에너지
일시적 사용을 위한 용해성 프로바이오틱 구동 바이오배터리
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빙엄턴대학교 연구팀은 프로바이오틱 미생물로 전기를 만드는 용해성 바이오배터리를 실험실에서 제작했다. 2025년 Small에 발표된 이 장치는 물에 녹는 종이나 산성 환경에 반응하는 재료를 사용한다. 의료기기, 환경 센서 등에서 짧은 시간만 전원이 필요한 경우를 겨냥한 개념증명이며, 사람에게 이식하거나 상용 장비에 적용한 결과는 아니다.
일시적 전자기기에 전원이 필요한 이유
일시적 전자기기는 일정 기간 작동한 뒤 분해되도록 설계된다. 회수가 어렵거나 불필요한 임시 센서에 유용할 수 있지만, 전원까지 해당 조건에 맞추기는 어렵다. 일반 배터리의 재료를 그대로 사용할 경우 분해 후 잔류물과 생체 적합성을 따로 평가해야 한다. 연구팀은 미생물의 대사 활동을 이용하는 소형 전원을 검토했다.
프로바이오틱 배터리의 구성
논문의 장치는 물에 녹는 종이 기판, 전극, 미생물에 필요한 영양원, 이온 이동 경로로 구성된다. 미생물이 영양분을 대사하면서 생성하는 전자가 외부 회로를 통해 흐른다. 연구팀은 시판 프로바이오틱스 15종이 섞인 혼합물을 사용했다. 다공성 전극 표면을 조정해 미생물이 붙고 전자를 전달하기 쉬운 조건을 만들었다.
작동 시간과 출력
연구진은 기판의 길이를 바꾸거나 pH에 반응하는 고분자로 감싸 작동 기간을 조절했다. 논문 초록에 따르면 실험 조건에 따라 전력 공급은 약 4분에서 100분 이상 이어졌다. 단일 모듈의 출력은 4마이크로와트, 전류는 47마이크로암페어, 개방회로 전압은 0.65볼트였다. 이는 작은 실험용 전원에 관한 수치로, 전기차나 일반 전자제품을 구동할 수 있다는 뜻이 아니다.
산성 환경에서 풀리는 막은 장치가 너무 이르게 녹지 않도록 하고, 목표 조건에서 작동을 시작하도록 설계됐다. 용해가 일어나는 방식과 속도는 재료와 주변 환경에 좌우된다. 연구에서 보고한 시간은 모든 환경에서 보장되는 사용 시간이 아니다.
안전성과 환경 영향의 한계
시판 프로바이오틱스를 택한 이유는 기존 미생물 전원에 비해 안전성 우려를 줄이기 위해서다. 그렇더라도 미생물 혼합물, 전극 재료, 분해 부산물을 포함한 완제품이 모든 사람과 환경에서 안전하다고 입증된 것은 아니다. 특히 체내 사용에는 생체 적합성, 면역 반응, 투여량, 잔류물에 관한 별도의 검증과 규제 심사가 필요하다.
논문은 전자폐기물 감소 가능성을 논의하지만, 이 작은 시제품만으로 대량 생산의 환경 이득이나 비용이 확정되지는 않는다. 회수하기 어려운 임시 장치에서 어떤 장점이 있는지 사용 사례별로 평가해야 한다.
가능한 응용과 다음 연구
임시 환경 센서, 단기간 쓰는 전자장치, 장래의 생체 흡수형 시스템은 연구팀이 제시한 방향이다. 빙엄턴대학교는 이번 결과를 개념증명이라고 설명했다. 연구팀은 혼합물 속 개별 균주의 발전 능력을 확인하고, 여러 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결해 출력을 높이는 방안을 연구하려 한다. 임상 적용이나 상용화 날짜는 발표되지 않았다.
연구진
논문의 저자는 Maryam Rezaie, Maedeh Mohammadifar, Seokheun Choi다. 빙엄턴대학교에 따르면 Rezaie가 이번 연구를 이끌었고, Mohammadifar는 선행하는 용해성 미생물 연료전지 연구를 진행했다.
배터리 산업과의 관계
Microvast는 별도의 배터리 기업이며 이 프로바이오틱 바이오배터리 연구에 참여했다는 근거는 없다. 마이크로와트 수준의 연구용 장치 결과를 전기차 배터리 성능이나 특정 기업의 사업 전망으로 확대 해석해서는 안 된다.
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결론
이 연구는 용해성 재료와 프로바이오틱스를 결합해 제한된 시간 동안 작은 전력을 생산할 수 있음을 보여 준다. 실제 의료·환경 용도에서는 출력 향상뿐 아니라 완제품의 안전성, 재현성, 분해 결과를 검증해야 한다.
참고 연구:
Rezaie, M., Mohammadifar, M. & Choi, S. (2025). Dissolvable Probiotic-Powered Biobatteries: A Safe and Biocompatible Energy Solution for Transient Applications. Small, 21, 2502633. doi:10.1002/smll.202502633.
