담배꽁초로 전기를 저장한다?

 

       

담배꽁초로 전기를 저장한다?  과학과 사회 / 과학  2014/08/12 09:00 http://blog.naver.com/hansyoo/220088288252 전용뷰어 보기 담배꽁초로 전기를 저장한다? 그렇다고 담배를 피우자는 것은 물론 아니다. By Kelsey D. Atherton, Posted 08.08.2014 at 5:15 pm, Popular Science   <사진배꼽>   담배꽁초를 문 잉어 Wouter Hagens, via Wikimedia Commons      미래의 전기 에너지는 온 세상 재떨이로부터 나오게 될 지도 모른다. 단 한 단계의 변환 프로세스를 통해서 담배 필터를 성능이 우수한 슈퍼커패시터(supercapacitor)로 만드는 방법이 개발되었다. 앞으로 새로운 전자기기는 애연가가 좋아하게 될 지도 모른다.    슈퍼커패시터(supercapacitor)는 배터리를 대체할 전기 저장장치다. 배터리의 경우 에너지가 화학 반응물질에 저장되는 반면, 슈퍼커패시터에서는 소재 사이에 형성되는 전기장에 저장된다. 배터리는 충전에 시간이 걸리고 무겁지만, 그러나 작은 크기로도 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있어서 오랫동안 소비 가전(전자) 분야를 움켜잡고 있었다. 한편 슈퍼커패시터는 공간적인 제약 조건이 덜한 곳에 사용되어 왔다. 자동차 제동 시에는 많은 양의 전기가 생성되는데, 일부 자동차에서는 슈퍼커패시터를 이용하여 이 전기를 저장하여 사용한다. 배터리와는 달리 슈퍼커패시터는 출력을 보다 신속하게 쏟아낼 수 있어서 제세동기(defibrillator, 심장 박동을 정상화시키기 위한 전기 충격용 의료 장비) 같은 경우에 유용하다. 털양말을 신고 양탄자 위를 걷다가 정전기가 일시적으로 방전되는 순간을 생각해 보면 된다.      그런대 담배꽁초에 들어 있는 섬유가 슈퍼커패시터에 적합하다. 과학자들은 이것을 다음처럼 설명한다. "피고 남은 담배필터는 대부분 초산 섬유소(cellulose acetate)로 되어 있다. 일회용이고 생분해성이 아니며, 독성이 있고 주위 환경에 위협이 된다. 하지만 초산 섬유소는 탄화(carbonization) 프로세스만으로도 미세 구멍(meso-/micropore)이 나 있는 구조의 탄소 소재 생산에 곧바로 이용될 수 있다. 간단히 말하자면 피고 남은 담배꽁초가 슈퍼커패시터를 위한 적절한 탄소 소스로 이용될 수 있다는 뜻이다. 중요한 것은 암모니아 가스 중의 질소 덕분에 열분해가 진행된 탄화 담배꽁초는 탄소 구조상 질소 도핑(질소가 첨가된 효과)이 된다. 단 한 차례 프로세스만으로도 독특한 다공성 구조가 형성된다."       본질적으로 담배 필터를 암모니아와 같이 질소가 풍부한 가스 중에서 태우면(열분해) 필터 섬유가 다공성, 즉, 구멍이 많이 생기는 구조가 되는데, 덕분에 표면적이 추가적으로 늘어난다. 저널 나노테크놀로지에 발표된 실험 결과에 따르면 이 섬유는 이전 슈퍼커패시터에 사용되었던 소재보다 에너지를 더 많이 저장한다. 연구가 더 진행되어야겠지만, 아마도 전기 저장 분야는 물론 애연가들에게도 흥미로운 뉴스가 될 수 있을 것이다.    - 네이버 블로그 <Physics of Dream>  hansyoo 님의 글 중에서 전재..... [출처] 담배꽁초로 전기를 저장한다?|작성자 HANS