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미생물 연료전지용 비백금 산소환원 촉매의 기술동향

전문가 제언: ○ 미생물 연료전지는 양극에서는 미생물을 활용하고 음극의 촉매 프로세스에서는 유기 물질의 분해를 위해서 백금을 사용한다. 미생물 연료전지의 양극 전극의 경우에, 박테리아 군집들이 유기 물질을 먹으면서 살고, 폐수가 제거될 때 전자를 방출하여 전기를 발생시킨다. 음극에서 미생물 연료전지의 가장 중요한 반응인 산소 환원 반응이 발생하며 백금은 반응을 촉진시키고, 전지의 효율을 증가시키지만 백금의 비용이 많이 소요된다.

○ 2014년 미국 Washington 주립 대학의 연구진은 호수의 폐기물 처리에 미생물 연료전지를 적용하기 위한 특허를 출원하였다. 이 기술을 개발도상국의 호수에도 적용할 것이라 밝혔다. 2012년 Wisconsin 대학의 Milwaukee의 연구진은 미생물 연료전지(microbial fuel cell)에 사용되고 있는 백금 촉매와 유사한 효율을 갖는 백금의 5%에 불과한 새로운 비촉매를 개발했다. 미생물 연료전지를 제조하는데 전체 비용 중에 60%가 백금 비용이지만, 향후 연구결과로 훨씬 더 저렴한 에너지 전환 및 저장 장치를 만들 수 있을 것으로 사료된다.

○ 2011년 명지대학교에서는 음극 반응조의 운전 조건의 변화에 따른 미생물 연료전지 시스템의 하·폐수처리 및 전기에너지 생산에 관한 연구를 발표하였다. 상용화 규모로 폐수로부터 에너지를 생산하는 기술은 혐기소화가 유일하다 하지만 지금까지의 개발은 주로 실험실에서 1리터 이하의 작은 규모로 이루어지고 있다. 여기에서 생산되는 전류밀도는 이미 실용화 가능한 수준이다. 아직도 경제성 문제와 규모 확대의 어려움의 문제로 인해 국내의 실제 규모에 적용 가능한 미생물 연료전지 시스템의 개발은 어려운 실정이다.

○ 향후 개발된 촉매들의 성능을 올바로 분석할 수 있도록 수치 보정 기법을 개발하거나 촉매 평가 방법을 표준화할 필요가 있을 것으로 사료된다. 이에 국내 미생물 연료 전지의 성능 향상을 위한 안정적인 생산 및 유지에 필요한 바이오 촉매 개발에 관한 기술과 정보지원이 요구되는 현실에 미생물 연료전지의 제조 기업의 기술개발 경쟁도 가속화 될 것으로 사료된다.

저자: Kien Ben Liew, et al,
자료유형: 니즈학술정보