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환경공정공학
환경공정공학
산업 확장, 도시화, 집중농업이 환경 및 생태학에 부정적인 영향을 미침으로 전 세계적으로 공기, 물, 토양이 위협을 받고 있습니다. 세계적으로 거의 모든 생태계가 오염이 되었고, 그 오염은 빠르게 확산되고 있습니다. 1992년
리오 데 자네이로에서 "지구정상회담"이 열린 이후로 국제적인 관심이 환경에 집중되었지만, 대부분의 환경에서는 인간의 건강과 생물다양성이 여전히 우려되고 있습니다.
일반적으로, 환경공정공학은 환경매체를 보호하고 오염된 환경을 개선하는 과학으로 알려져 있습니다. 오염물질을 분리하거나 무해하고 독성이 없는 물질로 전환하는 것입니다. 이러한 공정에는 기계 및 열처리 외에도 화학품 및
미생물 등이 포함됩니다.
오늘날, 현대 산업에서는 환경매체의 오염 물질 제거뿐 아니라 가치 있는 화합물을 최대한 재활용할 수 있도록
환경공정공학 기술 통합을 시도하고 있습니다. 이에, 고효율 생산을 하고 자원을 사용하면서 장기적인 생태학적
전략에 따라 환경을 보호하는 방법을 모색하고 있습니다.

부산 캠퍼스의 환경공정공학 연구팀에서는 미생물 공정을 산업 생산에 응용하고, 유기물로 오염된 토양/수질을
정화하는데 초점을 맞추고 있습니다. 이를 위해, FAU 독일 S2기준에 따라 완벽한 미생물학/분자
(생물공정공학과 더불어) 연구실을 갖추었습니다. 연구실에는 미생물 배양/검출에 필요한 모든 자재와 개별적인
분자 분석 및 변형에 필요한 훌륭한 장비들이 있습니다.
본 과에서는 Neesse 교수(FAU 부산 캠퍼스, 기계공정공학)와 협력하여 토양 복구, 선업 폐수 및 지하수, 수질 정화
등에 대한 전문적인 조언도 하고 있습니다.
부산캠퍼스에서의 연구
대규모 산업 생산 또는 폐기물 무독화에 미생물 발현 시스템 분석 및 변형을 응용하는 것이 저희의 주요 과제 중
하나입니다. 그 과정에는 일반 시험 및 무생물적 인자(온도, 교반, 압력)의 최적화, 배지 조성 등이 포함됩니다.
대사공학을 통해 생성 개체를 유전적으로 최적화하여 이를 보완합니다. 가치 있는 물질을 생산하기 위해, 비용
효율을 고려하여 가능성 있는 대사공학기술을 평가하고, 그 후에 전체 생합성 경로를 이종발현시키거나 또는
저렴한 전구체를 주입하여 하나의 주요 효소를 과발현 시킬 수 있습니다.
이온 크로마토그래피, 기체 크로마토그래피(2011년 여름부터 사용가능), 96-웰 시각-효소 시험을 통해 여러
조건에서의 생산량/무독화의 효율을 직접 확인할 수 있습니다.

그림1 : 산업생산을 위한 미생물 배양 최적화
생산량을 향상시키고 비용을 절감하기 위해 FAU 부산 캠퍼스의 화학반응공학 및 생물공정공학과 협력하여, 이온성 액체, 생성물 생산/정제에 관한 새로운 기술을 결합 및 시행하고 있습니다.
협력 파트너: Marco Haumann 박사, Christoph Lindenberger 박사(FAU 부산 캠퍼스)

생물공정공학(FAU 부산 캠퍼스)과와 협력하는 또 다른 연구로 곤충세포에서 단백질을 발현시키는 새로운 시스템을 개발하고 있습니다. 그 원리는 기존에 확립된 배큘로바이러스 발현 킷과 유사하며, 단백질을 보다 많이 생산하고
생산단계를 연장하기 위해 관련된 과립형 바이러스를 활용하는 것을 목적으로 연구하고 있습니다. 이를 위해,
이소성 단백질 발현을 위한 새로운 바이러스의 가능성을 시험해 볼 것입니다. 그 후에, 이 바이러스를
유전적으로 변형하면 원하는 단백질을 간단하고 빠르게 발현시킬 수 있을 것입니다.
협력 파트너: Christoph Lindenberger 박사(FAU 부산 캠퍼스)

이와 관련된 과제에서는 약학 산업에서 크게 관심이 증가하고 있는, 조류에서 단백질을 발현시킬 수 있는 바이러스 벡터를 개발할 계획입니다. 이에, 고효율 단백질 생산을 위해 코돈 사용을 최적화하고, 이소성 발현에 적합한
프로모터와 증강인자를 확인하는 작업이 필요합니다.
협력 파트너: Christoph Lindenberger 박사(FAU 부산 캠퍼스)
에어랑엔의 연구팀
독일 에어랑엔의 환경공정공학 연구팀은 폐수 및 토양 정화 외에도 화학, 물리, 생물학적 분석 경험이 풍부합니다.

연구 분야:
연구팀은 토양 및 폐수를 화학적 및 생물학적으로 조사하기에 잘 정립된 연구실을 갖추고 있습니다.
또한, 오염물질의 호기성 및 혐기성 분해에 관한 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 자연정화공정의 과학적 모니터링과 연결되는 호기성 분해, 염화탄화수소의 (혐기성) 환원성 탈할로겐화, BTEX(가솔린 부분) 분해 등의 연구가 잘 이루어지고 있습니다. 분해 경로를 명확히 하고 운동역학적 연구와 대사체 분석/추적을 통해 미생물을 분해하는 미생물을 알아냄으로 모니터링 프로그램의 개발뿐만 아니라 자연분해공정
평가도 용이해졌습니다.
또한, 유기물질 분해에서의 유압효과, 산소수송, 바이오매스 성장을 입증하기 위해 파일럿 공장연구실에서 3단계
삼투필터를 이용할 수 있습니다. 활성화된 슬러지의 질산화 활성을 알아보기 위해 특별히 고안한 급속시험을 통해 몇 시간 내에 미생물의 질소 산화 운동역학에 대한 결론을 내릴 수 있게 되었습니다.
2002년, 의용공학에 새롭게 연구 초점을 맞추기 시작했습니다. 현재 널리 이용되고 있으며, 수술에서 그 수요가
급격히 늘어나고 있는 생체이식, 이종골, 심막 및 반월판 등은 물리화학적 처리 방법을 통해 만들어집니다.
면역반응, 감염 및 염증 전이를 줄여주기 위해 이 공정은 세포, 지방, 단백질, 박테리아, 바이러스를 제거하는데
최적화되어 있습니다.

자세한 사항은 Roman Breiter (Roman.Breiter@fau-busan.org)로 문의하세요.