미생물연료전지의 에너지 발생 효율에 중요한 영향을 미치는 양극 반응속도를 전해질을 이용하여 향상시키는 방법을 알아보았다. 실험을 통해 phosphate buffer와 같은 전해질을 양극부에 공급하는 것이 전류발생을 증가시키는 하나의 방법이며 양이온 교환막의 표면적이 크면 전력 생산이 향상된다는 것도 재차 확인하였다. 양극 반응속도는 산화제와 함께 적절한 농도의 전해질이 공급되어야 한다는 사실도 알 수 있었다. 그러나 미생물연료전지의 실용화를 위해서는 편의성과 경제적 측면, 그리고 한경적 측면에서도 제한이 있다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>전해질(Phosphate buffer) 공급이 전류 발생에 미치는 영향</h2> <p>미생물연료전지의 에너지 발생 효율을 향상시키는데 양극 반응 속도가 중요한 역할을 하기 때문에 양극 반응속도를 향상시킬 수 있는 방법으로 전해질을 이용하여 그 영향을 알아보았다. 이 실험은 \( 150 \mathrm{mg} \mathrm{~L}^{-1} \) 의 인공폐수를 \( 0.326 \mathrm{ml} \) \( \min ^{-1} \) 의 유속으로 일정하게 공급하먼서, single-cathode와 dual-cathode 미생물연료전지에서 안정적으로 전류가 발생될 때 \( 100 \mathrm{mM} \) phosphate buffer 를 공급하면서 전류발생에 미치는 영향을 알아보았다(Fig. 2). \( 100 \mathrm{mM} \) phosphate buffer 을 조제하여 에어펌프를 연결하여 공기가 포화된 상태로 single-cathode 미생물연료전지와 dual-cathode 미생물연료전지에 공급할 때 발생되는 전류는 각각 \( 3.23 \pm 0.05 \mathrm{~mA} \) 와 \( 4.49 \) \( \pm 0.07 \mathrm{~mA} \) 에서 \( 4.16 \pm 0.08 \mathrm{~mA} \) 와 \( 5.87 \pm 0.21 \mathrm{~mA} \) 로 \( 28.8 \% \) 와 \( 30.7 \% \) 가 가하였으며, dual-cathode 미생물 연료전지에서 발생되는 전류값이 single-cathode 미생물연료전지보다 \( 41.1 \% \) 더 높게 나타났다. 이 실험 결과로 phosphate buffer와 같은 전해질을 양극부에 공급하는 것이 전류발생을 증가시키는 하나의 방법임을 확인되었다. 또한 single-cathode 미생물연료전지와 dual-cathode 미생물연료전지에서 발생되는 전류값이 차이가 있는 것은 음극부와 양극부의 접촉 면적 때문인 것으로 판단된다.  이것은 Rismani-Yacdi 등이 발표한 것과 같이 양이온 교환막의 표면적이 크면 전력 생산이 향상된다는 결과와 동일하다[12].</p>
 
<p>전해질 농도가 전류발생에 미치는 영향을 분석하기 위하여 공기 공급이 없는 상태에서 phosphate buffer를 \(50\mathrm{mM}\)에서 \( 100 \mathrm{mM} \) 로 변화시겨 공급하였다. 실험결과, single- cathode와 dual-cathode 미생물연료전지에서 전류 발생이 각각  \( 1.22 \pm 0.27 \mathrm{~mA} \) 에서 \( 1.53 \pm 0.04 \mathrm{~mA} \) 고, \( 2.36 \pm 0.34 \mathrm{~mA} \) 에서 \( 2.48+0.05 \mathrm{~mA} \) 로 각각 \( 20.3 \% \) 와 \( 4.8 \% \) 증가하였다. 이와 같은 실험 결과로 보아 양극반응속도를 향상시키기 위해서는 산화제(예, \(\mathrm{{O}_{2}}\))와 함께 적절한 농도의 전해질이 공급될 때 전류 발생이 증가한다는 것을 알 수 있었다. 이것은 phosphate buffer를 공급하더라도 적절히 산화제 (\(\mathrm{{O}_{2}}\))를 공급하는 것이 양극 반응속도를 향상시킬 수 있는 인자임을 나타낸다. 이 결과는 Pham 등의 양극부에 공급하는 산소의 포화농도에 따른 영향에 관련 연구에서 촉매사용 하지 않은 탄소전극에서는 \( 6.0 \mathrm{mg}\mathrm{O}_{2} \mathrm{~L}^{-1} \) 이상 유지하여야 하며, 백금 촉매를 사용하였을 때, 양극부 산소 포화농도를 \( 2.2 \mathrm{mg} \mathrm{O} \mathrm{L}^{-1} \) 으로 감소시킬 수 있었다는 연구 결과와 마찬가지로 촉매의 사용에 의해 산소농도가 낮아질 수 있으므로 산소 농도를 적절하게 유지하여야 한다는 결과[12]와 같이 산화제를 공급하는 것이 매우 중요하다는 것을 의미한다.</p>
<p> 그러나 미생물연로전지의 실용화를 위해서는 미생물연료전지의 크기 증대가 필요한데 이때 지속적인 공기(산소)의 공급을 하는 것이나 phosphate buffer를 지속적으로 공급해야 하는 것은 편의성과 경제적 측면에서 제한인자로 작용할 수 있다. 특히, phosphate buffer의 공급은 single-cathode 미생물연료전지 모두 약 30%정도 전류발생이 증가하였으나 인산염은 영양염류로 부영양화와 같은 수질오염을 야기할 수 있어 환경적 측면에서도 제한인자로 작용할 수 있어 그 사용이 제한 요소가 될 수 있다. </p> 