| 초록 |
1. 배경 전 지구적인 급격한 산업 발전 및 도시화로 인해 에너지와 자원에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있고, 이는 화석연료 기반 산업의 팽창과 맞물려 있다. 하지만 무분별한 화석연료의 사용은 석유자원 고갈 문제와 더불어 기후변화 및 심각한 환경오염을 유발하고 있기에, 이를 대체할 수 있는 친환경, 재생 가능한 에너지 및 자원의 개발이 요구되고 있다. 태양광을 비롯한 풍력, 수력 등의 많은 신재생에너지 기술의 개발로 인해 화석연료 기반 에너지 생산은 점차 이를 극복해나가고 있는 반면, 석유화학 생산물(고분자 플라스틱, 의약품 등)의 대체기술은 상대적으로 많이 부족한 실정이다. 바이오리파이너리(biorefinery)는 생물화학공정을 활용하여 기존의 화석연료 기반의 물질을 생산, 대체하는 공정으로, 생물 기반의 원료(목질계 셀룰로오스 등)를 고부가가치 화학물질로 전환하는 기술을 의미한다. 특히 미생물을 촉매로 하는 생물공정은 촉매인 미생물을 증식시킬 수 있으며, 또 다른 생촉매인 효소에 비해 상대적으로 안정적이라 그 가능성이 매우 높다. 미생물화학공정은 석유화학공정에 비해 친환경적인 공정, 무한히 재생 가능한 생촉매 사용, 경제적인 반응기 운전비용과 같은 여러 장점을 갖고 있음에도 불구하고, 생물 촉매 그 자체가 가지는 한계점 때문에 아직 많은 연구가 필요한 실정이다. 최근 유전자 가위(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR) 기술과 같은 유전공학, 대사공학, 합성생물학 등의 생물공학 기술의 발전으로 인해 재조합 미생물의 합성 등이 용이해졌으며, 이에 미생물 촉매의 촉매활성을 높은 수준으로 증가시킨 사례가 여러 논문 등에서 보고되고 있다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 경우에서 아직 화학촉매공정의 생산성에 미치지 못하고 있다. 특히 생물화학반응의 열역학적 한계를 극복할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 본 보고서에서는 미생물-전극 사이의 반응을 이용한 생물화학반응의 열역학적 한계를 극복할 수 있는, Electro-fermentation 기술에 대해 기술할 예정이다. ** 원문은 파일 다운받기를 해주세요 :-) |
