지구촌 생물연료전지기술 개발 ‘활발’

2000년대 중반부터 관련특허출원 급증…미생물연료전지분야, 미국·한국·유럽·일본 순으로 많아

[아시아경제 왕성상 기자] 생명체를 이용, 전기를 만드는 기술이 현실화되면서 세계 각 나라의 생물연료전지기술개발이 활발하다. 이에 따라 관련 특허출원 경쟁이 뜨겁다.

9일 특허청에 따르면 우리나라, 미국, 일본, 유럽 등 주요 국가들의 미생물 연료전지(MFC)분야 특허출원이 2005년까지 57건에 머물렀으나 2006년 이후 343건으로 불었다. 효소촉매반응 연료전지분야 특허출원도 2004년까지 47건에서 2005년 이후 135건으로 늘어 각국이 연료전지연구개발에 적극 나서는 것으로 분석됐다.

나라별 특허출원은 미생물연료전지분야의 경우 미국이 210건으로 으뜸이며 한국(82건), 유럽(29건), 일본(21건) 등이 뒤를 이었다.

특히 우리나라는 미생물연료전지기술 실용화의 걸림돌로 단위출력을 높이는 모듈화기술 등 구조체 관련특허출원이 활발하다.

효소촉매반응 연료전지분야에선 일본이 82건으로 가장 많고 이어 미국(66건), 한국(26건)순이다.

미생물연료전지 응용분야는 아주 다양하다. 인체, 땅, 바다, 하늘 등지에서 쓰일 수 있는 것으로 실생활과 산업계에서 두루 활용될 수 있어 눈길을 끈다. 쓰레기나 오염물질을 없애면서 친환경에너지까지 만들 수 있어 1석2조다.

먼저 해충을 잡아먹으며 움직이는 자립형 에코 봇을 들 수 있다. 이는 음식물쓰레기 같은 유기물폐기물로 파리를 끌어들여 미생물로 분해해 전기에너지를 만들어 움직이는 로봇이다. 해충퇴치와 청소, 탐사 등을 할 수 있다.

하수에서 오염물질을 처리하는 물고기로봇도 있다. 하수구 등지에서 미생물연료전지를 써서 오염도를 재고 물에 있는 유기물(오염원)을 분해해 전기를 일으켜 움직이는 물고기로봇이다.

우주탐사로봇도 관심을 모은다. 우주기지에서 나오는 폐기물들을 혐기성미생물로 분해해 전기를 만들어냄으로써 화성처럼 산소가 없는 환경에서도 작동할 수 있는 우주탐사로봇이다.

우주기지의 ‘혐기성 미생물’은 공기가 거의 없는 곳에서 자라는 균으로 오염원의 유기화합물을 환원하거나 분해해 살아간다.

효소촉매반응연료전지 응용분야도 갖가지다. 사람 몸 특정부위에 약물을 전달하는 장치가 대표적 사례다. 생체액을 이용한 연료전지를 넣어 혈관 안의 글루코오스를 효소로 분해해 동력을 얻어냄으로써 혈관에서 스스로 움직이면서 특정부위에 약물을 나르는 전달 장치다.

곤충과 융합된 사이보그로봇 전원 또한 개발가능성이 높은 분야다. 곤충체액 안의 글루코오스를 분해해 만들어지는 전기를 사용한 회로로 곤충을 제어해 군사용이나 산업용으로 쓸 수 있는 곤충과 전기회로가 융합된 사이보그가 그것이다.

생물연료전지분야는 특정 나라가 절대적 기술우위를 차지하지 못하는 연구개발초기단계로 산·학·연 협력과 선제적 투자가 이뤄지면 우리 경제의 한축을 맡을 산업으로 클 수 있다는 게 특허청 분석이다.

박길채 특허청 환경에너지심사과장은 “생물연료전지는 영화 속의 흥밋거리가 아닌 현실 산업으로 부각되고 있다”고 말했다. 박 과장은 “우리나라의 미래 먹을거리기술로 키우기 위해선 로봇기술, 약물전달장치기술 등과의 융합연구로 응용분야를 앞서 잡고 기술전쟁시대에 대비한 원천특허 확보가 필요하다”고 덧붙였다.

☞‘생물연료전지’는?
이용되는 생체물질종류에 따라 미생물 연료전지(MFC, Microbial Fuel Cell)와 효소촉매반응 연료전지(ECFC, Enzyme Catalyst Fuel Cell)로 나뉜다. 미생물 연료전지는 음식물쓰레기나 폐수 같은 유기성오염물질을 연료로 써서 저비용·친환경적으로 오염물질을 처리한다. 반면 효소촉매반응 연료전지는 생명체의 혈액 속 당분을 연료로 써서 전기를 일으킨다. 사람 몸에 넣는 소형의료장치, 곤충이나 쥐와 융합된 사이보그형 생체로봇 등에 이르기까지 응용분야가 많다.

☞‘미생물 연료전지’는?
수소, 가스, 귀금속을 쓰는 연료전지와 달리 미생물들이 박테리아로 음식물쓰레기 같은 유기물들을 소화시키면서 만들어내는 전기다. 미생물이 전해질(이온 전달자) 역할도 동시에 하므로 흙이 오염되는 등 위험이 전혀 없는 깨끗한 친환경에너지다.

왕성상 기자 wss4044@