초록 ▼

□ 연구개요
랩온어칩(Lab-on-a-chip)과 같은 저전력 온칩(one-chip) 형태의 초소형 전자기기의 장기간 전력원으로서 적합한 바이오 친화적인 마이크로유체 미생물 연료전지를 실용화하는 것이 최종목적이다. 구체적인 연구목표는 초소형 미생물 연료전지의 실용화에 걸림돌인 큰 내부저항과 산소침투, 그리고 마이크로 제조공정과의 비적합성들을 해결할 수 있는 핵심 원천 기술을 개발하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 1차 년도
● 산소 투과율 낮은 Parylene C를 PDMS에 코팅하는 기법을

□ 연구개요
랩온어칩(Lab-on-a-chip)과 같은 저전력 온칩(one-chip) 형태의 초소형 전자기기의 장기간 전력원으로서 적합한 바이오 친화적인 마이크로유체 미생물 연료전지를 실용화하는 것이 최종목적이다. 구체적인 연구목표는 초소형 미생물 연료전지의 실용화에 걸림돌인 큰 내부저항과 산소침투, 그리고 마이크로 제조공정과의 비적합성들을 해결할 수 있는 핵심 원천 기술을 개발하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 1차 년도
● 산소 투과율 낮은 Parylene C를 PDMS에 코팅하는 기법을 활용, 산소 투과가 낮은 마이크로유체 연료전지를 개발
● 정량적 목표
- 최대 전류밀도 : 100~150 μA/cm², 전력발생 가능기간 : 20일 이상
● 연구결과
- 최대 전류밀도 : 102.3~125.9 μA/cm², 전력발생 가능시간 : 21일
(2) 2차 년도
● 친미생물 물질인 탄소나노튜브 재료를 금속전극 위에 증착하여 연료전지를 개발
● 정량적 목표
- 최대 전류밀도 : 150~200 μA/cm², 전력발생 가능기간 : 25일 이상
● 연구결과
- 최대 전류밀도 : 154~465 μA/cm², 전력발생 가능시간 : 25일
(3) 3차년도
● 탄소종이를 활용하여 관통유동 전극의 연료전지를 개발
● 정량적 목표
- 최대 전류밀도 : ~180 μA/cm³, 전력발생 가능기간 : 30일 이상
● 연구결과
- 최대 전류밀도 : μA/cm³, 전력발생 가능기간 : 30일 이상

□ 연구개발결과의 중요성
고령화 사회에 직면한 우리나라에서는 거동이 불편한 노인들의 건강관리를 위해서 자택 현장에서 수행할 수 있는 초소형 자가 의료·진단 기기의 수요가 급증하리가 여겨진다. 그밖에 IT산업의 발전과 더불어 휴대용 전자기기가 널리 보급된 우리나라의 특성상 마이크로 미생물 연료전지에 대한 연구는 기존 에너지 자원의 고갈문제에 직면한 현 상황에서 대안을 제시할 수 있는 유용한 분야이다. 본 연구는 마이크로유체 타입의 연료전지에 대한 것으로서 본 연구의 성공적 수행은 초기 단계에 머무르고 있는 마이크로 미생물 연료전지 연구 분야에 하나의 가능성을 열어 줄 것이다. 그리고 우리나라가 국제적으로 마이크로유체 미생물 연료전지 분야와 관련 및 파생 분야에 있어서 기술적 우위를 가질 수 있게 해줄 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 본 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구개발의 내용 및 목표 ... 5
• 1.2.1 연구개발 내용 ... 5
• 1.2.2 연차별 연구개발 목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2.1 제 1차년도 구체적 연구내용 및 결과 ... 6
• 2.1.1 산소 저투과율 재료기반 연료전지 개발 ... 6
• 2.1.2 요철전극 마이크로유체 연료전지 개발 ... 6
• 2.1.3 최대전류밀도 ... 7
• 2.1.4 전력발생 가능기간 ... 7
• 2.2 제 2차년도 구체적 연구내용 및 결과 ... 8
• 2.2.1 탄소재료 전극의 마이크로유체 연료전지 개발 ... 8
• 2.2.2 최대전류밀도 ... 9
• 2.2.3 전력발생 가능기간 ... 9
• 2.3 제 3차년도 구체적 연구내용 및 결과 ... 10
• 2.3.1 관통유동 전극의 마이크로유체 연료전지 개발 - 설계 ... 10
• 2.3.2 관통유동 전극의 마이크로유체 연료전지 개발 - 제작 ... 11
• 2.3.3 관통유동 전극 마이크로유체 연료전지 해석 ... 12
• 2.3.4 최대전류밀도 ... 13
• 2.3.5 전력발생 가능기간 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 3.1 연구결과의 의미 ... 14
• 3.2 연구결과의 중요성 ... 14
• 3.3 연구결과의 파급 효과 ... 14
• 3.3.1 학문적·기술적 파급효과 ... 14
• 3.3.2 과학적·경제적·사회적 파급효과 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 25