해양자원의 다양한 활용법

지구 표면 약 70%를 차지하는 바다에는 다양한 생물들이 유기적으로 상호작용하며 공존하고 있다. 이 중 가장 광범위하게 분포하는 생명체는 뜨거운 열수광상부터 해구에서까지 살고 있는 해양 미생물이다. 최근에는 이런 미생물들의 생체반응을 활용해 전력을 얻는 연료전지 기술이 주목받고 있다. 다양한 미생물을 해수환경 내에서 복합적으로 결합하고 활용함으로써 전압 손실을 줄이고 효율을 증가시킬 수 있기 때문이다.

해양 복합 미생물 연료전지는 다양한 미생물들을 하나의 플랫폼 내에서 결합해 활용한다. 예를 들어 표층부에 서식하는 미생물은 광합성 기작을 활용해 산소를 발생시키고 산성화 농도를 낮추는 데 반해 또 다른 심해 미생물은 산성화 농도를 빠르게 증가시키지만 전력 밀도와 효율을 높게 추출할 수 있다. 이런 각 생물체의 고유 특성에 착안해 해수 환경에서 전극부와 격벽으로 이루어진 셀의 구성을 다단화시키고, 상호보완 효과를 활용해 전력밀도와 출력을 상승시키는 복합 소자를 개발하는 것이다. 이 같은 연료전지는 사람의 접근이 어려운 장기간의 해양환경 관측, 표본 추출, 해양 장비의 보조동력, 초소형 미세전자기계시스템(MEMS) 센서 및 해양 사물인터넷(IoT) 등과 결합할 수 있는 소형 전력 공급원으로 사용할 수 있다.

해양에서 얻을 수 있는 다양한 에너지 자원에 대한 관심이 높아지는 가운데 해수를 이용한 복합 미생물 연료전지가 미래 에너지 자원에 도움이 될 것으로 기대한다.