• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권2호
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• pp.163-177
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• 2006

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.36-39
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• 2014

폐수 속에 들어있는 미생물을 이용해서 전기를 얻을 수 있도록 고안된 것이 미생물 연료전지이다. 본 논문에서는 미생물 연료전지의 전극 재료와 구조에 따른 전기적 특성을 조사했다. 구리판을 캐소드 전극으로 사용한 연료전지는 구리판의 산화 반응에 따른 전압역전현상이 관찰되어 백금판을 전극으로 사용한 연료전지보다 낮은 출력 전압을 나타내었다. 구리판을 전극으로 사용한 경우 전극판의 간격이 작을수록 높은 전압특성을 나타내었고 면적이 넓을수록 최고출력전압이 나타나는 시간이 지연되는 특성을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.172-176
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• 2019

저생 미생물 연료전지(BMFC)는 바다나 호수의 뻘 속에서 저생미생물이 유기물을 분해하면서 발생시키는 전기를 이용한 연료전지다. 본 연구에서는 BMFC 전극으로 카본 소재를 발수 처리한 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 가스확산층(GDL)을 사용해서 성능이 높게 나오는 구동조건을 찾고자 하였다. 높은 저항 값을 갖는 외부저항을 사용했을 때 성능이 높았으며 바닷물에서 리드선의 부식에 의한 전극과 접촉저항 증가를 피해야 성능을 유지할 수 있었다. 기포 발생기를 사용해 최고출력밀도를 2배 이상 높일 수 있었고 최적 구동 온도는 $40^{\circ}C$였다.

• 유기물자원화
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• 제21권1호
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• pp.39-44
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• 2013

본 연구에서는 수평 흐름 미생물 연료전지에서 유체 흐름이 전력 수율에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 산화전극 반응조의 바닥에 아크릴 막대를 설치하여 각각 4가지 유체의 흐름을 유도하였다. 각 반응조 형상에 따라 최대전력수율을 평가하였으며 추적자 실험을 통해 유체 흐름을 해석하였다. 분극 곡선 실험 결과 반응조별 최대 전력수율은 case 1, 2, 3 및 4에서 각각 95.7, 129.1, 190.9 및 $114.2mW/m^2$로 나타났다. 좌우 도류벽을 설치하여 S 형태의 유체 흐름을 유도한 case 3 반응조에서 가장 높은 전력이 생산되는 것으로 나타났다. 추적자 실험의 Morrill 분산지수 값에 따르면 case 4 반응조의 경우 반응조 전체에 기질이 골고루 분포하여 미생물 활성을 높일 수 있을 것으로 나타났다. 그러나 월류 현상에 의해 안정적인 운영을 할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서 case 3 반응조의 경우 안정적인 운영 및 높은 전력수율을 얻을 수 있으므로 미생물 연료전지로 이용하기에 효과적일 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.57-65
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• 2010

양성자 교환막 미생물연료전지(PEM-MFC)의 경우 양극의 표면적을 기준으로 유기물 제거능력을 산출하면 유기물 부하에 관계없이 $3.0gCOD/m^2$ 수준으로 나타났다. 또 안정적인 전압이 관찰된 시기의 쿨롱 효율은 22.4~23.4 %로 높지 않은 수준이었다. 양성자 교환막은 양성자뿐만 아니라 초산도 통과시키는 것으로 확인되었다. 양성자 교환막을 사용하지 않은 상향류식 미생물연료전지(ML-MFC)의 경우 다공성 RVC 전극을 사용한 관계로 전극의 외부면적당 유기물 제거능력은 $9.3{\sim}10.1gCOD/m^2{\cdot}d$로 나타났다. 이는 양성자 교환막을 사용한 경우에 비하여 3배 정도 높은 수준이다. 그러나 RVC 양극의 비표면적 차이에 따른 유기물 제거 능력 차이는 크지 않았다. ML-MFC의 경우 전기 발생이 안정적이지 못하였으며, 쿨롱 효율도 3.6~3.7 %로 매우 낮은 수준이었다. 전기 발생량이 안정적이지 못한 것은 음극에 성장한 미생물의 영향으로 판단된다. 이를 해결하기 위해 음극부의 공기주입량을 증가시키면 일시적으로 전기 발생이 증가하였으나 오래 지속되지 못하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.757-764
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• 2012

본 연구에서는 흑연섬유직물로 이루어진 산화전극의 표면을 하이드로젤 및 하이드로젤과 다중벽탄소나노튜브 복합체를 이용하여 표면을 개질하였다. 개질된 산화전극이 미생물연료전지의 성능향상에 미치는 영향을 회분식 시스템을 이용하여 평가하였으며, 개질하지 않은 흑연섬유직물 및 흑연펠트 산화전극과 비교하였다. 미생물연료전지의 전력밀도는 산화전극 및 환원전극의 성능에 크게 영향을 받았다. 최대전력밀도는 하이드로젤과 다중벽탄소나노튜브 복합체로 흑연섬유직물 표면을 개질한 산화전극을 사용한 경우 $1,162mW/m^2$로서 표면개질을 하지 않은 흑연섬유직물 산환전극을 사용한 미생물연료전지에 비하여 27.7% 향상되었다. 산화전극 표면을 개질에 사용된 하이드로젤과 다중벽탄소나노튜브 복합체는 산화전극 표면의 생물친화도와 전도성을 증가시키고 활성화저항을 크게 감소시킬 수 있는 우수한 표면개질제로 평가되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권4호
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• pp.459-463
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• 2015

This study evaluated the microbial conversion of coconut oil waste, a major agro-residue in tropical countries, into single cell oil (SCO) feedstock for biodiesel production. Copra cake was used as a low-cost renewable substrate without any prior chemical or enzymatic pretreatment for submerged growth of an oleaginous tropical mangrove fungus, Aspergillus terreus IBB M1. The SCO extracted from fermented biomass was converted into fatty acid methyl esters (FAMEs) by transesterification and evaluated on the basis of fatty acid profiles and key fuel properties for biodiesel. The fungus produced a biomass (8.2 g/l) yielding 257 mg/g copra cake SCO with ~98% FAMEs. The FAMEs were mainly composed of saturated methyl esters (61.2%) of medium-chain fatty acids (C12-C18) with methyl oleate (C18:1; 16.57%) and methyl linoleate (C18:2; 19.97%) making up the unsaturated content. A higher content of both saturated FAMEs and methyl oleate along with the absence of polyunsaturated FAMEs with ≥4 double bonds is expected to impart good fuel quality. This was evident from the predicted and experimentally determined key fuel properties of FAMEs (density, kinematic viscosity, iodine value, acid number, cetane number), which were in accordance with the international (ASTM D6751, EN 14214) and national (IS 15607) biodiesel standards, suggesting their suitability as a biodiesel fuel. The low cost, renewable nature, and easy availability of copra cake, its conversion into SCO without any thermochemical pretreatment, and pelleted fungal growth facilitating easier downstream processing by simple filtration make this process cost effective and environmentally favorable.

• 유기물자원화
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• 제23권1호
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• pp.45-51
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• 2015

본 연구에서는 비귀금속 촉매인 iron(II) phthalocyanine (FePc)와 cobalt tetramethoxyphenylporphyrin(CoTMPP)를 환원전극촉매로 이용하여 미생물연료전지의 연속운전을 진행하였다. 연속운전은 유기물 부하 (0.5~3 g COD/L/d)와 HRT (0.25~1 day)의 조건을 달리 운전하여 미생물연료전지의 성능을 평가하였다. 미생물연료전지의 전력밀도는 환원전극의 성능에 크게 영향을 받았으며, 최대전력밀도는 $3.3W/m^3$로 백금을 사용한 미생물연료전지에서 나타났다. 하지만, HRT의 조건을 달리 한 실험에서 FePc를 사용한 미생물연료전지가 백금을 사용한 미생물연료전지와 유사한 성능을 나타냈으며, 연속운전에서 백금 촉매를 대체할 수 있는 적합한 물질로 나타났다. 반면에 CoTMPP를 사용한 미생물연료전지는 연속운전에서 내부 저항의 급격한 증가로 전력밀도가 급격히 감소하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제23권4호
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• pp.383-389
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• 2018

Microbial fuel cell (MFC) is an innovative environmental and energy system that converts organic wastewater into electrical energy. For practical implementation of MFC as a wastewater treatment process, a number of limitations need to be overcome. Improving cathodic performance is one of major challenges, and introduction of a current collector can be an easy and practical solution. In this study, three types of current collectors made of stainless steel (SS) were tested in a single-chamber cubic MFC. The three current collectors had different contact areas to the cathode (P $1.0cm^2$; PC $4.3cm^2$; PM $6.5cm^2$) and increasing the contacting area enhanced the power and current generations and coulombic and energy recoveries by mainly decreasing cathodic charge transfer impedance. Application of the SS mesh to the cathode (PM) improved maximum power density, optimum current density and maximum current density by 8.8%, 3.6% and 6.7%, respectively, comparing with P of no SS mesh. The SS mesh decreased cathodic polarization resistance by up to 16%, and cathodic charge transfer impedance by up to 39%, possibly because the SS mesh enhanced electron transport and oxygen reduction reaction. However, application of the SS mesh had little effect on ohmic impedance.

• 대한환경공학회지
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• 제38권12호
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• pp.635-640
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• 2016

미생물연료전지(MFC)는 하 폐수내의 유기물로부터 전기를 생산할 수 있는 획기적인 기술이지만, 실용화를 위해서는 하 폐수 내의 질소를 제거할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 두 개의 대면적 SEA (separator electrode assembly)로 구성된 평판형 외기환원전극 미생물연료전지(FA-MFC)를 이용하여 질산화 전배양의 유무와 식종원에 따른 총질소제거율을 평가하였다. 질산화 전배양 단계에서 FA-MFC의 질산화율은 식종원과는 무관하게 99% 이상을 나타냈다. 질산화 및 탈질 단계에서 300 mg-COD/L 이하의 낮은 유기물 농도에서는 전배양을 하지 않은 조건의 총질소제거율이 가장 높았다. 유기물 농도가 증가할수록 더 높은 총질소제거율을 나타냈으며, 유기물제거율은 모든 조건에서 95% 이상을 나타냈지만, 종속영양탈질에만 이용되지는 않은 것으로 판단된다. FA-MFC의 전기 발생량은 매우 낮았지만, 유기물과 질소를 동시에 제거할 수 있다는 장점이 있기 때문에 획기적인 하 폐수처리공법으로 발전시킬 수 있으리라 기대된다.