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물에서 에너지를 얻을 수 있을까요?[0]

에코 이야기

2016.8.30

에코선생님

우리 친구들, '워터 롱롱 마라톤' 프로그램을 하면서 물과 더 친근해졌었죠? 지구 표면의 약4분의3이나 차지하는 물은 우리 몸의70%나 구성되어 있을 만큼 매우 중요한데요. 물을 이용해 전기에너지를 만들 수 있다는 사실을 알고 있나요? 이번 에코이야기를 통해 따끈따끈한 소식을 함께 살펴보아요~ 우리 친구들에게 조금 어려운 용어가 사용돼 어렵게 느낄 수도 있지만 차근차근 여러 차례 읽어보면 이해가 될 거예요^^

우리나라의 한 대학과 영국의 연구팀이 복잡하고 비용이 많이 드는 공정 없이도 효율적으로 물에서 전기를 생산할 수 있도록 하는 기술이 개발됐다는 소식이 전해졌어요. 이 기술은 물에서 얻은 수소에너지를 전기에너지로 전환하는 나노기술의 상용화에 도움이 될 것으로 기대된다고 해요.

연구팀은 전기화학적 조절을 이용해 세라믹에서 나노 촉매의 성장을 극대화했는데요. 이것을'가역 고체산화물전지'에 적용해 수소에너지에서 전기에너지를 효율적으로 생산하는데 성공했어요. 가역 고체산화물전지는 수소와 같은 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 연료전지 반응과 물을 수소와 공기로 분리하는 전해반응이 합쳐진 고체산화물로 에너지 변환장치를 말합니다. 가역 고체산화물전지는 오염물질 없이 전기에너지를 생산할 수 있다는 점에서 이론적으로 효율적인 에너지 전환 장치로 평가받지만700∼900도에서 작동하고 효율적이고 안정적으로 전기를 생산하는데 어려움이 있어 상용화가 어려웠다고 해요.

연구팀은 기존 물리화학적인 공정을 이용해 전기에너지를 생산하는 방법 대신에 전기화학적 공정을 이용해 나노 입자가 스스로 성장할 수 있도록 했어요. 나노 입자가 스스로 성장하면서 전극에서 안정적으로 전기가 생산되기 때문이죠. 전극 제작에서 용출법을 활용하면 나노 촉매가 균질하게 고정돼 안정적이고 효율적인 전기 생산이 가능해요. 하지만 물리화학적인 공정은 고온에서 나노 입자 간의 응집현상이 발생해 안정성과 성능이 급격히 떨어진답니다. 

▲ 세라믹 모체에서 성장되는 나노 촉매 모식도 및 실제 전자현미경 사진(출처:연세대)

연구팀은 전기화학적 방법을 통한 전기 생산은 비싼 추가적인 공정이나 실험실이 필요 없기 때문에 대량생산이 가능하며 기존의 전극 물질보다5배 이상 높은 전기에너지를 생산할 수 있다고 해요. 그래서 이제부터는 고비용의 추가 공정 없이 나노기술을 고온 에너지변환 장치에도 적용할 수 있을 것이라고 기대하고 있답니다.

앞으로 다양한 신재생에너지 분야에 적용하면 더 빠르게 친환경적인 수소에너지가 보편화되지 않을까요? 비록 지금은 한국에서 배운 기초와 기술을 바탕으로 영국에서 선진기술이 개발되었지만 한국의 순수한 기술 개발도 꿈꿔봅니다^^ 미래의 멋진 신재생에너지 연구가가 될 우리 친구들의 모습을 기대해볼게요~

참조:

「 물에서 전기생산하는 신기술 개발…"친환경 에너지 개발에 기여"」『연합뉴스』2016. 8. 23.

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