황철석과 토착미생물이 광미를 활용한 전기 생산에 미치는 영향 = Effect of Pyrite and Indigenous Bacteria on Electricity Generation Using Mine Tailings

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 산성광산배수를 유발하는 광미를 연료전지 기술에 적용하여 유용하게 활용할 수 있는지 알아보기 위해 수행하였다. 황철석 성분을 함유한 광미와 철산화를 촉진하기 위한 철산화균을 포함한 토착세균을 사용하여 미생물연료전지를 구성하여, 광미 내 황철석 함량이 높을수록 연료전지의 전기적 효율이 향상됨을 확인하였다. 또한, 광미를 활용한 연료전지에서 토착세균 주입을 통해 전류밀도와 전력밀도를 각각 3배, 10배 정도 향상시켜, 철산화에 관여하는 미생물의 주입이 광미를 이용한 연료전지 효율 향상에 도움이 됨을 확인하였다. 본 연구는 광산 지역 토착세균의 생태학적 기능을 연료전지 기술과 활용해 광미로부터 오염유발 우려물질을 저감함과 동시에 전기 생산이 가능함을 확인하여, 광미를 활용한 미생물연료전지 기술이 광미의 무해화 및 전기 생산을 위한 기술로 사용될 수 있음을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Acid mine drainage (AMD) producing mine tailings can be beneficially recycled to generate electricity by applying fuel cell technology. Pyrite-containing mine tailings and indigenous bacteria from abandoned mine areas were used to construct fuel cells to investigate the effect of pyrite contents and the presence of iron-oxidizing bacteria. The results showed an enhanced electrical performance with a higher content of pyrite in mine tailings. The inoculation of the indigenous bacteria also enhanced the current density by about three times, and the power density by about 10 times. Overall, this study shows that the combined use of the ecological function of indigenous bacteria from mine areas and mine-tailings in fuel cells does not only contribute to reducing harmful effects of mine tailings but also generate electricity.

참고문헌 (Reference)

1 조은혜, "생태학적 기능을 이용한 광미 활용 전기 생산: 철산화박테리아를이용한 황철석 산화 속도 증진을 통한 전류 밀도 향상 가능성 평가" 응용생태공학회 1 (1): 19-24, 2014

2 지민규, "산성광산배수의 발생저감을 위한 황철석 표면의 피막형성 기술개발" 한국지하수토양환경학회 15 (15): 46-52, 2010

3 KIGAM, "Yearbook of Mineral Statistics" Mineral Commodity Information, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources 2014

4 MRC, "Yearbook of MIRECO Statistics" Mine Reclamation Corp. 2013

5 Leduc, L., "The chemolithotrophic bacterium Thiobacillus ferrooxidans" 14 : 103-119, 1994

6 Bonnissel-Gissinger, P., "Surface oxidation of pyrite as a function of pH" 32 : 2839-2845, 1998

7 Rodriguez, Y., "Study of bacterial attachment during the bioleaching of pyrite, chalcopyrite, and sphalerie" 20 : 131-141, 2003

8 Silverman, M.P., "Studies on the chemoautotrophic iron bacterium Ferrobacillus ferrooxidans : I. an improved medium and a harvesting procedure for securing high cell yields" 77 : 642-647, 1958

9 KIGAM, "Research, Analysis, and Evaluation of Geological and Environmental Hazards from Mining Activity" Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources 2014

10 Gleisner, M., "Pyrite oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans at various concentrations of dissolved oxygen" 225 : 16-29, 2006

11 Evangelou, V.P., "Pyrite Oxidation and Its Control" CRC Press 1995

12 MRC, "Prevention of loss of mine tailings" Mine Reclamation Corp

13 Weber, K. A., "Microorganism pumping iron : anaerobic microbial iron oxidation and reduction" 4 : 752-764, 2005

14 Logan, B. E., "Microbial fuel cells" John Wiley and Sons 2008

15 Baker, B.J., "Microbial communities in acid mine drainage" 44 : 139-152, 2003

16 Bacelar-Nicolau, P., "Leaching of pyrite by acidophilic iron-oxidizing bacteria in pure and mixed cultures" 65 : 585-590, 1999

17 O'Hayre, R. P., "Fuel Cell Fundamentals" 2006

18 Cheng, S., "Electricity generation from synthetic acid-mine drainage(AMD)water using fuel cell technologies" 41 : 8149-8153, 2007

19 Pesic, B., "An electrochemical method of measuring the oxidation rate of ferrous to ferric iron with oxygen in the presence of Thiobacillus ferrooxidans" 33 : 428-439, 1989

20 Johnson, D.B., "Acid mine drainage remediation options : a review" 338 : 3-15, 2005