나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)이과대학 이공학부 첨단화학과, 츠쿠바(筑波)대학 수리물질계, 이화학연구소(RIKEN) 생명기능과학연구센터 등의 공동 연구그룹이 기판 재료로 일본 전통 종이를 이용하고, 양(+)극에는 산소를 환원하는 효소(빌리루빈 옥시다아제)를, 음(-)극에는 젖산을 산화하는 효소(젖산 옥시다아제)를 각각 고정시킨 다공성 탄소 전극을 이용한 박막형 바이오 연료 전지를 제작, 어레이화함으로써, 땀의 젖산을 이용하여 높은 출력을 내는 웨어러블 바이오 연료 전지 어레이를 개발하는 데 성공함.

제작된 바이오 연료 전지 어레이는 ①발수 코팅된 종이(기판, 공기 측)에, ②전도성 탄소층(각 전극을 전기적으로 연결하는 층. 양(+)극 아래에 배치시키는 부분에는 산소를 채우기 위해 많은 구멍을 뚫은 구조를 가짐)을 스크린 인쇄하고, 그 위에 ③다공성 탄소 전극을 스크린 인쇄한 다음, ④각각 인접한 탄소 전극에 빌리루빈 옥시다아제, 젖산 옥시다아제를 고정화하여 각각 양극, 음극으로 하고, ⑤그 위에 종이(신체 측 기판. (땀)젖산을 흡수)를 겹치는 구조임. 전극 배열(array)은 한 쌍의 양극·음극을 직렬 방향, 병렬 방향으로 1쌍~최대 6쌍을 배열하는 구조로 함. 젖산 농도가 증가함에 따라 출력이 증가하는 것을 확인했으며, 이는 땀의 젖산 농도를 감지할 수 있는 자가발전형 바이오 센싱 디바이스 개발로 이어질 수 있음.

본 연구 성과는 의료 분야, 스포츠 분야 등에서 건강 교육 관리에 활용 가능한 소형·경량·웨어러블 디바이스로 전개될 수 있을 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Journal of Power Sources(Paper-based lactate biofuel cell array with high power output)에 게재됨.