테슬라는 전기자동차 기업을 넘어서는 미래를 엿 볼 수있는 첨단기술이 집약체라 할 수 있다. 수십개의 회사를 경영하는 지구상 최고 부자 중의 한명인 일론 머스크가 키운 회사로 동물의 뇌에 칩을 꼽고 화성으로 인간을 이주시키기 위해 로켓연료를 재활용하며 지하로 다지는 교통수단 등등 그의 상상은 조금씩 현실로 다가오고 있다.
테슬라도 전기자동차이지만 데슬라는 자율주행을 넘어서 차량 안에서 뭔가를 즐기고 집중할 수 있으며 주차를 하지 않고 다른 사람에게 빌려줌으로써 수익도 얻고 공간도 낭비하지 않으며 ai를 통해 다양한 편의를 받을 수 있는 곳이다. 이러한 테슬라의 기술이 제대로 발현되기 위해선 에너지가 문제다. 아니 2차 전지라 할 수 있다.
신재생 에너지 중요성
최근 4차 산업혁명을 논하면서 신재생 에너지 관련 주가는 들썩들썩 하였다. 태양과, 풍력 등 기존의 화석 연료를 대체할 신재생 에너지 관련 기업들은 열렬한 주목을 받았다. 또한 화석연료는 지구 온난화 문제와 맞물려 있기에 그 어느 때보다 새로운 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
신재생 에너지 대두
청정에너지 화석연료 없이 인류를 구원해줄 에너지라고 칭송했지만 한계점도 있다. 태양광 발전이나 풍력 발전 같은 에너지는 기후 변화에 크게 의존하고 불안정하다. 그래서 에너지가 발생한 만큼 사용하지 못하고 낭비하거나 혹은 모잘라 화석연료에 일부 의존하기도 한다. 그래서 이러한 에너지를 보관할 수 있는 시설이 필요하다.
리튬이온 배터리
리튬이온 에너지가 가장 널리 쓰이는데요, 스마트폰에서 가장 흔히 볼 수 있는 에너지 보관장치다. 에너지 밀도가 높고 소형으로 장기간 사용이 가능하여 가장 획기적인 배터리로 인정받고 있다. 장점만 있을 수 없는데, 안정성에 대한 문제다. 가끔 전기차가 전소되는 원인이 배터리로 밝혀지기도 하였다.
리튬이온 배터리는 전극에 사용되는 전해액이 불에 잘타는 소재인 유기화홥물로 구성되어 있어서 안정성 문제에서 자유로울 수 없다. 만약 외부의 강한 충격이 가해지면 배터리 온도가 올라가고 전해액이 세어나와 발화나 폭발로 이어질 수도 있다. 그래서 전고체 배터리가 꿈의 배터리라 불린다.
전고체 배터리
리튬이온 배터리가 충격에 의해 발화되고 폭발하는 원인이 전해액인데 이를 전고체로 대체하는 전고체 배터리는 비로소 안정성을 갖추게 된다. 배터리 내부를 이오닝 전도할 수 있는 고체인 고체 전해질로 대체하는 것이다. 크기도 작은 편이라 성능도 리튬이온 배터리의 2배 이상이라고 한다. 그래서 전고체 배터리에 거는 기대가 크고 미래 인류의 기술을 실현하기 위한 에너지 보관장치로 전고체 배터리는 꼭 필요한 장치가 되었다.
자동차업계
위에서도 살펴보았듯이 현재 리튬이온 배터리를 전고체 배터리로 대체된다면 1회 충전으로 단순히 현재 주행거리의 2배로 늘어날 수 있다. 전기차의 성능 중 중요한 부분이 바로 1회 충전당 주행거리인데 안정성까지 갖추게 된다면 전기차의 수요는 더 높아질 것이다.
활용도 높은 전고체배터리
그렇다면 1회 충전으로 전기자동차를 운전만할까? 아니다. 충전된 전고체 배터리를 활용하여 다양한 활용이 가능해진다. V2G(Vehicle To Grid)라는 전력망 연결이라는 큰 변화를 일으킬 것이다. 위에서도 살펴보았듯이 신재생 에너지의 한계를 전고체 배터리가 해결할 수 있는 것이다. 과도하게 생산된 에너지를 잘 보관해 두었다가 에너지가 부족한 경우에 적시에 사용이 가능한 것이다. 전기자동차가 많이 보급될수록 V2G 전력망 연결이 더 보편화될 것이다. 즉, 전고체 배터리는 신재생 에너지 활용도를 높이고 전기자동차 산업의 지형을 바꿔높을 게임체인저가 될 것이다.
해상풍력발전
신재생 에너지 산업도 진화하고 있다. 기존 육지에 세워진 풍력발전설비를 바다 위에 세움으로써 소음 문제도 해결하고 육지 보다 바람이 세니 발전량도 늘릴 수 있다. 또한 대규모로 설비 설치가 가능해진다. 특히 유럽은 육지와 멀리 떨어진 곳이라도 수심이 낮아 해상풍력발전을 하기에 최상의 요건을 갖추고 있다. 만약 수심이 깊다면 바다에 풍력 발전기를 띄우는 부체식으로 대체할 수도 있다.
핵융합발전
차세대 에너지로 핵융합 발전을 꼽을 수 있다. 어렵게 느껴질 수도 있는데, 간단히 말하면 태양이 불타는 것과 같은 구조를 지상에 재현하는 기술이다. 그래서 핵융합발전을 지상의 태양이라 부르기도 한다. 원전에 비해 안전하고 연료를 바다에서 얻을 수 있는 장점을 지니고 있다.
상상 이상의 엄청난 에너지를 얻을 수 있는 핵융합 기술은 연료 1그램으로 석유 6톤 정도를 얻을 수 있다고 한다. 연료로 쓰이는 중수소는 바닷물에서 쉽게 구할 수 있어 연료 걱정은 없고 이산화탄소 배출도 없어 지구온난화에 자유롭다. 원전에서 발생하는 방사성 폐기물도 발생하지 않는다. 그래서 꿈의 기술이라 불린다. 이를 실현시키기 위해 선진국을 비롯한 다양한 국가가 참여하고 있다.
꿈의 기술이니 실현가능성은 높지 않다. 핵융합로에서 물질을 1억도 이상으로 만들어 원자핵이 고속으로 운동하는 플라즈마 상태로 만들고 원자핵의 반발을 억제해야 한다. 하지만 플라즈마 상태로 오랫동안 유지하는 것이 쉽지 않다.
결국 미래는 에너지가 결정할 것이다. 어떠한 기술도 에너지 없이는 작동되지 않는다. 환경 문제에서 자유롭고 최대의 효용을 만들어낼 에너지 산업은 앞으로도 계속 진화해 나갈 것이다.
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