전남대 정석희 교수팀
미생물 연료전지 실험 재현성 난제 풀어
하·폐수 에너지로 전기 생산
‘미생물 연료전지’ 난제 해결
전남대학교 환경에너지공학과 정석희 교수팀이 미생물 연료전지 실험 재현성에 관한 난제 해결과 실험 결과의 공정한 상호 비교에 대한 연구 결과를 발표했다.
미생물 연료전지(MFC, Microbial Fuel Cell)는 체외에서 전자를 방출하는 미생물 막을 이용해 하·폐수에서 전기를 바로 생산하는 공정이며, 기후변화 위기에 대응하는 궁극의 물-에너지 연계 기술로 주목받고 있다. 하지만 환경에 변동성이 큰 미생물 막과 연료전지로 이뤄진 미생물 연료전지의 특성상 실험 결과의 낮은 재현성은 많은 연구자의 사기를 떨어뜨리는 요인이었다. 결과의 상호 비교 또한 어려웠다.
정석희 교수 연구팀은 펜실베이니아주립대(Penn State)에서 만든 표준화된 MFC 시스템을 이용해 실험을 진행했다. 기존 동일한 시스템 구성에 집착하는 방식을 뛰어넘어 측정 방법에 주목했다. MFC 성능 측정 자체가 시스템에 간섭이 되기에 측정 시간을 대폭 줄이는 시도를 했고, 빠른 측정 시 재현성이 급격하게 높일 수 있었다. 이 결과를 기반으로 시스템 성능의 공정한 비교를 가능하게 하는 상호 변환 계수 자료를 도출했다.
그 외에도 논문은 MFC에서 범용적으로 쓰이는 전기화학 기법을 정확하게 측정하는 방법과 그들의 정확한 해석 방법을 제안했다. 정확한 과학을 위한 기본을 제시한 것이다.
정석희 교수의 2007년 펜실베이니아주립대 석사 논문 연구 주제 또한 ‘미생물 연료전지 성능 및 음극 세균 군집의 재현성’이었다. 그때 해결하지 못한 난제를 2017년 완성하였으나, 연구 결과는 우여곡절 끝에 2023년에 출판됐다.
이 연구결과는 환경과학분야 국제학술지인 저널 오브 클리너 프로덕션(Journal of Cleaner Production, IF=11.072 SCI 환경과학분야 상위 8.42%) 3월호에 게재될 예정이다. 이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
정석희 교수는 “실험의 정확한 측정과 재현성은 과학기술 발전의 기본이자 초석”이라면서 “이 논문이 향후 MFC 연구 발전에 도움이 됐으면 한다.”고 밝혔다.
*논문 원제: Reproducible polarization test methods and fair evaluation of polarization data by using interconversion factors in a single chamber cubic microbial fuel cell with a brush anode
