제목: 배터리 용량 3배 ‘괴물전지’ 탄생…전기항공기도 나올까
출처: 동아사이언스 이채린 기자
링크: https://v.daum.net/v/20250602100903034
요약: 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 연구팀은 에너지밀도가 1kg당 약 1700와트시를 구현한 연료전지를 개발했다. 현재 리튬이온 배터리는 1kg당 약 300WH의 에너지를 저장하는 것으로 알려져있다. 연구팀은 리튬에 비해 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 액체 나트륨을 이용한 연료전지를 개발했다. 연료전지는 전기에너지 생산 연료인 액체 나트륨을 다 쓰면 연료를 다시 보충하는 방식의 전지로 충전하는 이차전지와는 다른 개념이다. 연구팀은 실험실에서 H 모양의 구조로 액체 나트륨 연료전지를 만들었다. 수직 유리관 두 개를 전해질 튜브로 연결한 H 모양의 구조다. 한쪽 유리관에는 액체 나트륨이, 다른 쪽 유리관에는 공기가 흐르게 했다. 튜브에는 나트륨 이온만 통과시키는 세라믹 재질의 막인 ‘고체 세라믹 전해질’과 산소가 통과하면서 나트륨 이온과 반응하는 ‘다공성 공기 전극’을 넣었다. 연료전지에 공기를 많이 흐르게 하자 산소가 액체 나트륨을 소모하면서 전기화학 반응을 일으켜 전기에너지를 생산했다. 이렇게 만든 연료전지의 에너지밀도를 확인한 결과 1kg당 약 1700WH의 에너지를 저장했고 연료전지를 실제 제품에 사용할 수 있도록 하나의 시스템으로 만드는 경우 1000WH 이상 저장할 수 있는 것으로 분석됐다. 현재 리튬이온 배터리에 비해 3배 이상의 에너지를 저장할 수 있는 셈이다. 지금까지 MIT 연구팀처럼 나트륨과 공기를 이용한 연료전지 연구가 진행됐지만 대부분 고체 나트륨 연구에 한정돼 있어 고체 나트륨을 이용한 전지는 반응 부산물이 대부분 고체라 부산물이 전극을 방해해 전지의 수명이 짧은 한계가 있었다. 하지만 MIT 연구팀은 액체 나트륨과 공기 중 습도를 이용해 이같은 한계를 극복했다. 옛밍 치앙 MIT 재료과학·공학과 교수는 “전기항공기를 대규모로 상용화 할 수 있는 획기적인 기술이다”라고 설명했다.
한줄요약: MIT 연구팀이 고체 나트륨을 이용한 연료전지 연구의 한계를 액체 나트륨을 이용한 연료전지를 개발하며 한계를 극복했고 이 기술은 기존 리튬이온 배터리에 비해 3배 이상의 에너지를 저장할 수 있어 전기항공기를 대규모로 상용화할 수 있는 획기적인 기술이라는 평가를 받고 있다.