토양 미생물 연료전지 기반 정밀농업 전력 기술 개발
- 미래 농업에서는 정밀 관개나 환경 모니터링처럼 곳곳에 분산된 저전력 장비를 안정적으로 작동시키기 위한 지속 가능한 에너지원이 필요함
- 이에 SOIL2POWER는 중소규모 농가가 이용할 수 있는 안정적이고 관리가 쉬운 에너지원에 대한 수요를 바탕으로, 토양 미생물의 대사활동을 전기에너지로 전환하는 기술을 개발함
- 이번 기술은 유지관리가 거의 필요하지 않아 향후 농촌과 원격 지역의 저전력 장치에 활용될 것으로 기대됨
미생물의 대사활동으로 전기 생산
- SOIL2POWER 연구진이 개발한 것은 토양 미생물의 자연적인 대사활동을 활용해 전기를 생산하는 미생물 연료전지임
- 미생물이 유기물을 분해하며 방출한 전자는 음극과 외부 회로를 거쳐 양극에서 산소·양성자와 반응해 물을 생성하며 전기회로를 완성함
- 프로젝트의 핵심 성과는 발전성 세균을 음극 표면에 고정해 전기 생성 세균막을 형성한 것으로, 이를 통해 미생물에서 음극으로의 전자 이동을 촉진하고 안정화함
- 또한 연구진은 토양과 기질의 미생물 군집 및 물리·화학적 특성을 분석해 전지 성능을 좌우하는 요인을 규명하고, 미생물 연료전지에 적합한 기질을 선정함
저전력 설계로 안정성 향상
- 미생물 연료전지는 생산하는 전력량이 적고 환경에 따라 출력이 달라질 수 있다는 한계가 있음
- 연구팀은 이를 극복하기 위해 초저전력 설계를 적용해 각 구성요소를 개별적으로 최적화한 뒤 전체 시스템 구조를 개선함
- 더불어, 최적화된 구성요소를 통합해 정밀농업용 기능성 시제품인 BIOOCELL을 제작하고 실험실과 실제 농업 현장에서 검증을 마침
- 아그로폴리스에서 진행한 현장시험에서는 온도와 습도 등 외부 환경이 시스템 성능에 미치는 영향을 분석할 수 있는 데이터를 확보함
정밀 관개와 환경 모니터링에 활용
- SOIL2POWER의 생물학적 배터리는 물을 보다 효율적으로 사용하고 농업을 지능화하는 데 기여할 수 있음
- BIOOCELL은 정밀농업용 관개 밸브를 비롯한 다양한 저전력 기기에 활용 가능함
- 연구팀은 실제 시장 출시를 목표로 직접 진출과 전략적 파트너십을 포함한 사업화 계획을 마련하고 있으며, 향후 생산과 유통 규모를 확대할 예정임
SOIL2POWER 프로젝트
- 기간: 2023.03~2026.02
- 예산: 249만 9,812유로 (EU 249만 9,812유로 지원)
- 기관: ARKYNE TECHNOLOGIES SL (스페인)
