물은 모든 생명체의 근원이자 삶을 지탱하는 가장 기본적인 자원이다. 그러나 기후 변화와 산업화의 가속과 함께 물 부족과 수질 오염 문제가 심화하며, 물의 효율적인 관리와 재이용은 오늘날 우리가 모두 함께 고민해야 할 책임이자 과제가 되었다. 이러한 시대적 요구 속에서 수처리 기술은 단순한 정화를 넘어, 자원 관리와 순환을 실현하는 핵심 기술로 주목받고 있다.

성균관대학교 SWAT Lab(Sustainable WAter Treatment Laboratory)은 이러한 변화의 흐름 속에서 지속 가능한 수처리 기술을 선도적으로 연구해 왔다. 이번 연구실 탐방에서는 SWAT Lab을 이끌어 온 장암 교수와 박사과정에 재학 중인 김태헌 연구원을 만나, 연구실이 구축해 온 연구 철학과 주요 성과, 그리고 물을 통해 그려 나가는 지속 가능한 미래를 함께 살펴보았다.

| 연구실에 대한 소개 부탁드립니다.

저희 SWAT Lab(Sustainable WAter Treatment Laboratory)은 환경공학 분야에서 지속 가능한 수처리 기술을 개발하는 연구실입니다. 특히 분리막 기반 수처리 기술과 폐수 자원 회수 기술을 핵심 연구 분야로 삼아 해수 담수화, 고도정수처리, 고농도 폐수 처리, 폐수 기반 자원 회수 등 물 부족·환경오염 문제 해결에 직접적으로 이바지할 수 있는 기술 개발에 중점을 두고 있습니다.

또한 실험실 규모의 기초 연구뿐만 아니라 산업 현장에서 적용할 수 있는 실증 기반 연구까지 폭넓게 수행하고 있으며, 최근에는 제가 단장을 맡고 있는 비전통오일 생산플랜트 기술개발 사업단을 통해 수처리 기술의 연구 범위를 에너지·플랜트 분야로까지 확장하고 있습니다. 이러한 연구를 기반으로 물·에너지·자원 순환을 통합적으로 고려한 미래형 수처리 기술 개발을 추진하고 있습니다.

더불어 다양한 산업체, 연구 기관, 지자체와의 협업을 통해 현장에서 필요한 실용적 기술 개발과 공정 개선에도 적극적으로 참여하고 있으며, 지속 가능한 물 관리 체계 구축에 이바지하는 것을 목표로 연구를 이어가고 있습니다.

| 연구실의 대표적인 연구 활동을 소개해 주세요.

저희 연구실의 대표적인 연구 활동은 크게 세 가지 분야로 나뉩니다. 

첫째는 분리막 기술을 기반으로 한 고효율 수처리 시스템 개발입니다. 해수 담수화, 고농도 폐수 처리 등 다양한 수처리 공정의 성능을 향상하기 위한 신소재 막 개발과 공정 최적화를 수행하고 있습니다.

둘째는 폐수 속 유용 금속 및 화학물질을 회수하는 자원 회수 기술입니다. 난분해성 폐수나 고농도 폐수에서 가치 있는 물질을 선택적으로 회수함으로써 환경 부담을 줄이고 자원 순환성을 높이는 연구를 진행하고 있습니다.

셋째는 수질 변화를 실시간으로 감지·예측할 수 있는 지능형 모니터링 기술입니다. AI·센서 기반 시스템을 활용해 수처리 공정의 안정성 및 효율 향상을 지원하는 기술 개발에 집중하고 있습니다.

최근에는 제가 단장을 맡고 있는 비전통오일 생산플랜트 기술개발 사업이 더해지면서 연구의 저변이 더 확대되었습니다. 오일샌드 생산 과정에서 발생하는 수처리 문제를 해결하기 위해, 고점성 원유의 생산·정제에 필요한 모듈형 수처리 설비, 물 재이용 공정, 환경 영향을 최소화하는 공정 설계 기술 등을 중점적으로 연구하고 있습니다.

| 하나의 연구는 어떤 과정과 방법을 통해 진행되나요?

보통 사회와 산업 현장에서 제기되는 실제 문제를 분석하는 단계에서 출발합니다. 문제의 원인을 규명한 뒤, 이를 해결하기 위한 실험 설계와 기초 데이터 구축, 그리고 공정 모델링과 기술 고도화를 단계적으로 수행합니다. 이러한 프로세스를 통해 기술의 과학적 근거를 확보하면서도 실용적 해결책을 도출할 수 있도록 연구를 진행하고 있습니다.

특히 비전통오일 플랜트 기술개발의 경우에는 일반적인 실험실 연구를 넘어, 실 규모에 가까운 공정 실험과 장기 현장 실증, 캐나다 앨버타 실증 테스트베드 구축 등 대규모 검증 과정이 필수적으로 포함됩니다. 이러한 통합적 연구 구조를 통해 기술의 신뢰성과 산업 현장 적용성을 높이고 있으며, 실제 공정 개선과 실용 기술 개발로 이어질 수 있는 기반을 마련하고 있습니다.

| 연구실에서 이루어진 연구들은 어떻게 활용되나요? 구체적인 사례가 있다면 소개해 주세요.

산업체 협력, 기술 이전, 현장 실증을 통해 실제 공정과 시설에서 활용되고 있습니다. 예를 들어, 분리막 기반 해수 담수화 기술은 플랜트 운영에서 에너지 효율을 향상하는 데 이바지했으며, 하·폐수 재이용 공정 기술은 산업 현장에서 용수 사용량 절감과 환경 부담 완화에 실질적인 도움이 되고 있습니다.

최근에는 비전통오일 생산플랜트 기술개발 사업을 통해 연구 성과의 적용 범위가 한층 넓어졌습니다. 오일샌드 생산 과정에 필요한 수처리 공정의 국산화 기술 확보, 물 재이용률 90% 이상을 달성하는 공정 설계 기술, 고점성 원유 처리에 적합한 모듈형 설비 기술 등이 그 대표적 성과입니다. 이러한 기술들은 국내 플랜트 기술의 자립화 기반 구축, 나아가 해외 프로젝트 수주에서의 경쟁력 강화로 이어지는 중요한 역할을 하고 있습니다.

| 본 연구실에서 연구하는 분야의 비전과 목표가 궁금합니다.

저희 연구실은 앞으로 물·에너지·환경이 융합되는 기술 분야에서 글로벌 경쟁력을 갖춘 연구실로 성장하는 것을 목표로 하고 있습니다. 기후 변화로 인한 물 부족 심화에 대응하기 위해, 지속 가능한 물 생산 기술을 확보하고 탄소중립·환경보전 관점에서 친환경 자원 회수 공정, 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 수처리 기술, 글로벌 물 문제 해결을 위한 국제 공동 연구를 핵심 방향으로 설정하고 있습니다. 이러한 노력을 통해 미래 물 산업을 선도할 수 있는 기술 중심 연구실로 자리매김하고자 합니다.

한편, 비전통오일 분야에서는 환경 부담을 최소화하는 친환경 공정 실현, 고부가가치 수처리·재이용 공정 기술 확보, 그리고 2050 탄소중립에 이바지할 수 있는 실용 기술 개발을 주요 비전으로 제시하고 있습니다. 연구실은 이러한 분야 간 융합 연구를 통해 국내외 에너지·환경 산업에서 실질적인 변화를 이끌 수 있는 연구 성과 창출을 목표로 하고 있습니다.

| 연구실만의 자랑거리가 있다면 무엇인가요?

저희 연구실의 가장 큰 자랑은 탄탄한 연구 인프라와 다양한 전공의 연구원들이 함께 만드는 협력적인 연구 문화입니다. 해수 담수화, 고농도 폐수 처리, 자원 회수와 같은 분야는 실험 규모가 크고 장비 의존도가 높은데, 연구실은 이를 안정적으로 수행할 수 있도록 IC, GC, LC, ICP, SEM, TOC 등 주요 분석 장비, 전기화학 시스템, 분리막 파일럿 장비 등 다양한 실험·분석 설비를 연구실 내부에 자체적으로 구축해 두고 있습니다. 덕분에 대부분의 실험을 연구실에서 즉시 수행할 수 있어 연구 효율이 매우 높고, 연구원들이 장비 운용부터 데이터 분석까지 전 과정을 직접 경험하며 성장할 수 있습니다.

또한 학생 주도 실험을 적극적으로 지원하는 개방적인 분위기 속에서 다양한 산학협력 프로젝트가 활발히 이루어지고 있어, 국내 플랜트 기업과의 공동 연구나 해외 실증 현장 참여 등 실제 산업 환경을 직접 경험할 기회도 풍부합니다. 최근에는 비전통오일 기술개발 사업을 통해 캐나다 현장 실증 및 모듈형 공정 개발 등 국제 협력 연구가 확대되면서 연구원의 글로벌 역량을 키울 수 있는 장점도 커지고 있습니다.

이처럼 우수한 장비 인프라, 신뢰도 높은 실험 환경, 폭넓은 실증 경험을 기반으로 실험 재현성과 데이터 신뢰성, 나아가 산업 적용 가능성까지 모두 확보할 수 있다는 점이 저희 연구실의 가장 큰 자랑거리입니다.

| 연구실에 들어가기 위해 필요한 자격이나 능력이 있나요? 어떤 학생이 연구실에 오면 좋을까요?

특정 전공 지식이나 자격증보다 배우려는 태도와 문제 해결에 대한 열정을 가장 중요한 요소로 보고 있습니다. 수처리와 플랜트 공정 연구는 실험 과정에서 반복과 실패가 자연스럽게 동반되기 때문에, 이를 견디고 끝까지 해결책을 찾기 위한 끈기와 집요함이 매우 중요합니다. 또한 새로운 분야에도 두려움 없이 도전하고자 하는 자세, 동료들과 함께 성장할 수 있는 협업 능력 역시 연구실이 기대하는 핵심 역량입니다. 연구실에서는 분리막, 전기화학, 공정 모델링, 플랜트 공정 등 다양한 분야가 융합되기 때문에, 복잡한 시스템을 이해하려는 열린 마음과 학습 의지가 있다면 전공과 무관하게 누구나 연구에 참여하고 성장할 수 있는 환경이 마련되어 있습니다.

| 연구원을 꿈꾸는 학생들에게 한마디 부탁드립니다.

연구의 길은 끊임없이 새로운 질문을 던지고 스스로 답을 찾아가는 과정의 연속이며, 때로는 긴 시간과 인내를 요구하기도 합니다. 하지만 그 과정에서 새로운 지식을 발견하고 세상에 없던 답을 만들어내는 순간의 성취감은 어떤 경험으로도 대신할 수 없습니다. 연구를 통해 사회적 가치를 만들어내고 싶다는 마음, 그리고 동료들과 함께 성장하며 배우려는 태도를 잃지 않는다면 누구든지 훌륭한 연구자로 성장할 수 있다고 생각합니다. 도전하는 마음으로 한 걸음 내디딘다면, 연구라는 길이 분명 의미 있는 여정이 될 것입니다.

장암 교수는 성균관대학교 수자원전문대학원 소속으로, 지속 가능한 수처리 및 수자원 관리 기술을 연구해 온 환경공학 분야의 연구자다. 분리막 기반 수처리 공정과 고도 하·폐수 처리, 자원 회수 기술 등 수처리 전반을 아우르는 연구를 수행하며, 실험실 연구를 넘어 산업 현장과 실증 단계까지 연결되는 연구를 꾸준히 이어오고 있다. 이러한 연구 성과를 바탕으로 과학기술 발전에 이바지한 공로를 인정받아 과학기술 대통령훈장(진보장)을 수훈하기도 했다.

▲ 장암 교수

| 교수님께서 해수 담수화 연구에 관심을 두게 된 계기는 무엇인가요? 연구자로서의 방향을 결정지은 전환점이나 사건이 있었다면 무엇인지 궁금합니다.

학부 시절, 전 세계적으로 심화하는 물 부족 문제를 접하면서 담수화 기술이 앞으로 인류의 삶을 근본적으로 바꿀 수 있는 핵심 기술이라는 확신을 갖게 되었습니다. 이러한 문제의식이 연구자로서의 방향을 결정짓는 출발점이 되었고, 자연스럽게 분리막 기반 해수 담수화와 자원 회수 기술 연구로 이어졌습니다.

이후 연구 범위는 단순한 담수 생산을 넘어, 물을 보다 효율적으로 사용하고 재자원화하는 기술로 확장되었습니다. 최근에는 이 수처리 기술이 비전통오일 생산플랜트의 핵심 공정, 특히 물 재이용과 수처리 설계 분야로 이어지면서 연구의 폭이 한층 넓어지고 있습니다. 담수화 연구에서 시작된 관심이 지금은 물·에너지·자원이 융합되는 복합 공정 연구로 확장된 셈이며, 이러한 흐름이 연구자로서 계속해서 새로운 도전과 기회를 만들어 주고 있습니다.

| 연구 과정이나 삶 속에서 가장 힘들었던 순간은 언제였고, 그것을 극복할 수 있었던 원동력은 무엇이었나요?

수처리 분야에서는 새로운 공정 연구를 시작할 때마다 전공 지식뿐 아니라 전혀 다른 공정의 원리와 설계 개념을 다시 익혀야 하는 어려움이 있었습니다. 익숙하지 않은 분야를 새로 배우는 과정이 반복되다 보니 부담이 크게 느껴졌던 시기도 있었습니다. 하지만 모르는 것을 솔직히 인정하고 질문하며 해결책을 찾아가는 태도, 그리고 함께 고민해 주는 공동 연구자들과의 협업이 이러한 도전을 극복하는 가장 큰 힘이 되었습니다. 최근 수행 중인 대규모 실증 프로젝트에서도 이러한 자세가 연구를 지속적으로 추진하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

| 교수님께서 학생들에게 가장 강조하고 싶은 가치나 연구 철학, 또는 ‘좋은 연구자’가 갖추어야 한다고 생각하시는 덕목은 무엇인가요?

평소 “좋은 연구는 올바른 질문에서 시작된다”라는 점을 가장 많이 강조하고 있습니다. 질문을 두려워하지 않는 용기, 성실하고 꾸준한 탐구 태도, 그리고 함께 연구하는 사람들을 존중하는 협업의 자세는 새로운 기술과 지식을 만들어내는 데 필수적인 덕목이라고 생각합니다. 특히 최근에는 글로벌 프로젝트와 실증 연구가 확대되고 있는 만큼, 책임감과 팀워크의 가치를 더욱 강조하고 싶습니다. 연구는 혼자가 아니라 함께 만들어가는 과정이라는 점을 항상 기억해 주었으면 합니다.

| 앞으로의 목표나 인생의 비전은 무엇인지, 앞으로 어떤 모습의 연구자·교육자로 남고 싶으신지 궁금합니다.

앞으로는 지속 가능한 수처리 기술을 개발해 기후 위기 시대의 글로벌 물 문제 해결에 이바지하는 것을 가장 중요한 목표로 두고 있습니다. 이를 위해 국제 공동 연구를 확대하고 세계 연구자들과의 교류를 이어가며, 글로벌 현장에서 새로운 연구 기회를 만들어 가고자 합니다. 동시에 후배 연구자들이 성장할 수 있는 환경을 마련하는 교육자의 역할에도 더 집중할 계획입니다.

또한 비전통오일 플랜트 분야에서는 핵심 설계·공정 기술의 국산화를 이루어 우리나라 플랜트 산업의 경쟁력을 높이는 데 이바지하고자 합니다. 고부가가치 플랜트 공정의 기본 설계 기술을 확보하고, 국내 기술을 기반으로 해외 수주를 확대하는 것이 향후 중요한 비전입니다. 앞으로도 학생들과 함께 실제 산업과 글로벌 현장에서 변화를 만들어가는 연구자이자 교육자로 남고 싶습니다.

다음으로는 본 연구실 김태헌 원우를 만나 연구원의 관점에서 SWAT Lab 생활을 물었다.

▲ 김태헌 원우

| 연구원의 입장에서 연구실을 소개해 주세요.

안녕하세요. 저는 SWAT Lab에서 지속 가능한 수처리 기술을 연구하고 있는 박사과정 김태헌입니다. 저희 연구실은 물·환경·에너지 분야가 융합된 연구를 수행하며, 해수 담수화부터 자원 회수, 나아가 비전통오일 플랜트와 같은 대형 국가 프로젝트까지 폭넓게 경험할 수 있는 것이 큰 특징입니다. 특히 SWAT Lab의 가장 큰 강점은 떠오른 아이디어를 즉시 실험으로 검증할 수 있는 연구 환경입니다. 대부분의 분석·공정 장비가 연구실 내부에 구축되어 있어, 학생들이 실험 설계부터 데이터 분석까지 전 과정을 직접 수행하며 공정의 원리를 몸으로 이해할 수 있습니다. 이러한 실험 중심의 체계가 연구원들이 빠르게 성장할 수 있는 가장 큰 장점이라고 생각합니다.

| 연구원으로서 생활하면서 가장 좋았던 기억을 소개해 주세요.

가장 기억에 남는 순간은 제가 직접 설계한 연구 공정이 실제 폐수 실험에서 처음으로 목표한 성능을 달성했을 때입니다. 수십 번의 시행착오 끝에 얻은 결과라서, 원하는 데이터가 떠오르던 그 순간의 울컥함은 지금도 잊을 수 없습니다. 실패할 때마다 원인을 찾고 다시 시도했던 시간이 모두 의미 있는 과정이었다는 걸 실감한 순간이었습니다. 연구실 생활은 이런 성취 외에도 작은 추억들로 가득합니다. 장비 설치를 위해 동료들과 새벽까지 연구실을 지키던 날들, 실험이 잘 풀리지 않을 때 서로 아이디어를 나누며 다시 해답을 찾아갔던 과정, 그리고 동료들과 함께 만들어낸 발전의 기록들이 자연스럽게 특별한 기억이 되었습니다. 또한 연구를 통해 밝혀낸 결과를 국내외 학회에서 발표하며 견문을 넓힌 경험도 제게는 매우 소중한 순간입니다. 다른 연구자들과 토론하며 시야가 확장되는 경험은 연구자로서 성장하는 데 큰 자극이 되었습니다.

| 연구자로서 성취하고 싶은 목표가 있다면 답변 부탁드립니다.

저는 폐수를 단순한 처리 대상이 아니라 새로운 자원을 생산하는 플랫폼으로 전환하는 기술을 구현하고 싶습니다. 현재 수행 중인 고농도 반류수 기반 자원 회수 연구를 확장해, 암모니아·인·중탄산염 등 다양한 유가 자원을 통합적으로 회수하는 차세대 공정을 개발하는 것이 주요 목표입니다. 더 나아가 이러한 기술을 산업 현장에서 실제로 활용하는 단계까지 확장해, 지속 가능한 물·에너지·자원 순환 시스템 구축에 이바지하고자 합니다. 동시에 국내 해수 담수화·자원 회수 분야의 핵심 공정 기술을 국산화하고 실증 기반 성과를 축적해 국제적으로도 인정받는 연구자로 성장하는 것이 저의 비전입니다.

| 연구자의 길을 고민하거나 꿈꾸는 학부생, 후배들에게 하고 싶은 조언은 무엇인가요?

연구자의 길을 고민하는 후배들에게 가장 전하고 싶은 말은 호기심과 꾸준함을 잃지 말라는 것입니다. “왜 이런 현상이 나타날까?”라는 작은 질문 하나가 새로운 연구의 출발점이 되며, 실패를 겪는 과정도 연구의 본질이자 배움의 기회입니다. 또한 연구는 정답을 찾는 일이 아니라 올바른 질문을 정의하는 과정입니다. 모르는 것을 인정하고 배우려는 용기, 동료와 함께 어려움을 해결해 나가는 팀워크가 연구자로 성장하는 데 큰 힘이 됩니다. 무엇보다 자신이 진정으로 흥미를 느끼는 주제를 찾는다면, 연구라는 여정은 훨씬 더 의미 있고 보람된 경험이 될 것입니다.