어떠한 화석, 화학적 연료가 필요없이 기계가 작동이 가능한 미생물 연료전지가 곧 상용화될 것으로 전망된다.

스위스 태생의 창조적인 전략가이자 디자이너인 파비앙 펠더(Fabienne Felder)씨는 케임브리지대 바이오화학자인 파올로 봄벨리(Paolo Bombelli) 박사와 식물 과학자인 로스 데니스(Ross Dennis)씨와 공동으로 상상 그 이상의 일을 냈다.

바로 식물에서 전원을 공급받는 세계 최초의 라디오인 이끼-FM 라디오(Moss FM)를 창조해 낸 것이다.

또한 '이끼 FM 라디오'는 LCD보다 전기를 더 많이 요구하는 세계 최초의 이끼에서 전원을 공급받는 물체다. 이것은 광합성 중에 식물에 의해 생산되는 전자를 이용하고 변환시키는 광 미생물 연료전지(Photo-MFCs, Photo Microbial Fuel Cells) 덕분에 가능했다. 이끼 다발은 이러한 급증하는 생명친화적 기술에서 생물학적 태양전지로 필수적으로 사용된다.

'이끼 FM 라디오'의 세포는 광 미생물 연료전지이 핵심이다.

예를 들어, 태양에너지를 이용해 그것을 박테리아의 도움을 얻어 전류로 변환시킬 수 있는 바이오-전자화학적 장치이다. 이 박테리아는 사용되는 유기재료에서 자연적으로 발생한다. 이 장치는 광합성 유기체를 이용해, 그것이 물에서 전자, 양성자 그리고 산소를 추출 이용하도록 한다.

광 미생물 연료전지(Photo-MFCs)는 일반적으로 ▲광합성에 의해 발생하는 전자가 수집되는 애노드 ▲물을 재생성하기 위해 전자가 최종적으로 소비되는 캐소드 ▲애노드와 캐소드를 연결하는 외부 회로로 구성된다.

그외 추가로, 장치의 전자-중립성을 보장하기 위해 애노드 지역에서 캐소드 지역으로 양성자를 이동시키는 염분 브리지가 있다.

이번 이끼 라디오 개발 추진 배경에 대해 봄벨리 박사는 "수년 동안 광 미생물 연료전지를 연구해왔고 아이디어는바이오화학 교과서의 한 문장에 의해 영감을 받았다"고 밝혔다.

이번 연구는 케임브리지대 차원에서 진행되고 있으며 봄벨리 박사, 크리스 호베 교수 연구팀의 시니어 연구 어소시에이트로 이 연구를 이끌고 있다.

2011년, 알렉스 드라이버(Alex Driver)씨와 카를로스 페랄타인(Carlos PeraltaIn)씨와 공동으로 이 기술을 보여주기 위한 최초의 콘셉트 연구를 이끌었고, 바로 모스 테이블(Moss Table)로 명명됐다.

봄벨리 박사는 비행기 객실이 어느 날 이끼로 뒤덮일 것이라는 아이디어의 풍만함을 언급했다.

연구팀은 이번 이끼 라디오에서 더 나아가 비행기는 물론 방송기기로 확대될 수 있다는 희망을 가지고 있다. 일상의 물제에 대한 적용 가능성을 확인하기 위해서는 10년도 채 걸리지 않을 수 있다고 연구팀은 자신에 차 있다고 전했다.

문제는 타당성과 경제적인 효율성이다. 이 기술이 LCD 스크린과 같은 물체처럼 저전력이 아닌 물체에 적용된 것은 최초의 일이다.

이끼는 이론적으로 광합성을 하는 식물은 생물학적인 태양전지로 사용 가능했지만, 반면에 선태류 식물군(genus of bryophytes)은 그들의 광합성 프로세스상의 특수성 때문에 광 미생물 연료전지(Photo-MFCs)의 우수한 포토-액티브 요소로 작용할 수 있다.

디자인 및 건축학적 관점에서, 가장 보편타당한 혜택은 절연성과 이끼의 생장 유지이다. 도시 지역에서 그들은 소음을 감싸고 물과 공기를 필터링시켰으며 곰팡이 방지 그리고 박테리아 방지 특성이 있다.

이끼-FM 라디오는 바이오화학적 세계에서 강력한 시각적 흐름을 가지는 최소한의 디자인에 임베딩된 10개의 광 미생물 연료전지로 구성된다.

그들은 각 셀의 성능에 따라 직렬, 병렬 또는 그것의 결합으로 연결할 수 있다. LCD 스크린과 같은 가젯은 회로에 계속 직접 연결이 가능했지만, 더 많은 전력소비량을 가진 물체는 광 미생물 연료전지에 의해서만 충전되는 커패시터나 축전지를 통해 연결된다.

연구팀은 지금까지 이끼로 활용한 충전용 축전지를 통한 현재의 라디오 사용시간은 몇 분 정도 지속된다. 5개의 광 미생물 연료전지로 구성된 직렬 회로는 ㎡당 3.5mW의 피크 전력에 도달한다.

현재 5개의 광 미생물 연료전지로 구성된 병렬 회로는 ㎡당 4.6mW의 피크 전력을 내고 있다. 
 

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