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연구소

하이브리드촉매공학연구소

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  • 위치안내 : 하이브리드촉매공학연구소
  • 전화번호 : 031-320-6390
  • 팩스번호 : 031-337-1920
  • 연구소장 : 정지철 교수(화학공학과)
  • e-mail : jcjung@mju.ac.kr
  • 연구과제 : 에너지 혁신을 위한 하이브리드 촉매공정 개발
설립일자
2013년 5월
설립근거 및 배경

○ 현대 사회에 있어 에너지원의 확보는 경제 및 산업 발달에 필수적인 핵심 요소이나 에너지 소비량의 급속한 증가와 석유 가채량 한계의 가시화에 따라 그 중요성이 더욱 커지고 있음

○ 기존의 석유에너지 일변도에서 벗어난 바이오매스, 석탄, 셰일가스 등의 다양한 에너지원을 활용하여 수송용 연료 및 화학원료를 생산하려는 노력이 필요함

○ 다양한 신재생에너지원의 활용을 위해서는 촉매반응공정이 핵심 기술임. 현재까지 관련분야의 연구는 생물촉매공정, 화학촉매공정으로 나누어서 연구개발이 진행되어 왔음. 하지만 기술가치의 극대화를 위해서는 생물․화학 융․복합 연구가 반드시 필요함

○ 국내 생물, 화학촉매의 융합연구가 아직 활성화 되지 않은 것을 고려할 때, 본 연구소 설립을 통하여 융합촉매기술에 대한 기술선점이 필요함. 이를 위하여 생물촉매, 화학촉매, 촉매공정 분야간의 유기적인 상호 연계 연구가 수행되어야 함

설립목적
○ 본 연구소는 명지대 내 생물, 화학촉매분야의 우수한 연구 인력들의 융합 연구를 바탕으로, 국내 외부연구기관과 해외 협력기관들과의 협력연구를 통하여 최종적으로 관련 분야의 국가 대형과제 수주 및 촉매분야의 우수한 인력양성을 목적으로 함
하이브리드촉매공학연구소
연구분야
○ 다양한 에너지원의 고부가가치화를 위해 필요한 핵심기술이 바로 촉매공정임. 따라서 본 연구소는 생물, 화학촉매에 대한 근본적인 이해를 바탕으로 촉매 원천기술을 개발하고, 이를 통해 다양한 에너지원의 고부가가치화를 통한 연료 및 화학원료 생산을 위한 촉매공정을 개발하고자 함. 특히, 기존의 생물학적 촉매 전환공정과 화학적 촉매 전환공정의 장점을 활용한 융합연구를 통하여 다양한 에너지원 고부가가치화를 위한 생물․화학 하이브리드 융․복합 전환 촉매공정을 개발하고자 함
하이브리드촉매공학연구소
연구목표

○ 본 연구소는 모든 생물, 화학반응의 핵심 기술인 촉매에 관한 근본적인 이해를 바탕으로 ① 생물, 화학 촉매들의 상호 모사를 통한 고효율 촉매를 개발하고, ② 생물학적 전환공정과 화학적 전환공정의 연계를 통한 생물․화학 융․복합 전환 촉매공정을 개발하고자 함

(1) 생물, 화학 촉매들의 상호 모사를 통한 고효율 촉매를 개발
○ 생물, 화학촉매들은 각각의 장단점이 뚜렷이 존재함. 따라서 협력연구를 통하여 서로의 장점을 극대화하고 단점을 극복하는 고성능 촉매를 개발하고자 함. 특히, 신재생에너지의 효율적 활용을 위한 핵심촉매공정 중 촉매기술 개발의 어려움이 있는 공정들을 목표로, 생물․화학 융합형 고성능 촉매를 개발하고자 함

(2) 생물․화학 융․복합 전환 촉매공정을 개발
○ 생물화학 융․복합 전환공정의 성공을 위해서는 일차적으로 바이오화학공정에 투입되는 핵심적인 촉매, 즉 호스트 균주로 사용되는 미생물의 해당물질을 생산하는 능력이 매우 중요하고, 미생물의 성능이 바이오공정 및 화학공정의 효율성에 큰 영향을 미치게 됨. 하지만 자연적인 미생물은 목적산물의 생산에 최적화되어있지 않기 때문에 미생물의 효율적인 개량이 필수적이며, 이를 위해 목적대사산물의 생산에 최적화되어있지 않은 미생물의 대사회로를 대사공학 기술을 이용하여 개량하는 것이 일반화되어 있음. 따라서 본 연구에서는 대사공학적으로 개량된 우수한 균주를 개발하여 생물․화학 융․복합 전환공정의 플랫폼 균주로 사용하여 연구를 진행할 예정임

○ 또한 본 연구소에서는 바이오 전환공정에서 생성된 대사산물을 직접 고부가가치화할 수 있는 화학전환공정을 개발하는 연구를 진행할 예정임. 이를 위하여 대사산물을 효율적으로 전환할 수 있는 고성능 화학촉매를 개발하고자 함. 바이오전환산물의 특성상 저농도, 고함수 등의 특성을 가지고 있어 기존의 화학촉매의 직접적용이 어려울 것으로 예상됨. 따라서 생물전환공정과의 연계를 통하여 내수성, 고성능 화학촉매를 개발하는 연구를 진행할 예정임

연구소 추진 전략

생물․화학 융․복합 전환공정의 개발: 다양한 대사회로 및 반응경로를 구축을 통해 연료 및 화학원료 생산이 가능하도록 함. 생물촉매의 경우 연료 및 케미칼 생산이 가능하도록 재조합 미생물에서 대사회로를 제작하고, 모델 균주로서는 우선적으로 대장균을 선택함. 산업적으로 유용한 Biochemical을 선정하여 그것의 생산 대사회로를 탐색하고, 대장균에서 기본 생산 대사회로를 제작하며, 이를 통해 바이오폴리머, 바이오케미칼 생산을 위한 재조합 대장균 기본균주를 제작함. 화학촉매의 경우 생물전환 공정의 대사산물을 고부가가치화 할 수 있는 다양한 목표 반응을 설정하고, 생물전환 산물의 직접 활용을 위해 내수성 및 고안전성 촉매개발에 초점을 맞추어 연구를 진행함.

융합연구의 기반 확보를 통한 연구소의 지속성장: 본 연구소 설립을 기반으로 교내 생물․화학 촉매의 우수한 교수진의 융합연구의 장을 마련함으로써 명지대 내의 융합연구의 기반 확보가 가능함

대외 협력연구를 위한 연구네트워크 확충:본 연구소에 참여하는 교수님들의 개인적인 연구 네트워크를 공동으로 활용하고, 나아가 명지대가 관련 연구 분야의 연구 네트워크 허브 역할을 수행할 수 있도록 할 계획임

명지대의 대외적인 연구 경쟁력 확보: 본 연구소의 설립을 통하여 교내 협력 연구관계를 구축하고 연구의 시너지 효과를 통하여 명지대의 연구 경쟁력 확보가 가능할 것으로 판단됨. 또한, 본 연구소의 설립은 명지대의 대외적인 연구능력 홍보에도 큰 도움이 될 것으로 생각됨

연구소 구성/조직구성/조직도

○ 지금까지 생물촉매공정 및 화학촉매공정으로 나뉘어져 진행되어 온 에너지 생산 공정 기술로부터 촉매(재료) 단계부터 공정이 상호 융합된 하이브리드(Hybrid) 촉매공정 기술로 발전하기 위해서 생물촉매, 화학촉매 및 촉매공정 분야 전문가 간의 긴밀한 공동연구가 필수적임
하이브리드촉매공학연구소

○ 산화․환원 촉매를 포함하는 불균일계 촉매 및 촉매작용의 전문가인 정지철 교수(연구소장/화학공학과)는 화학적 전환촉매의 합성/제조/특성분석에 초점을 맞추어 신규촉매계 및 반응메커니즘을 연구하고자 함

○ 대사공학 및 시스템 생물학 분야의 전문가인 박시재 교수(참여연구원/환경에너지공학과)는 효소를 포함하는 신규 생물학적 전환촉매를 재조합/합성/특성분석하여 각종 바이오 케미컬 및 바이오 연료를 생산하는 연구를 수행하고자 함

○ 나노구조 물질 및 에너지 촉매반응공학의 전문가인 서정길 교수(참여연구원/환경에너지공학과)는 개발된 신규 화학적 및 생물학적 촉매를 통한 화학제품 및 연료의 경제적인 생산을 위한 하이브리드 촉매공정의 모델 개발 및 최적화 연구를 진행하고자 함