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| 생체연료전지 전력 생성 성능 측정시스템 구성 모식도. (자료제공=고려대학교) |
고려대학교는 화공생명공학과 조진한 교수, 강원대 권정훈 교수로 구성된 연구팀이 높은 전류 생성 성능과 구동 안정성을 동시에 지닌 생체연료전지(BFC)를 개발했다고 31일 밝혔다.
BFC는 산화환원 반응에 기반한 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 초소형 장치로 심박조율기, 신경 자극기, 약물 전달 펌프를 비롯한 이식용 바이오메디컬 기기의 전력 공급원으로의 활용이 기대되고 있다.
다만 기존 탄소 기반의 BFC는 낮은 전력과 짧은 가동시간, 효소의 도입량을 증가시킬 때 전극이 두꺼워지며 활물질 층 내의 전하, 전자전달 능력의 한계로 우수한 성능 구현에 어려움이 있었다.
연구팀은 계면 상호작용을 이용해 다공성 면섬유에 탄소나노튜브와 금속 나노입자 기반의 전도성 박막을 도입, 독특한 구조를 지닌 금속산화물 나노입자와 생체효소를 섬유 가닥 표면에 균일하게 코팅함으로써 높은 비표면적과 전기전도성을 동시에 지닌 전극을 개발했다.
이를 통해 금속산화물 나노입자와 생체효소 간 안정적인 결합으로 높은 전력 밀도 및 구동 안정성을 동시에 확보할 수 있었다.
조진한 교수는 “이번에 개발된 고전도성, 고안정성 섬유 합사형 생체연료전지는 세계 최고 수준의 전력 생산 성능과 우수한 구동 안정성을 동시에 보유하고 있다”고 말했다.
이어 그는 “섬유 기반의 생체연료전지 전극은 유연할 뿐만 아니라 다양한 형태의 나노바이오 의료소재에 적용될 수 있을 것”이라며 “나아가 생체조건 하에서도 전력 생간 안전성이 우수해 웨어러블 및 인체 삽입형 소자 시장에 새로운 플랫폼을 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
과학기술정보통신부 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 10월26일자 온라인판에 게재됐다.
류용환 기자 fkxpfm@viva100.com
