미생물연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 지속적인 사회를 목표로 현재 에너지 공급형 폐수처리 공정으로 개발되고 있는혁신적인 전기화학 시스템이다. 환원 전극 기술 개발은 MFC의 실용화에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 실용적인 환원 전극 기술 개발을 위하여, 값비싼 백금 촉매를 대체할 활성탄의 물리화학적 개질에 따른 MFC의 성능 및 전기화학적 특성을 동일한 조건에서 비교하였다. 백금 환원 전극(Pt)의 최대 전력 밀도 976 mW/m2 에 대비하여, 활성탄을 코발트와 1,10-페난트롤린으로 800o C에서 개질하여 제작한 환원 전극(Co-N-C/AC)의 최대 전력 밀도가 1,526 mW/m2으로 백금 환원 전극(Pt)보다 56% 높았으며, 500o C 열처리한 활성탄 환원 전극(500AC)은 1,394 mW/m2이며, 아무 처리하지 않은 활성탄(Plain AC)은 1,014 mW/ m2 였다. 전기화학적 성능과 전력 생산에 있어 활성탄 환원 전극이 백금 환원 전극 보다 우수하였으며, 활성탄 촉매의 물리화학적 처리가 증가함에 따라 전기화학적 성능이 더 우수해졌다. 환원 전극 임피던스 측정 결과, 활성탄의 물리화학적 개질과 촉매의 교체에 의한 환원 전극의 전하 이동 저항의 감소에 의해 전기적인 성능이 향상된 것으로 생각된다.