항생제 폐수 79% 이상 제거…오병택 교수팀, 정화와 메탄 생산 동시 달성

전북대 연구팀, 생물전기화학 시스템 적용…6종 항생제 제거·에너지 회수 가능성 제시

▲ (왼쪽부터) 전북대학교 생명공학부 오병택 교수와 Harshavardhan Mohan 박사. 항생제 폐수 정화와 메탄 생산을 동시에 구현하는 생물전기화학 기반 수처리 기술을 개발했다. ⓒ전북도

전북대학교 오병택 교수 연구팀이 항생제 폐수를 정화하면서 동시에 메탄가스를 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 항생제 제거와 에너지 회수를 함께 구현한 생물전기화학 기반 수처리 기술로, 연구 성과는 국제 학술지 Chemical Engineering Journal에 게재됐다.

병원과 제약공장에서 배출되는 항생제는 여러 성분이 혼합된 형태로 폐수에 포함되는 경우가 많아 처리 난도가 높다. 연구팀은 이 문제 해결을 위해 미생물 반응에 전기 자극을 더하는 ‘생물전기화학 시스템(BES)’을 적용했다.

항생제 분해균(Enterobacter sp.)과 메탄 생성균(Methanoculleus sp.)을 함께 배양해 시스템에 투입한 결과, 6종 항생제를 모두 79% 이상 제거하는 데 성공했다. 오염도를 나타내는 화학적 산소요구량(COD)도 91% 이상 감소했으며, 동시에 누적 7.55±0.78 mmol의 메탄을 생산했다.

연구팀에 따르면 분해균이 항생제를 휘발성지방산(VFA) 등 중간 물질로 전환하면, 메탄균이 이를 활용해 메탄을 생성하는 ‘연계 대사 구조’가 형성된다. 전기 자극은 미생물 간 전자 이동을 촉진해 반응 효율을 높였고, 미생물 성장과 효소 활성 증가에도 긍정적 영향을 미친 것으로 분석됐다.

단일 균주만 활용한 비교 실험에서는 오염 저감과 에너지 회수를 동시에 달성하지 못했다. 연구팀은 전기화학적 환경 속에서 두 균주가 함께 작용할 때 나타나는 시너지 효과가 이번 성과의 핵심이라고 설명했다.

오병택 교수는 “환경오염을 줄이면서 에너지를 생산하는 통합 기술은 지속가능한 수처리의 중요한 방향”이라며 “향후 실제 현장 적용이 가능한 기술로 발전시키겠다”고 밝혔다.

양승수 기자(=전북)