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바이오에너지공학과의 교육목표는 식물학, 분자생명과학, 화학, 생화학, 생명공학, 생명화학공학분야의 폭넓은 기초 및 응용지식과 실험실습을 통하여 신재생 에너지인 바이오에너지 산업 현장에서 요구하는 전반적인 기술을 습득케하고, 응용전문 교육을 위한 전공심화학습, 산학프로그램을 마련하여 바이오에너지 및 관련 분야 신기술 산업 및 연구를 담당할 고급 전문 인력 양상을 목적으로 한다.
녹색 에너지 기초 기술 및 개발 연구 사업단은 식물의 바이오매스를 활용하여 생물공학적 방법에 의한 바이오 연료 실용화를 궁극적인 목표로 하고 있으며 이를 달성하기 위하여 셀룰로오스 공급원의 생명공학, 생물정보학적 기술을 이용한 최적화연구 및 셀룰로오스계 바이오매스의 전처리 기술 개발, 셀룰로오스 당화 효소의 대량 생산 및 자가가수분해 시스템 개발, 바이오연료 발효 생산 공정의 최적화에 관현 연구를 수행한다. 또한 유채로부터 생산되는 바이오 디젤 및 Lipid-based biomaterials의 생산 효율을 극대화 시키기 위한 연구와 보다 근본적인 바이오매스 자원의 효용가치의 극대화를 위한 에너지 작물 개발, 그리고 바이오매스 개발을 위한 다양한 Cell Signaling의 구성성분 및 분자기전 규명을 수행한다.
1. 바이오에너지 생산성 및 생산 공정 효율 증대를위한 Lignocellulosic Feedstocks 최적화
2. 바이오에너지 생산을 위한 전처리 및 생물공학적 처리방법 개발
3. 바이오디젤 및 지질 유래 생물질 개발
4. 바이오매스 증진을 위한 식물세포신호전달 연구
2. 바이오에너지 생산을 위한 전처리 및 생물공학적 처리방법 개발
3. 바이오디젤 및 지질 유래 생물질 개발
4. 바이오매스 증진을 위한 식물세포신호전달 연구
본 연구는 4 개의 세부 프로젝트 그룹으로 나누어 과제 목표의 효율적 달성을 위하여 공동연구를 통한 그룹별 목표지향적인 연구를 추진한다. 또한, 그룹 간 그리고 팀간 유기적인 관계를 통한 공동연구 및 시너지를 도모한다. 각 연구자들은 연구의 전문성을 고려하여 그룹지어 있으며 1개 이상의 그룹연구에 참여하기도 한다.
본 연구팀은 바이오에너지 팀 과 바이오매스 팀으로 이루어져 있으며, 바이오에너지 팀은 바이오에탄올 생산과 그 원료인 셀룰로오스의 식물체내에서의 생산과 당 발효, 추출 및 전처리 등의 최적화 조건을 수립하는 Development of Lignocellulosic Feedstocks (1세부) 및 Pretreatment Optimization/Bioprocess Engineering (2세부) 프로젝트 그룹으로 이루어져 있다. 아울러, 생태학적 안정을 기반으로 한 바이오에너지 생산원료로서의 바이오매스를 지속적이고 안정적으로 생산, 공급할 수 있는 효율적 기반기술을 개발한다.
바이오매스 팀은 바이오디젤과 석유산업제품을 대체할 수 있는 지질 유래의 생물질 개발에 관한 기초 연구와 응용 연구를 수행하는 바이오매스 품질개선을 위한 Development of Lipid-Based Biomaterials (3세부) 프로젝트 그룹과 시스템적 접근을 통한 식물의 환경신호에 대한 반응 및 성장, 발달 과정의 핵심 세포신호전달 조절기전을 이해함으로써 바이오매스의 증진을 도모하는 Cell Signaling for Biomass Control (4세부) 프로젝트 그룹으로 이루어져 있다. 각 그룹은 외국 연구자가 1인 이상 속하여 세계적인 수준의 연구그룹 및 팀으로 매우 빠른 기간 내에 발돋움하는 데 기여하게 된다.
국내외 관련분야 세계적 수준의 학자들이 그룹리더 역할을 하며 공동 연구 및 과제 조정과 진도 관리 등에 관여하여 목표 달성을 극대화한다.
식물의 세포벽 및 바이오매스 증진에 관련되는 연구기술 개발
| 책임자 | 한경환 박사 (미국 Michigan 주립대학 교수) |
| 공동연구 참여자 |
John E. Carlson (미국 Pennsylvania State University 교수), Chandrashekhar Joshi 박사 (미국 Michigan Technological University 교수), 김정묵 (전남대 교수), 안성주 (전남대 교수) |
바이오매스 소재별 맟춤형 전처리 공정 개발 및 화학적/물리적/에너지 저감형 전공정 개발 및 최적의 생물학적 공정을 위한 생물소재 개발 및 효소생산 및 바이오매스 당화에 관한 연구/ 셀룰로오스계 바이오매스 분해로부터 생산되는 혼합당의 발효 생산 공정의 최적화에 관한 연구조직
| 책임자 | 배현종 (전남대 교수) |
| 공동연구 참여자 | 안성주 (전남대 교수), 서미정 (전남대 교수) |
물의 종자오일 및 extracellular lipids (wax, cutin, suberin)의 생합성기작 및 조절 연구, 식물성 오일의 성분 변형 연구, 에너지 작물의 생산성 향상을 위한 질소 영양분의 효과 및 바이오 디젤 및 lipid-based biomaterials을 생산할 수 있는 형질전환된 에너지 작물 (유채, 자트로파) 개발.
| 책임자 | 서미정 (전남대 교수) |
| 공동연구 참여자 | 안성주 (전남대 교수) |
세포 간 시스템 구성 및 시그널링 관련 지식을 활용한 총체적인 바이오매스의 활용을 위한 연구
| 책임자 | Sheng Luan 박사 (UC Berkeley 대학 교수) |
| 공동연구 참여자 | 김정묵 (전남대 교수), 배현종 (전남대 교수), 안성주 (전남대 교수) |
- 식물 바이오매스 생합성에 대한 이해와 성분 조절에 관한 기초 지시의 증가를 기대할 수 있다.
- 바이오에너지 증산과 효율적인 공정에 보다 적합한 세포벽을 가지는 작물 개발에 관한 원천 기술 확보가 가능하다.
- 유전자 분리, 특성 연구 및 형질전환 작물 연구들은 목재 바이오매스의 생화학적 및 화학적 특성 조절을 위한 원천 기술이 확보될 것이다.
- 바이오에너지, 특히 바이오에탄올 생산공정에서 핵심공정인 전처리공정 및 당화공정의 개발을 지금까지의 연구와는 다른 새로운 관점으로 접근하고 있다. 참여연구자들은 목재과학, 특히 셀룰로오스, 리그닌 화학, 고분자 과학 분야의 전문가 및 식물유전학 전공 분야로서, 다분야간 공동연구를 추진하고 있으며, 새로운 학문분야로의 발전 가능성을 기대하고 있다.
- 바이오에너지 자원 및 생산기술개발에 의한 화석 연료 대체 개발 기술 확보함.
- 고 올레인산 함유 바이오연료용 원료작물의 안정적 생산 기술 확보함.
- Cutin, wax, suberin 대사 기작에 관련된 신규 유전자의 기능 규명 및 선진 연구 결과 확보함.
- 미개척 분야인 cutin, wax, suberin 대사의 조절 기작 규명 및 선진 연구 결과 확보함.
- 식물생리, 재배생리, 생화학, 분자유전, 분자생물학의 tool을 사용함으로써 후학들의 교육자료 제공, 신진 연구자의 인력 활용, 우수한 석,박사 인재가 양성됨.
- CBL-CIPK 신호전달시스템은 다른 환경 스트레스 반응들을 조화롭게 조절하게끔 다양한 과정에서 기능을 하는 복잡하지만 잘 균형된 신호전달 네트워크로 부상하고 있다. 이러한 신호전달의 많은 구성성분들의 정확한 기능과 기능적 관계가 규명될 것이다.
- 하부 세포반응으로 연결되는 CBL-CIPK 모듈의 신호전달 경로가 밝혀질 것이다. 식물체가 자연환경에서 생존하는데 주요한 인자인 염, 저온, 및 수분제한을 포함한 환경신호들을 해석하는 칼슘의존성 기전을 대표하는 CBL-CIPK 신호전달네트워크의 분자작용 기전이 규명될 것이다.
- 비 생물 재해 반응에서 본 신호전달 네트워크에서의 정보처리의 근본원리 규명, 식물스트레스 저항성에 관여하는 구성성분들의 생리학적 기능 및 상호작용 규명, 이러한 신호네트워크에서 표적 단백질들과 과정들의 분리 및 특성 등이 규명 될 것이다.
- 본 연구과제의 국제 공동연구 수행과정에서 생화학, 분자생물학, 분자유전학, 식물 분자생물학, 식물 생리학 등 다양한 분야에 심도 있게 노출되어 관련 분야에서 능력 있는 많은 석박사가 배출될 것으로 기대되며, 특히 전문연구원 및 박사 후 연구원의 인력양성도 기대할 수 있을 것이다.
- 환경오염 및 사막화에 의한 농경지의 잠식상황을 고려하여 볼 때 기능성이 확인된 CBL-CIPK 스트레스 신호전달 유전자원의 발굴과 신 기능성 형질전환 식물체의 개발은 바이오매스 증진측면에서 크게 기여할 것으로 기대된다.
- 신호전달 과정과 네트워크의 규명은 식물의 환경신호에 대한 적응과정의 이해뿐만 아니라 생명현상의 기본 기전을 해명함으로써 생명공학 전반으로의 파급효과가 있을 것으로 사료된다.
- 지방산 대사 관련 유전자의 기술이전을 통한 기능성 유지작물 개발, 유전자의 등록 및 지적재산권 확보로 국가 경쟁력 제고에 일조함.
- 재배한계지 극복 및 신 소득 작물재배로 농촌의 소득 증대, 가공 산업의 발전에 공헌함.
- molecular farming 시스템을 다양한 분야에 상용화 할 수 있는 중요한 핵심 기술을 제공해 줄 것이다.
