벽돌 속에 전기를 저장하는 코팅

(Red brick device developed by chemists at Washington University in St. Louis lights up a green light-emitting diode. The photo shows the core-shell architecture of a nanofibrillar PEDOT-coated brick electrode. Credit: D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis)

신재생 에너지 확대와 에너지를 24시간 차질 없이 공급해야 하는 기업과 기관 (예를 들어 병원, 금용기관, 중요 산업 시스템 및 기타 갑자기 시스템을 중지할 수 없는 분야)이 증가함에 따라 에너지 저장 장치 (ESS)의 수요 역시 가파르게 증가하고 있습니다. 특히 풍력과 태양광처럼 에너지 생산량 변동이 심한 에너지원이 보급되면서 값싸고 안전하게 대량의 에너지를 저장할 수 있는 방법의 요구가 커지고 있습니다.

워싱턴 대학 줄리오 다르시 (Julio D'Arcy) 교수가 이끄는 연구팀은 평범한 벽돌에 전기를 저장할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 연구팀의 접근법은 전기가 통하는 폴리머 소재인 PEDOT를 코팅해 벽돌 자체를 슈퍼 커패시터 (콘덴서)로 만드는 것입니다. 화학 배터리 대신 슈퍼 커패시터에 전기를 저장하는 연구는 일찍부터 있어왔지만, 흔한 벽돌 소재의 슈퍼 커패시터는 참신한 시도라고 할 수 있습니다. 벽돌에 에너지를 저장하려는 시도 역시 이전에도 있었지만, 대개 열을 저장하는 방식이었고 전기 자체를 저장하는 방식은 새로운 시도입니다.

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연구팀에 따르면 일반적인 크기의 벽돌에 PEDOT 소재를 코팅할 경우 최대 10분 정도 LED 전구 하나를 밝힐 수 있습니다. 많은 양은 아니지만, 배터리가 아니고 슈퍼 커패시터이기 때문에 충전이 매우 빠르고 여러 번 사용해도 열화가 적습니다. 이 벽돌 슈퍼 커패시터는 3V 전원으로 10초 충전시 10분간 LED 전구에 에너지를 전달할 수 있으며 50개의 벽돌을 사용할 경우 비상 전원을 5시간 정도 켤 수 있다고 합니다.

과연 안전성은 괜찮을지 (특히 화재나 감전 위험은 없을지) 궁금하지만, 아무튼 저렴한 벽돌을 이용해서 비상 전원 등의 용도로 사용할 수 있다면 괜찮은 아이디어 같습니다. 연구팀은 PEDOT나 벽돌 모두 저렴하고 쉽게 만들 수 있어 응용 범위가 넓을 것으로 기대하고 있습니다.

참고

https://techxplore.com/news/2020-08-energy-red-bricks.html

https://newatlas.com/electronics/brick-batteries-store-energy-walls/

Energy storing bricks for stationary PEDOT supercapacitors, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-17708-1 , www.nature.com/articles/s41467-020-17708-1

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