박테리아 종이 배터리

박테리아 종이 배터리

박테리아 종이 배터리는 엑소일렉트로겐(exoelectrogens)이라고 불리는 박테리아를 사용한 종이 배터리이다. 자신의 세포 바깥으로 전자를 전달하는 특별한 형태의 박테리아인데 수분이 닿으면 전자를 생성하는 활동을 한다. 생성된 전자는 세포막을 통과해 외부에 있는 전극과 접촉을 하고 전원을 공급한다. 이러한 성질을 이용해 배터리를 개발했다.

태양광이나 풍력 등 발전설비가 없고 기존 배터리 이용도 어려운 밀림지대 같은 오지에서는 전기로 작동하는 질병 진단기기를 사용하거나 온도에 민감한 백신 등을 저장하는 일은 운반성이 좋은 전원장치 없이는 어렵다. 하지만 이제 이 역할을 박테리아 종이 배터리가 할 수 있게 됐다. 그러나 배터리의 짧은 수명 문제는 여전히 보완점으로 남아 있다.

2018년 8월, 미국 보스턴에서 열리고 있는 제256차 미국화학회(ACS) 연례학술대회 및 전시회에서 뉴욕주립 빙엄턴대 한인 과학자인 최석흔 부교수가 종이로 제작되고 박테리아로 구동되는 전지를 발표했다. 출력이 낮아 낮은 전력을 요구하는 바이오센서에 응용할 수 있다.

배경

종이는 바이오센서 재료로서 독특한 이점을 가지고 있다. 저렴하고 일회용으로도 쓸 수 있고, 유연하고 넓은 표면적을 지닌다. 그러나 정교한 센서들은 전원 공급이 필요한데, 시중에서 파는 전지들은 너무 낭비적이고 비싸서 종이 기판용으로 쓸 수가 없다. 어쨌든 가장 좋은 솔루션은 종이 기반의 바이오-배터리이다.

최교수 연구팀은 이전에 주변 환경에서 오염물질을 검출할 뿐 아니라 값싸고 편리하게 질병과 건강상태를 진단할 수 있는, 종이 기반의 일회용 바이오센서들을 개발한 적이 있다.

이런 도구들은 색깔 변화에 따라 결과를 나타내나 종종 감지율이 좋지 않을 때가 있다. 감지율을 높이려면 바이오센서에 전원공급이 필요하다. 이에 따라 최교수는 이같은 일회용 도구에 쉽게 통합시킬 수 있는, 박테리아로 구동되는 값싼 종이 전지 개발을 구상했다.

연구팀은 종이 표면에 금속과 다른 재료로 만든 얇은 층을 인쇄한 종이 배터리를 만들었다. 그런 다음 종이 위에 동결 건조된 엑소일렉트로겐(exoelectrogens)을 입혔다. 엑스일레트로겐이란 자신의 세포 바깥으로 전자를 전달하는 특별한 형태의 박테리아다.

전자는 이 박테리아들이 스스로 에너지를 만들 때 생성돼 세포막을 통과해 나가게 된다. 세포막을 통과한 전자는 외부에 있는 전극과 접촉해 전지에 전원을 공급한다.

또한, 연구팀은 배터리를 활성시키기 위해 여기에 물과 타액(saliva)을 추가했는데, 그 이유는 박테리아를 빠른 시간 안에 소생시키기 위함이었다. 실험 결과, 2분 내로 소생된 박테리아는 발광 다이오드와 계산기에 전력을 공급하기 충분한 전자를 생산해냈다고 한다.

과학자들이 제안한 엑소일렉트로겐이 전자를 전달하는 방법. 왼쪽부터 직접 전송, 전자 셔틀을 통한 전송, 전도성 바이오 필름을 통한 전송, 전도성 필리(Pili)를 통한 전송.

 

참고자료

• 김나연·송준호 기자, 〈비용 저렴, 변형 쉽고, 효율 좋은…종이 배터리 뜬다〉, 《가천대신문》, 2018-09-17

같이 보기

• 박테리아
• 엑소일렉트로겐

이 박테리아 종이 배터리 문서는 배터리에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조, 자동차 부품, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리 □■⊕, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물 배터리 종류 1차전지 • 2차전지 • 3차전지 • AA 전지 • AAA 전지 • HFC • LCO • LFP • LMO • LTO • NCA • NCM • NCMA • 각형 배터리 • 건전지 • 고전압 배터리 • 고체전지 • 공기전지 • 과산화은전지 • 구반반 배터리 • 그래핀 배터리 • 금속 공기 배터리 • 나노셀룰로스 종이 배터리 • 나트륨이온 배터리 • 나트륨 황 배터리 • 납축전지 • 니켈 수소 배터리 • 니켈 카드뮴 배터리 • 다이아몬드 배터리 • 단추형 전지 • 대용량 배터리 • 대형배터리 • 동위원소 배터리 • 리튬공기전지 • 리튬 망간 배터리 • 리튬메탈 배터리 • 리튬 이산화탄소 배터리 • 리튬이온 배터리 • 리튬 인산철 배터리 • 리튬전지 • 리튬 코발트 배터리 • 리튬 티타네이트 배터리 • 리튬 폴리머 배터리 • 리튬 하이니켈 배터리 • 리튬 황 배터리 • 마그네슘 배터리 • 망가니즈전지 • 모래 배터리 • 무음극배터리 • 물리전지 • 미생물 연료전지 • 바나듐 배터리 • 바나듐 레독스 흐름 배터리 • 바나듐이온 배터리 • 바빌로니아 전지 • 박막배터리 • 박테리아 배터리 • 박테리아 종이 배터리 • 반고체 배터리 • 배터리 • 베타 배터리 • 보조배터리 • 볼타전지 • 불소이온 배터리 • 블레이드 배터리 • 비축전지 • 사원계 배터리 • 산화물 전고체 배터리 • 산화은전지 • 삼원계 배터리 • 설탕 배터리 • 세라믹 축전기 • 소금 배터리 • 소형배터리 • 수소연료전지 • 수은전지 • 슈퍼커패시터 • 습전지 • 아연공기전지 • 아연 탄소 전지(르클랑셰 전지) • 아폴로 • 알루미늄 공기전지 • 알루미늄 공기 흐름 전지 • 알칼리전지 • 얼티엄 배터리 • 에너지저장장치(ESS) • 에이터너스 • 연료전지 • 열전지 • 용융염 배터리 • 원자력전지 • 원통형 배터리 • 육둘둘 배터리 • 인섀시 배터리 • 전고체 배터리 • 전지 • 종이 배터리 • 중형배터리 • 차세대 배터리 • 초소형배터리 • 축전기(콘덴서) • 축전지 • 칼륨 배터리 • 칼슘 배터리 • 커패시터 • 코인셀 배터리 • 태양전지 • 파우치형 배터리 • 파워월 • 팔일일 배터리 • 폐배터리 • 폴리머 배터리 • 폴리머 전고체 배터리 • 프리폼 배터리 • 플렉서블 배터리 • 하이니켈 배터리 • 하이브리드 리튬메탈 배터리 • 해수전지 • 핵 배터리 • 화학전지 • 황화물 전고체 배터리 • 흐름전지(레독스 플로우 배터리) 배터리 기술 ALD • CCS • CSG • CTB • CTV • K-배터리 • MPI • MTB • NCMX • PCM • SRS • 건식분리막 • 계면 • 계면저항 • 계면활성제 • 고용량 • 고체전해질 • 고출력 • 공랭식 • 굴곡도 • 기공 • 기억효과(메모리 효과) • 냉각시스템 • 다공성 • 대용량 • 덴드라이트 • 드라이룸 • 모듈투바디(MTB) • 무기 고체 전해질 • 바인더 • 박막 • 박막화 • 방열판 • 방열핀 • 배터리관리시스템(BMS) • 배터리데이 • 배터리모듈 • 배터리 보호회로모듈 • 배터리셀 • 배터리 케이스 • 배터리 패키징 • 배터리팩 • 배터리하우징 • 배터리 히팅 시스템 • 복합전해질 • 분리막 • 블랙파우더 • 비전해질 • 사물배터리 • 산화물 • 산화물계 전해질 • 세라믹 코팅 • 세라믹 코팅 분리막 • 셀밸런싱 • 셀투바디(CTB) • 셀투비클(CTV) • 셀투섀시(CTC) • 셀투카(CTC) • 셀투팩(CTP) • 소용량 • 수랭식 • 스태킹 • 습식분리막 • 실리콘 음극재 • 실버코팅 • 안전성 강화 분리막(SRS) • 액체전해질 • 양극박 • 양극소재 • 양극재 • 양극판 • 양극활물질 • 여과 • 열폭주 • 열화현상 • 와인딩 • 용량 • 유기 고체 전해질 • 유랭식 • 음극소재 • 음극재 • 음극판 • 음극활물질 • 이온전달막 • 이온전도도 • 이온화 • 저용량 • 저출력 • 전고체 • 전구체 • 전지박 • 전해액 • 전해질 • 전해질막 • 점프 • 점프케이블 • 정격용량 • 정격전압 • 제로모듈 • 젤리롤 • 집전체 • 출력 • 침출 • 콤퍼레이터 • 티본 레이아웃 • 파우치 • 패스웨이 • 폐양극재 • 활물질 • 황화물 • 황화물계 전해질 • 히트싱크 • 히트파이프 • 히트펌프 배터리 제품 1865 배터리 • 2170 배터리 • 4680 배터리 • 기린 배터리 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반