일회용 사물 인터넷 디바이스가 개발되고 있다. 특히 물류에서 유통용 포장에 사용되는 일회용 플라스틱이나 화물용 카드보드 상자에 사용하면 유용할 것으로 보인다.
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이를 위해서는 독성이 없고 한 번 쓰고 버릴 수 있는 바이오 배터리가 필수적인데, 한 대학 연구팀이 박테리아를 이용한 소형 배터리의 상용화가 임박했다고 밝혔다. 미국 빙엄턴 대학교 최석근 부교수는 “일회용 사물 인터넷(Internet of Disposable Things, IoDT)은 무선 센서 네트워크의 빠른 진화에 새로운 패러다임이다”라고 강조했다.

최교수는 “현재의 IoDT는 대부분 값도 비싸고 환경에도 해로운 배터리로 가동된다”라고 지적했다. 이 비용은 대규모 배치 환경에서는 심각한 요인이 될 수 있으며, 게다가 사물 인터넷의 폭발적인 성장으로 환경에 대한 우려 역시 커지고 있다는 것.

최교수의 연구팀이 개발한 소형화된 배터리는 박테리아가 생산한 전력을 통해 특유의 방법으로 충전한다. 금속이나 산성 화학물질도 들어있지 않다. 한 번 쓰고 버리는 ioT 디바이스의 센서와 무선 통신에 전력을 공급하는 데 특화되어 있다. 이런 종류의 센서는 포장이 한 번 쓰고는 땅에 버려져 환경 오염을 일으키는 공급망 물류용으로 이상적이다.

또 다른 사용례로는 포장 음식의 실시간 분석이 있다. 센서가 온도와 위치를 추적하고 부패를 방지해 식품을 좀 더 안전하게 제공할 수 있다. 예를 들어, 농산물은 포장 시설에서 소비자에게 배달되기 때문에 포장 내에서 온도를 측정하는 것은 물론 제시간에 배달되는지까지 추적할 수 있다. 식품으로 인한 질병이 발생하면, 담당자는 관련 제품이 어디에서 왔는지 신속하게 파악할 수 있다.

배터리를 내장한 화인(shipping mark)을 구현해 실시간 데이터를 전송하도록 할 수도 있다. 여기서 중요한 것은 포장을 버려도 추가 환경 오염이 발생하지 않는다는 것이다.

영양소를 천천히 방출해 박테리아 배터리에 에너지를 공급하면 최대 8일까지 지속된다는 것이 연구팀의 설명이다. “느리고 지속적인 반응”이 미생물의 영양소를 “오래 가는 전력”으로 바꿔준다는 것이다. 최교수는 “우리가 개발한 바이오 배터리는 저렴하고 일회용이며 친환경적이다”라고 강조했다.

일본의 전통 종이접기인 오리가미(Origami)에 영감을 받아 비슷한 미생물 기반 배터리 프로젝트를 진행하는 연구팀도 있는데, 액체를 기반으로 하며 수명이 길지 않다. 박테리아가 함유된 액체가 접힌 종이에 있는 다공성 주름을 따라 흡수되어 종이가 전달하는 전력원을 만드는 개념이다. 연구팀은 논문을 통해 “저비용 미생물 연료 전지(Microbial Fuel Cells, MFC)를 종이 기질과 오리가미 기법을 사용해 효율적으로 구현할 수 있다”고 설명했다.

과학자들은 현재 PCB 상에 인쇄하고 폐기물은 독성 물질이 되는 전자기기를 완전히 친환경적인 종이에 인쇄하게 될 것이라고 예상한다. 현재 모바일 디바이스와 미래 IoT 디바이스에서 나타나는 제품 생명주기는 점점 더 짧아지고 있어 이런 PCB의 폐기량도 빠르게 증가한다. 정말로 해법이 필요한 시점이라는 것이 전문가들의 공통된 견해이다. 

종이로 만든 배터리는 다 쓰고 난 뒤 생분해되어 유기 재질 종이의 분해를 촉진한다. 최석근 교수는 궁극적으로 전력을 생산하는 박테리아가 환경적으로 더 잘 받아들여질 것으로 믿고 있다.  editor@itworld.co.kr

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