지금은 가히 '배터리의 시대'다. 휴대폰과 스마트 기기, 전기차, 나아가 스마트 그리드까지 배터리가 필요하지 않은 것 찾기가 어려울 정도. 

하지만 우리의 배터리가 완벽하진 않다. 특히 지속가능한 세상을 위해선 더욱 그렇다. 분해되는데 수백년이 걸릴 수 있는 중금속, 비유기성 중합체(Polymer)에 의존하고 있다. 배터리 폐기가 그래서 어렵다. 

1일(현지시간) 파퓰러사이언스에 따르면, 갑각류 껍질로 배터리를 만든 연구팀이 있어 주목된다. 메릴랜드대학과 휴스턴대학 연구원들이다. 이들은 우리가 먹을 수 있는 게, 오징어 등에서 쉽게 얻을 수 있는 생물학적 재료를 가지고 부분적으로 생분해성 배터리로 만들었고 이 결과를 1일자 셀(Cell) 자매지인 매터(Matter)에 실었다. 

전해액은 이온이 양극과 음극 사이를 잘 이동할 수 있게 해 주는 매개 물질이다. 전해액을 가로지르는 대전 입자는 일정한 전류의 흐름을 내보낸다. 하지만 전해질로 쓰이는 물질 가운데 '입에 넣고 싶은 것'은, 그러니까 안전한 것이란 거의 없다. 표준 AA 배터리는 위험하게 부식되는 물질인 수산화칼륨 페이스트를 사용하고 있어 배터리를 쓰레기통에 그냥 버리는 것조차 안 될 일이다. 

휴대폰의 충전식 배터리는 대개 리튬이온 배터리인데, 수년 동안 전원을 켤 수 있고 그리 독성이 강하지 않은 플라스틱 폴리머 기반 전해질을 쓰고 있지만 역시 분해하는 데엔 수세기, 수천년이 걸릴 수도 있다. 

환경 친화적 배터리를 찾기 위한 연구가 계속되고 있는 가운데 이번 연구에서 연구진들은 갑각류 키토산을 활용했다. 게나 새우, 바닷가재에서 얻어낼 수 있는 키토산은 갑각류와 곤충의 껍질 등 단단한 외골격을 구성하는 키틴의 파생물이다. 키틴은 쉽게 얻을 수 있는 편이고 비교적 간단한 화학적 과정을 거치면 키토산으로 전환된다. 가열하거나 진한 알칼리 용액에 담가두면 된다. 

키토산은 배터리는 아니지만 꽤 많은 용도로 사용되고 있다. 1980년대 이후 농부들은 농작물에 키토산을 뿌리기 시작했는데, 식물의 성장을 촉진하고 곰팡이 감염에 대한 방어력을 강화할 수 있다. 식수에서 침전물과 불순물을 제거하는 데에도 쓰이고 외과 수술 시 봉합하는 실로도 쓰인다. 나중에 빼낼 필요가 없다. 생분해성이 있기 때문이다. 이런 점을 이용해 머지 않아 병원에선 키토산으로 3D 프린터를 이용해 이식을 위한 조직, 장기를 조각할 수도 있을 것이다. 

연구원들은 아연으로 만들어진 배터리에 키토산을 넣는 방법을 궁리하고 있다. 그동안 중국, 이탈리아, 말레이시아 등 전 세계 과학자들도 약 10년동안 키토산을 이용한 배터리 연구를 해 왔지만 이번 연구에선 키토산 구조에 아연 이온을 첨가해 체력을 강화시킨 것이 특징이다. 배터리 효율성도 증가되는 것으로 나타났다. 

그리고 무엇보다 이 배터리의 3분의 2는 생분해성을 갖고 있다. 연구진은 약 5개월만에 전해액이 완전히 분해되는 것을 발견했다.