[AI요약] 신체에서 증발하는 에너지를 획득해 전기로 변환하는 바이오필름이 개발됐다. 이 필름은 개인용 의료센서부터 다양한 디바이스에 이르기까지, 차세대 웨어러블 전자제품에 활용이 가능할 전망이다. 특히 바이오필름은 지속가능한 친환경 배터리로 활용할 수 있는 ‘녹색에너지’로도 기대를 모은다.

12일(현지시간) 디지털저널, 사이언스데일리 등 외신에 따르면, 인간의 땀에서 지속가능한 전기를 생산할 수 있는 생물막(바이오필름)이 개발됐다.

매사추세츠 앰허스트대학교 연구팀이 개발한 바이오필름은 현재 의료센서부터 소비자용 개인 전자제품 등 차세대 웨어러블 활용에 중점을 두고 있다. 특히 웨어러블 산업에 혁명을 일으킬 잠재력이 있는 기술로 평가받고 있다.

이 새로운 기술의 핵심은 증발 에너지를 획득해 전기로 변환하는 종이 한 장 두께의 얇은 생물막이다. 해당 바이오필름은 혐기성 미생물인 지오박터 설퍼레두신스(Geobacter sulfurreducens)가 공학적으로 변형된 물질이다.

지오박터 설퍼레두신스는 전기를 생산하는 미생물로 알려졌으며, 그동안 전기 장치에 전력을 공급하는 미생물 배터리에 활용돼왔다. 그러나 이러한 배터리를 지속적으로 사용하기 위해서는 지오박터 설퍼레두신스를 적절하게 관리하고 일정한 식단을 공급해야 한다. 이는 유기체를 사용하는 배터리의 한계로 지적돼왔다.

연구팀이 개발한 새로운 바이오필름은 비슷한 크기의 배터리보다 더 많은 에너지를 공급할 수 있으며, ‘먹이’를 줄 필요도 없다. 기술적으로 이 바이오필름은 죽었기 때문에 먹이를 공급할 필요가 없는 것이다.

이 새로운 바이오필름의 비밀은 피부의 수분에서 에너지를 생성할 수 있다는 점이다. 바이오필름은 땀으로 항상 축축한 우리 신체의 표면에서 증발된 에너지를 활용, 소형 디바이스 전력 공급에 필요한 충분한 에너지를 변환할 수 있다. 전기 활성 미생물의 바이오필름으로 전기를 생성하는 메커니즘은 전극으로 전자를 전달해 유기질을 산화시키는 능력이다.

연구팀은 “지구에 도달하는 태양에너지의 최소 50%는 증발하는 물로 간다”며 “이것은 아직 개발되지 않은 거대한 에너지원”이라고 바이오필름 연구의 원리를 설명했다. 또한 “이번에 개발한 바이오필름은 소위 말하는 ‘녹색에너지’ 소스와는 달리 완전한 친환경으로 생산할 수 있다”고 관측했다.

연구팀은 “웨어러블 전자제품의 제한 요소는 항상 배터리가 소모돼 교체하거나 충전해야 하는 전원공급 장치였다”며 “배터리의 부피가 크고 무거운 것도 단점이었다”고 설명했다. 이어 “투명하면서 유연한, 매우 얇은 이 바이오필름은 반창고처럼 피부에 붙일 수 있는 패치로, 지속적이며 안정적인 전기 공급을 가능케 하면서 이 모든 문제를 해결해 준다”고 강조했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications)에 게재됐다.