'박테리아 셀룰로우스 나노파이버 멤브레인 기반의 에너지 하베스팅 소자' 개발

소량의 물과 전해질로 전기 에너지 발생 가능, 피부 부착형, 

생체 이식형 웨어러블 기기의 신재생 에너지원으로 기대

전용석 연구팀, 에너지 분야 학술지 'Nano Energy' 게재

▲ (왼쪽부터) 전용석 에너지환경대학원 교수(교신저자), 윤용주 연구 교수(제1저자)

에너지환경대학원 전용석 교수 연구팀이 박테리아 셀룰로우스 나노파이버 멤브레인을 제작하여 수십 마이크로리터 수준의 소량의 물과 전해질로 에너지 발생이 가능한 에너지 하베스팅 소자를 개발했다. 

전용석 연구팀은 20㎛ 두께의 박테리아 셀룰로우스 멤브레인 기반의 에너지 하베스팅 소자에 50㎕의 물과 전해질 한 방울을 주입하여 각각 8.8µW와 6.07mW의 전력을 2시간 동안 생성하는 데 성공했다.

전용석 에너지환경대학원 교수이자 교신저자는 “이번 연구를 통해 소량의 물과 전해질로 에너지 하베스팅 가능성 확인과 전기 발생 원리 규명에 집중하였다. 차후에는 공기 중에 분포하는 수분을 포집하여 전기 에너지 발생이 가능한 에너지 하베스팅 소자를 개발하고, 이를 이용하여 개발 중인 웨어러블 생체신호 센서에 접목하여 반복적인 충전없이도 구동이 가능한 자가 충전형 웨어러블 디바이스 개발에 집중할 예정이다"라며 "에너지 하베스팅 소자의 원재료인 박테리아 셀룰로우스 나노 파이버는 인체에 무해하고 친환경적인 소재로 에너지 문제와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 웨어러블 에너지 하베스팅 소자의 에너지원으로 활용될 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 윤용주 에너지환경대학원 연구 교수가 전용석 교수, 윤옥자 중앙대학교 교수팀과 공동으로 진행했으며 산업통상자원부 에너지기술 평가원 알키미스트 사업, 교육부 창의·도전  연구 기반 지원사업, KU-KIST 그린스쿨 대학원 사업 등의 지원을 받아 진행됐다. 이번 연구는 에너지 분야의 세계적 학술지인 “Nano Energy (2022년 기준 인용지수 IF=17.6)”에 올해 10월 12일에 온라인 게재되었다.

* 논문 제목: Metal/bacteria cellulose nanofiber bilayer membranes for high-performance hydrovoltaic electric power generation

<논문 그림>

▲ 1. 박테리아 셀룰로우스 나노파이버 멤버레인 기반의 에너지 하베스팅 소자의 구조

▲ 2. 박테리아 셀룰로우스 나노파이버 멤브레인 에너지 하베스팅 소자의 표면구조 분석

▲ 3. 나노파이버 멤브레인 에너지 하베스팅 소자의 성능

▲ 4. 나노파이버 멤브레인 에너지 하베스팅 소자의 전기 에너지 발생 원리 규명