박종관 부교수

수처리 공정과 수생태계 내에 존재하는 자연유기물질(NOM)과 용존유기물질(DOM)은 소독부산물 생성과 미량오염물질 거동에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 이들의 분자 구조와 기원을 정밀하게 규명하는 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 LC-Orbitrap MS와 Py-GCMS를 결합한 상호보완적 분자 분석 체계를 구축하여 유기물질의 분자량 및 화학구조 정보를 동시에 확보하고, PARAFAC(Parallel Factor Analysis) 분석과 형광지수(HIX, BIX, FI)를 활용해 유기물의 기원과 거동을 추적하는 형광분광학 기반 수질 모니터링 기법을 개발했습니다. 이 접근법은 미량오염물질 정량 분석과 소독부산물 생성능 평가 및 제어에 적용되고 있으며, 해양과 극지방 환경의 유기물 특성 분석에도 활용되고 있습니다. KIST 유럽연구소, 경북대학교, 미국 Clemson 대학교와 자연유기물질 분자 특성 분석에 관한 국제 공동연구를 수행해왔으며, 관련 연구 성과는 Journal of Chromatography A(JCR 분야 상위 19.2%)를 비롯한 국제학술지에 다수 게재되었습니다.

막분리 공정에서 발생하는 막오염은 정삼투(FO), 역삼투(RO), 나노여과(NF), 축전식탈염(MCDI) 시스템의 성능 저하를 유발하기 때문에, 이를 정량적으로 예측하고 최적 운영 방안을 도출하는 연구를 수행하고 있습니다. 광학 코히어런스 단층촬영(OCT) 이미지와 심층신경망(DNN)을 결합하여 막 플럭스 감소를 예측하는 모델을 개발했으며, 해당 모델은 결정계수(R2) 0.99의 예측 정확도를 달성했습니다. 이와 함께 RBF 신경망 기반 정삼투(FO) 성능예측 모델과 MCDI 시스템의 장기 성능저하 원인 분석 및 운영 매개변수 최적화 모델링을 통해 머신러닝·딥러닝 기법을 막분리 공정 전반에 적용하고 있습니다. 이러한 기술은 저에너지 해수 담수화, 의약물질을 포함한 미량오염물질 제거, 막분리 시스템의 운영 효율 향상에 활용되고 있으며, 관련 연구 성과는 Desalination, Journal of Membrane Science, Chemosphere 등 국제학술지에 다수 게재되었고 대표 논문은 각각 65회, 54회의 피인용을 기록했습니다.

탄소중립 수처리와 친환경 수소 에너지 생산 기술에 대한 수요가 증가함에 따라, PEM(고분자전해질막) 수전해 장치를 이용해 수소연료와 수처리용 살균제인 차아염소산염을 동시에 생산하는 공정을 연구하고 있습니다. 이와 함께 인공습지 기반의 비점오염원 처리 기술과 의약물질 흡착 메커니즘을 분석하여 탄소중립형 수처리 시스템을 구축하는 연구를 병행하고 있습니다. 이 기술은 수소에너지 생산, 탄소중립형 수처리 시스템, 비점오염원 관리, 의약물질 등 미량오염물질 제거 분야에 적용되고 있습니다. ㈜웨스코일렉트로드와 산학협력연구실을 지정하여 전기화학 기반 친환경 수처리 기술을 공동개발하고 있으며, LINC 3.0 사업의 지산학연 협의체 운영을 통해 현장 검증을 추진하고 있습니다. 국립창원대학교를 통해 관련 기술이 다수 이전되었는데, 중력식 멤브레인과 인공습지를 결합한 하수처리 기술이 에스에스㈜에 이전(2021년)되었고, PEM 기반 수소생산 및 수처리 기술이 ㈜웨스코일렉트로드에 이전(2022년)되었으며, 탄소 배출 저감형 인공습지 설계 기술이 ㈜성일엔텍에 이전(2023년)되었습니다. 인공습지 의약물질 흡착 연구는 Science of The Total Environment에 게재되어 86회 피인용을 기록했습니다.