녹조류로 전기 생산?...캐나다 연구팀 '미세광합성전지' 개발

이재은 기자 / 기사승인 : 2024-06-12 16:04:21
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녹조류의 광합성을 활용해 전기를 생산하고 이산화탄소까지 흡수하는 '일석이조' 생체전지가 개발됐다.

11일(현지시간) 캐나다 콘코디아대학교 부속 광학바이오 마이크로시스템연구소는 녹조류가 광합성을 할 때 발생하는 전자를 추출해 전력을 생산하는 '미세광합성전지'를 개발했다. 

미세광합성전지는 4㎝x4㎝x4㎜의 매우 작은 크기로, 양성자 교환막을 사이에 두고 양극실과 음극실로 나뉘어져 있다. 양극실에는 녹조류가 특수용액에 담긴 채 광합성을 하고, 이 과정에서 발생하는 전자는 전자수용체인 페리시안화 칼륨으로 이뤄진 음극실로 이동하면서 전류가 발생한다.

양극실의 녹조류가 전력을 생산하는 원료가 되는 셈이다. 녹조류는 햇빛이 없어도 이산화탄소를 흡수하고 산소를 내뿜는 작용을 계속하기 때문에 '미세광합성전지'는 24시간 발전이 가능하다.

하지만 미세광합성전지의 최대 전압은 1볼트(V) 수준으로, 일반적으로 전압 출력이 12~48V에 달하는 태양광전지에 비해 경쟁력이 크게 떨어진다. 다만 크기가 작다는 이점이 있어 사물인터넷(IoT) 센서 등 저전력 장치에 활용하기 적합할 것으로 평가받고 있다.

▲미세광합성전지. 좌측 양극실에서 녹조류가 광합성을 하며 발생시키는 전자가 우측 전자수용체로 이동하면서 전류가 발생하는 구조다. (자료=에너지스) 


미세광합성전지는 아직 개발 초기단계다. 이에 연구팀은 앞으로 인공지능(AI)를 활용해 10만여개에 달하는 조류종 가운데 광합성 효율이 가장 높은 종을 찾아내고, 연구를 통해 효율적인 전지배열 방식을 찾아내면 실현가능한 청정에너지가 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이번 연구의 교신저자인 무투쿠마란 패키리사미 박사는 "미세광합성전지는 태양광전지처럼 실리콘 제조시 발생하는 유해가스가 없고 미세섬유도 필요하지 않기 때문에 폐기하기도 쉽고 비용도 더 적게 든다"고 강조했다. 

이번 연구결과는 국제학술지 에너지스(Energies) 4월 5일자 온라인으로 게재됐다.

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