고려대, 자연환경에서 유래한 토양유기물 기반 바이오차 촉매의 지속가능한 활용방안 제시

▲ 머신 러닝을 활용한 바이오차 기반 촉매 생산의 전과정 평가 (자료=고려대)

[에너지경제신문 송기우 에디터] 고려대학교(총장 김동원) 생명과학대학 환경생태공학부 옥용식 교수팀은 홍콩과기대 다니엘 장(Daniel C.W. Tsang) 교수를 비롯한 주요 국가의 전문가들과 함께 자연에서 유래한 바이오차(토양유기물)을 활용한 촉매의 새로운 활용성 평가와 함께 해당 분야의 최근 발전과 미래에 대한 심층 분석 결과를 제시했다.

▲ (왼쪽부터) 교신저자 옥용식 교수, 공동교신저자 다니엘 장(Daniel C.W. Tsang) 교수, 제1저자 Xiangzhou Yuan (사진=고려대)

이번 연구결과는 생물공학 및 응용미생물학 분야 최고 권위의 국제 저명학술지인 ‘Biotechnology Advances’에 게재됐다. Biotechnology Advances 저널은 생명공학 및 응용미생물학 분야의 최신 연구 및 혁신적인 발전에 관한 논문을 게재하는 저널로, 연구 논문의 인용 빈도를 나타내는 지표인 CiteScore가 27.1(상위 1.6%) 및 Impact Factor는 16(상위 2.5%)인 저명한 국제 학술지이다. (논문명 : Recent advancements and challenges in emerging applications of biochar-based catalysts)

바이오매스를 포함한 각종 폐기물에서 생산 가능한 바이오차의 지속가능한 활용이 이루어진다면, 기업의 넷제로와 함께 순환경제의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 바이오차 기반의 촉매는 자연환경에 존재하는 토양을 이용한 자연기반의 솔루션으로, 지속가능한 바이오리파이너리와 함께 지구환경의 보호에 중요한 역할을 하며, 탄소를 저장하는 기능을 비롯해 생태계에도 긍정적인 영향을 미친다. 나아가, 바이오차 기반 촉매는 촉매 활성 및 열 안정성을 개선하기 위한 다양한 제조법을 사용하게 되는데, 촉매 자체의 공극 특성을 조정하거나 특정 관능기가 풍부한 기능성 촉매를 얻을 수 있도록 쉽게 조작이 가능하다. 이번 연구에서는 머신 러닝에 기반한 예측 모델 등이 최근의 바이오차 기반 촉매의 혁신을 가속화했음을 밝혔다.

▲ 고도산화법(AOPs)을 통한 바이오차 기반 촉매 생산

연구에서는 다기능성 바이오차 기반 촉매의 새로운 합성 경로를 언급하는데, 이는 다양한 기능을 가진 바이오차 기반 촉매를 생산하는 다양한 방법을 의미한다. 또한 바이오리파이너리의 최근 발전과 대기, 토양 및 수질 오염 물질 분해에 대해 설명한다. 또한 다양한 촉매 시스템에서의 촉매 성능 및 비활성화 메커니즘을 언급하며, 이는 바이오차 기반 촉매가 다양한 응용 분야에서 얼마나 잘 작동하고 시간이 지남에 따라 어떻게 효과가 떨어질 수 있는지를 나타낸다.

끝으로, 논문에서는 산업 및 정책 입안자를 위한 과학 기반 지침에 대한 환경적 이익 및 경제적 타당성 평가를 제안한다. 이 지침은 다양한 응용 분야에서 바이오차 기반 촉매를 사용할 때 환경 및 경제적 영향을 평가하는 것을 의미하며, 최근 마이크로소프트를 포함한 글로벌 기업이 탄소중립의 솔루션으로 바이오차를 도입하는 것도 이런 맥락으로 볼 수 있다. 연구진은 바이오차의 궁극적인 목표는 UN 지속가능개발목표 (UN SDGs) 와 기업의 지속가능경영, 즉 환경사회지배구조(ESG)를 달성하는 데 기여할 것으로 기대했다.