경희대 진성훈 교수 연구팀, 세계 최초 커피 찌꺼기 기반 일회용 배터리 개발

【뉴스퀘스트=김동호 기자】 경희대학교(총장 김진상)는 정보디스플레이학과 진성훈 교수 연구팀이 커피 찌꺼기를 활용해 세계 최초로 생분해 일회용 배터리를 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 저명 학술지인 『Advanced Materials Technologies』(IF: 6.4)의 최근호에 게재됐다.

이번 연구 결과는 전자 폐기물 저감과 친환경 기술 개발이란 두 가지 측면에서 높은 주목을 받고 있다.

전 세계적으로 하루에 약 200만 톤이 배출되는 커피 찌꺼기는 대부분 버려진다.

진성훈 교수 연구팀은 이런 커피 찌꺼기를 활용해 생분해가 가능한 프레임형 일회용 배터리를 개발했다.

이 배터리는 마그네슘 합금(AZ31)과 삼산화몰리브덴(MoO3)을 전극으로 사용하고, 커피 찌꺼기를 다공성 구조로 가공한 프레임 소재와 결합했다. 그 결과 높은 에너지 밀도를 유지하면서도 60일 이내에 자연 분해되는 친환경 구조가 구현됐다.

진성훈 교수 연구팀은 커피 찌꺼기를 전자소자의 물리적 지지체이자 기능성 소재로 사용했다. 유기 폐기물의 자원화와 고기능 소재화를 동시에 실현한 세계 최초의 사례다.

연구팀은 마그네슘 합금과 삼산화몰리브덴 전극 조합을 통해 높은 에너지 밀도와 안정적 전압 출력을 확보했다. 동시에 생분해 기능도 갖추는 데 성공했다. 이는 친환경성과 성능을 동시에 충족시킨 새로운 접근이다.

연구팀은 배터리의 수명을 시스템 사용 주기와 일치시켰다. 의료용 임플란트나 환경 센서, 보안 장치 등에서 일정 기간 사용 후 자연 분해되는 트랜지언트 전자기기에 특화된 맞춤 설계다.

이번 연구는 단순한 기술 구현을 넘어 전자산업의 패러다임 전환을 예고한다.

일정 사용 주기 후 폐기되는 환경 센서와 의료용 기기, 군사용 정보 태그 등에 즉시 적용할 수 있다. 기존 전자기기의 폐기물 문제를 줄이고, 제로 웨이스트 사회를 실현하는 데에도 이바지할 수 있다.

폐기물 업사이클링을 통한 고부가가치 소재 개발이란 점도 눈길을 끈다.

기업의 사회적 책임과 환경 경영(ESG)가 강조되는 사회적 분위기 속에서 산업에의 적용성과 사회적 가치 창출 가능성도 높다.

배터리 폐기물과 자원 고갈 문제는 지구적 난제기도 하다. 연구팀은 분해 가능한 에너지 저장소자라는 대안을 제시해, 기후 위기 대응을 위한 친환경 전자기술의 핵심 동력을 마련했다.

진성훈 교수는 “일상에서 쉽게 버려지는 커피 찌꺼기를 에너지 저장 장치로 전환해 지속가능한 전자기기 개발의 실질적 가능성을 확인했다”라며 “이번 기술은 환경 센서, 의료용 임플란트, 보안용 일회용 디바이스 등 다양한 분야에서 실질적으로 응용할 수 있다”라고 강조했다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 과제의 지원을 받아 진행됐다.

박사과정 조현빈 연구원과 무쿠랄라 나가라주(Nagaraju Mukurala) 박사가 공동 제1 저자로 참여했고, 진성훈 교수가 교신저자로 연구를 총괄했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 도출된 기술의 국내 특허등록도 완료했다.

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