엑소일렉트로겐

엑소일렉트로겐(exoelectrogens, 产电菌群) 또는 전자방출균은 신진대사를 통해 전자를 세포 밖으로 방출하는 박테리아를 말한다. 엑소일렉트로겐은 사람의 침이나 피뿐만 아니라, 물, 더러운 폐수 등 자연계에서 쉽게 찾을 수 있다.

개요

보통 유기체는 둘 중의 한 방법, 즉 호기성 호흡(산소 호흡)과 혐기성 호흡(무산소 호흡)을 사용해 에너지를 배출하는 것으로 간주된다. 한편, 전자는 에너지가 생성되는 사슬 속에서 전자 제공자로부터 최종 전자 수용체로 전달된다. 그러나 세포 외부에 위치한 최종 전자 수용체를 사용하는 혐기성 호흡의 변인이 에너지를 생성하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 유기체를 전자방출균이라고 부른다. 전자방출균은 최종 전자를 강력한 가용성 산화제 또는 고형 전도체로 전달할 수 있다. 그리고 산화철과 산화망간이 전자방출균이 활용하는 최종 전자 수용체다.

호기성 호흡은 매우 효율적이며 혐기성 호흡보다 선호된다. 혐기성 호흡은 예비 발전기처럼 여겨지며, 산소 공급이 중단되거나 우주나 미생물막 내부처럼 산소가 없는 장소에서만 사용된다.

미생물막에서 '쿼럼 센싱(quorum sensing)'이라고 부르는 미생물 정보를 전달하고 미생물의 밀도를 감지하는 데 전자를 사용한다. 여러 박테리아는 대장균과 녹농균 같은 일반적인 박테리아를 포함해 이러한 호흡법을 사용할 수 있다. 한편, 전자방출균이 방출하는 전자를 사용해 저가의 배터리를 만들 수 있다.

활용

뉴욕주립대학 전자 및 컴퓨터공학과의 최석현 박사가 전자방출균으로 전력 공급받는 종이 배터리를 개발했다. 금속 및 다른 물질의 얇은 층을 종이 위에 프린트 한 후 동결건조 전자방출균을 추가해 종이 배터리를 만든 것이다. 이 배터리는 물이나 심지어 타액을 가해도 활성화할 수 있다. 박테리아를 회복해 몇 분 내에 발광다이오드(LED) 또는 전자계산기를 작동시킬 정도의 전기를 만들어낸다.

박테리아가 종이에 단단히 결합되어 있기 때문에 배터리가 효과적으로 작동하는 것을 방해할 수 있는 산소의 존재는 문제가 되지 않는 것으로 보인다. 이 종이배터리는 한번 사용하면 버리는 1회용이다. 현재 개발된 제품의 평균 수명은 4개월 가량 된다.

이 저렴한 기기는 전기를 쉽게 이용하지 못하는 최빈국가에서 유용할 것으로 보인다.

또 가장 값비싸지만 사람이 거의 없는 지역, 바로 우주에서도 유용할 수 있다. 전자방출균의 일종인 쉬와넬라 오나이덴시스 MR-1(Shewanella oneidensis MR-1)이 스페이스X 드래곤 C111.2 우주선을 통해 국제우주정거장으로 전달됐다. 이 박테리아는 마이크로중력 상태에서의 전자방출균의 생리학 및 적합성을 실험하는 데 사용되고 있다. 화성에서의 임무는 전기와 생명 지원 시스템이 필요하다. 그리고 이 박테리아가 폐기물 시스템에서 전기를 생성할 수 있을 것으로 보인다. 현재로서는 전자방출균이 중력이 적은 우주정거장에서 어떻게 반응할지 알려지지 않았다. 실험을 통해 쉬와넬라의 미생물막 사용, 에너지 생성 메커니즘 및 저중력에 대한 반응을 조사할 계획이다.

한편, 지구에서의 쉬와넬라는 최종 산물에서 에너지를 만들어내기 위해 폐수 처리 공장에서 사용될 수 있다.

참고자료

• 리서치페이퍼, 〈박테리아로 배터리 충전을?! '전자방출균' 으로 충전하는 종이배터리〉, 《네이버 포스트》, 2019-09-24
• 유한울 에디터, 〈박테리아로 전기 생산되는 종이배터리 개발〉, 《피스우즈》, 2018-11-06

같이 보기

• 전자
• 박테리아
• 박테리아 종이 배터리

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

산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 정보통신, 반도체, 화학, 바이오, 건설, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재 □■⊕, 원소, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지 소재 감광재 • 경화제 • 그래핀볼 • 그리스 • 금박 • 금속 • 금속재료 • 기름 • 나노소재 • 나프타 • 내화재 • 단열재 • 단일소재 • 도금 • 도전재 • 도체 • 동박 • 마감재 • 마찰재 • 막 • 매질 • 메타물질 • 무기재료 • 바닥재 • 박막 • 반도체 • 방부제 • 방음재 • 방진재 • 방청제 • 벽지 • 보강재 • 보온재 • 복합동박 • 복합소재 • 부도체 • 부산물 • 부식 • 부자재 • 불순물 • 살균제 • 소재 • 쇠붙이 • 수용액 • 시료 • 신소재 • 실리카젤(실리카겔) • 알루미늄 호일 • 에어로젤 • 엑소일렉트로겐 • 연마재 • 외장재 • 용매 • 용액 • 용융염 • 용질 • 원료 • 원소재 • 원자재 • 원재료 • 유기재료 • 유체 • 윤활유(윤활제) • 융해 • 은박 • 은박지 • 잉곳 • 자성체 • 자원 • 자재 • 재료 • 재질 • 전고체 • 전구체 • 절연체 • 접착제 • 접합재 • 접합제 • 제진재 • 주괴 • 중간재 • 증기 • 증착 • 차음재 • 천연소재 • 천연자원 • 천장재 • 철스크랩 • 첨가제 • 첨단소재 • 초전도체 • 촉매 • 컴파운드 • 코르크 • 코팅 • 쿠킹호일 • 탄소소재 • 탄소 에어로젤 • 페인트 • 포장재 • 폭발물 • 피복 • 피복재 • 호일(포일) • 흡음재 암석 각섬암(곱돌) • 간석기(마제석기) • 감람석 • 곡옥 • 골재 • 광물 • 광석 • 구리(동) • 규산염 • 규암(차돌) • 금 • 녹색편암 • 다이아몬드 • 대리석(대리암) • 돌 • 돌멩이 • 뗀석기(타제석기) • 루비 • 마그마 • 머드 • 모래 • 무쇠(주철) • 무연탄 • 바위 • 반려암 • 방해석 • 백금 • 백운암 • 벽돌 • 변성암 • 보석 • 비취 • 사암 • 사장석 • 사파이어 • 석고 • 석기 • 석영(수정, 쿼츠) • 석재 • 석탄 • 석회 • 석회암(석회석) • 섬록암 • 세라믹 • 셰일(혈암) • 쇠 • 수성암 • 스테인리스강 • 스피넬(첨정석) • 슬래그 • 시멘트 • 심성암 • 아메트린 • 아스콘 • 암석 • 암편 • 에메랄드 • 역암 • 역청탄 • 오석 • 오일셰일(함유셰일, 유혈암) • 오팔 • 옥 • 용암 • 운모 • 운석 • 원료탄 • 원석 • 유리 • 은 • 응회암 • 이암 • 이판암 • 인공 다이아몬드 • 인광석 • 자갈 • 자수정 • 잔석기 • 장석 • 점토(찰흙) • 점판암 • 정장석 • 조암광물 • 조흔색 • 종유석 • 준광물 • 지르콘 • 지하자원 • 진흙 • 천연암석 • 철광석 • 철기 • 철재 • 청금석 • 청동기 • 콘크리트 • 큐빅 • 토사 • 토파즈 • 퇴적암 • 편마암 • 편암 • 현무암 • 혼펠스 • 화강암 • 화산암 • 화성암 • 황철석 • 휘석 • 흑요석 • 흙 • 희토류 섬유 가죽 • 거위털(구스다운) • 거즈 • 고급가죽 • 고무줄 • 광목 • 광물섬유 • 광섬유 • 극세사 • 금속섬유 • 기모 • 깃털 • 끈 • 나노셀룰로스 • 나일론 • 나파가죽 • 낙타털 • 네오프렌 • 노르디코 • 누비 • 능직 • 다기능성 탄소나노튜브 섬유 • 다운 • 대마 • 데님 • 동물섬유 • 돼지가죽 • 라이오셀(리오셀) • 레이온(인견) • 리넨(린넨) • 마 • 마닐라삼 • 마닐라지 • 마분지 • 말가죽 • 메쉬 • 면 • 면직물 • 면화 • 명주 • 모 • 모다크릴 섬유 • 모달 • 모시 • 모직물 • 모피 • 목재 • 목화 • 무기섬유 • 무명 • 밍크털 • 반합성섬유 • 밧줄 • 방모 • 방모사 • 방모직물 • 방적 • 방직 • 방직섬유 • 뱀가죽 • 벨로아 • 벨벳 • 벨보아 • 보풀 • 부직포 • 붕소섬유 • 비건가죽 • 비단(실크) • 비스코스 • 삼베 • 새끼줄 • 석고보드 • 석면 • 석영섬유 • 섬유 • 세라믹섬유 • 셀룰로스 • 소가죽 • 소모 • 소모사 • 소모직물 • 솜 • 솜털 • 수자직(주자직) • 순모 • 슈퍼섬유 • 스웨이드(세무) • 스판덱스 • 시어서커 • 식물섬유 • 실 • 실리카섬유 • 아라미드 • 아세테이트 섬유 • 아크릴 섬유 • 악어가죽 • 알칸타라 • 암면 • 양가죽 • 양모 • 양모사 • 양모직물 • 오리털(덕다운) • 옷감 • 우레탄 • 울 • 원단 • 원모 • 원목 • 원사 • 유기섬유 • 유리섬유 • 인조가죽 • 잔털 • 재생섬유 • 종이 • 직물 • 짚 • 천 • 천연가죽 • 천연섬유 • 천연펄프 • 캐시미어 • 코듀로이(골덴) • 타조가죽 • 탄소섬유 • 탄화규소섬유 • 털 • 털실 • 텐셀 • 토끼털 • 패브리칸 • 펄프 • 평직 • 프로믹스 • 플란넬 • 플리스(폴라폴리스) • 피혁 • 합성섬유 • 합판 • 혼방 • 화학섬유(인조섬유) 수지 (플라스틱) ABS • EVA • PVC • 고무 • 공중합체 • 라텍스 • 레진 • 모노머 • 목타르 • 바이오플라스틱 • 본드 • 부틸 • 부틸고무 • 부틸테이프 • 비닐 • 비닐기 • 비닐론(비날론) • 생고무 • 생분해성 플라스틱 • 송진 • 수액 • 수지 • 스티로폼 • 스펀지 • 시트 몰딩 컴파운드(SMC) • 실리콘 • 아스팔트 • 아크릴 • 에폭시 • 엔지니어링 플라스틱 • 염화비닐 • 천연고무 • 천연수지 • 콜타르 • 타르 • 페놀수지 • 페트(PET, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) • 페트병 • 포지드 카본 • 폴리머(중합체) • 폴리비닐알코올 • 폴리실리콘 • 폴리아미드 필름 • 폴리아크릴 • 폴리아크릴로나이트릴 • 폴리에스테르(폴리에스터) • 폴리에틸렌 • 폴리염화비닐 • 폴리염화비닐라이덴 • 폴리올레핀 • 폴리우레탄 • 폴리카보네이트 • 폴리프로필렌 • 플라스틱 • 필름 • 합성고무 • 합성수지 • 호박 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반