EP.3-핵융합은 언제 현실이 되는가

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핵융합은 언제 현실이 되는가 | 인공태양의 미래 핵융합은 언제 현실이 되는가 인공태양의 마지막 퍼즐 1화에서 우리는 핵융합이 가능하다는 걸 봤다. 2화에서는 왜 유지가 어려운지도 이해했다. 이제 마지막 질문이 남는다. 그래서 언제 쓸 수 있는가? 가능한 기술과 쓸 수 있는 기술은 전혀 다르다 핵융합은 이미 ‘성공’했다 이건 많은 사람들이 착각하는 부분이다. 핵융합은 아직 실패한 기술이 아니다. 이미 성공했다. 플라즈마 생성 1억 도 달성 핵융합 반응 발생 다 된다. 하지만 문제는 이것이다. 계속 되지 않는다. 핵융합의 문제는 성공 여부가 아니라 지속 가능성이다 진짜 기준은 이것이다 핵융합이 발전소가 되려면 조건이 하나 있다. 투입 에너지보다 더 많은 에너지 생산 이걸 에너지 이득 (Gain) 이라고 한다. 이 값이 1보다 커야 한다. 1보다 작다 → 실험 1보다 크다 → 발전소 그래서 등장한 ITER 이 문제를 해결하기 위해 만들어진 프로젝트 ITER 세계 최대 핵융합 실험 장치다. 유럽 한국 미국 중국 일본 전 세계가 함께 만든다. 이유는 단 하나다. 너무 어렵기 때문이다. 핵융합은 한 나라가 할 수 있는 프로젝트가 아니다 ITER의 목표 ITER의 핵심 목표는 명확하다. 투입 대비 10배 에너지 생산 즉 1 넣으면 10 나온다 이게 성공하면 핵융합은 ‘가능한 기술’에서 ‘쓸 수 있는 기술’로 바뀐다. 그럼 언제 가능할까? 여기서 현실적인 답을 해야 한다. 핵융합은 내일도 아니고 몇 년 안에도 아니다. 현재 예상은 이렇다. 2030년대 → 실험 완성 단계 2040년대 → 시범 발전소 2050년 이후 → 상용화 가능성 핵융합은 ‘곧...

전고체 배터리는 왜 어려울까 | 배터리 이야기 2화

전고체 배터리는 왜 어려울까 | 배터리 이야기 2화

전고체 배터리는 왜 어려울까

폭발하지 않는 배터리를 만들 수 있을까

1화에서 우리는 리튬 배터리가 왜 폭발하는지 살펴보았다.

문제의 핵심은 하나였다.

가연성 액체 전해질.

그렇다면 자연스럽게 이런 생각이 떠오른다.

“액체 대신 고체를 쓰면 되지 않을까?”

바로 이 아이디어에서 등장한 기술이 전고체 배터리다.

전고체 배터리는 무엇이 다를까

기존 리튬 이온 배터리는 이온이 이동할 수 있도록 액체 전해질을 사용한다.

하지만 전고체 배터리는 이름 그대로 고체 전해질을 사용한다.

  • 기존 배터리 → 액체 전해질
  • 전고체 배터리 → 고체 전해질

이 변화 하나로 여러 가지 장점이 생긴다.

전고체 배터리의 장점
  • 화재 위험 감소
  • 에너지 밀도 증가
  • 배터리 수명 증가

그래서 많은 기업들이 전고체 배터리를 차세대 배터리 기술이라고 부른다.

그런데 왜 아직 상용화되지 않았을까

문제는 의외로 단순하다.

이온이 움직이기 어렵다.

액체에서는 이온이 비교적 자유롭게 이동한다.

하지만 고체에서는 상황이 완전히 달라진다.

고체 내부에서는 원자 구조 사이를 통과해야 하기 때문에 이온 이동이 훨씬 느려진다.

이 때문에 배터리 성능이 크게 떨어질 수 있다.

또 다른 문제 : 계면 저항

배터리는 여러 층으로 이루어져 있다.

  • 양극
  • 고체 전해질
  • 음극

이 층들이 만나는 경계면을 계면이라고 부른다.

문제는 고체와 고체가 맞닿을 때 완벽하게 밀착되기가 어렵다는 점이다.

작은 틈이 생기면 이온 이동이 방해를 받는다.

이 현상을 과학에서는 계면 저항이라고 부른다.

전고체 배터리의 핵심 난제
  • 이온 이동 속도 문제
  • 계면 저항
  • 대량 생산 공정

그래서 아직 연구 중이다

전고체 배터리는 분명 매력적인 기술이다.

하지만 현실에서는 아직 해결해야 할 과학적 문제가 많다.

그래서 현재 대부분의 전기차는 여전히 리튬 이온 배터리를 사용하고 있다.

그렇다면 한 가지 궁금증이 남는다.

전기차 기업들은 이 문제를 어떻게 해결하려 할까?

다음 이야기에서는 세계에서 가장 유명한 전기차 기업 Tesla가 어떤 배터리 전략을 선택했는지 살펴보려 한다.

© 소소하지만 과학이야

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