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비귀금속촉매 미생물연료전지의 연속운전을 통한 전기 생산
문충만,김동훈 유기성자원학회 2015 유기물자원화 Vol.23 No.1
In this study, continuous microbial fuel cells (MFCs) were operated using non-precious metal catalysts such as iron(II) phthalocyanine (FePc) and cobalt tetramethoxyphenylporphyrin (CoTMPP)) as alternative cathode catalysts for platinum. To evaluate MFCs performance, operational conditions of organic loading rate (OLR) (0.5∼3 g COD/L/d) and hydraulic retention rate (HRT) (0.25∼1 day) were changed. Power density of MFCs were determined by cathode electrode performance. The maximum power density was 3.3 W/m3 with platinum at OLR 3 g COD/L/d. Given each HRTs at 1 g COD/L/d, FePc showed to be a better alternative for platinum than CoTMPP because the power density of MFC with FePc was similar to that of MFC with platinum. CoTMPP catalyst, however, showed the lowest power density due to increase of internal resistance during continuous operation. 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 3.3 W/m3 로 백금을 사용한 미생물연료전지에서 나타났다. 하지만, HRT의 조건을 달리 한 실험에서 FePc를 사용한미생물연료전지가 백금을 사용한 미생물연료전지와 유사한 성능을 나타냈으며, 연속운전에서 백금 촉매를대체할 수 있는 적합한 물질로 나타났다. 반면에 CoTMPP를 사용한 미생물연료전지는 연속운전에서 내부저항의 급격한 증가로 전력밀도가 급격히 감소하였다.
문충만,이정범,이은재,이재근 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
대전광역시는 다른 광역지자체와 마찬가지로 2015년 온실가스 배출권거래제부터 시작하여 2018년 온실가스 감축 로드맵 수립 등으로 국가 온실가스 감축 정책에 참여하여 대전광역시의 온실가스 발생과 감축에 대한 정책을 꾸준히 추진하고 있다. 올해 2021년에는 ‘2050 탄소중립’ 선언과 함께 “삶이 건강한 산소도시대전”이라는 슬로건 아래, 건물, 수송, 에너지, 시민협력의 온실가스 감축 4개 부문과 온실가스 상쇄를 위한 도시숲 부문 1개로 4+1 핵심 전략을 포함하는 추진전략으로 2050년도에 온실가스 순 배출량을 “0”으로 만드는 것을 목표로 하고 있다. 탄소중립을 위해서는 대전광역시의 온실가스 배출 산정에 대한 이해 또는 어디에서 어떻게 배출되는지 온실가스 배출 현황에 대한 정확한 이해가 필요하다. 현재는 국가 단위에서 배출량을 산정하고 지자체에서는 일부 지역별 활동자료 비율을 적용하여 산정하기 때문에 지자체의 정확한 배출량을 파악하기는 어렵다. 또한 지자체에서는 신재생에너지 보급 한계, 탄소 중립을 위한 상쇄 부문 확대 필요 등의 문제를 안고 있으며 탄소중립을 위해서는 이러한 문제들을 해결할 필요가 있다. 우선 탄소중립을 위해 매년 온실가스 배출량 및 배출원에 대해서 정확히 파악하기 위하여 국가 온실가스종합정보센터와 같은 역할을 하는 지역별 센터가 필요하며 지역의 온실가스 배출량, 향후 온실가스 배출 추이 및 그에 맞는 탄소상쇄량을 파악하도록 해야 한다. 그리고 탄소중립, 온실가스 순 배출량 “0”을 위한 상쇄 기술 개발이 국가 차원에서 필요하며 이를 지자체에 확대할 필요성이 있다. 현재 지자체에서는 대전광역시와 마찬가지로 도시숲에서의 탄소 흡수외에 방안이 없으며 지자체에서 관리하는 폐기물부문, 공공건물 부문, 교통부문 등의 탄소상쇄 방안 도입이 탄소중립 실현을 위해 반드시 필요하다.