GIST(광주과학기술원·총장 문승현)는 장인섭 지구·환경공학부 교수 연구팀이 미생물을 이용해 전기를 얻는 미생물 연료전지 실용화 난제 중 하나인 전력오버슈트 현상을 해결했다고 19일 밝혔다.

미생물 연료전지는 전기 활성 미생물을 기반으로 유기물로부터 전자를 회수해 전기에너지로 전환할 수 있는 연료전지 기술이다.

전력오버슈트는 낮은 전압 영역에서 생산되는 전류가 감소해 상대적으로 높은 전압 영역에서 생산되는 전류보다 낮아지는 현상을 말한다. 미생물 연료전지 성능을 평가하기 위해 수행되는 방전 실험에서 주로 발생한다.

화학 연료전지와 달리 미생물을 기반으로 작동되는 미생물 연료전지는 다양한 요구전압 조건에서 안정적인 전류를 생산할 수 있어야 한다. 하지만 전력오버슈트 현상은 낮은 전압 조건에서 전류를 안정적으로 생산할 수 없게 만들어 미생물 연료전지 실용화 난제 중 하나로 꼽혀왔다.

연구팀은 전력오버슈트 원인들이 전자 생산 능력에 영향을 미치는 인자들이라는 것에 착안, 음전극에서 발생하는 전자량이 양전극에서 환원력에 크게 미치지 못할 때 전력오버슈트 현상이 발생하는 것을 발견했다. 부족한 전자를 외부로부터 공급하는 방식으로 전력오버슈트 현상을 막는 데 성공했다.

실험 결과 부족한 전자를 공급받는 시스템의 방전실험 과정에서는 전력오버슈트 현상이 발생하지 않았고, 전압이 낮아지더라도 안정적으로 높은 전류를 생산했다. 

장인섭 교수는 "이번 연구는 간단한 방법으로 전력오버슈트를 해결할 수 있는 방안을 제시한 것"이라며 "다양한 요구전압에서 안정적인 전류를 생산할 수 있는 미생물 연료전지 기술의 기틀을 마련한 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 화학 분야 학술지인 '켐서스켐'(ChemSusChem)에 지난달 11일자 온라인으로 게재됐다.