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 ...

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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