Science

cool 2012. 11. 30. 12:41

  예상치 못했던 새로운 청정에너지원이 발견되었다. 식물-미생물 연료 전지로서 살아있는 식물 뿌리와 토양 세균 간의 자연 상호작용에서 전기를 발생시킬 수 있다. 이 기술은 이미 소규모로 작동되고 있으며 전 세계에 걸쳐서 좀 더 큰 습지에서 적용될 것이다.

11월 23일 연구자 Marjolein Helder는 와게닝엔대학연구센터 (Wageningen UR)의 일부인 와게닝엔대학교 (Wageningen University)에서 식물로 전기를 발전하는 것에 대한 그녀의 박사학위 연구를 방어하게 된다. 그녀는 그녀의 동료 David Strik와 함께 플랜트-이(Plant-e)라고 하는 분리 자회사를 설립했다.

이 식물-미생물 연료 전지는 식물이 계속 자라는 동안 토양에서 전기를 뽑아낸다. 식물은 광합성을 통해서 유기 물질을 생산한다. 뿌리는 광합성을 통해 생산한 유기 물질 가운데 최대 70%나 쓰여지지 않은 채로 토양 속으로 분비한다. 뿌리 근처에 있는 세균이 이 유기 잔류물들을 분해하여 새로운 전기의 원천을 형성한다. 그 분해 과정에서 전자가 방출된다. Marjolein Helder와 그녀의 동료들은 이 전자들을 흡수하기 위해서 그 세균 근처에 전극을 꽂아서 그렇게 발생된 포텐셜 차이를 통해 전기를 발전한다.

식물-미생물 연료 전지는 현재 식물이 자라고 있는 평방미터당 0.4와트 발전할 수 있다. 이것은 바이오매스를 발효시켜서 발전할 수 있는 것보다 더 많은 것이다. 미래에는 식물에서 뽑아낸 생물-전기가 식물 성장 평방미터당 3.2와트 가량 생산할 수 있게 될 것이다. 이것을 다른 식으로 계산하면 100평방미터에 달하는 지붕이 한 가정에 공급할 정도로 충분한 양의 전기(평균 연간 2,800 kWh의 소비량을 가진)를 생산하게 된다는 것을 의미한다. 코드그래스 (common cordgrass)와 같은 풀 종류들과 더운 지방에서는 벼 같은 여러 종의 식물들이 사용될 수 있을 것이다.

식물-미생물 연료 전지들은 다양한 규모로 이용될 수 있다. 처음에는 개발도상국가에서 평평한 지붕 위나 먼 장소에서 쓰일 수 있을 것이고 나중에는 좀 더 큰 효과적인 지면이 쓰일 때에는 늪지대에 중앙 송전선망이 현실화될 수 있다. 수 있을 것이다. 연구자들은 향후 몇 년 이내에 녹색 에너지-생산 지붕이 현실이 될 것이라고 생각한다. 2015년 이후에는 대규모 생산이 이어질 것이다. 이 기술이 전망이 좋지만, 아직 완전히 개발된 것은 아니다. 그 시스템을 재생가능하고 지속가능하게 만드는 기술들이 아직은 개선이 필요하다. 전극에 쓰이는 재료의 양을 줄일 수 있는 방법이 발견되어야 한다. 식물 주위의 최적의 위치에 전극을 꽂으면 전기 생산을 올려주고 쓰여지는 재료를 2/3로 떨어뜨릴 수 있다. 먼 지역에서는 식물-미생물 연료 전지가 갖고 있는 현재의 용량으로 볼 때 이미 태양전지판과 경제적인 라이벌이 되고 있다.

Marjolein Helder의 박사 논문은 이 식물-미생물 연료 전지의 기술적인 측면뿐만 아니라 그 기술이 사회에 어떻게 통합될 수 있는가에 대해서도 초점을 맞추고 있다. 이 신 재생 에너지는 경제적으로 생존이 가능하고, 환경에 가하는 압력에 재갈을 물릴 것이고 사회적으로 수용될 것으로 보인다. 이 에너지는 풍력에너지의 풍력 터빈이나 추해보이는 태양전지판처럼 시야를 어지럽히지 않을 것이다. 수력발전용 댐처럼 자연을 간섭하지도 않을 것이고 그리고 그 시스템은 식량과 생물연료 간에 논쟁이 있는 것처럼 농지를 놓고 다투지도 않을 것이다.

이 식물-미생물 연료 전지 원리는 와게닝엔대학교에 있는 환경기술그룹 (Environmental Technology Group)이 2007년에 발견하여 특허화하였다. Bert Hamelers가 그 개념을 고안했고 David Strik가 첫 번째 시험을 수행했다. 그 다음으로 유럽연합 플랜트파워(PlantPower) 프로젝트 같은 더 큰 프로젝트들이 이어졌다.


 

자료를 가져가실 때에는 출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』를 밝혀 주시기 바랍니다.

 

http://mirian.kisti.re.kr/global/global_v.jsp?cn=GTB2012110774&service_code=03&left_num=2&goobun=C