KR101122044B1 - 미생물 연료전지 - Google Patents

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KR101122044B1
KR101122044B1 KR1020100089568A KR20100089568A KR101122044B1 KR 101122044 B1 KR101122044 B1 KR 101122044B1 KR 1020100089568 A KR1020100089568 A KR 1020100089568A KR 20100089568 A KR20100089568 A KR 20100089568A KR 101122044 B1 KR101122044 B1 KR 101122044B1
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이승기
박재형
배성재
정성환
송영석
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

단일 세포를 포획하기에 적당한 크기를 갖는 포집부; 기 단일 세포의 대사과정 중에서 생성되는 전자를 상기 단일 세포 밖의 외부 회로에 전달하는 산화전극; 및 상기 외부 회로에서 사용된 전자를 상기 단일 세포 밖의 전자수용체로 전달하는 환원전극을 포함하되, 기 산화전극은 상기 포집부에 포획된 상기 단일 세포 내에 삽입될 수 있도록 미세 탐침 구조를 구비하는 미생물 연료전지가 제공된다.

Description

미생물 연료전지{Microbial Fuel Cell}
본 발명은 미생물 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 효율이 높고 에너지 밀도가 크게 증가된 미생물 연료전지에 관한 것이다.
미생물 연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 박테리아의 대사에너지를 이용하여 전기를 생성하는데, 폐기물을 포함한 모든 유기물질은 박테리아의 먹이가 될 수 있기 때문에 연료전지의 동력에 이용될 수 있다. 대체에너지 기술의 하나로 주목받고 있는 MFC는 폐수 중의 오염물질을 미생물의 먹이로서 제거하면서 연료로써 에너지 이용을 동시에 할 수 있을 뿐만 아니라 오염물질에서 직접 전기를 회수할 수 있는 고효율의 에너지 변환장치이다. 따라서 MFC를 폐수처리에 적용한다면 청정에너지를 제공할 수 있고, 더불어 폐수의 효과적인 처리도 가능하다.
도 1은 종래의 미생물 연료전지의 기본 작동과정을 보여주고 있다. 미생물 연료전지를 만들기 위해서는 여러 가지 요소가 필요하지만, 기본적으로 3가지 시스템이 필요하다고 할 수 있다. 첫째, 세포에서 생성되는 전자를 추출하기 위한 산화전극(anode), 둘째, 추출된 전자를 환원시키기 위한 환원전극(cathode), 셋째, 위 두 개의 전극을 분리하기 위한 이온 교환 박막(ion exchange membrane)이 필요하다. 기존의 미생물 연료전지는 인공적으로 제작된 박막을 사용하여 환원전극과 산화전극을 분리한 후 산화전극에서 군집 세포로부터 전자를 추출하고, 외부에서 공급된 산소가 환원전극에서 전자에 의해 환원되는 방식으로 작동된다.
현재 많은 연구 기관에서 미생물 연료전지의 상용화를 위한 연구가 진행 중이다. 하지만, 상용화의 가장 큰 걸림돌은 저효율로 인한 낮은 에너지 밀도에 있다고 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단일 세포를 포획하기에 적당한 크기를 갖는 포집부; 기 단일 세포의 대사과정 중에서 생성되는 전자를 상기 단일 세포 밖의 외부 회로에 전달하는 산화전극; 및 상기 외부 회로에서 사용된 전자를 상기 단일 세포 밖의 전자수용체로 전달하는 환원전극을 포함하되, 상기 산화전극은 상기 포집부에 포획된 상기 단일 세포 내에 삽입될 수 있도록 미세 탐침 구조를 구비하는 미생물 연료전지가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 상술한 미생물 연료전지를 단위 셀로 포함하며, 복수 개의 상기 단위 셀들이 서로 전기적으로 연결되어 2차원적 배열구조를 갖거나 또는 상기 2차원적 배열구조를 적층한 3차원적 배열구조를 갖는 미생물 연료전지 어레이가 제공된다.
도 1은 종래의 미생물 연료전지의 기본 작동과정을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 미생물 연료전지의 일 실시예를 나타낸 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명이 미생물 연료전지의 다른 실시예를 나타낸 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배열 구조를 갖는 미생물 연료전지 어레이를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 개시된 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 층, 막 등의 부분이 다른 부분 “위에”있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에”있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
배경 기술에서 상술한 미생물 연료전지의 낮은 효율은 군집 세포의 외부에 위치한 산화전극에서 세포들의 신진대사 과정에서 생성되는 전자를 추출하는 방식을 이용하기 때문이다. 이 경우 높은 에너지를 갖는 전자를 세포의 내부에서부터 추출하는 것이 어렵다. 즉, 군집 세포로부터 외부 전극을 이용하여 고효율의 에너지를 추출하는 것이 어렵다고 할 수 있다. 일반적인 미생물 연료전지의 경우 0.1~1W/m2 정도의 낮은 에너지 밀도가 보고되고 있다. 따라서 최근 연구 동향은 탄소나노튜브(CNT)를 사용하거나, 전극의 형상을 변화시켜 에너지 효율을 높이는 것에 초점이 맞춰져 있다. 최근에 발표된 연구 중에서, 전극의 형상을 변형시켜 1.5W/m2 정도의 에너지 밀도가 발표된 바 있으나, 이 또한 실제적인 응용을 위해서는 충분치 않다고 할 수 있다. 따라서 기존의 연구방식으로는 상용화를 위한 에너지 밀도를 달성할 수 없으므로, 개선된 미생물 연료전지를 제안하고자 한다.
도 2는 본 발명의 미생물 연료전지의 일 실시예를 나타낸 단면 개략도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 미생물 연료전지(100)는 주요 구성요소로서 단일 세포(150)를 포획하는 포집부(110), 미세 탐침 형상의 산화전극(anode, 120), 및 환원전극(cathode, 130)을 포함하고 있다.
포집부(110)는 미생물 세포들의 군집이 아닌 단위체 형태, 즉 단일 세포(150)를 포획하기에 적당한 크기를 가진다. 단일 세포(150)가 용이하게 포획되도록 예를 들어 포집부(110)는 입구 바깥쪽이 넓은 우물 구조(well structure)를 가질 수 있다. 미생물 연료전지(100)에 사용되는 단일 세포(150)의 크기는 5~20㎛ 정도이므로 단일 세포(150)의 종류에 따라 우물 구조의 크기도 이와 비슷하게 제조되는 것이 바람직하다. 상기 우물 구조는 기판(160) 위에 반도체 공정 기술에 의해 제조될 수 있다. 기판(160)은 실리콘 또는 유리 기판을 포함하여 반도체 공정 기술의 적용이 가능한 다양한 종류가 사용될 수 있다.
미생물 연료전지(100)는 단일 세포(150)를 포집부(110)에 포집함으로써 비로소 연료전지로서 작동될 수 있다. 이때 미생물 세포가 단일 세포(150) 단위로 포획되도록 함으로써, 미생물 연료전지(100)는 종래의 군집 세포를 이용한 미생물 연료전지와 달리 개개의 세포를 이용할 수 있는 단일 세포 기반의 연료전지가 된다. 단일 세포(150)를 포집부(110) 내로 포집하기 위해 마이크로 유체 시스템(micro fluidics)이나 유전 전기 영동(DEP) 방식을 이용할 수 있다. 미생물 연료전지(100)는 단일 세포(150) 각각을 제어하여 에너지를 추출함으로써 군집 세포에서 충분히 사용되지 않고 에너지가 소비되는 것을 방지할 수 있다.
산화전극(120)은 환원전극(130)과 동일 기판(160) 상부에 위치하며 동시에 상기 포집부 내부에 위치하고 있다. 산화전극(120)은 미세 탐침 구조를 구비함으로써 포집부(110)에 포획된 단일 세포(150) 내에 삽입될 수 있다. 단일 세포(150)는 세포 내에서 대사 과정에 의해 전자를 방출할 수 있는 미생물이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 대사 과정은 광합성 작용일 수 있다. 산화전극(120)은 단일 세포(150)의 대사과정 중에서 생성되는 전자를 단일 세포(150) 밖의 외부 회로(170)에 전달한다.
단일 세포(150)는 태양광과 같은 외부의 빛을 받아 광합성을 할 수 있는 조류나 광합성 미생물 또는 기타 전자를 생성하는 신진대사를 할 수 있는 미생물을 포함한다. 단일 세포(150)는 배양액(180) 내에서 성장하면서 세포 내에서 활발한 대사 과정을 일으킨다. 단일 세포(150)가 광합성 등의 전자를 생성하는 신진대사를 하면 내부에서 전자가 생성되고 전자는 여러 에너지 상태의 단계로 이동하면서 빛 에너지를 화학 에너지로 변화시킨다. 이러한 여러 에너지 상태의 전자는 높은 에너지를 지니고 있을 때 추출될수록 고효율의 에너지로 전환될 수 있다.
미세 탐침 구조의 산화전극(120)은 마이크로 또는 나노 스케일의 크기를 가짐으로써 단일 세포(150)의 세포막(155)을 관통하여 삽입될 수 있다. 상기 미세 탐침 구조의 팁 말단의 곡률 반경은 수십 nm 정도이며, 종횡비는 5 이상으로 유지할 경우 단일 세포(150) 내의 삽입이 용이할 수 있다. 상기 미세 탐침 구조는 광합성 대사 과정의 여러 단계 중 가장 높은 단계의 에너지에 있는 전자를 추출하는 역할을 하게 된다. 따라서 높은 에너지의 전자를 추출할 때 효율적인 에너지 전환을 위해서 전극의 전하 이동 저항(charge transfer resistance)이 낮은 물질을 탐침의 재료로 제작하는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 미세 탐침 구조는 탄소나노튜브나 나노 와이어의 형태를 가질 수 있으며, 백금, 금, 흑연 등의 재질이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 미세 탐침 구조로서 유리질 탄소 전극이나 ITO 전극이 코팅된 실리콘 탐침 등이 사용될 수 있다.
광합성 대사를 하는 단일 세포(150)를 예를 들어 설명한다면, 전극 물질을 최적화할 경우 광합성 대사의 여러 단계 중에서 가장 높은 에너지 상태의 전자를 추출할 수 있게 된다. 예를 들어 제1 광계에서 빛에너지에 의해 페레독신(Fd)으로부터 나온 높은 에너지 상태의 전자가 단일 세포(150) 내 충진액(152)에서 곧바로 상기 미세 탐침 구조의 산화전극(120)으로 전달될 수 있다.
상기 미세 탐침 구조가 단일 세포(150)의 세포막(155)을 관통하여 삽입되는 과정은 가압 방식 또는 흡입 방식으로 수행될 수 있다. 가압을 위해 미생물 연료전지(100) 상부에 가압부(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 가압부가 단일 세포(150)를 산화전극(120) 방향으로 배양액(180)에 대해 압력을 가하면 단일 세포(150) 내에 상기 미세 탐침 구조가 삽입되어 세포 내 전자를 추출할 수 있다. 한편, 흡입 방식으로 수행될 경우 상기 미세 탐침 구조의 산화전극(120)에 마이크로피펫과 같이 미세 관(미도시)을 형성하고 기판(160) 하부로부터 공기를 흡입(suction)하는 장치(미도시)를 구비하여 단일 세포(150)를 흡입함으로써 상기 미세 탐침 구조의 산화 전극(120)을 단일 세포(150) 내에 삽입하는 것도 가능하다. 상기 미세 탐침 구조의 삽입 과정은 압력차를 이용한 방식이라면 그 외 어떠한 형태로도 구현가능하다.
상기 미세 탐침 구조는 절연막(140)을 더 포함할 수 있다. 절연막(140)은 상기 추출된 전자가 외부 회로(170)로 전송될 때 단일 세포(150) 내 충진액(152)으로부터 환원전극(130)으로 누설되지 않도록 단일 세포(150) 내에 삽입시 노출된 부분을 보호할 수 있다.
미생물 연료전지(100)는 산화전극(120)과 환원전극(130)을 외부 회로(170)에 연결시키는 연결 전극들(190a, 190b)을 더 구비할 수 있다. 미생물 연료전지(100)가 포집된 단일 세포(150)로부터 외부로 전자를 포집하기 위해서는 전기적인 연결이 필요하다. 외부 잡음의 영향을 줄이고 누설 전류에 의한 손실을 줄이기 위해서는 단위 연료전지에서 외부 회로(170)로 연결되는 전기적 연결부의 길이가 짧을수록 유리하다. 따라서 전기적 연결을 위해 포집부(110)의 아래쪽으로 기판(160)을 관통하여 외부 회로(170)로 바로 연결되는 연결 구조들(190a, 190b)이 구비되는 것이 바람직하다.
환원전극(130)은 외부 회로(170)에서 사용된 전자에 의한 환원반응이 일어나는 곳이다. 상기 환원반응은 단일 세포(150) 외부의 전자수용체로 외부 회로(170)에서 사용된 전자를 전달시키는 과정이다. 상기 전자수용체의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 상기 대사과정에서 생산되어 단일 세포(150) 외부로 방출되는 산소일 수 있다. 단일 세포(150)의 대사과정에서 세포막(155)을 관통하여 외부로 산소가 방출될 수 있으며, 방출된 산소가 환원전극(130)에서 전자에 의해 환원된다. 효과적인 환원반응을 위해 환원전극(130)은 포집부(110) 내면에 배치될 수 있다.
산화전극(120)과 환원전극(130)은 단일 세포(150)의 세포막(155)을 통해 분리된다. 결국 본 발명의 미생물 연료전지는 세포막을 이온 교환 박막으로 이용하고 세포 내부에서 자체 생산한 산소를 전극의 환원 반응에 이용함으로써 자기유지형 미생물 연료전지가 될 수 있다.
본 발명의 미생물 연료전지(100)에 있어서, 산화전극(120)과 환원전극(130)에서 일어나는 각각의 전극반응은 예를 들어 다음과 같이 진행될 수 있다.
i) 산화전극: Fd2 + → Fd3 + + e-
ii) 환원전극: O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
세포막을 출입하는 물질로서 산소 및 pH를 맞추기 위해서 H+와 기타 여러 이온들이 움직일 수 있다.
도 3은 본 발명이 미생물 연료전지의 다른 실시예를 나타낸 단면 개략도이다. 도 3을 참조하면, 도 2와 마찬가지로 본 발명의 미생물 연료전지(200)는 주요 구성요소로서 단일 세포(250)를 포획하는 포집부(210), 미세 탐침 형상의 산화전극(anode, 220), 및 환원전극(cathode, 230)을 포함하고 있다.
본 실시예가 도 2의 실시예와 다른 점은 산화전극(220)이 제1 기판(260)의 포집부(210) 내에 위치하지 않고 제1 기판(260)과 대향하고 있는 제2 기판(265)에 위치하고 있다는 점이다. 즉, 산화전극(220)은 환원전극(230)과 대향하는 별도의 기판 상부에 위치하며 동시에 포집부(210) 외부에 위치한다.
산화전극(220) 및 환원전극(230)이 별도의 서로 다른 기판들에 위치함으로써 미생물 연료전지(200)의 제조시에 각각의 기판들에 대한 마이크로 공정이 상대적으로 용이할 수 있다. 또한 포집부(210) 내에 단일 세포(250)을 포획한 다음, 제1 기판(260)과 제2 기판(265) 사이의 거리를 직접 제어하여 산화전극(220)의 미세 탐침 구조가 단일 세포(250)를 상부에서 가압하게 함으로써 단일 세포(250) 내에 산화전극(220)을 삽입시킬 수 있다. 이 경우 별도의 가압부가 필요하지 않을 수 있다.
기타 본 실시예에서 언급하거나 언급하지 않은 구성요소들(210, 220, 230, 240, 250, 252, 255, 260, 270, 280, 290a, 290b)에 대한 자세한 설명은 도 2의 실시예의 구성요소들(110, 120, 130, 140, 150, 152, 155, 160, 170, 180, 190a, 190b에 대한 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.
상술한 몇몇 실시예들에 나타난 미생물 연료전지가 종래 미생물 연료전지에 비해 에너지 효율과 밀도 면에서 우수하지만, 단위 셀의 수준에서 절대적 에너지 양이 충분하다고 할 수 없다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미생물 연료전지를 단위 셀로 포함하며, 복수 개의 상기 단위 셀들이 서로 전기적으로 연결되어 2차원적 배열구조를 갖거나 또는 상기 2차원적 배열구조를 적층(stack)한 3차원적 배열구조를 갖는 미생물 연료전지 어레이가 제공된다. 상기 3차원적 배열구조의 경우, 상기 2차원적 배열구조가 기판을 관통하는 연결구조를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 미생물 연료전지를 다중 배열구조를 갖는 어레이 형태로 구현함으로써 추출되는 에너지 양을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배열 구조를 갖는 미생물 연료전지 어레이를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 4를 참조하면, 상술한 단위 셀 형태의 미생물 연료전지 구조가 2차원적으로 연결되어 있는 어레이 형태로 되어 있어 많은 에너지를 추출할 수 있도록 한다. 상기 단위 셀 각각에 전극 연결 구조를 이용하여 전자를 추출하고 이를 외부 회로에서 포집하여 에너지의 활용 및 저장이 가능하다. 상기 미생물 연료전지 어레이는 MEMS/NEMS와 같은 미세 공정기술에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 미생물 연료전지는 종래의 미생물 연료전지와 달리 군집 세포가 아닌 단일 세포 각각에 대해 전극을 삽입하여 높은 에너지의 전자를 추출하므로 효율이 높다. 또한 군집 세포에서 충분히 사용되지 않고 소비되는 에너지를 추출할 수 있으므로 효율을 더 높일 수 있다.
또한 별도의 이온 교환 박막을 사용하지 않으며, 세포 내부의 세포막이 이온 교환 박막을 대체할 수 있다. 종래의 미생물 연료전지는 전극들을 분리하는 이온 교환 박막이 추가로 필요하고 환원 반응을 위해 외부에서 지속적으로 산소를 공급하는 장치가 별도로 필요로 하였다. 이는 시스템 소형화의 큰 걸림돌이 되고 박막의 신뢰성 및 수명에 의해 시스템 성능에 영향을 미치게 되어 상용화를 막는 문제가 있었다. 반면 본 발명의 미생물 연료전지는 세포 내부에서 자체 생산한 산소를 전극의 환원 반응에 이용함으로써 추가적인 박막의 제작이나 외부에서의 지속적인 산소 공급이 필요 없게 된다. 결국 본 발명의 미생물 연료전지는 시스템이 간단하며 자기유지형 미생물 연료전지가 될 수 있다. 따라서 시스템의 크기를 획기적으로 줄여 에너지 밀도를 크게 증가시킬 수 있다.
또한 산화전극이 세포 내부에 위치되도록 함으로써 전자추출을 위해 독성 문제를 유발할 수 있는 산화환원 매개체를 사용할 필요가 없는 유리한 효과를 가진다. 본 발명의 미생물 연료전지는 효율이 높은 단위 셀들을 2차원적 또는 3차원적으로 집적하여 어레이로 확장될 경우, 출력이 더욱 극대화될 수 있다. 본 발명의 미생물 연료전지를 사용할 경우 높은 효율로 친환경 청정에너지 생산이 가능하며 초소형 소자로 구현이 되어 종래 전기화학 전지나 태양전지를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 에너지 생산과정에서 미생물 세포를 활용하여 이산화탄소를 제거하고 산소를 발생시키므로 환경정화 기술로 활용될 수 있다. 기타, 단일 세포를 기반으로 하는 본 발명의 미생물 연료전지 기술은 세포의 광합성 및 신진대사 활동을 활용하고 측정하는 기술에 적용되어 환경 센서 제작 기술의 발전에 기여할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술하였지만, 해당 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 실시예들을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 단일 세포를 포획하기에 적당한 크기를 갖는 포집부;
    상기 단일 세포의 대사과정 중에서 생성되는 전자를 상기 단일 세포 밖의 외부 회로에 전달하는 산화전극; 및
    상기 외부 회로에서 사용된 전자를 상기 단일 세포 밖의 전자수용체로 전달하는 환원전극을 포함하되,
    상기 산화전극은 상기 포집부에 포획된 상기 단일 세포 내에 삽입될 수 있도록 미세 탐침 구조를 구비하는 미생물 연료전지..
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 포집부는 우물 구조를 갖는 미생물 연료전지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 미세 탐침 구조는 상기 추출된 전자가 상기 외부 회로로 전송될 때 상기 단일 세포 내 충진액으로부터 상기 환원전극으로 누설되지 않도록 상기 단일 세포 내에 삽입시 노출된 부분을 보호하는 절연막을 더 포함하는 미생물 연료전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 산화전극과 상기 환원전극을 상기 외부 회로에 연결시키는 연결 전극을 더 포함하는 미생물 연료전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 환원전극은 상기 포집부 내면에 배치되는 미생물 연료전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전자수용체는 상기 대사과정에서 생산되어 상기 단일 세포 외부로 방출되는 산소인 미생물 연료전지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 산화전극과 상기 환원전극은 상기 단일 세포의 세포막을 통해 분리되는 미생물 연료전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 산화전극은 상기 환원전극과 동일 기판 상부에 위치하며 동시에 상기 포집부 내부에 위치하는 미생물 연료전지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 산화전극은 상기 환원전극과 대향하는 별도의 기판 상부에 위치하며 동시에 상기 포집부 외부에 위치하는 미생물 연료전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 산화전극이 상기 단일 세포 내에 삽입되는 과정이 가압 방식 또는 흡입 방식으로 수행되는 미생물 연료전지.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 미생물 연료전지를 단위 셀로 포함하며, 복수 개의 상기 단위 셀들이 서로 전기적으로 연결되어 2차원적 배열구조를 갖거나 또는 상기 2차원적 배열구조를 적층한 3차원적 배열구조를 갖는 미생물 연료전지 어레이.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241340B1 (ko) 2011-03-25 2013-03-11 단국대학교 산학협력단 미세 탐침 어레이를 구비한 미생물 연료전지
KR101618923B1 (ko) 2013-04-30 2016-05-18 단국대학교 산학협력단 마이크로 팁 전극체 및 이의 제조방법
KR20170041305A (ko) 2015-10-06 2017-04-17 단국대학교 산학협력단 에너지 생산 지속을 위한 세포 교환형 미생물 연료전지 및 미생물 연료전지용 세포 패치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020086625A (ko) * 2001-01-09 2002-11-18 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 세포외 전위 측정용 디바이스, 그것을 사용한 세포외 전위측정 방법 및 그것을 구비한 고속 약품 스크리닝 장치
US20050150767A1 (en) 2004-01-14 2005-07-14 Industrial Technology Research Institute Method for assembling carbon nanotubes and microprobe and an apparatus thereof
JP2009140781A (ja) 2007-12-07 2009-06-25 Sony Corp 燃料電池およびその製造方法ならびに酵素固定化電極およびその製造方法ならびに電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020086625A (ko) * 2001-01-09 2002-11-18 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 세포외 전위 측정용 디바이스, 그것을 사용한 세포외 전위측정 방법 및 그것을 구비한 고속 약품 스크리닝 장치
US20050150767A1 (en) 2004-01-14 2005-07-14 Industrial Technology Research Institute Method for assembling carbon nanotubes and microprobe and an apparatus thereof
JP2009140781A (ja) 2007-12-07 2009-06-25 Sony Corp 燃料電池およびその製造方法ならびに酵素固定化電極およびその製造方法ならびに電子機器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241340B1 (ko) 2011-03-25 2013-03-11 단국대학교 산학협력단 미세 탐침 어레이를 구비한 미생물 연료전지
KR101618923B1 (ko) 2013-04-30 2016-05-18 단국대학교 산학협력단 마이크로 팁 전극체 및 이의 제조방법
KR20170041305A (ko) 2015-10-06 2017-04-17 단국대학교 산학협력단 에너지 생산 지속을 위한 세포 교환형 미생물 연료전지 및 미생물 연료전지용 세포 패치
KR101872075B1 (ko) * 2015-10-06 2018-06-28 단국대학교 산학협력단 에너지 생산 지속을 위한 세포 교환형 미생물 연료전지 및 미생물 연료전지용 세포 패치

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