20일 한국연구재단(이사장 조무제)은 박정열(서강대학교)·최은표(전남대학교) 교수 연구팀이 전기뱀장어의 발전 원리와 구조를 모사한 마이크로 크기의 고전압 에너지 발생기를 개발하였다고 밝혔습니다.
인체 삽입형 의료기기, 마이크로·나노 로봇과 같은 미래형 기기 개발을 위해서는 에너지 공급원에 관한 연구가 필수적인데요.
그동안 마이크로·나노 크기의 디바이스의 급속한 발전에도 여전히 오염물질 방출 없이 지속해서 전원을 공급할 수 있는 장치 연구는 부족한 실정이었다고 합니다.
최근 마이크로 디바이스의 전원공급 장치로 오염물질 없이 전기 생산이 가능한 이온 농도차 발전이 주목받고 있으나, 기존 기술로는 출력 전압이 매우 낮아 실제 활용에는 한계가 있었습니다.
연구팀은 이온 농도차에 의한 이온 이동을 통해 약 600V의 전압을 발생시킬 수 있는 전기뱀장어의 발전 원리를 모방해 마이크로 크기의 고전압 에너지 발생기를 개발하는 데 성공했다고 합니다.
이번에 개발된 고전압 에너지 발생기는 양이온 또는 음이온만을 통과시키는 3차원 나노채널 네트워크 기반의 이온 교환막을 일정한 간격으로 직렬 배치하고, 그사이에 이온 농도차를 발생시켜 수 mm의 크기에서 1V 정도의 전압을 얻도록 설계됐습니다.
연구팀은 이온 교환막 사이의 거리를 최적화시켜 전기뱀장어의 전기발생세포의 세포막 사이 거리와 비슷한 간격(약 80㎛)을 찾아냈으며 인공적인 단일 셀(cell)에서 발생하는 전압도 전기뱀장어의 전기발생세포에서 생성되는 전압(150㎷)과 매우 유사하다는 사실을 확인했습니다.
박정열 교수는 “작은 부피에서도 높은 전압을 발생시킬 수 있다면 인체 삽입형 의료기기나 마이크로·나노 로봇과 같은 미래기기 개발을 현실화할 수 있을 것”이라며 “나아가 인체의 땀, 혈액, 오줌 등을 통해서도 에너지를 얻을 수 있다”라고 설명했습니다.
이 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구지원사업 일환으로 수행됐으며 에너지분야 국제학술지 나노에너지(Nano Energy) 12월 1일에 게재되었다고 하네요.
