• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.247-259
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• 2015

This study was performed to investigate the application of dark $H_2$ fermentation to two-stage bioprocesses for organic waste treatment and energy production. We reviewed information about the two-stage bioprocesses combining dark $H_2$ fermentation with $CH_4$ fermentation, photo $H_2$ fermentation, microbial fuel cells (MFCs), or microbial electrolysis cells (MECs) by using academic information databases and university libraries. Dark fermentative bacteria use organic waste as the sole source of electrons and energy, converting it into $H_2$. The reactions related to dark $H_2$ fermentation are rapid and do not require sunlight, making them useful for treating organic waste. However, the degradation is not complete and organic acids remain. Thus, dark $H_2$ fermentation should be combined with a post-treatment process, such as $CH_4$ fermentation, photo $H_2$ fermentation, MFCs, or MECs. So far, dark $H_2$ fermentation followed by $CH_4$ fermentation is a promising two-stage bioprocess among them. However, if the problems of manufacturing expenses, operational cost, scale-up, and practical applications will be solved, the two-stage bioprocesses combining dark $H_2$ fermentation with photo $H_2$ fermentation, MFCs, or MECs have also infinite potential in organic waste treatment and energy production. This paper demonstrated the feasibility of two-stage bioprocesses combining dark $H_2$ fermentation as a novel system for organic waste treatment and energy production.

• 상하수도학회지
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• 제25권4호
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• pp.591-596
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• 2011

Surface floating air cathode microbial fuel cell (MFC) having horizontal flow was developed for the application of MFC technology. RVC (Reticulated vitreous carbon) coated with anyline was used as anode electrode and carbon cloth coated with Pt (5.0 g Pt/$m^2$, GDE LT250EW, E-TEK) was used as cathode electrode. As results of continuous operation with changing the flow rate from 4.3 mL/min to 9.5 mL/min, maximum power density of 4.5 W/$m^3$ was acquired at 5.4 mL/min, which was at 0.35 m/hr of flow velocity under anode electrode. When the ratio of cathode surface area to anode surface area($A_c/A_a$) was changed to 1.0, 0.5, and 0.25, the maximum power density of 2.7 W/$m^3$ was shown at the ratio of 1.0. As the ratio decreased from 1.0 to 0.25, the power density also decreased, which is caused by increasing the internal resistance resulted from reducing the surface area to contact with oxygen. Actually, internal resistances of the ratio of 1.0, 0.5, and 0.25 were 63.75${\Omega}$, 142.18${\Omega}$, and 206.12${\Omega}$, respectively.

• 한국환경보건학회지
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• 제38권2호
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• pp.83-94
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• 2012

The research on microbial fuel cells (MFCs) needs various knowledge of different fields such as electrochemistry, microbiology, environmental engineering, and material engineering. Although electrochemically active bacteria are very diverse, the performance of MFCs is affected primarily by the structure of the reactor system. Thus, the development in the system architecture is critical to lower internal resistance and increase power generation for commercialization. This paper summarizes the principles of MFCs and demonstrates the infinite potential of MFCs in various applications including wastewater treatment, biosensors, biohydrogen production, remote power sources, implantable medical devices, etc.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2013년도 추계학술발표대회
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• pp.1631-1634
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• 2013

본 연구에서는 신재생 에너지 Bio-Energy와 STEAM교육의 연구 사례를 살펴보고 이를 토대로 초등학교 5-6학년을 위한 바이오에너지를 이용한 STEAM 교육프로그램과 수업방안을 제시한다. 5-6학년의 지적 발달 수준과 흥미를 고려하여 교육프로그램을 구상하고 이에 따른 교재와 교사용 지도서를 개발하였고, 학습용 미생물 연료전지 교구도 개발하였다. 개발된 교육프로그램의 실효성을 검증하기 위해 제주도내 5-6학년 학생 10명을 대상으로 6차시동안 단계별로 교육을 진행하였다. 향후 추적연구 및 확대 적용이 이루어질 예정이며, 신기술 주제의 STEAM교육을 지도함으로써 좋은 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권4호
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• pp.414-418
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• 2012

미생물연료전지 운전을 할 때, 전압손실을 감소시키기 위한 다양한 방법들이 시도 되고 있다. 이 연구는 전해질과 저가의 금속이온을 전자수용체로 이용하여 전류발생을 확인하였다. 전해질로 phosphate buffer를 사용한 경우, 공기만 사용하였을 때보다 향상되었으며, 공기의 공급이 없이는 효과가 적은 것으로 나타났다. 전자수용체로 질산염(nitrate)을 사용하였을 때 산소를 공급하지 않았을 때보다 높은 전류발생을 보였으나 공기포화 물을 사용한 경우와 비교하여 전류발생이 향상되지는 않았다. 질산염을 양극부에 적용시에는 음극부와 양극부 모두 폐수처리가 가능한 시스템으로 구성하여 운전한다면 전류발생은 낮으나 서로 다른 폐수를 처리 할 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구에서 적용한 3가지 방법 중에서 3가 철이온을 사용하였을 때 전류 발생이 가장 높았으며, 공기를 공급하지 않아도 전류 발생이 높게 유지되는 것으로 나타났다. 이것은 미생물연료전지의 규모를 증대시킬 때 폭기가 필요 없는 시스템을 구축할 수 있어 큰 장점으로 작용할 것으로 판단된다. 따라서 3가 철이온은 지구상에 가장 많은 금속 이온 중 하나로 용해도가 낮으나 저가의 3가 철이온을 잘 이용한다면 양극부 반응속도를 효율적으로 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경보건학회지
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• 제39권5호
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• pp.474-481
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• 2013

Objectives: This study was conducted to investigate the application of microbial fuel cells (MFCs) to the wastewater treatment systems employed in the Living Building Challenge. Methods: I reviewed a range of information on decentralized wastewater treatment technologies such as composting toilets, constructed wetlands, recirculating biofilters, membrane bioreactors, and MFCs. Results: The Living Building Challenge is a set of standards to make buildings more eco-friendly using renewable resources and self-treating water systems. Although there are various decentralized wastewater treatment technologies available, MFCs have been considered an attractive future option for a decentralized system as used in the Living Building Challenge. MFCs can directly convert substrate energy to electricity with high conversion efficiency at ambient and even at low temperatures. MFCs do not require energy input for aeration if using open-air cathodes. Moreover, MFCs have the potential for widespread application in locations lacking water and electrical infrastructure Conclusions: This paper demonstrated the feasibility of MFCs as a novel decentralized wastewater treatment system employed in the Living Building Challenge.

• KSBB Journal
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• 제23권1호
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• pp.54-58
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• 2008

수소는 연료전지와 같은 친환경적인 용도로 인해 미래의 에너지로서 주목받고 있는데, 생물학적인 발효법은 수소의 생산을 위한 유망한 방법이다. 본 연구에서는 Enterobacter aerogenes KCCM 40146을 대상으로 수소 생산을 최대로 하기 위한 배지의 조건을 최적화하였다. 그 결과, 0.5M potassium phosphate buffer pH 6.5에서 glucose 30 g/L일 때 수소의 누적 농도가 431 $m{\ell}$로 최대값을 얻을 수 있었다. 질소원으로 peptone과 tryptone을 넣은 배지가 수소의 생산 뿐 아니라 균주의 성장에 가장 효율적이었다 한편, 미생물의 성장속도조절이 수소의 효율적 생산을 위해 중요한 실험변수임을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권11호
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• pp.758-763
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• 2014

토양 내에서 유기성 오염물질은 혐기성 미생물에 의해 분해되지만 전자수용체의 부족으로 상당량이 토양에 잔류하게 된다. 토양미생물연료전지(soil microbial fuel cells, SMFC)는 전극을 통해 전자 소비를 증진시켜 유기물 분해를 촉진시키고 동시에 전력도 생산하기 때문에, 다양한 유기성 오염원으로 오염된 토양을 환경 친화적으로 복원시킬 수 있는 기술로서 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 전극간 거리와 전극 크기가 SMFC의 전기적 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 유기물이 풍부한 토양과 인공폐수 혼합물을 이용하여 SMFC를 단일반응조로 구성하였다. SMFC에서 발생된 전력량은 전극간 거리가 멀어지거나 전극 크기가 작아질수록 내부저항이 증가하여 감소하였다. 전극 크기는 $64cm^2$로 고정하고 전극간 거리는 4~9 cm로 변화를 주었을 때, 전극간 거리가 4 cm 조건에서 최대전압 326 mV, 최대전력밀도 $19.5mW/m^2$가 얻어졌고 거리가 멀어질수록 전압발생량은 19~32% 감소하고 최대전력밀도는 56~69% 감소하는 것으로 나타났다. 전극 크기 변화 실험에서는 전극간 거리를 4 cm로 고정하고 전극 크기를 $16{\sim}64cm^2$로 변화를 주었다. 두 전극 크기가 $64cm^2$ 조건에서 최대전압 291 mV, 최대전력밀도 $0.34mW/m^3$로 측정되었으며 산화전극 크기가 작아지면, 최대전압은 19~29% 감소하였고, 환원전극의 경우는 3~12% 감소하였다. 최대전력밀도는 산화전극이 작아지면, 49~68% 감소하였고, 환원전극이 작아지는 경우에는 29~47% 감소하였다. SMFC는 인공폐수와 토양 혼합물질을 반응기 내부물질로 사용하기 때문에, 전자 및 이온전달속도가 느려 환원전극 크기에 비해 산화전극 크기에 더 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제38권5호
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• pp.242-247
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• 2017

This study presents a bio-chemical energy harvesting system which can generate electric power from bioorganic substance contained in vermicompost. It produced electricity by inoculating microbial fuel cell(MFC) with earthworm-composted food waste. The generated electricity was converted into usable voltage level for mobile electronics through power conditioning circuits. The implemented prototype showed $200{\mu}W$ of maximum output electric power, which successfully supplied a beacon device which continuously transmitted data to nearby smartphone without a battery. The proposed system can help develop portable or bio-mimetic energy supply for sustainable use with further improvement.

• 발명하는 사람들
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• 60호
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• pp.1-16
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• 2007

지식강국 코리아 여성발명인이 이끈다/7월부터 소액수의계약변경/발행인 칼럼/협회창립 14주년 축시/특허권자 입장 강화된 특허법 시행/KIWIE 앰블럼 의미/협회 창립 14주년 축사/협회 창립 14주년 및 협회지 차간 5주년 축하 메시지/한국여성발명협회로 인해 여성발명 비약적 발전/역사 속의 발명품/하루 10분 발명교실/특허Q&A/창간5주년 특집-한국여성발명협회 전신 한국여성발명가협회 창립멤버 6인/둘리 등 토종 캐릭터 상표권 외국산 비해 상표 등록 저조/새로운 디자인제도 이달부터 시행/하수도 미생물연료전지 국내 특허 선진국 압도/아이디어 착상 및 발명 기법/여성발명 활성화 전진기지로 대학을 적극 활용하자/플레밍의 페니실린/지난해 20대 발명가 비중 감소/<환희> 행복한 여성발명가 15인의 인생과 발명이야기/6월 협회소식