획기적개념의

새로운 배터리 개발

스마트폰이나 태블릿 PC 등으로 언제 어디서나 각종 유용한 정보를 공유하는 스마트족의 가장 큰 고민은 배터리 문제이다. 사용하기에 만족할만큼 충분히 지속되지 않을뿐더러 충전에 많은 시간이 필요하고 세월이 흐름에 따라 배터리 능률저하로 충전량이 감소하기도 하기때문이다.

이같은 배터리 스트레스 없이 마음놓고 휴대용 디지털기기를 사용할수 있는 시대가 과연 올수 있을가. 최근 어댑터를 련결하여 전기를 충전하는 개념이 아니라 경기장에서 관중들이 내지르는 함성이나 인체에서 발생하는 땀 등을 리용해 배터리를 충전할수 있는 획기적개념의 새로운 배터리들이 개발되고있어 화제이다.

영국 퀸메리 런던대학의 연구진은 지난해 록 등의 음악을 연주하는것이 태양전지의 성능을 개선하는데 도움이 된다는 사실을 발견했다. 그후 연구진은 세계적인 휴대폰 제조업체인 노키아와 협력해 추가적인 연구를 진행, 음악이나 목소리 등과 같이 일상생활에서 매일 들을수 있는 소리를 리용해 휴대폰을 충전할수 있는 나노발전기의 시제품제작에 성공했다.

연구진은 산화아연의 중요한 특성을 활용해 나노발전기를 개발한것으로 알려졌다. 나노막대기의 형태로 된 이 물질이 일상적인 소리에 의해 만들어지는 진동이나 움직임에 응답해 늘어나거나 줄어들 때 그 움직임이 전기에너지로 변환되는 원리이다.

이 나노막대기는 다양한 곳의 표면에 코팅이 가능하므로 다양한 용도로 사용할수 있다는 장점도 지닌다. 또한 연구진은 나노막대기에 화학물질을 분사하는 공예를 개발하고 전기접점에 사용되던 금 대신에 값싼 알루미늄을 리용하는 방법을 개발하는 등 생산공예 비용을 절감할수 있는 혁신적인 방안도 마련했다고 밝혔다.

이런 방안을 적용해 제작된 장치는 휴대폰을 충전하기에 충분한 5볼트의 전압을 생성할수 있는것으로 알려졌다. 만약 연구진이 이 나노발전기를 실현가능한 기술로 발전시킨다면 주위에 있는 다양한 소음을 활용하여 휴대폰의 배터리를 충전시킬수 있게 된다.

또 운동을 할 때 몸에서 나는 땀을 리용해 전력을 발생시킬수 있는 문신형태의 바이오배터리도 최근에 개발됐다. 미국 캘리포니아대학 샌디에고 캠퍼스(UCSD)의 연구진들이 개발한 이 바이오배터리는 세계에서 가장 큰 과학회인 미국 화학회의 248차 모임에서 소개돼 주목을 끌었다.

일반적으로 강하게 운동을 하면 인체는 젖산염을 발생시키는데 바이오배터리는 땀에 자연적으로 존재하는 젖산염을 감지하고 반응함으로써 작동한다. 즉 양극에서 음극으로 전자들의 형태로 전류를 흐르게 하여 에너지를 만들어내는것. 이때 양극은 젖산염에서 전자들을 제거하는 효소를 포함하고 음극은 전자를 받는 분자를 포함한다.

UCSD에서 개발한 땀 전력 바이오배터리는 사람피부의 평방센치메터당 최고 70마이크로와트의 전력을 발생시킬수 있다. 현재 개발된 전극의 크기가 2~3밀리메터임을 감안하면 시계를 움직이게 할수 있을 정도의 전력인 4마이크로와트를 발생시키는 수준이다.

이 바이오배터리는 일반적인 기존의 배터리에 비해 더 빠르게 재충전되고 땀과 같은 재생가능 에너지원천을 리용하므로 폭발이나 독성 화학물질의 루출이 없어 더 안전하다는 장점이 있다. 그런데 이 바이오배터리는 흥미롭게도 평소 운동을 많이 하는 사람보다 운동을 덜하는 사람들에게서 더 많은 전력을 생산했다. 그것은 평소 운동을 덜하는 사람들의 경우 빠르게 피곤해져서 더 많은 젖산염을 발생시키기때문이다.

사이언스