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열대야에 몸 젖는 밤, 땀으로 전기 만든다...10시간 자고나면 손목시계 하루 사용량

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열대야에 몸 젖는 밤, 땀으로 전기 만든다...10시간 자고나면 손목시계 하루 사용량

2021.07.19 07:00
美 UC샌디에이고 연구팀, 젖산 이용 바이오 연료전지 개발
미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고) 연구진이 개발한 바이오 연료전지. 손가락 끝에 붙이고만 있으면 땀으로 전기를 생산한다. UC샌디에이고 제공
미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고) 연구진이 개발한 바이오 연료전지. 손가락 끝에 붙이고만 있으면 땀으로 전기를 생산한다. UC샌디에이고 제공

연일 열대야가 이어지면서 잠을 자고 나면 몸이 땀에 흠뻑 젖어 있는 경우가 많다. 최근 미국 과학자들이 잠을 자면서 흘린 땀을 이용해 전기를 생산하는 기술을 공개했다. 

 

미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고)  나노공학과 조셉 왕 석좌교수 연구팀은 땀 성분인 젖산을 전기로 바꾸는 필름형 바이오 연료전지를 개발했다고 국제학술지 '줄 '에 13일 공개했다. 이 연료전지는 어른 엄지손톱 크기인 1cm²정도로 얇은 필름막 형태로 반창고처럼 피부에 붙일 수 있다.

 

왕 교수는 “손가락 끝에 이 연료전지를 붙이고 10시간 동안 자고 일어나면 최대 400mJ(밀리줄)의 전기에너지가 생성된다”고 밝혔다. 이 정도면 디지털 손목시계를 24시간 동안 켜둘 수 있는 수준이다. 

 

땀과 체온을 이용해 전기를 생산하는 기술을 ‘에너지 하베스팅(수확)’이라고 부른다. 이번에 개발된 연료전지는 지금까지 개발된 에너지 하베스팅 장치 가운데 효율이 가장 높은 것으로 평가된다. 땀을 흘리기 위해 일부러 격렬한 운동을 하지 않고도 전기를 생산할 수 있다. 

 

과학자들에 따르면 일반인은 하루에 평균 600∼700mL, 날이 더울 때는 1시간에 최대 1L까지도 땀을 흘린다. 손가락 끝부분도 신체 다른 부위보다 훨씬 많은 1000개 이상의 땀샘이 모여있어 100~1000배 많은 땀이 나온다. 

 

땀에는 젖산이 들어있는데 분해하면 에너지를 얻을 수 있다. 연구진은 연료전지 양극(+)에는 젖산에서 전자를 뽑아내는 효소를 넣고, 음극(-)에는 백금 촉매를 넣어 이 전자가 공기 중 산소를 물로 바꾸는 화학반응을 일어나게 했다.

 

이렇게 하면 땀이 날 때마다 젖산에서 발생한 전자가 양극과 음극을 이동하면서 전류가 만들어진다. 연구진은 이렇게 생성된 전류를 저장하는 축전지를 달고 피부와 닿는 부분엔 하이드로겔을 붙여 땀의 흡수력을 높였다.

 

이 반창고형 연료전지에는 압력이 가해지면 전기를 생산하는 압전소자의 기능도 들어있다. 손가락으로 키보드를 누를 때마다 전기를 생산한다. 정보기술(IT) 전문매체 씨넷은 “지금까지 개발된 대다수 에너지 하베스팅 장치의 효율은 1% 수준에 머물렀다”며 “손가락으로 키보드를 누를 때 0.5mJ의 에너지가 들지만 이때 생산되는 전기에너지는 30mJ이어서 투입 에너지 대비 6000%를 얻는다”고 평가했다. 

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