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싱가포르 물리학자들은 소변으로 전기를 생성하는 최초의 종이 배터리를 만드는데 성공했다. 이 새로운 배터리는 당뇨 등의 병에 사용되는 저렴한 1회용 의료 시험 키트의 완벽한 전원이 될 것이다. 이 연구는 오늘 물리 마이크로공학 저널 협회에 발표된다.
전 세계 연구 그룹의 과학자들은 한 번에 다양한 병을 시험할 수 있고, 즉시 결과를 제공하며, 가장 중요한 것으로 대량 생산되는 매우 작은 “바이오칩” 설계를 연구 중이다. 그러나 과학자들은 지금까지 탐지 기술 자체를 가공하는데 필요한 저렴한 소형의 전원을 찾지 못하고 있었다.
싱가포르 생체공학 나노기술 연구소(IBN) 연구팀의 이기방 박사팀은 작고 가공비용이 저렴하며, 시험 기기의 전원으로 시험하는 유체(소변)를 사용하는 종이 배터리를 개발했다.
소변의 화학적 조성은 다양한 병을 예고하는 시험 방법이자 사람의 전반적 건강 상태를 나타내는 수단으로 널리 사용된다. 소변의 포도당 농도는 당뇨 진단에 유용하다. 선임 연구원 이 박사는 사람들이 리튬 배터리나 외부 전원이 필요 없는 1회용 시험 키트를 가정에서 사용하여 건강을 쉽게 모니터 할 수 있도록 계획하고 있다.
이 박사는 “병을 탐지하는 저렴한 1회용 신용카드 크기 바이오칩을 개발 중이다. 이 배터리는 그러한 기기에 쉽게 통합되어 소변 등 생체유체에 접촉하면 전기를 공급할 수 있다”고 말했다.
배터리 장치는 염화구리(CuCl)에 들어가 마그네슘과 구리 스트립 사이에 끼여 있는 한 장의 종이로 구성되어 있다. 이후 투명한 플라스틱 막 사이의 배터리 장치가 120℃의 가열 롤러를 통과하며 이것이 엽렬되어 위치가 고정된다. 최종 산물은 치수가 60mm×30mm, 두께는 불과 1mm이다 (신용 카드보다 약간 작음).
마이크로공학 저널을 통해 이 박사는 배터리가 어떻게 구성되는지 설명하고 그 성능 수준을 규명한다. 0.2ml의 소변을 사용하여 약 1.5V의 전압을 생성했으며 여기에 해당하는 최대 전력은 1.5mW이다. 또한 배터리 성능(전압, 전력 또는 수명 등)은 사용하는 물질이나 구조를 변경하여 설계 또는 조정된다.
“소변 활성 배터리는 건강 진단용으로 바이오칩 시스템에 통합될 것”이라고 이 박사는 말했다. 그는 사람들이 가정에서 건강을 쉽게 체크하고 필요하면 병원을 찾도록 계획하고 있다. “이들 완전 통합 바이오칩 시스템은 시장 가능성이 매우 크다”고 이 박사는 말했다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)
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