바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 18-68
박테리아에 의해 작동되는 종이 배터리

◇ 미국 보스턴에서 개최된 제256회 미국화학회(ACS)에서 박테리아에 의해 에너지가 공급되고, 종이로 제작된 새로운 형태의 바이오배터리가 발표. 뉴욕 주립대학의 최석현 교수가 주도한 연구성과로 동결건조한 전자 방출균(exoelectrogens)을 종이 배터리 위에 입히고 물이나 타액을 바르면 박테리아가 활동을 시작하면서 전기를 생산하는 형태의 바이오배터리. 전기가 필요 없고, 생분해가 가능하며, 일회용이며, 저렴한 종이 바이오배터리는 질병을 신속히 진단하는 바이오센서 개발에 활용 가능할 것으로 기대

    ▸주요 출처 : American Chemical Society, A paper battery powered by bacteria, 2018.8.19.: ScienceDaily, Scientists create biodegradable, paper-based biobatteries, 2018.8.8

■ 친환경적인 종이 기반 바이오배터리(Paper-based bio-battery) 개발

 ○ 최근 일회용 전자기기에 대한 수요가 증가하는 추세로 저렴하며 휴대 가능하고, 전자기기 폐기물의 양을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 형태의 배터리 개발이 요구되는 상황
   - 또한 외딴 지역이나 제한된 자원을 가진 지역에서는 의료기기 및 진단장치에 공급할 전기가 부족하고, 고가의 상업용 배터리 사용에 제한

 ○ 지난 8월 19∼23일 미국 보스턴에서 개최된 제256회 미국화학회(American Chemical Society)* 연례학술대회에서 종이로 만들어지고 박테리아에 의해 연료가 공급되는 새로운 형태의 배터리가 발표
   - 미국 뉴욕 주립대 최석현 교수(생물전자공학 및 마이크로시스템 연구실)는 화학과 교수인 Omowunmi Sadik과 함께 종이와 박테리아를 원료로 하는 바이오배터리를 개발
     * 1876년 설립된 세계 최대의 과학 학술단체로, 이번 학술대회에서는 다양한 과학 주제에 대해 10,000여개의 연구결과가 발표됨 
   - 연구팀은 종이 표면에 금속 및 기타 물질로 만든 얇은 층을 인쇄한 종이 배터리를 만들고, 그 종이 위에 동결건조된 전자방출균(Exoelectrogens)을 도포
    ※ 전자방출균은 세포 외부로 전자를 전달할 수 있는 특별한 종류의 박테리아로 박테리아가 내부적으로 에너지를 생성하면서 생성된 전자는 세포막을 통과함. 세포막을 통과한 전자는 외부 전극과 접촉하여 배터리에 전원을 공급할 수 있음
   - 배터리를 활성화시키기 위해서 물이나 타액을 추가하면 2분 이내에 박테리아가 활성화되어 발광 다이오드와 계산기에 전력을 공급할 수 있을 만큼의 전자를 생산

■ 종이 바이오배터리는 질병 진단키트 등 바이오센서 개발에 활용 가능

 ○ 질병을 신속히 진단해야 하는 상황이면 전기가 공급되지 않는 환경일 수 있고, 진단키트는 한번 사용하고 폐기하므로 전기가 필요 없고, 저렴하며, 생분해가 가능한 종이 바이오배터리의 장점이 부각
   - 침 한 방울로 바이오배터리를 구동할 수 있는 전기를 생산하는 동시에 타액은 시료로서도 역할
    ※ 최석현 교수는 “종이는 바이오센서로써 독특한 장점이 있다. 저렴하며 일회용이며 유연하고 높은 표면적을 가지고 있다”고 말하며, “정교한 센서를 개발하기 위해 가장 좋은 해결책은 종이 기반 바이오배터리”라고 말함

< 박테리아에 의해 작동되는 종이 배터리 > 
 
출처 : American Chemical Society, A paper battery powered by bacteria, 2018.8.19.