이웃집과학자

앞으로 비타민으로 만든 배터리를 사용하게 될지 모르겠습니다. <Science> 자료를 보면 비타민이 배터리를 만드는 데에 중요한 역할을 할 수 있다는 내용이 나오는데요.

비타민으로 배터리를 만들 수 있다는 건데 아직 제품이 완성된 단계는 아닙니다. 하버드 대학의 Kaixiang Lin과 그가 속한 연구팀이 비타민 B2에 있는 ‘alloxazine’을 이용해 전기를 흐르게 하는 기술을 개발하는데 성공했다는 건데요.

배터리의 핵심은 ‘전자’의 이동입니다. 전자가 이동해야 전기가 흐르도록 할 수 있기 때문입니다. 전자란 전기를 일으킬 수 있는 아주 작은 입자라고 생각하시면 되는데요. 이 전자가 이동하는 걸 ‘전류’라고 합니다. 

전류가 흐르면서 전기에너지가 생깁니다. 이게 배터리의 기본 작동 원리입니다. 현재는 주로 ‘금속’을 소재로 씁니다. 금속에서 전자가 잘 흐르기 때문입니다. ‘수은’, ‘바나듐’이 대표적이죠. 그런데 금속에서’만’ 전기가 잘 흐르는 건 아닙니다. 유기 물질에서도 전기가 흐를 수 있습니다. 

하버드 대학의 화학자 Kaixiang Lin과 그의 동료들은 이 점에 착안해 수 년 전 세계 최초로 풀에서 찾은 유기물질을 이용하는 전지를 만들었습니다. 그들은 유기물질을 이용한 배터리 기술 실험에 몰두했죠. 그리고 비타민을 이용한 배터리 기술을 만들어 냅니다. 연구팀은 2016년 7월 18일 <Nature Energy>온라인판에 그들의 성과를 실었습니다 

이 비타민 전지는 ‘흐름 전지’에 속합니다. 흐름 전지는 특정 용매에 녹으면 전기를 일으킬 수 있는 ‘전해질’이 전기 화학 반응기에 주입되어 흐르면서 전자를 이동시킵니다. 용액에는 금속인 ‘바나듐’을 사용합니다. 비타민 전지의 경우 유기물질인 alloxazine이 이를 대신하겠죠. 그 속에서 전자가 이동하며 전기를 발생시킵니다. 

특이한 점은 전해질 용액은 외부의 연료탱크에 보관된다는 겁니다. 전기를 일으킬 때만 화학 반응기에 주입되는 겁니다. 따라서 외부에 보관되어있는 전해질 용액을 교체할 수도 있습니다. 재충전이 가능하다는 뜻이죠. 비타민 전지 역시 이런 특징이 있습니다. 

비타민 전지를 실제로 제작해서 대량 생산할 수 있게 된다면 우리 삶에 어떤 변화를 가져올까요. <Science>는 우선 업계에서 배터리 생산비가 줄어든다는 점을 꼽았습니다. 비타민 B2는 여러 식물에서 쉽게 구할 수 있기 때문입니다. 

더구나 녹이 슬면 독성이 생기는 금속과 달리 비타민 B2는 유기 물질입니다. 기존 배터리에 비해 독성이 거의 없는 전지를 만들 수 있다는 점도 강점이죠. 가뜩이나 가습기 살균제 사망 사건 등으로 이른바 ‘화학물질 공포’를 겪고 있는 우리에게 많은 시사점을 줍니다.