바이러스를 수직으로 쌓아 전기 생산 효율을 높인 발전소자가 개발됐다.
오진우 부산대 나노에너지공학과 교수
와 황윤회 교수(부산대 대학원 나노융합기술학과장) 연구팀은 압력을 가하면 전기를 생산하는 바이러스인 박테리오파지를 수직으로 쌓는 방법을 개발했다고 25일 밝혔다. 이를 통해 전기 생산 효율을 2배 이상 높인 발전소자를 개발했다고 설명했다.
이번 연구결과는 에너지분야의 세계적인 학술지인 ‘에너지엔 인바이로멘털(Energy& Environmental Science)’에 최근 게재됐다.
바이오 물질은 생체 친화적이며 대량생산이 쉬워 차세대 생체 이식형 소자나 웨어러블 소자의 핵심 물질로 주목받고 있다.
바이오 물질 중 하나인 ‘M13박테리오파지’는 표면 단백질의 양 끝단이 각각 플러스(+)와 마이너스(-) 극성을 띄어 압력을 가하면 전기가 생산되는 압전 효과가 있다. 이를 이용해 압전 발전 소자로 개발하는 연구가 활발하다.
M13박테리오파지는 수직방향으로 물리적 자극을 가했을 때 전기적으로 더 크게 반응하며, 여러 개를 수직으로 배열하면 전력 생산을 크게 향상시킬 수 있다. 하지만 가늘고 긴 형태 때문에 수직 정렬 방법은 그동안 개발되지 못했다.
연구팀은 M13박테리오파지 기둥을 실리콘 기판에 부착하는 압전나노발전체를 제작하는데 성공했다. M13 박테리오파지를 유전자 조작해 기능성을 높인 후 발전기를 만들면 2배 높은 에너지를 얻을 수 있다는 것을 확인했다.
이번에 개발한 M13박테리오파지 기둥은 틀 역할을 하는 산화알루미늄기판 크기만 조절하면 대면적 제작이 가능하며, 리튬이온 배터리나 형광염료 태양전지, 생체센서 등 다양한 기기 및 광소자의 기능 물질로 이용될 수 있다. 향후 생체이식형 소자 및 웨어러블 소자 핵심 기능 물질로도 활용 가능하다.
오진우 교수는 “생체이식과 웨어러블이 가능한 차세대 소자 핵심 물질 활용 가능성을 규명했다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 미래유망융합기술 파이오니어사업을 통해 수행됐다.
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
