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바이오 연료전지는 포도당을 산화시킬 때 생성되는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 생체 친화형 전지다. 심박조율기, 신경 자극기, 약물 전달 펌프를 비롯한 이식용 바이오메디컬 기기의 전력 공급원으로 활용된다.
기존의 바이오 연료전지는 촉매 역할을 하는 효소가 전자를 전달하는 매개체에 제대로 고정되지 않아 시간이 지나면서 효소가 떨어지는 문제가 발생했다. 이 문제는 전력 생산 효율과 생체 내에서 구동 안정성을 낮춰 실제 응용에 걸림돌이 됐다.
이에 최 교수는 이러한 문제점을 해결하고자 전도성 직물 지지체 표면에 금속 나노입자를 결합해 효소를 고정하는 새로운 조립 매커니즘을 개발했다.
새롭게 개발된 직물형 바이오 연료전지는 기존 방식의 전지에 비해 전류 생성 성능이 80% 이상 증가했고 전력 생성 성능은 8배 이상 증가시켰다.
또한 유연성 및 물리적 특성이 높아 일반적으로 이용되는 의료기구인 주사기 바늘, 카테터, 스텐트 등에 사용이 가능하다.
최 교수는 “이번에 개발한 바이오 연료전지는 기존에 비해 높은 성능을 요구하는 고성능 바이오센서나 생체 삽입형 의료기기의 전력 공급원으로 폭넓게 사용될 것으로 기대된다”며 “웨어러블 및 인체삽입형 소자 시장에 새로운 플랫폼을 제공할 것이라 기대한다”고 했다.
이번 연구는 국제 저명 학술지인 어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials, IF =27.8) 7월 호에 표지(Front Cover Image)로 선정됐다. 논문명은 ‘A Hybrid Biofuel Cell with High Power and Operational Stability Using Electron Transfer-Intensified Mediators and Multi-Interaction Assembly(높은 출력과 작동성을 갖춘 하이브리드 바이오연료전지, 전자 전달 강화 매개체를 이용한 안정성 및 다중 상호 작용 어셈블리)’.
용인=김아라 기자 smileara9@viva100.com
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