억새풀 기반 미생물 연료전지 개발 모식도와 전자 주사 현미경 이미지.

[헤럴드경제(인천)=이홍석 기자]인하대가 국내 최초로 억새풀을 이용해 친환경 미생물 연료전지로 개발하는데 성공했다.

허윤석 인하대 생명공학과 교수 연구팀이 농촌진흥청 바이오에너지작물연구소, 한국세라믹기술원과 공동으로 우리나라에서는 처음으로 억새풀을 이용한 미생물 연료전지를 개발하는데 성공했다고 12일 밝혔다.

미생물 연료전지는 미생물을 이용해 음식물쓰레기나 폐수 등 유기물을 처리하는 과정에서 생겨나는 에너지를 전기에너지로 전환하는 장치다. 이는 환경 폐기물을 처리하면서 전기를 만들어낼 수 있다는 점에서 친환경 에너지로 주목받고 있다.

생명공학과 무르가난담 레티나패티 박사와 강성민 박사, 농진청 바이오에너지작물연구소 차영록 박사가 함께 한 허 교수 연구팀은 억새풀에서 셀룰로오스 등을 추출하고 남은 리그닌을 이용해 고효율 활성탄소전극소재를 제조, 기존 미생물 연료전지성능을 획기적으로 개선했다.

리그닌은 3차원 평면 그물 모양 구조를 한 폐놀성 화합물이다. 이러한 특성들은 비표면적이 넓은 다공성 활성탄소 전극구조를 발달시키고 전하의 공간적 이동을 촉진해 고출력 에너지소재로 활용 가능하게 한다.

허 교수는 “억세풀 부산물을 활용해 고비표면적의 다공성 활성탄소전극을 만든 결과, 미생물을 안정적으로 고정화 해 촉매반응을 통한 전자전달을 효율적으로 유도할 수 있다는 점을 발견했다”며 “억새풀을 이용한 미생물 연료전지는 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 소재를 활용했다는 점에서 경제적으로 우수하고 전기로 전환하는 효율성 역시 다른 미생물 연료전지보다 약 2∼10배정도 높다”고 말했다.

〈사빈 좌측부터〉인하대 생명공학과 허윤석 교수, 허 교수 연구팀 주 저자 무르가난담 레티나패티 박사, 강성민 박사, 농진청 바이오에너지작물연구소 차영록 박사.

우리나라는 지금까지 억새풀 약 60∼70%는 강한 산성이나 강한 염기성 물질을 이용해 셀룰로오스를 추출해 활용하고 리그닌을 포함한 나머지 약 20∼30%는 폐기물로 처리해오고 있다.

하지만, 폐기물에 강산이나 강염기 성질이 남아있어 또 다른 환경 문제를 발생시킬 수 있다는 한계가 있다. 중화 처리비용 역시 많은 비용이 필요하다.

억새유래 활성탄소 전극소재는 생체 적합성이 높아 미생물 연료전지 분야뿐만 아니라 생체이식형 전극소재와 식용 흡착소재 등 여러 분야에서서 활용이 가능하다.

또 현재 동남아나 일본 등지에서 대부분 수입하고 있는 활성탄소소재의 국산화를 앞당기고 제조비용 부담도 줄일 수 있다는 장점도 가지고 있다.

허 교수는 “이번 연구는 관상용으로만 생각했던 억새풀을 미생물 연료전지로 활용했다는 점에서 중요한 의미를 가지고 있다”며 “생체적합성이 우수한 억새유래 활성탄소전극 소재를 이용해 생체 삽입 형 인공장기에 전원을 공급할 수 있는 반영구적 에너지저장 전극소재분야로 활용하는 연구를 진행하고자 한다”고 말했다.

gilbert@heraldcorp.com