 최근에는 미생물을 통해 나오는 에너지를 연료로 하는 기술들이 많이 나오고 있고 이는 재생산이 가능하다. 이러한 기술은 에너지 연소와 효율적으로 비교할 수는 없으나, 연소로 인한 오염이 없어 청정에너지이다.

■ 연구소는 주로 무얼하나
아리조나 주립대의 Biodesign Institute는 지속적으로 환경친화적이며 안전한 서비스를 제공하기 위해 생물학 연구를 기반으로 대담하고 새로운 접근을 시도하고 있다. Biodesign Institute에 속해 있는 Center for Environmental Biotechnology (CEB: 환경생물공학 센터)는 2005년 1월에 문을 열어 3월에 연구실 책임자와 행정관리 진을 선출하고 4월에 연구원을 받아들였다. 6월부터 실질적인 연구를 시작하였고, 현재 25명의 Post-Doc과 대학원생으로 구성되어 있다. CEB 연구의 원칙은 분자생물학, 생화학, 지구화학, 그리고 수학적 모델링의 선도적인 연구 기술을 사용하여 미생물군을 연구하며, 막과 나노물질을 포함한 최신 물질을 적용하고, 또한 사기업들과 제휴를 맺어 개발 기술을 상품화 하는 것에 중점을 둔다

□ 우리나라의 기술 수준에 대하여서 …
한국에 대한 정보를 충분히 가지고 있지 않아서 답하기가 어려운 질문입니다. 연구자나 전문가들의 경우 대단히 전문적 연구능력과 지식을 가지고 있는 것으로 압니다. 앞선 나라에 비해 별로 큰 차이가 없다고 생각합니다. 다만 미국은 좀더 오래 많이 연구 했다는 차이만 있는 것 같습니다. 그러나 한국이 다소 뒤쳐진 것은 단점이 아니고 장점입니다. 이는 앞서가는 나라가 겪었던 실패로부터 배울 수 있기 때문이며, 이러한 점을 잘 이용만하면 더 효율적으로 성과를 얻어 낼 수 있을 것으로 생각합니다.

□ 환경전문인들이 아닌 일반국민의 환경의식을 느끼신대로 …
이번 한국 방문에 앞서 중국을 먼저 다녀왔는데 중국의 대기오염이나 수질오염은 매우 심각하였읍니다. 1989년 한국을 처음 방문 했을 때 한국의 환경오염이 이와 비슷하였던 것으로 기억하는데 이번 방문에서는 전혀 다른 모습입니다. 이러한 발전은 시민의 성숙된 환경의식의 반영이라고 봅니다. 한국인이 환경에 대한 관심을 어디에 두고 어떤 분야에 투자를 하는 것과 모든 사람들의 공감대 형성을 하는 것이 중요합니다. 중국도 환경산업을 해야 한다는 것은 알고 있는데 아직 잘 못하고 있는데 바로 이런 점 때문입니다.

□ 미래의 환경산업의 경쟁력을 무엇인가요?
과거 환경산업은 대량 오염제거를 위한 큰 하수 처리장 위주였으나 미래는 단순 오염 제거 가 아니라 오염물질 속에서 에너지를 찾아내어 자원화를 하는 첨단 자원회수 기술이 경쟁력을 가진다고 생각합니다. 그러한 연구가 계속하여 진행되고 있기도 합니다.

□ Environmentar Biotechnology 센타 견학 가능 여부와 기술제휴는 …
언제든지 가능합니다. 아울러 연구의 실용화가 가능한 것에는 기업 파트너로 한국기업과도 제휴를 할 수 있습니다.

리트만 교수 Bruce E. Rittmann
아리조나 주립대학 / Environmental Biotechnology 센터장
78년 스텐포드에서 박사 학위 / 80년부터 92년 까지 일리노이대 교수 재임
’93년부터 ’04년 까지 노스웨스턴대 교수 재임 / 2004년 미국공학한림원 회원
Association of Enviromental Engineering and Science Professors
(환경공학교수회) 회장 역임
국제학술지 “Biodegradation”편집위원장
Environmental Biotechnology 저자
국내 제자 : 수처리 선진화사업단 남궁 은 단장, 한양대학교 배우근 교수

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