수동 방식의 최대 전력점 추종 기술을 이용한 미생물 연료 전지의 출력 개선 (Improvement of Microbial Fuel Cell (MFC) Performance by Using a Passive Maximum Power Point Tracking (PMPPT))

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 54권 / 10호 / 106 ~ 112페이지
· 저자명 : 여정진, 양윤석

초록

본 연구에서는 수동 방식 최대 전력점 추종 기술 적용을 통한 미생물 연료 전지의 출력 성능 개선 방안을 제시하였다. 수동 방식의 최대 전력점 추종 기술은 기존의 능동 방식 최대 전력점 추종 기술과 비교하여 시스템이 간단할 뿐 아니라 추가적인 외부 전력원을 필요로 하지 않는 장점을 지닌다. 미생물 연료전지 시스템의 특성상, 기질 접촉 효율이 좋은 단위 셀 수준에서 출력을 개선하는 것이 가장 효과적인데, mW 수준의 낮은 출력 성능을 갖는 단위 셀의 경우 자체 에너지를 이용하여 능동 방식의 최대 전력점 추종 시스템을 구동하기가 어려우므로, 수동 방식을 이용해 소형 미생물 연료 전지의 전력을 추출하는 것은 소형 미생물 연료전지 출력 개선과 더불어, 이를 통해 최종 중합 시스템의 출력을 극대화할 수 있는 실질적인 방안이 될 수 있다. 본 연구에서는 상용 IC를 활용하여 20 %, 40 %, 60 %, 80 % 로 추종비 (최대 전력점의 전압/개방회로전압) 설정이 가능한 미세 전력 관리 회로를 제작하고, 이를 미생물 연료전지 단위 셀에 적용하여 출력 개선 효과를 검증하였다. 실험 결과를 통해, 최대 전력점 추종이 적용되지 않은 미생물연료전지의 출력에 비해 약 2 배 더 많은 에너지를 추출할 수 있음을 확인하였다.

영어초록

This study suggests to use a passive MPPT (maximum power point tracking) for improved output performance of MFC (microbial fuel cell). Since small sized unit cell is more efficient in mass transport and electron transfer between substrate, exo-electrogen microbes, and electrode, it will be more effective to improve the output performance of the unit cell for maximizing the output power of stacked MFC system. However, active MPPT which needs an extra power source for its own operation could not be employed in the unit cell which has output power of a few mW. The passive MPPT which doesn't need any extra power is suitable for small scale MFC. To investigate the effectiveness of the proposed passive MPPT in MFCs, a power conditioning circuit with MPPT capability which has selectable tracking voltage (20 %, 40 %, 60 %, 80 % of open circuit output voltage) was developed using commercial IC and applied to MFC. The result verified its usefulness by showing 2 times higher power extraction performance compared to non-MPPT power conditioning circuit.

참고자료

· 없음