초록 ▼

본 연구과제는 미생물연료전지를 생태계에 존재하는 다양한 극한미생물 및 특이 환경 미생물군에 적용하여 기존의 미생물연료전지 개발에서 보여 주었던 실효성의 문제를, 분자수준의 기작(mechanism)연구를 통하여 운전의 최적화조건을 탐색함으로 효율의 극대화를 지향하는 미생물연료전지를 개발하는데 있다.

- 전자매개체인 mediator와 미생물상의 상호작용과 관련된 분자기작에 관한 연구
(1) 전자매개체(redox mediator)의 종류에 따른 미생물 연료전지 효율 분석
(2) 전자매개체와 미생물 세포막과의 상호작

본 연구과제는 미생물연료전지를 생태계에 존재하는 다양한 극한미생물 및 특이 환경 미생물군에 적용하여 기존의 미생물연료전지 개발에서 보여 주었던 실효성의 문제를, 분자수준의 기작(mechanism)연구를 통하여 운전의 최적화조건을 탐색함으로 효율의 극대화를 지향하는 미생물연료전지를 개발하는데 있다.

- 전자매개체인 mediator와 미생물상의 상호작용과 관련된 분자기작에 관한 연구
(1) 전자매개체(redox mediator)의 종류에 따른 미생물 연료전지 효율 분석
(2) 전자매개체와 미생물 세포막과의 상호작용 및 전자전달 현상의 규명
(3) 전자매개체의 기작연구: 리포좀을 이용한 분광학적, 전기화학적 연구
- 극한 미생물군의 탐색을 통한 미생물 연료전지의 개발
(1) 고온에서의 작동하는 미생물연료전지의 개발
(2) 고농도의 염(salt)용액에서 작동하는 미생물연료전지의 개발
(3) 호산성및 호알칼리성 미생물을 이용한 연료전지의 개발
- 환경 shock이 미생물 연료전지에 미치는 영향에 관한 연구
- 미생물연료전지의 효율을 높이기 위한 연구
- 매개체가 없는 미생물 연료전지의 개발
- 환경 미생물 이용한 바이오센서로서의 개발
- 병렬전지 및 Bipolar Stack Cell

미생물연료전지를 생태계에 존재하는 다양한 극한미생물 및 특이 환경 미생물군에 적용하여 기존의 미생물연료전지 개발에서 보여 주었던 실효성의 문제를, 분자수준의 기작(mechanism)연구를 통하여 운전의 최적화조건을 탐색하였으며, 연료전지 효율의 극대화를 지향하는 다양한 종류의 미생물연료전지를 개발을 수행하였다. 가시적인 연구성과로는 연구책임자를 교신저자로 하여 국외 SCI 논문인 Bioelectrochemitry에 2편의 연구논문(Effect of initial carbon sources on the electrochemical detection of glucose by Gluconobacter oxydans. Bioelectrochemistry 2002. 57(2), 173-178; Membrane fluidity sensoring microbial fuel cells.
Bioelectrochemistry 2002, 59(1-2), 121-127)들과 국내 SCI논문에 2편(Optimization of the Performance of Microbial Fuel Cells Containing Alkalophilic Bacillus sp. J. Microbiol. Biotechnol. 2001, 11(5), 863-869.; Dynamic behaviors of redox mediators within the hydrophobic layers as an important factor for effective microbial fuel cell operation. Bulletin of the Korean Chemical Society 2003. 24(4) 437-440)의 연구논문들을 포함하여 총 4 편의 SCI 논문을 출판하였고, 국내특허를 1편 출원(환경 쇼크를 이용한 미생물 연료전지의 전류량 제어 방법:2002.11.1;10-2002-67375)하였으며 국내외 학술대회에서 총 15편의 논문을 발표하였다.

Abstract ▼

The purpose of this research is to optimize operating the microbial fuel cells using extremophiles such as thermophiles, acidophile, alkalophiles and halophiles in Nature. Detailed molecular mechanism for electron mediators working in the microbial fuel cells will be investigated in order to optimiz

The purpose of this research is to optimize operating the microbial fuel cells using extremophiles such as thermophiles, acidophile, alkalophiles and halophiles in Nature. Detailed molecular mechanism for electron mediators working in the microbial fuel cells will be investigated in order to optimize the operating efficiency for microbial fuel cell.

- Molecular mechanism of electron mediator interacting with microorganisms in the fuel cell system.
(1) Analysis of microbial fuel cell efficiency for various redox mediators
(2) Analysis of interactions between redox mediators and microbial membrane
(3) Analysis of molecular mechanism for redox mediator using liposomes
- Development of microbial fuel cells using extremophiles
(1) Microbial fuel cell with thermophiles
(2) Microbial fuel cell with halophiles
(3) Microbial fuel cell with acidophiles/alkalophiles
- Study on the microbial fuel cell efficieny against the environmental shocks
- Development of mediator free microbial fuel
- Development of biosensor with microbial fuel cells
- Development of microbial fuel cells with bipolar stack cell

We optimized the operating the microbial fuel cells using extremophiles such as thermophiles, acidophile, alkalophiles and halophiles in Nature. Detailed molecular mechanism for electron mediators working in the microbial fuel cells was investigated in order to optimize the operating efficiency for microbial fuel cell.
Various microbial fuel cells using extremophiles were developed. The detailed achievement throughout this research is the following.
(1) 4 SCI papers - ①Effect of initial carbon sources on the electrochemical detection of glucose by Gluconobacter oxydans. Bioelectrochemistry 2002. 57(2), 173-178 ②Membrane fluidity sensoring microbial fuel cells. Bioelectrochemistry 2002, 59(1-2), 121-127 ③Optimization of the Performance of Microbial Fuel Cells Containing Alkalophilic Bacillus sp. J. Microbiol. Biotechnol. 2001, 11(5), 863-869.④ Dynamic behaviors of redox\ mediators within the hydrophobic layers as an important factor for effective microbial fuel cell operation. Bulletin of the Korean Chemical Society 2003. 24(4) 437-440 (2) 1 domestic patent (10-2002-67375) (3) 15 poster presentations in domestic/international Conference

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...9
• 3. 결과 및 고찰 ...11
• 4. 결론 ...79
• 5. 인용문헌 ...80