바닷물로 연료를 만든다

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바닷물로 연료를 만든다고? | 서울대 연구팀의 CO₂ 메탄 변환 기술 바닷물로 연료를 만든다고? 서울대 연구팀이 보여준 미래 에너지 기술 최근 한국 과학계에서 매우 흥미로운 연구 결과가 공개되었다. 서울대 연구진이 바닷물 환경에서 이산화탄소(CO₂)를 활용해 연료 성분인 메탄(CH₄)을 생성하는 전기화학 시스템을 발표한 것이다. 일부 기사에서는 이를 두고 “바닷물로 LPG를 만들었다” 라고 표현하기도 했다. 물론 과학적으로 정확히 말하면 이는 LPG 자체를 직접 생산한 것은 아니다. 하지만 이번 연구가 중요한 이유는 분명하다. 이산화탄소를 다시 연료로 전환하는 기술이 현실 단계로 접근하고 있다는 점이다 우리는 지금까지 에너지를 ‘채굴’했다 인류는 오랫동안 에너지를 땅속에서 꺼내 사용했다. 석탄 석유 천연가스 즉, 에너지는 “어딘가에 존재하는 자원”이라고 생각해왔다. 하지만 이번 연구는 방향 자체가 다르다. 에너지를 다시 만들어낸다. 에너지를 채굴하는 시대에서 합성하는 시대로 이동하고 있다 핵심은 전기화학 반응이다 이번 기술의 핵심은 전기화학 시스템이다. 쉽게 말하면 다음과 같은 과정이 일어난다. 바닷물 환경을 활용한다 이산화탄소(CO₂)를 공급한다 전기를 흘린다 촉매가 반응을 유도한다 메탄(CH₄)이 생성된다 이 과정은 단순한 화학 반응이 아니다. 전기를 저장 가능한 연료 형태로 바꾸는 기술 에 가깝다. 전기를 바로 쓰는 것이 아니라 연료 형태로 저장하는 시대가 시작되고 있다 왜 메탄(CH₄)이 중요한가 메탄은 매우 중요한 에너지원이다. 특징 설명 도시가스 메탄은 도시가스의 주요 성분이다 발전 연료 전기 생산에 활용 가능하다 저장성 전기보다 장기 저장이 쉽다 운송성 배관 및 연료 시스템 활용 ...

리튬 배터리는 왜 폭발할까 | 배터리 이야기 1화

리튬 배터리는 왜 폭발할까 | 배터리 이야기 1화

리튬 배터리는 왜 폭발할까

보이지 않는 곳에서 시작되는 작은 반응

어느 날 뉴스에서 이런 장면을 본 적이 있을 것이다.

주차장에 세워진 전기차에서 갑자기 연기가 올라온다. 몇 초 뒤 불꽃이 터져 나온다.

뉴스 앵커는 이렇게 말한다.

“배터리 열폭주로 추정됩니다.”

하지만 여기서 대부분의 사람들은 같은 질문을 한다.

배터리는 도대체 왜 폭발하는 걸까?

배터리 안에서는 무슨 일이 일어날까

리튬 이온 배터리는 기본적으로 세 가지 구조로 이루어져 있다.

  • 양극 (Cathode)
  • 음극 (Anode)
  • 전해질 (Electrolyte)

충전과 방전이 이루어질 때 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동한다.

이 이온 이동이 바로 우리가 사용하는 전기의 근원이다.

핵심 원리

배터리는 리튬 이온이 이동하면서
전자를 외부 회로로 보내고 그 전자가 전기를 만든다.

문제는 전해질이다

리튬 배터리 내부에는 이온이 이동할 수 있도록 액체 전해질이 들어 있다.

이 전해질은 대부분 유기 용매로 만들어져 있는데 사실 한 가지 문제가 있다.

가연성 물질이라는 점이다.

즉 쉽게 말해 불이 붙을 수 있는 액체다.

열폭주라는 현상

배터리가 손상되거나 내부 온도가 상승하면 작은 화학 반응이 시작된다.

이 반응은 열을 만들어 낸다.

문제는 그 열이 다시 또 다른 반응을 일으킨다는 점이다.

이 과정이 반복되면 온도는 급격하게 상승한다.

이 현상을 과학에서는 이렇게 부른다.

열폭주 (Thermal Runaway)

열폭주란

열이 발생하고
그 열이 다시 반응을 가속시키며
결국 통제할 수 없는 온도 상승으로 이어지는 현상이다.

그래서 폭발이 일어난다

온도가 계속 올라가면 배터리 내부의 전해질이 기화하기 시작한다.

기체는 부피가 커지기 때문에 배터리 내부 압력이 급격히 상승한다.

그리고 어느 순간 그 압력은 배터리 외부를 뚫고 나온다.

이때 전해질이 공기와 만나면 화염이 발생한다.

우리가 뉴스에서 보는 전기차 화재의 많은 사례가 바로 이런 과정에서 시작된다.

그래서 등장한 새로운 기술

이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 오래전부터 한 가지 질문을 던졌다.

“불이 붙지 않는 배터리를 만들 수는 없을까?”

그리고 그 질문에서 등장한 기술이 바로 전고체 배터리다.

다음 이야기에서는 왜 전고체 배터리가 등장했고 왜 아직도 상용화가 쉽지 않은지 살펴보려 한다.

© 소소하지만 과학이야

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