미생물연료전지(MFC)는 미생물의 촉매 반응을 통해 다양한 유기물로부터 전기를 얻을 수 있는 장치이다. MFC는 여러 분야로 응용이 가능하며 현재 생산되는 전력이 낮기 때문에 상용화가 되기 위해서는 미생물연료전지의 성능을 증진시키는 연구가 필요하다. 현재 연료전지에 비해 MFC의 성능이 낮은 이유로는 미생물 분해시간이 오래 걸린다는 점과 음극에서 산소 환원의 과정에서 과전압이 상당히 높기 때문이다. MFC는 전력량이 미흡하지만 많은 요인들을 고려하면 신재생에너지로써 현재 일반적으로 사용 하고 있는 이온교환막인 Nafion 117 대비 전력밀도가 PP(Poly Propylene) 80에서 약 11배 높은 저비용의 미세 다공성 부직포로 변경하여 하 폐수를 처리하는데 드는 비용을 절감시키면서 전력을 발생시키는 친환경적인 에너지원이 될 수 있을 것이다. 모든 폐기물은 미생물의 먹이로 작용할 수 있다는 점에서 미생물 연료 전지의 지속가능성은 무한하다. 본 논문에서는 미생물연료전지의 구성, 운전 매개변수의 최적화 및 성능에 대한 최근 연구를 고찰하고 SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual-Green Growth) 또는 GG-SSaM =(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual)라는 개념을 통하여 MFC의 지속가능한 발전에 대한 중간지표들을 개발하고자하는 바이다.
미생물연료전지(MFC)는 미생물의 촉매 반응을 통해 다양한 유기물로부터 전기를 얻을 수 있는 장치이다. MFC는 여러 분야로 응용이 가능하며 현재 생산되는 전력이 낮기 때문에 상용화가 되기 위해서는 미생물연료전지의 성능을 증진시키는 연구가 필요하다. 현재 연료전지에 비해 MFC의 성능이 낮은 이유로는 미생물 분해시간이 오래 걸린다는 점과 음극에서 산소 환원의 과정에서 과전압이 상당히 높기 때문이다. MFC는 전력량이 미흡하지만 많은 요인들을 고려하면 신재생에너지로써 현재 일반적으로 사용 하고 있는 이온교환막인 Nafion 117 대비 전력밀도가 PP(Poly Propylene) 80에서 약 11배 높은 저비용의 미세 다공성 부직포로 변경하여 하 폐수를 처리하는데 드는 비용을 절감시키면서 전력을 발생시키는 친환경적인 에너지원이 될 수 있을 것이다. 모든 폐기물은 미생물의 먹이로 작용할 수 있다는 점에서 미생물 연료 전지의 지속가능성은 무한하다. 본 논문에서는 미생물연료전지의 구성, 운전 매개변수의 최적화 및 성능에 대한 최근 연구를 고찰하고 SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual-Green Growth) 또는 GG-SSaM =(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual)라는 개념을 통하여 MFC의 지속가능한 발전에 대한 중간지표들을 개발하고자하는 바이다.
A microbial fuel cell (MFC) is a device that can be obtained electricity from a variety of organic through the catalytic reaction of the microorganism. The MFC can be applied to various fields, and research is required to promote the performance of the microbial fuel cell for commercialization. The ...
A microbial fuel cell (MFC) is a device that can be obtained electricity from a variety of organic through the catalytic reaction of the microorganism. The MFC can be applied to various fields, and research is required to promote the performance of the microbial fuel cell for commercialization. The lower performance of an MFC is due to oxygen reduction at the cathode and the longer time of microbial degradation at anode. The MFC amount of power is sufficient but, in consideration of many factors, as a renewable energy, now commonly power density as compared to Nafion117 it is an ion exchange membrane used is PP (Poly Propylene) from 80 to about 11 fold higher, while reducing the cost to process wastewater is changed to a microporous non-woven fabric of a low cost, it may be energy-friendly environment to generate electricity. All waste, in that it can act as a bait for microorganisms, sustainability of the microbial fuel cell is limitless. The latest research on the optimization and performance of the operating parameters are surveyed and through the SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual- Green Growth) or GG-SSaM(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual) as the concept of sustainable development in MFC, the middle indices are developed in this study.
A microbial fuel cell (MFC) is a device that can be obtained electricity from a variety of organic through the catalytic reaction of the microorganism. The MFC can be applied to various fields, and research is required to promote the performance of the microbial fuel cell for commercialization. The lower performance of an MFC is due to oxygen reduction at the cathode and the longer time of microbial degradation at anode. The MFC amount of power is sufficient but, in consideration of many factors, as a renewable energy, now commonly power density as compared to Nafion117 it is an ion exchange membrane used is PP (Poly Propylene) from 80 to about 11 fold higher, while reducing the cost to process wastewater is changed to a microporous non-woven fabric of a low cost, it may be energy-friendly environment to generate electricity. All waste, in that it can act as a bait for microorganisms, sustainability of the microbial fuel cell is limitless. The latest research on the optimization and performance of the operating parameters are surveyed and through the SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual- Green Growth) or GG-SSaM(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual) as the concept of sustainable development in MFC, the middle indices are developed in this study.
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성능/효과
바이오전기 생산 및 폐수처리를 위한 MFC의 구성 및 전극재료, 성능에 미치는 매개변수들에 대해서 살펴보았는데 현재의 기술에 따른 MFC의 크기나 전력생산량의 한계로 대규모로 상용화되기에는 어려움이 있지만 모든 폐기물은 미생물의 먹이로 작용할 수 있다는 점에서 미생물 연료 전지의 지속가능성은 무한하다. 지속성장 5축, GG-SSaM으로 분석해 본 결과 장차 이 분야는 에너지 생산에서 끝나는 것이 아니라 환경오염을 억제하는 방향을 겸한 방안으로 발전되어 보다 많은 이윤 등을 제공하여 소위 영속발전이 가능하다.
후속연구
MFC가 상용화되기 위해서는 에너지 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 연구가 더 필요하다. 버려지는 유기물을 분해함으로써 환경을 보존할 수 있고, 폐수 처리도 가능한 점과 에탄올, 디젤, 수소 등을 생산하는 다른 에너지 혹은 자원화 기술은 복잡한 연료 개질과정에 따라 에너지 회수율이 낮은 데 비해 MFC는 유기물로부터 직접 전기에너지를 생산함으로써 매우 높은 에너지 회수율을 가지고 있다는 점은 앞으로의 발전 가능성을 기대할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미생물연료전지가 타 신재생에너지보다 발전 가능성을 기대할 수 있는 이유는 무엇인가?
MFC가 상용화되기 위해서는 에너지 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 연구가 더 필요하다. 버려지는 유기물을 분해함으로써 환경을 보존할 수 있고, 폐수 처리도 가능한 점과 에탄올, 디젤, 수소 등을 생산하는 다른 에너지 혹은 자원화 기술은 복잡한 연료 개질과정에 따라 에너지 회수율이 낮은데 비해 MFC는 유기물로부터 직접 전기 에너지를 생산함으로써 매우 높은 에너지 회수율을 가지고 있다는 점은 앞으로의 발전 가능성을 기대할 수 있다.
MFC란 무엇인가?
최근 우리에게 발생한 문제 중 하나는 재생에너지의 이용이며, 환경오염물질의 배출로 인해 환경파괴 문제와 에너지 부족 문제를 해결하기 위한 핵심기술로 미생물연료전지(Microbial Fuel Cell; MFC)를 꼽을 수 있다. MFC는 유기물에 함유된 화학에너지를 미생물의 촉매작용을 이용하여 전기에너지로 전환시키는 장치이다. 또한 하·폐수를 처리함과 동시에 전기에너지를 회수할 수 있는 그린기술이다.
MFC의 구성은?
MFC는 일반적인 화학연료전지와 유사하게 산화전극조와 환원전극조로 나누어지며, 전극 사이에는 이온교환막이 있다. 화학연료전지의 한 종류인 수소연료전지의 경우 연료로 주입된 수소가스가 화학 촉매에 의해 전자와 수소이온으로 변환되는데, MFC는 미생물이 일종의 생 촉매제로 사용되어 유기물을 분해하는 과정에서 전자와 수소이온을 발생시킨다.
참고문헌 (6)
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