[프라임경제] 최은표 전남대 기계공학부 교수와 박정열 서강대 기계공학과 교수 연구팀이 전기뱀장어의 발전 원리와 구조를 모사한 마이크로 크기의 고전압 에너지 발생기를 개발하는데 성공했다고 26일 밝혔다.
인체 삽입형 의료기기 및 마이크로·나노 로봇과 같은 미래기기 개발을 위해서는 에너지 공급원에 관한 연구가 필수적이지만 오염물질 방출 없이 지속적으로 전원을 공급할 수 있는 장치에 대한 연구는 부족한 실정이다.
또 최근 마이크로 디바이스의 전원 공급 장치로 오염물질 없이 전기 생산이 가능한 이온 농도차 발전이 주목받고 있으나 기존 기술로는 양이온 또는 음이온 막 한 개만 사용이 가능해 출력 전압이 매우 낮아 실제 활용에는 한계가 있다.
이와 같은 상황에서 연구팀은 수천개 이상의 전기발생세포(전기뱀장어의 생체 내 이온 농도차를 유지하고 이온의 선택적인 이동을 허용하는 세포)가 직렬 연결돼 있어 필요 시 이온 농도차에 의한 이온 이동을 통해 약 600볼트의 전압을 발생시킬 수 있는 전기뱀장어의 발전 원리를 모방했다. 이를 이용해 마이크로 크기의 고전압 에너지 발생기를 개발한 것.
개발된 고전압 에너지 발생기는 양이온 또는 음이온만을 통과시키는 3차원 나노채널 네트워크 기반의 이온 교환막을 제작해 일정한 간격으로 직렬 배치하고 그 사이에 이온 농도차를 발생시켜 수 ㎜의 크기에서 1볼트 정도의 전압을 얻었다.
연구팀은 이온 교환막 사이의 거리를 최적화시켜 전기뱀장어 전기발생세포의 세포막 사이 거리와 비슷한 간격(약 80㎛)을 찾아냈으며 인공적인 단일 셀에서 발생하는 전압도 전기뱀장어의 전기발생세포에서 생성되는 전압(150㎷)과 매우 유사하다는 사실을 확인했다.
최은표 교수는 "이 기기를 활용하면 인체의 땀, 혈액, 오줌 등을 통해서도 에너지를 얻을 수 있다"고 설명했다.
이번 연구 성과는 에너지분야 국제학술지인 'Nano Energy' 12월1일자에 게재됐다.
