기본 콘텐츠로 건너뛰기

수소 생성 인공 광합성



(The photosynthesis system of the Jülich solar cell scientists is compact and self-contained, and the flexible design allows for upscaling. The concept can be applied for all thin-film photovoltaic technology and various types of electrolyser. Credit: Forschungszentrum Jülich)


 식물이 광합성으로 포도당을 생성하는 것처럼 과학자들도 태양 에너지를 이용해서 바이오매스나 혹은 수소 같은 에너지원을 직접 생산하는 연구를 진행 중입니다. 기존의 태양전지는 가격은 매우 저렴해졌지만, 여전히 밤에는 전기를 생산할 수 없고 직접 다른 형태의 에너지원을 생산할 수 없다는 단점이 있기 때문입니다. 


 태양광과 촉매를 이용해서 수소를 바로 생산할 수 있다면 낮에만 생산이 가능해도 얼마든지 저장이 가능하며 필요할 때마다 꺼내 쓸 수 있는 만큼 기존의 화석연료를 대체하기가 훨씬 쉬워집니다. 문제는 이렇게 현재 있는 광전기화학 물 분해(photoelectrochemical water splitting) 시스템이 매우 작은 실험실 규모를 벗어나지 못하는데다 에너지 변환 효율이 낮다는 것입니다. 물론 이를 극복하기 위한 연구가 여러 곳에서 진행 중입니다. 


 독일 국가 핵융합 연구소(Forschungszentrum Jülich)의 과학자들은 태양광 전지 - 물분해 촉매 장치를 이용한 얇은 박막 형태의 광전기화학 전지를 만들었습니다. 이들이 만든 시스템은 64㎠ 정도 크기의 셀을 물속에 넣은 것으로써 야외에서 실제 태양광을 이용해서 수소를 생성할 수 있습니다. 비록 에너지 전환 효율은 3.9%에 불과하지만, 연구팀은 앞으로 충분한 개선 여지가 있다고 보고 있습니다. 사용화가 가능한 효율은 10%정도로 생각하고 있습니다. 


(Test set-up of the prototype for photoelectrochemical water splitting: The complete system is immersed in an aqueous potassium hydroxide solution. Illumination with a daylight lamp generates a voltage of 1.8 Volt in the solar cells, which is used by the electrolyser (front side, with nickel-foam stripes as anodes and cathodes) to split the water into hydrogen and oxygen. Credit: Tobias Dyck/Forschungszentrum Juelich)


 태양 수소 전지 개발은 앞서 이야기했듯이 많은 과학자들의 꿈이기도 합니다. 가능해진다면 화석 연료가 아닌 수소 기반 에너지도 꿈이 아닌 현실이 될 수 있습니다. 물론 경제적인 태양광 수소 생산을 위한 길은 아직도 먼 상태입니다. 


 미래 에너지원으로 태양 수소 전지가 현실적인 대안이 될 수 있을지는 아직 알 수 없지만, 연구가 진행되면서 점차 실제 상용화할 수 있는 형태로 발전하는 모습이 보이는 것 같습니다. 어디까지 발전할 수 있을지 궁금하네요. 


 참고 


Bugra Turan et al, Upscaling of integrated photoelectrochemical water-splitting devices to large areas, Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/NCOMMS12681 




댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...