[월간수소경제 편집부] 영국 캠브리지 대학의 연구원들이 개선된 해조류-전원 연료전지를 개발했다. 이 기술은 현재 플랜트-전력 모델에 비해 다섯 배 더 효율적이다.

지난 10일 UPI에 따르면 이 새로운 연료전지는 태양에너지를 전기로 변환하기 위해 생물학적 메커니즘을 이용하는 생체광전지(biophotovoltaic: BPV)의 한 종류이다. 해조류와 같은 미생물의 광합성 능력은 태양의 힘을 동력으로 이용하는데 사용될 수 있다.

생체광전지나 생물학적 태양전지 안에서 해조류는 태양광을 전류의 형태로 셀의 바깥으로 흘러나오는 전자로 전환시킨다. 현재의 BPV는 단일 장치 안에서 모든 기능을 파악한다.

이번 주 네이쳐 에너지 저널에 게시된 최근 기술은 두 개의 챔버(chamber)를 특징으로 한다. 하나의 챔버는 태양광을 전자로 바꾸는 역할을 하고, 나머지 하나는 전자를 전력으로 바꾸는 일을 한다.

캠브리지 대학의 화학자 카디 리이스 사아르(Kadi Liis Saar)는 “충전과 전력공급은 종종 그 요구조건이 모순된다”라며 “예를 들어 충전장치는 효율적인 충전을 위해 태양광에 노출돼야 하는 반면 전력공급기는 빛에 노출될 필요가 없지만 최소한의 손실로 전자를 전류로 변환하는데 효과적이어야 한다”고 말했다.

캠브리지 대학 화학교수인 투오마스 노울스(Tuomas Knowles)는 “충전과 전력공급을 분리하는 것은 소형화를 통해 전력공급장치의 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다”라며 “미세관점에서 액체는 매우 다른 작용이 일어나기 때문에 내부저항이 낮고 전기적 손실이 적은 더욱 효율적인 셀의 설계가 가능해졌다”고 전했다.

연구원들은 더 효율적인 해조류의 제작을 통해 첫 번째 요소를 향상시켰다. 이 새로운 해조류 셀은 광합성을 하는 동안에 에너지를 더 적게 낭비한다.

이전 모델에 비해 다섯 배나 더 효율적이지만 이러한 신기술은 아직 기존의 태양전지에 상당히 미치지 못하고 있다. 그러나 이 새로운 BPV 모델은 낮은 생산비용을 포함한 다른 장점들이 있다.

캠브리지 대학의 크리스토퍼 하위 생물화학 교수는 “기존의 실리콘 기반의 태양전지가 해조류-전력 태양전지보다 태양에너지를 전기에너지로 바꾸는데 더 효과적일지는 몰라도 다른 종류의 물질을 이용하는 것은 매력적인 가능성이 충분하다”며 “특히 해조류는 자연적으로 성장‧분리하기 때문에 이를 기반으로 하는 시스템은 에너지를 덜 필요로 하며 분산된 방식의 생산이 가능하다”고 말했다.

셀을 두 개의 구성요소로 분리함으로써 미생물에 의해 전기로 전환된 태양에너지는 즉시 사용되는 대신 더 쉽게 저장될 수 있다.

특히 연구원들은 이 기술이 전력망이 없는 시골지역과 개발도상국에서 유용할 것이라고 주장한다.

캠브리지 대학 생화학부의 파올로 봄벨 연구원은 “이번 기술은 대체 청정연료를 찾는 과정에서 진일보한 것”이라며 “우리는 이러한 발전이 해조류-기반 시스템의 실용적인 적용에 더욱 가까워지도록 할 것임을 믿고 있다”고 전했다.