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물 반 공기 반으로 달리다

  • 2014.07.09.
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다음 네 가지 특징을 보고 ‘이것’이 무엇인지 맞춰보세요.

첫째, 잘 구부러진다.

둘째, 주방에서 흔히 볼 수 있다.

셋째, 음료 용기로도 많이 쓰인다.

넷째, 철 다음으로 많이 생산된다.

자, 이것이 무엇인지 감이 오시나요?

정답은 바로 ‘알루미늄’입니다.

보크사이트 광물에 수산화알루미늄 형태로 존재하는 알루미늄은 지상에서 발견되는 가장 풍부한 금속입니다. 지각에서는 산소, 규소 다음으로 많은 원소입니다.

‘알루미늄’은 본래 ‘백반’에서 분리된 원소로, 알루미늄이라는 이름은 백반을 뜻하는 라틴어 ‘alumen’에서 유래됐습니다.

그런데 이 알루미늄이 물과 공기를 만나 전기를 생산해낸다는 사실 알고 계셨나요?

2017년 상용화를 앞두고 있다는 ‘알루미늄 전기자동차’ 이야기를 해보겠습니다.

 

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알루미늄 전기자동차는 정확히 말하면 ‘알루미늄 공기전지(Aluminum-Air Battery)’를 이용한 친환경 자동차입니다.

공기전지란 전지 내에서 반대 방향의 기전력이 일어나는 것을 방지하기 위해 ‘공기’를 복극제로 사용하는 전지를 말합니다.

여기서 기전력이란 두 단자의 전위차를 일정하게 유지시켜주는 능력을 말하는데, 쉽게 말해 두 단자 간에 전류를 흐르게 하는 힘을 뜻합니다.

이런 기전력을 이용해 만들어진 전지 중 가장 대표적인 것이 알루미늄 전지입니다.

알루미늄 전지는 값이 싸고 기전력이 일정하다는 장점이 있습니다.

 

이 기술을 개발한 곳은 이스라엘의 ‘피너지(Phinergy)’와 세계적인 알루미늄 제조사 ‘알코아(Alcoa)’입니다.

두 회사가 합작 개발한 알루미늄 전기자동차는 이미 주행 실험에 통과한 후, 현재 캐나다 퀘벡의 질빌뇌브 서킷(Circuit Gilles Villeneuve)에서 유인 운송 실험을 실시하고 있습니다.

이 테스트 차량에는 알루미늄 공기전지가 트렁크에 탑재되어 있으며, 성인 4명을 태우고도 순조로운 주행을 하고 있다고 합니다.

 

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그러면 알루미늄 공기전지는 어떻게 만들어질까요?

알루미늄 공기전지는 전지 내부의 얇은 알루미늄판 사이에, 음극 전극으로 물과 양극으로 공기층을 배치하는 구조를 갖고 있습니다.

쉽게 말해 공기 중의 산소를 알루미늄에 반응시켜 전기를 생산하는 것입니다.

일반 배터리가 양극에 금속을 반응시켜 에너지를 얻는 형태라면, 알루미늄 공기전지는 금속 대신 공기를 사용합니다.

때문에 알루미늄 전기자동차는 일반 차량보다 무게가 가볍고 연속주행거리가 커지는 장점이 있습니다.

 

전지에서 화학반응을 일으키는 알루미늄 전극은 오래 사용하면 수산화알루미늄으로 변화됩니다.

이렇게 수명을 다한 알루미늄은 재처리 과정을 통해 다른 알루미늄 소재로 활용됩니다.

또, 데모 차량의 테스트 결과 자동차에 급수했던 물은 사람이 마셔도 될 만큼 깨끗하다고 합니다.

뿐만 아니라 이산화탄소 배출량 제로인 알루미늄 전기자동차는 환경오염을 전혀 일으키지 않기 때문에 미래 자동차로 주목받고 있답니다.

 

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알루미늄 공기전지는 엊그제 소개해 드렸던 연료전지의 또 다른 응용기술입니다.

수소, 알루미늄, 물, 공기 등을 이용해 공해 걱정 없는 신재생 연료전지를 만들어 냈다는 사실이 신통방통할 따름인데요, 며칠 전에는 한국전기연구원 연구팀이 물에 담근 알루미늄판에 전기를 가하는 습식 공정으로 3차원 나노집전체를 세계 최초로 개발했다고 합니다.

이는 향후 ICT 융합형 전기전자기기용 초소형 이차전지 개발에 접목시킬 수 있는 기술이라고 합니다.

 

우리에게 주어진 자원으로 세상을 따뜻하고 풍성하게 만들어주는 새로운 기술을 개발하는 세상 모든 과학자들을 한수원이 응원합니다.

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