고려대 연구진, 고성능 바이오 연료전지 개발

조진한 KU-KIST 융합대학원 교수팀 연구성과

고려대 조진한 교수 연구팀(사진=고려대)

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 고성능 바이오 연료전지 개발에 성공했다.

고려대는 조진한 KU-KIST 융합대학원 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 30일 밝혔다. 이번 연구에는 권정훈 박사와 이승우 조지아텍 교수팀이 참여했으며, 연구결과는 응용물리 분야 국제학술지(Applied Physics Reviews) 5월 24일자 온라인에 게재됐다.

연구팀은 물속에 녹아있는 효소를 금속 나노입자와 결합하는 새로운 방법을 도입, 고성능 바이오 연료전지를 개발했다.

바이오 연료전지는 생체 내에서 에너지원으로 활용되는 포도당을 산화시킬 때 생성되는 전자를 전극으로 수집, 전력을 생산하는 전지다. 생체 내에 이식한 전기전자소자를 외부 전원 공급 없이 구동시킬 수 있다. 예컨대 심장박동기나 혈당센서 등 바이오센서가 여기에 해당한다.

기존의 바이오 전지는 전력 생산성이 낮고 생체 내에서 구동 안정성이 좋지 않다는 단점이 있었다. 이에 따라 바이오 전지의 전력 성능과 안정성을 동시에 향상시키는 연구가 이뤄져왔다.

연구팀은 물속에 녹아 있는 효소를 금속 나노입자와 결합하는 어셈블리 방법(amphiphilic assembly)을 적용했다. 효소를 전극 위에 안정적으로 고정한 뒤 ‘직접 전자 전달’ 방식의 고성능 바이오 연료전지를 개발한 것. 특히 이번에 개발한 바이오 전지 전극은 기존에 가장 높은 성능을 보였던 메디에이터(mediator) 방식의 전극보다 성능이 2배 정도 더 높았다.

조진한 고려대 교수는 “어셈블리 방법은 효소를 비롯한 바이오 물질들이 기름에서 활성이 완전히 사라질 것이라는 기존 개념에서 벗어난 매우 독창적인 방법이며 전해질 내에서의 구동안정성을 획기적으로 높일 수 있다”며 “나아가 효소와 전극 사이의 전자 이동을 매우 쉽게 유도함으로써 전극 내 전자전달 효율을 향상시키고 결과적으로 바이오 연료전지의 성능을 큰 폭으로 향상할 수 있다”고 설명했다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)