미생물연료전지(MFC)는 폐기물 속에 포함된 유기물을 전기로 전환하는 시스템으로 스케일업(scale-up)과 전압 및 전류 향상을 위해서는 미생물연료전지의 스택(stack)이 필요하다. 미생물연료전지의 전압을 향상시키기 위해서는 직렬연결, 전류를 증가시키기 위해서는 병렬연결이 필요하며 각 연결방법에 따른 유기물 제거와 전력생산의 관계는 폐기물 처리와 에너지 전환 효율적인 측면에서 중요한 인자이며 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 2개의 미생물연료전지(MFC 1, 2) 셀을 미연결, 직렬 연결, 병렬 연결하였을 때 유기물 변화와 전류 발생량을 모니터링한 후 이에 따른 쿨롱효율을 분석하여 각 연결에 따른 유기물 변화와 에너지 전환 효율에 따른 효과적인 스택 방법을 제시하고자 한다. 미연결된 미생물연료전지(MFC unit 1, 2), 직렬 연결된 미생물 연료전지(MFC 1-2), 병렬연결된 미생물연료전지(MFC 1//2)의 하루 동안 변화된 화학적 산소 요구량(COD)는 각각 163mg, 213mg, 194mg으로 직렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 유기물 제거율을 보였다. 이 때 발생된 평균 전류는 각각 2.13mA, 2.83mA, 4.14mA로 병렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 전류 값을 보였으나 유기물 제거량과 전류 발생량으로부터 계산된 쿨롱효율은 각각 19.8%, 10.5%, 15.2%로 미연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 쿨롱효율 값을 나타났다. 비록 각기 다른 유기물 변화, 전류 생산, 쿨롱효율 값을 보였지만 각 연결에 따른 미생물연료전지의 성능을 측정하였을 때 비슷한 전력 값이 생산된 것을 확인할 수 있었으며 이는 각 연결 방법에 따른 에너지 손실이 다르다는 것으로 추측할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 미생물연료전지 스택시 병렬연결 방법이 폐기물 내에 유기물 처리와 에너지 전환 효율 적인 측면에서는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.

현재 폐기물 자원회수시설은 폐기물을 감량화‧무해화하고 소각처리시 발생되는 열을 이용하여 지역 기저 난방부하를 담당하고 있으며, 주민들에게 각종 편의를 제공하는 등 지역의 중요한 에너지원으로 자리하고 있다. 2012년 신재생에너지 통계에 따르면 전체 신재생에너지의 원별 공급비중에 있어서 폐기물에너지가 차지하는 비중은 67.8%로 나타나며, 그 중 산업폐기물 및 생활폐기물의 자원회수시설로부터 회수되는 에너지 생산량이 차지하는 비중은 전체 폐기물 에너지 생산량의 약 35%로 신재생에너지의 전체 공급비중을 고려할 경우 23.6%에 해당할 만큼 매우 중요한 비중을 차지하고 있다. 그러나 폐기물의 발생 및 성상이 불균일하고 특히 계절별로 상당한 차이가 있으며, 난방 열수요 또한 계절별로 큰 차이를 가지고 있다. 그로인해 에너지자원으로의 활용도는 감소한다. 본 연구에서는 폐기물 중간처리시설로서 자원회수시설들의 에너지 생산 및 활용실태를 파악하고 이를 효율적으로 이용하기 위한 기초자료를 확보하고자 한다. 에너지 전환효율을 평가하기 위해 수도권 소재 생활폐기물 자원회수시설 5곳을 대상으로 2011년 ~ 2013년 월별 에너지 생산, 손실, 공급량 등을 조사하였으며, 회수율법, R1, 손실율법을 이용하여 에너지 회수효율을 산정하였다. 5개 시설 전체 에너지 회수효율을 산정한 결과, 2013년 기준 회수율법 69.8%, R1 80.9%, 손실율법 68.8%를 나타내어 산정방식별로 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 회수된 여열을 사용량 기준으로 산정하였으며, 4개 시설(2012년 가동된 E 시설 제외) 3년간 평균 71.1%로 기존의 여열 생산량 기준으로 산정된 회수효율 75.5%와 다소 차이가 있었다. 각 시설별로 회수율법을 이용하여 최근 3년간 평균 에너지회수효율을 산정한 결과, A, B, C, D, E시설은 각각 74.6%, 69.3%, 71.7%, 64.6%, 61.0%을 나타내었으며, 시설규모가 가장 작은 E시설이 가장 회수효율이 낮았다. D시설의 경우, 대기오염방지시설 규모가 크고 옥외에 노출되어 있어 방열 및 기타 열손실이 많았으며, 이로 인해 에너지 회수효율이 비교적 낮았다. 계절별로는 하절기에 5개 시설 평균 63.4% ~ 68.9%의 회수효율을 나타낸 반면, 하절기를 제외한 연평균 회수효율은 71.2% ~ 76.1%를 나타내었는데, 이는 하절기에 열수요가 감소하여 생산된 에너지를 제대로 활용하지 못 했기 때문인 것으로 판단된다. 전기를 생산하는 시설은 2곳이었으며, 이들 시설은 하절기에 에너지 회수효율이 비교적 높게 나타나 에너지 회수방법을 다양화하였을 경우 그 효율도 높아짐을 확인할 수 있었다.