초록 ▼

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1. 분석자 서문
폐수 내 유기물 처리와 동시에 전력을 생산할 수 있는 미생물연료전지 (Microbial fuel cell)에 대한 연구 보고는 최근 대체에너지 기술 개발에 박차를 가하고 있는 상황과 맞물려 급증하고 있다. 이러한 미생물 연료 전지는 여러 종류의 미생물학적 반응, 전기화학적 반응, 전자전달, 물질전달 등 여러 과정이 연결되어 작동되는 장치로 그 복잡한 메커니즘으로 인해 다양한 학문적 배경의 과학자들과 엔지니어들에게 관심을 불러 일으켜 왔다. 지금까지 보고되고

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1. 분석자 서문
폐수 내 유기물 처리와 동시에 전력을 생산할 수 있는 미생물연료전지 (Microbial fuel cell)에 대한 연구 보고는 최근 대체에너지 기술 개발에 박차를 가하고 있는 상황과 맞물려 급증하고 있다. 이러한 미생물 연료 전지는 여러 종류의 미생물학적 반응, 전기화학적 반응, 전자전달, 물질전달 등 여러 과정이 연결되어 작동되는 장치로 그 복잡한 메커니즘으로 인해 다양한 학문적 배경의 과학자들과 엔지니어들에게 관심을 불러 일으켜 왔다. 지금까지 보고되고 있는 전력 밀도 수준은 꾸준히 상승하여 실험실 규모의 경우 실용화에 근접한 수준에 이르고 있다. 그러나, 현재까지의 미생물연료전지에 대한 연구는 실험실 규모에서만 머물러 왔으며 실용화를 위한 규모 확대 연구는 거의 전무한 실정이다. 더욱이 자본투자비용 및 수익성 등의 경제성 측면을 고려할 때 미생물연료전지의 새로운 설계 및 저가형 재료 개발 등 실용화를 위한 연구 개발의 여지가 많이 남아 있다.
이 리뷰 논문은 상대적으로 연구 역사가 긴 미생물연료전지를 중심으로 생물전기화학적 폐수 처리 시스템의 실용화에 필요한 연구들을 정리한 논문이다. 또한, 이 논문에서는 미생물 전기분해 셀 (Microbial electrolysis cell) 개념이2005년 이후 등장함에 따라 생물전기화학적 폐수 처리 시스템이 나아가야 할 하나의 새로운 방향으로 수소와 같은 고부가가치 물질 생산을 제안하고 있다. 특별히 이 리뷰 논문은 이러한 생물전기화학적 폐수처리 시스템의 실용화 전망 조사에 필수적인 경제적 타당성을 개략적으로 검토하였다. 따라서 본 분석에서는 미생물연료전지와 미생물 전기분해 셀과 같은 생물전기화학시스템을 이용하여 폐수로부터 전기 혹은 유용 화학 물질 생산의 실용화를 위한 과제와 전망을 알아보고자 한다.

2. 목차

1. 서론

2.1 미생물학적인 도전: 미생물 반응 제어
2.1 대사적 다양성 (Metabolic diversity)
2.2 메탄 생성과의 경쟁 (Methanogenic competition)
2.3 생물막 pH 구배 (Biofilm pH gradients)

3. 기술적 도전: 전기화학적 손실 제거
3.1 전극 전위 손실 (Electrode potential loss)
3.2 내부저항 손실 (Ohmic losses): 폐수 전기전도도와 전극 저항
3.3 막 pH 구배 (Membrane pH gradients)

4. 전망: 경제적 도전으로부터 부가가치 창출까지 (From an economic challenge to added value)

5. 분석자 결론

References



3. 원문정보
Rene A. Rozendal et al., Towards practical implementation of bioelectrochemical wastewater treatment, Trends in Biotechnology, July 2 2008

※ 이 자료의 분석은 중국 연변과기대의 문현수님께서 수고해 주셨습니다.