최근 일리노이 대학 어버너 샴페인 캠퍼스(UIUC)의 화학자 사에드 모하담 박사는 세상에서 가장 작은 연료전지 개발에 성공했다고 밝혔다.
모하담 박사와 그의 동료 마크 섀넌, 리처드 마셀이 개발한 이 연료전지는 넓이가 3㎟(3mm×3mm), 폭이 1mm에 불과하다. 전체 크기가 쌀알 하나 정도에 지나지 않는 것.
연구팀은 연료전지의 기본 구성부품인 펌프, 압력센서, 그리고 각종 전자장치들을 제거하는 방식으로 이 같은 초소형 제품을 탄생시키는데 성공했다.
실제 3mm 연료전지는 오직 4개의 부품만으로 전기를 만들어낸다. 연료전지 상단부의 물 저장소와 하단부의 금속 수소화물 챔버, 그리고 이 둘을 분리시켜주는 멤브레인과 전류생성을 위해 금속 수소화물 챔버 아래에 부착돼 있는 전극장치가 바로 그것이다.
전력 생성은 물 저장소에 있던 물이 멤브레인에 뚫려있는 미세한 구멍을 통과해 금속 수소화물 챔버로 전달되면서 시작된다.
이렇게 만난 금속 수소화물과 물이 화학반응을 일으켜 수소가 발생하고, 이 수소가 전극과 반응해 전기에너지로 변환되는 것.
특히 연구팀은 이 연료전지에 별도의 제어장치가 없는 만큼 멤브레인이 수소 및 전력 생산량을 조절할 수 있도록 설계했다.
연료전지 하단부에서 수소 기체가 발생할수록 멤브레인이 위로 밀려 올라가 물의 유입을 조금씩 막는 식이다.
물론 수소가 전력으로 변환돼 사라지면 멤브레인이 다시 아래로 하강, 수분 공급량이 늘어나면서 위의 공정을 반복하게 된다.
이번에 연구팀이 제작한 프로토타입 모델은 이 방식으로 30시간 동안 0.7볼트와 0.1밀리암페어의 전류를 발생시켰다.
앞으로 이 기술이 상용화되면 전체 연료전지 시스템의 크기를 대폭 축소할 수 있어 휴대폰, MP3플레이어 등 휴대형 IT기기들의 동력원으로서 연료전지의 채용 가능성이 한층 높아질 전망이다.
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