폐수 처리와 전력 생산을 동시에 하는 '미생물연료전지'의 기술 상용화가 앞당겨질 전망이다. 폐수를 처리하면서 동시에 전력도 생산할 수 있는 미생물연료전지 기술 상용화에 난제로 여겨졌던 현장 적용성을 실질적으로 높일 수 있는 시스템이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

교육과학기술부는 광주과학기술원(GIST) 환경공학부 장인섭 교수와 김대희 박사가 실험실의 미생물연료전지를 실제현장에 적용할 때 문제로 꼽혔던 성능 저하 현상을 해결했다고 지난 28일 밝혔다.


미생물연료전지는 하·폐수 안에 존재하는 유기물의 화학에너지를 미생물 촉매작용을 이용해 전기에너지로 직접 전환하는 생물전기 화학장치이다. 미생물연료전지로 하·폐수 또는 폐기물을 처리한다면 쓸모없는 유기물 오염물질들을 전기에너지로 생산할 수 있는 지속가능한 원료로 활용할 수 있어, 하·폐수 처리를 위한 비용 절감과 전기에너지 생산에 따른 경제적 이득이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 꿈의 기술이다.

최근 지구온난화, 일본원전사태 등을 겪으며 미생물연료전지에 대한 관심은 더욱 높아졌지만, 현재 상용화를 위해 봉착된 난관(폐수처리공정의 현장적용성 등)을 해결하는 것이 무엇보다도 절실하다.

미생물연료전지는 그러나 상용화를 위한 대규모 제작시 전압 강하로 문제를 겪어왔다. 전지 안의 전극 크기를 키우면 전자가 이동하는 거리가 길어져 에너지 손실이 불가피했다.

전극 크기를 키우지 않은 대신 하나의 전지 안에 여러 전극을 직렬로 연결했을 때도 마찬가지였다. 여러 전극이 전지 안의 전해질 용액을 공유하며 성능이 떨어졌다.

이런 문제를 극복하기 위해 연구팀은 모듈시스템(modulation)을 도입했다. 이는 각각의 전지(셀)를 쌓아 하나의 연료전지처럼 운용하는 방법이다. 연구팀은 모듈시스템으로 여러 미생물연료전지를 직렬로 연결, 실제 폐수처리공정에서 적용할 수 있도록 전력을 크게 향상시켰다.

장인섭 교수는 “이번 연구결과는 미생물연료전지 기술의 현장적용성을 크게 향상시킨 것으로, 미생물연료전지 기술의 상용화에 한 걸음 더 접근했다고 볼 수 있다”고 연구의의를 밝혔다.

이번 기술은 우리나라와 미국 등에 특허를 출원한 상태이며, 화학 분야 세계적 권위지인 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)'의 자매지인 '캠서스켐(ChemSusChem)'에 최근 게재됐다.