면섬유로 인체 삽입 가능한 "고성능 생체 연료전지 개발"
면섬유로 인체 삽입 가능한 "고성능 생체 연료전지 개발"
  • 이원섭 기자
  • 승인 2018.11.06 16:49
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

국내 연구진이 섬유를 이용해 인체 삽입이 가능한 고성능 생체 연료전지를 개발했다.
 
한국연구재단(이사장 노정혜)은 고려대학교 조진한 교수와 미국 조지아텍 이승우 교수가 공동 연구를 통해 면섬유에 금속 나노입자를 코팅한 뒤 생체 효소를 넣어 생체이식이 가능한 생체 연료전지 개발에 성공했다고 6일 밝혔다.
 
생체 연료전지는 촉매를 생체 효소로 대체하고, 포도당이 산화할 때 생성하는 전자를 전극으로 수집해 전력을 만든다. 상온에서 구동이 가능해 차세대 의료용 에너지 공급 장치로 주목받고 있다.
 
하지만 기존 평판 전극형 생체 연료전지는 전력생산 효율과 생체 내 안정성이 낮고, 유연성과 물리적 특성이 좋지 않아 실용화에 한계가 있었다.
 
이에 연구팀은 면섬유 표면에 나노 크기의 금 나노입자를 균일하게 코팅해 섬유의 다공성 표면을 유지하면서도 높은 전기 전도도를 갖는 고성능 생체 연료전지 전극을 개발하는 데 성공했다.
 
연구팀이 제작한 면섬유 전극은 기계적·구조적 특성의 변화 없이 금속의 전기 전도도를 나타낸다. 이 면섬유 전극 기반의 생체 연료전지는 넓은 표면적을 갖는 다공성 구조로 전류 밀도와 전력 성능도 획기적으로 향상됐다.
 
연구팀은 이번 연구에서 단분자 리간드 치환 층상자기조립법을 이용했다. 금속나노 입자 간 거리를 최소화해 전극의 내부 저항을 획기적으로 낮추고 전자 전달의 효율을 극대화하면서 이를 통해 높은 전력 성능을 구현할 수 있었다.
 
또 전해질 분리막이 필요 없고 소형화가 가능해 심장 기능 정지 시 사용하는 페이스메이커, 신경자극기 등 체내 삽입형 의료기기 전력 공급원으로서의 활용 가능성도 확인했다.
 
조진한 교수는 “이번에 개발한 고전도성 면섬유 전극은 생체 연료전지 전극으로 활용한 최초 사례로, 최고의 전력 생산 성능을 보였다”며 “면섬유 기반 생체 연료전지 전극은 유연하면서 물성이 좋고, 효율과 안정성도 우수해 웨어러블 및 인체 삽입형 소자의 새로운 플랫폼을 제공할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
 
이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업(중견연구)(과학기술정보통신부 소관), 학문후속세대양성사업(교육부 소관)의 지원으로 수행됐다.
 
연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 지난달 26일자 논문으로 게재됐다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.