설탕 배터리는 일종의 효소 연료전지이다. 공기와 연료인 말토덱스트린(maltodextrin)을 결합시켜 전기와 물을 발생시키는 원리로 만들어진다. 말토덱스트린은 탄수화물의 부분적인 가수분해로 만들어지는 다당류다. 또한 리튬이온 배터리는 값비싼 백금을 촉매로 사용하는 것과 달리 설탕 배터리는 효소를 이용하기 때문에 훨씬 더 경제적이다. 또한 수소 연료전지와 달리 폭발이나 화재의 위험성 등이 없다. 만약 설탕 배터리가 방전되면, 사용자는 마치 프린터에 잉크를 보충하는 것과 같이 배터리에 설탕을 보충하면 된다.
미국 버지니아공대 연구진이 2014년 리튬전지보다 10배 이상 오래 가는 설탕 배터리를 개발했다.[1]
배경
미국의 환경보호국이 발표한 자료에 따르면 미국에서만 매년 독성을 가진 리튬이온 배터리가 수십억 개씩 사용된 후 버려지고 있는 것으로 밝혀졌다. 이렇게 버려진 배터리는 환경과 인간의 건강에 모두 심각한 해를 끼칠 수 있을 것으로 전문가들은 우려하고 있다. 설탕 배터리는 리튬이온 배터리보다 훨씬 더 에너지 저장 능력이 우수하면서도 생분해가 가능하여 환경오염을 일으키지 않는 장점이 있다. 설탕 배터리의 실용화가 이루어지면 수십만 톤의 버려지는 배터리가 땅에 묻히면서 토양과 수질을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 솔루션을 제공해줄 수 있을 것으로 전망되고 있다. 설탕 배터리는 스마트폰, 전기차 등에 쓰일 것으로 보인다.
역사
배터리의 연료로 설탕을 사용하는 것이 완전히 새로운 개념은 아니다. 글루코스(Glucose) 형태인 설탕이 모든 생물체가 필요로 하는 에너지를 제공한다는 사실은 이미 오래 전부터 과학자들의 관심의 대상이 되어 왔다.
미 세인트루이스대의 연구진은 설탕이 들어 있는 음료수로 작동할 수 있는 연료전지 배터리를 개발하여 화제가 됐다. 이 연료전지는 기존의 리튬이온 배터리에 비해 한 번 충전으로 3~4배 더 오래 가동될 수 있는 잠재성을 가진 것으로 나타났다.
설탕 배터리의 첫 번째 응용분야로 휴대폰 배터리이다. 또 국방용 전자장비에 적용될 수 있는 가능성도 있다. 전쟁터 혹은 전기가 공급되지 않는 비상사태에서 휴대용 전자장비를 충전하기 위해 배터리에 설탕 재료를 첨가하기만 하면 즉시 재충전할 수 있을 것이다.
일본에서도 설탕을 이용한 배터리 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 나트륨 이온과 함께 설탕을 활용하여 기존의 리튬이온 전지를 대체할 수 있는 배터리를 개발하고 있어 주목을 끌고 있다. 동경과학기술대의 신히찌 코마바(Shinichi Komaba) 교수가 이끌고 있는 연구진은 배터리를 위한 양극과 음극 물질을 개발했다. 양극을 위한 물질로 일반 설탕을, 그리고 음극과 탄소를 만들기 위한 물질로는 나트륨 이온을 사용하고 있다. 설탕의 주요 성분인 자당(蔗糖)을 열분해 함으로써 얻어진 경질탄소에 열을 가해 검은색의 경질탄소 분말을 만들었는데, 이것을 나트륨이온 배터리에서 양극으로 사용했다.[2]
각주
참고자료
같이 보기
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