지난 6일(금) 한국연구재단이 본교 김혜림 의류학과 교수와 박정열 서강대 기계공학과 교수의 공동 연구팀이 섬유에 기반해 땀으로 전기를 만드는 기술을 개발했다고 발표했다.

땀으로 전기를 만드는 기술은 바이오 연료전지를 활용한 에너지 기술이다. 연료전지는 연료가 되는 물질의 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치다. 바이오 연료전지는 생물에서 얻을 수 있는 자원을 연료로 사용한다. 이번 연구에서 개발한 바이오 연료전지엔 땀 속의 포도당을 포도당 산화효소로 분해할 때 전력이 생성되는 원리가 적용됐다.

해당 기술의 핵심은 높은 밀도의 전기를 보조 장치 없이도 장시간 생산할 수 있다는 점이다. 바이오 연료전지를 옷으로 사용할 수 있는 섬유 소재에 적용했다는 점도 주목된다. 김 교수는 “좋은 기술을 스포츠 의류용 섬유에 성공적으로 적용했다”며 “우수한 연구 결과가 도출돼 연구에 참여한 팀원 모두 만족하고 있다”고 말했다. 박 교수는 “창의적인 발상에 기초해 뛰어난 성능의 기술을 개발할 수 있었다”며 “기술 발전에 조금이나마 공헌했다는 점이 기쁘다”고 소감을 말했다.

박 교수는 섬유 관련 연구 중 발생한 어려움을 극복하기 위해 김 교수의 연구팀에 협력을 제안했다. 박 교수는 “몸에 착용할 수 있는 정보통신 기기인 웨어러블 기기(Wearable Device)를 계획하고 바이오 연료전지를 섬유 형태로 구현하고자 했다”며 “그러나 섬유 소재를 선정하고 섬유에 포도당 산화효소를 고밀도로 입히는 과정에서 어려움을 겪었다”고 말했다. 이어 박 교수는 “섬유 소재 전문가인 김 교수와의 공동 연구를 통해 이를 해결할 수 있었다”고 말했다.

이번 연구는 김 교수의 연구팀과 박 교수의 연구팀의 협업으로 이뤄졌다. 박 교수의 연구팀은 땀을 전기 에너지로 변환하는 역할을 맡았고, 바이오 연료전지를 섬유 소재에 적용하는 부분은 김 교수의 연구팀이 담당했다. 박 교수의 연구팀은 섬유에서 전자가 움직일 수 있도록 나노 입자로 환원 전극을 제작했다. 땀의 유입과 배출이 원활하도록 섬유에 땀의 이동 통로인 유동 채널을 만들기도 했다. 김 교수의 연구팀은 땀으로 전기를 만드는 기술을 섬유에 적용하기 위해 땀을 빠르게 흡수하고 쉽게 마르는 흡한속건 소재를 선정했다. 그리고 흡한속건 소재 표면에 물 분자와 쉽게 결합하지 않는 소수성 물질을 실크스크린(Silk Screen) 기법으로 입혀 대량 생산이 가능하게 했다.

공동 연구팀은 본 연구가 웨어러블 기기에 응용될 수 있다고 전망한다. 김 교수는 “웨어러블 기기는 인체에 잘 밀착될 수 있도록 유연성 있는 에너지원을 갖춰야 한다”며 “섬유 기반 바이오 연료전지는 신축성이 있어 웨어러블 기기에 사용되기 적합하다”고 말했다. 박 교수는 “바이오 연료전지는 땀뿐 아니라 눈물, 소변 등 다른 체액으로도 에너지를 생성하므로 양말, 속옷 등의 섬유에도 다양하게 활용될 수 있다”고 말했다.