학생들이 커피찌꺼기로 배터리를 만든다

이 독특한 아이디어와 제품은 공학 전공 학생들이 아닌 경제학, 경영학, 마케팅 등을 전공하는 학생들에게서 나왔습니다.

실험실에 있는 국제학교(베트남 국립대학교 , 하노이 ) 학생 그룹 - 사진: NVCC

커피 찌꺼기 배터리는 하노이 국립대학교 국제학교 학생들이 개발한 제품입니다. 이 제품은 최근 "창의적 아이디어 - 스타트업 Istartup 2025" 경진대회에서 우승을 차지했습니다.

새로운 아이디어

재무와 회계학을 전공하고 프로젝트 창립자인 응우옌 안 코아는 연구팀이 커피 찌꺼기에서 전기 에너지를 발견한 이유는 커피 찌꺼기에 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌과 같은 탄소가 풍부한 유기 화합물이 많이 포함되어 있기 때문이라고 말했습니다.

그러나 바이오 배터리나 에너지 저장 장치의 전극 소재로 사용하려면 커피 찌꺼기를 가공하여 활성탄 소재로 전환해야 합니다.

이러한 소재는 전기 전도성이 우수하고 환경 친화적이어서 전극 제작의 기반으로 적합합니다. 코아는 "미생물이나 효소가 유기물을 분해하여 전기를 생성하는 바이오 배터리의 원리를 기반으로 연구를 진행했으며, 커피 찌꺼기가 이 공정의 투입 물질로서 잠재력이 있음을 발견했습니다."라고 말했습니다.

가장 주목할 만한 연구 중 하나는 인도네시아 대학교의 안 줄피아 샤리알 교수가 이끄는 연구팀의 연구입니다. 이 팀은 코코넛 껍질에서 추출한 활성탄과 커피 찌꺼기에서 추출한 흑연을 결합하여 리튬 티타네이트 산화물(LTO) 배터리를 개발하는 데 성공했습니다.

이 배터리는 전기 자동차의 경우 약 500kg에서 200kg으로 가벼울 뿐만 아니라, 완전 충전 시간도 2시간에서 단 30분으로 단축합니다.

그래서 팀은 프로젝트에 착수했습니다. 재무 및 회계학을 전공하는 응우옌 티 민 트랑(Nguyen Thi Minh Trang) 학생이 제품 연구 및 분석을 담당했습니다. 트랑 학생은 이 프로젝트가 연구부터 제품 운영까지 5단계 프로세스로 진행되었다고 설명했습니다.

연구팀은 바이오매스 배터리 관련 학술 문헌을 조사하고, 커피 찌꺼기를 수거 및 가공하여 용광로와 분쇄기 등 필요한 장비를 갖추었습니다 . 이어서, 커피 찌꺼기를 열분해하여 바이오차 소재를 만들고, 구조와 표면적을 분석 및 최적화하여 최고의 효율을 달성했습니다.

연구팀은 이 소재를 이용해 전극을 제작하고 테스트하여 구리 호일을 코팅하는 양극을 만들고, 배터리를 조립하기 전에 전도성과 접착력을 확보하여 양극, 음극, 전해질 및 분리막 구성 요소를 완전히 테스트하여 용량, 수명 주기 및 충전-방전 성능을 평가했습니다.

시범 단계가 끝난 후, 팀은 소규모 생산을 확대하고 용량을 늘리는 것을 목표로 삼았으며, 커피 찌꺼기 외의 다른 바이오매스 원료에서 제품을 개발했습니다.

"배터리 성능을 측정하기 위해 몇 가지 예비 실험실 테스트를 수행했습니다. 그 결과, 배터리는 표준 실험 조건에서 거의 3볼트의 안정적인 전압을 생성할 수 있으며, 이는 디지털 시계, 센서, STEM 교육용 모델과 같은 소형 전력 전자 기기에 전력을 공급하기에 충분한 수준입니다."라고 Trang은 말했습니다.

이 페이지에서는 해당 그룹에서 사용하는 기술이 MFC라고 자세히 설명합니다. 커피 찌꺼기가 있는 환경에서 미생물은 유기 화합물을 분해하고 전자를 방출하며, 전자가 두 전극 사이를 이동하면서 전류를 생성합니다.

이러한 "2-1" 접근 방식은 비용을 절감하고, 농업 폐기물을 활용하며, 환경 오염 감소에 기여하여 베트남에서 명확한 기술적, 경제적, 사회적 가치를 지닌 재생 에너지의 새로운 방향을 열어줍니다.

연구팀이 커피찌꺼기를 활용한 배터리 제품 개발 - 사진: NVCC

"비산업" 사람들이 연구를 할 때

연구팀 구성원 대부분은 공학이 아닌 경제학, 경영학, 마케팅 분야 출신입니다.

경영학을 전공하는 도안 안 빈(Doan Anh Binh) 학생이 프로젝트 운영 및 분석을 담당하고 있습니다. 빈 학생은 대부분 경제·금융 분야 출신이지만, 프로젝트를 시작할 때부터 이 프로젝트가 과학기술 프로젝트라는 것을 인지하고 적극적으로 화학과 전기화학의 기본 원리를 공부하는 동시에, 연구의 각 단계마다 정확성을 기하기 위해 공학 및 재료학과 교수님들과 선배님들과 소통하고 상의했다고 밝혔습니다.

처음에는 그룹원들도 많은 어려움을 겪었는데, 특히 영어로 된 전문 문서를 읽거나 전극 구조와 생물학적 반응을 깊이 이해해야 했기 때문입니다. 하지만 작은 부분으로 나누고, 오픈 사이언스 자료를 통해 스스로 학습하고, 강사의 지도를 받으면서 점차 이해도가 높아지고 자신만의 초기 실험 모델을 설계할 수 있게 되었습니다.

"사실 저희는 경제학자이기 때문에 타당성 분석, 시장, 그리고 상용화 모델을 고려하는 데 유리합니다. 공학 분야에서는 이를 역량을 확장하고 향후 프로젝트에서 공학 학생들과 교류할 수 있는 기회로 보고 있습니다."라고 빈은 말했습니다.

또한, 이 프로젝트의 마케팅을 담당하는 국제 경영학 전공자인 Nhu Vu Duy는 그룹이 하노이 국립대학교의 연구 단위와 적극적으로 협력하여 프로젝트 결과의 신뢰성을 검증하고 강화하고 있다고 말했습니다.

구체적으로, 활성탄 전극의 재료 분석 및 전기 전도도 시험 과정은 국제학교 연구실과 자연과학대학의 몇몇 전문 연구실에서 수행되었습니다.

또한 연구팀은 재료와 재생 에너지 분야의 강사와 전문가로부터 전문적인 지원을 받아 테스트 결과가 과학적으로 기반을 두고 연구 절차를 준수하는지 확인했습니다.

"현재 전압, 에너지 밀도, 생분해성 측정 등 실험실 규모로만 시험이 진행되고 있습니다. 앞으로 국립대학교 주요 연구실과 협력하여 더욱 심층적인 시험을 진행할 계획입니다. 이를 통해 데이터를 표준화하고 제품 상용화를 위한 국제 표준을 구축하는 것을 목표로 합니다."라고 응우옌 안 코아 학생이 말했습니다.

녹색 생활 메시지

학생 그룹에 따르면, 이 프로젝트는 친환경 생활에 대한 여러 의미를 담고 있습니다. 국제 비즈니스, 재무 관리 및 분석학을 전공하는 응우옌 티 누 꾸인 학생은 독자들이 자연과 조화롭게 살아가는 더 깊은 정신을 느끼고, 버려지는 것처럼 보이는 것에 감사하고 재생하는 방법을 배우기를 바란다고 말했습니다.

"아침 커피 한 잔을 마시고 남은 커피 찌꺼기 한 스푼은 단순히 남는 것이 아니라, 미래의 전기차, 가전제품, 심지어 친환경 도시를 운영하는 데 기여하는 에너지원이 될 수 있습니다. 이것이 바로 각 개인과 각 사업체의 순환과 책임이라는 철학이며, 작은 일들이 공동체와 지구를 위한 큰 변화로 이어질 수 있다는 것입니다."라고 퀸은 말했습니다.

잠재력이 많다

하 만 훙 국제학교 응용과학부 부학장이자 연구 그룹 강사인 그는 커피찌꺼기를 이용해 생물학적 배터리를 생산한다는 아이디어는 베트남에서는 비교적 새로운 연구 방향이며, 환경과 지속 가능한 개발에 많은 영향을 미칠 것이라고 말했습니다.

그는 기술 분야는 아니었지만 학생들의 학습 정신을 높이 평가했습니다. 그들은 많은 시간을 들여 연구하고, 전문 문서를 찾아보고, 하노이 국립대학교의 연구실과 적극적으로 협력하여 제품을 완성했습니다.

Hung 박사에 따르면, 이 제품은 아직 실험실 테스트 단계에 있지만 초기 결과는 고무적인 개발 잠재력을 보여주고 있으며, 특히 앞으로 그룹이 추가 투자를 받아 추가 연구 단계를 진행한다면 더욱 그렇습니다.

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출처: https://tuoitre.vn/sinh-vien-lam-pin-tu-ba-ca-phe-20251015000709668.htm