전남대학교는 환경에너지공학과 구본영 박사가 미생물 산화 반응을 활성화해 미생물 연료전지(Microbial Fuel Cell·MFC)의 성능을 획기적으로 높였다고 30일 밝혔다.

이번 연구는 구 박사의 지도교수인 정석희 교수가 15년 전 펜실베이니아 주립대 박사과정 당시 수행한 선행 연구에서 출발했다.

정 교수는 미생물 연료전지의 핵심 요소인 생물 산화 전극(Bioanode·바이오애노드)의 저항력(임피던스) 거동을 세계 최초로 단계별로 명확하게 분석했다.

미생물 연료전지는 소위 오염물질로 알려진 유기물이 미생물에 의해 분해되는 과정에서 전기에너지를 생산하는 기술로, 바이오애노드는 미생물이 주체가 돼 산화 반응을 하는 전극이다.

이어 구 박사는 미생물 연료전지의 연속식 운전 환경에서 바이오애노드의 저항 특성을 상세하게 분석했다.

그는 바이오애노드에 인산염으로 산 처리된 탄소 펠트 전극을 활용해 산화 반응을 더 활성화함으로써 기존 전극 대비 전력 밀도를 133% 높였다.

전하 전달저항과 확산저항도 각각 최대 93%, 84% 감소시켰다.

또, 기존의 최적 운전 전위로 알려진 -400mV가 아닌 -100mV 부근에서 최소 임피던스가 나타난다고 보고했다.

구 박사는 "이번 연구 결과가 미생물 전기화학 시스템의 설계 및 최적화에 실질적인 도움이 되기를 바란다"고 밝혔다.

정 교수는 "15년 전 실험실 환경 때문에 구현하지 못한 것들이 구 박사의 연구를 통해 해결된 것을 보면서 큰 보람을 느낀다"며 "미생물 전기화학 연구의 새 지평을 열었다"고 평가했다.

이 연구는 국제 학술지인 Chemical Engineering Journal(영향력 지수 13.2, JCR 상위 3%)의 2025년 9월호에 게재될 예정이다.