13조- 에너지자립해조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 미생물연료전지를 활용한 에너지 자립형 아파트 모델 설계

영문 : Energy-independent apartment model design using microbial fuel cells

과제 팀명

에너지자립해조

지도교수

김주식 교수님

개발기간

2021년 9월 ~ 2021년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 이**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20148900** 조**

서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김**

서울시립대학교 환경공학부 20188900** 최**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 4차 산업혁명 시대에 들어섬에 따라 스마트시티가 대두되고 있다. 스마트시티를 성공적으로 구축하 기 위해서는 도시의 건축물에서 사용하는 에너지가 50% 이상을 차지하는 현 상황에서 스마트시티 추진 과 함께 신재생에너지를 활용한 스마트시티의 에너지 자립이 필요하다. 
◇ 화석연료 사용으로 인해 환경문제가 심화됨에 따라 전 세계적으로 화석연료의 사용을 중단하려는 움직임을 보이고 있다. 현 정부에서 추진하고 있는 탄소중립 시나리오에는 신재생에너지 비율을 70%로 급증시킨다는 계획이 포함되어 있고 이에 국내 신재생에너지 개발에 관심이 모이고 있다. 
◇ 스마트시티 내 주거단지에서 배출되는 음식폐기물을 대상으로 하는 본 설계는 유기물 제거로 음식폐기물 처리장의 처리 비용 부담을 완화함과 동시에 전력 생산으로 스마트 에너지 시티의 에너지 자립률이 개선될 것이다.
◇ 본 설계는 스마트시티 주거단지의 음식폐기물 배출지를 일원화하고 음식폐기물 처리장으로 수거되기 전의 음식폐기물을 이용하여 미생물 연료전지를 구동하는 시스템을 구축하고, 미생물연료전지에서 생산된 전력은 ESS(에너지 저장 시스템)에 저장하여 단지 내 공용시설에 공급하는 것을 목적으로 한다.

개발 과제의 배경

◇ 화석연료 사용으로 인해 환경문제가 심화됨에 따라 전 세계적으로 화석연료의 사용을 중단하려는 움직임을 보이고 있다. 우리나라 또한 2020년 탄소중립을 선언하며 2050 탄소중립 추진전략을 확정하고 발표했다. 2019년 기준 한국의 재생에너지 발전 비중은 약 6.5%로 석탄 발전 비중인 약 40.4%에 비하 여 매우 낮은데1), 탄소중립 시나리오에는 신재생에너지 비율을 70%로 급증시킨다는 계획이 포함되어 있고 이에 국내 신재생에너지 개발에 관심이 모이고 있다.
◇ 한국은 국토의 특성상 다른 나라들의 재생에너지 비율 중 가장 많은 부분을 차지하는 수력발전에 불리하다2),3). 태양열과 풍력 또한 마찬가지이며 이에 중장기적으로 재생에너지가 화석연료를 서서히 대 체하는 과정에서 미생물연료전지가 부각될 것으로 예상된다.
◇ 스마트시티 건설에 있어서 가장 중요한 것은 단순히 차세대 도시를 건설한다는 것 이전에 신재생에 너지를 통해 에너지를 자급자족할 수 있게 하는 것이다.
◇ 1960년대 연구되기 시작한 미생물연료전지는 폐수 처리와 전력 생산이 동시에 가능한 기술임이 부각되며 최근 연구가 급증하고 차세대 신재생에너지로서 주목을 받고 있다.
◇ 본 프로젝트는 스마트시티 내 주거단지에서 배출되는 음식폐기물을 대상으로 하였다. 음식폐기물의 유기물 제거로 음식폐기물 처리장의 처리 부담을 완화함과 동시에 유기물을 이용한 전력 생산으로 에너지 자립률이 개선될 것이다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

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특허 출원 내용

내용