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[SW칼럼] Geosystems Engineering 'Microbial Fuel Cell' Option

입력 : 2017-01-30 11:32:55 수정 : 2017-01-30 11:32:54

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Microbial Fuel Cell(MFC)를 우리말로는 미생물연료전지(微生物燃料電池)라고 하며 미생물을 이용한 연료(유기물)전기 에너지로 바꾸는 장치를 미생물연료전지라고 한다. 제4차 산업혁명시대 전기에너지 분야에 새로운 그린에너지로 크게 이용할 잠재력의 연료전지가 될 것으로 크게 예측된다. 연료인 유기물에 의해 산화분해 될 때 발생하는 전자를 전극으로 회수하는 것으로 무한히 이용 가능하기 때문이다.

이런 것의 발견은 1985년 미국 뉴욕의 호수바닥에 있는 저니층(底泥層)의 퇴적물에서 발견된 Shewanella 박테리아다. 최초 발견자는 MacDonell과 Colwell이며 2000년대에 들어 연구에 활성화를 이루어 현재까지 오고 있는 발전균(發電菌)의 종류는 20가지 이상이 되고 있어 미래 크게 산업화될 수 있는 무한의 에너지가 될 것으로 예측된다.

지구에 존재하거나 과거 존재해 있던 미생물 또는 동식물에서 삶을 위해 성장하기 위한 광합성으로 인한 전자 에너지 발생은 지구생태 환경의 기본적인 활동이었지만, 기계적 즉 살아있지 않은 물체의 움직이는 에너지를 이용한 전기에너지가 주였으며, 그 다음 이를 태우는 방법과 광물의 독특한 특성을 이용한 핵융합으로 인한 에너지 생산은 예기치 못한 여러 가지 문제가 발생하면서 보다 안전하고 친환경적인 에너지 생산을 위해 UN은 지구온난화를 방지하고자 IPCC의 역동적 활동으로 그린에너지를 확산하고 있지만 그것은 밤낮 바람의 크고 작음 등 24시간 일정한 에너지공급이 불확실해 왔다. 자연계에 스스로 만들어진 생태계의 미생물이라고 내버려둔 것이 이래의 동력원으로 이용가능 한 시대로 접어들었다.

발전균은 3가지를 우리들이 활용할 수 있다. 물, 전기, 인 등이다. 다른 발전은 버려지는 물질의 오염 등 처리문제가 발생하지만 발전균으로 발전은 아무것도 버리는 것이 없이 오히려 우리들이 필요한 인(隣)을 생산하기도 하는 일석삼조의 효과를 거두기 때문에 제4차 산업혁명 에너지 사용의 핵심이 될 것으로 지구시스템 엔지니어링은 예측하고 있다. 현대 도시환경에서 인간이 사용한 하수는 말할 수 없는 환경을 악화시키고 있어 폐수처리장이 도시에 설치되고 있으나 도시인구의 급증으로 오수처리가 가끔씩 용량초과를 하고 있어 하천의 오염이 심각한 문제가 되어 수돗물 생산이 고도화하는 시스템 즉 RO시스템이 적극적으로 확산 검토를 하고 있지만 별다른 대책 없이 현재에 이르고 있다.

이런 문제점을 일시에 개선할 수 있는 것이 하수처리장에서 휜 거품처럼 떠오르는 것만으로도 미생물균으로 발전 할 수 있다. 일반 가정이 약 3kw/h면 현재 가정에 설치되어있는 전기로 움직이는 물체들을 움직일 수 있다고 한다면 하수처리장에서는 메가와트 전기를 생산 가능하게 되며 연료가 필요 없이 생산 가능한 것이기 때문에 미래 산업 즉 그동안 골치 아팠던 오염수가 귀중한 자원이 되고 있다. 뿐만 아니라 우리나라는 벼농사를 짓는 나라로서 논에는 언제나 물이 있으며 그곳인 논에서 농사도 짓고 발전도 하는 새로운 시대가 도래했다. 논에서 벼농사를 짓는 것은 광합성에 의한 성장이므로 벼가 물에 잠겨있는 뿌리에서의 전극과 벼가 물 밖으로 나온 대부분에 전극을 즉 마이너스와 플러스 일석이조의 효과를 거두는 시대가 도래 할 것이다.

발전균(Shewanella loihica)이 20여종 이상이 계속 발견된다는 것은 지구생태계 환경이 깨지지 않는 한 우리들이 필요한 전기에너지는 무한으로 얻을 수 있다는 새로운 변화는 70억 인구 모두가 불편 없이 연료도 없이 자연적으로 전기가 생산되는 시대가 제4차에서 5차 산업혁명의 시대가 될 것이므로 지구시스템 엔지니어링 옵션에서는 발전균을 옵션으로 강하게 제안한다.

이학박사 최무웅 건국대학교 이과대학 명예교수, 땅물빛바람연구소 대표, 스포츠월드 객원편집위원(mwchoi@konkuk.ac.kr)

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