에너지 해외기술정보
생체연료 전지
보통의 공기와 소량의 수소에 스파크를 일으켜 전기를 생산하는 선구적인 ‘생체연료 전지’가 영국의 옥소포드 대학의 연구진에 의해서 개발되었다. 이 전지는 비싼 백금 기반의 연료전지를 대체할 수 있는 저렴한 전지라는 점에서 중요한 잠재력을 지닌다.
생체연료 전지는 하이드로게네이즈(hydrogenases)로 만들어지는데, 하이드로게네이즈는 박테리아의 신진대사 과정 중에서 수소를 사용하거나 산화할 때 발생하는 효소이다. 이 전지는 일반고기에 3%의 수소가 첨가된 용기의 내벽에 위치한 효소로 코팅된 두 개의 전극으로 구성된다. 이 전지의 프로토타입 버전에서는 손목시계에 전원을 공급할 수 있을 정도의 전기를 발생시켰다. 하이드로게네이즈가 화학적으로 선택성이 있고 내성이 있기 때문에 수소와 산호의 혼합물 속에서도 동작할 수 있어, 다른 형태의 연료전지와 다르게 연료를 분리하기 위한 값비싼 멤브레인이 필요 없는 것이 특징이다. 하이드로게네이즈는 또한 백금 기반의 촉매와 같은 속도로 동작하는 것이 장점이다. 생체연료 전지는 메탈리두란스(Ralstonia metallidurans)로부터 얻은 효소를 사용하는데, 이 박테리아는 지구상에 나타난 최초의 생물 형태라고 여겨지고 있다. 이 박테리아는 대기 중에 산소가 거의 없던 2억 5천만 년 전에 나타나 수소를 사용하여 대사 작용을 하며 살아남았다. (ACB)
나노 결정을 통한 연료전지의 발전
캘리포니아 대학은 큐빅 지르코니아(산화지르코늄)와 같이 15mm 정도의 아주 작은 결정립 크기의 산화물을 제조하는 방법을 개발하였다. 이와 같이 아주 작은 크기에서 결정들은 양자의 이동을 통하여 전기가 잘 흐르게 한다. 이 산화물은 수소 연료전지의 제조과정에서 신뢰성과 가격적 측면에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.
미국세라믹협회(ACerS) 소속이며 화학공학과 재료공학에 특출한 Zuhair Munir 교수가 연구팀을 이끌고 있고, Umberto Anselmi-Tamburini와 미국세라믹협회 멤버인 Sangtae Kim이 연구팀에 속해 있다. 현재 연료전지는 1500~1800℉의 온도에서 작동한다. 이것은 단지 동작 온도에만 도달하기 위해서도 많은 에너지를 필요로 하며 열은 금속, 플라스틱, 세라믹 성분을 빨리 상하게 한다. 현재 널리 이용되는 연료전지의 설계 또한 비싼 백금 촉매를 이용하여야 한다. 새로운 기술의 개발로 연료전지를 훨씬 낮은 온도인 122~212℉(20~100℃)에서 작동할 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술은 Nanotech Brief 잡지의 2007 Nano50 Award에 소개되었다. 이 상은 기술, 제품, 사람이 나노기술 분야에서 큰 영향력을 가지고 있다는 것을 의미한다. Nano50 Award는 2007년 11월 14~15일 보스턴에 있는 국제 나노 공학 컨퍼런스(National Nano Engineering Conference)에서 열릴 예정이다. 이 기술은 특허 출원될 예정이다. (ACB)
풍력 기지에 의한 재개발 공업단지의 부흥
매사추세츠 주 뉴턴에 있는 UPC Wind와 뉴욕 패터슨에 있는 BQ Energy는 최근 위임된 Steel Winds 풍력 기지가 현재 최대 용량으로 작동하고 있다고 발표하였다. 이것은 캘리포니아 카핀테리아에 있는 Clipper Windpower가 설계한 최고 기술의 2.5㎿ Liberty 시리즈의 풍력 터빈이 처음으로 상업적으로 채택된 것을 의미한다. 뉴욕 버팔로 남부에 있는 20㎿ 프로젝트는 이전 Bethlehem Steel 시설의 30에이커를 차지하고 있으며 뉴욕의 환경 보전 환경오염지역 청결 프로그램(Environmental Conser
vation Brwnfield Cleanup Program) 하에 운영되고 있다.
Steel Winds는 대략 6000가구가 필요로 하는 전기를 생산할 수 있을 것이다. 처음 5년간 이 프로젝트는 UPC Wind가 담당하고 터빈의 작동과 유지에 관한 서비스는 Clipper 풍력 발전소가 담당할 것이다. UPC Wind의 사장이자 최고 경영자인 Paul Gaynor는 “Bethlehem Steel은 초기 산업 발전을 일으켰고 Steel Winds는 현재 Lake Erie 지역에 새로운 일자리와 청결 에너지 기술을 가져왔다”고 말한다. (참조 www.upcwind.com, www.
bqenergy.com, www.clipperwind.com) (ACB)
새로운 업체의 태양 에너지 시장 진입
캘리포니아 팰러앨토에 있는 Signet Solar 회사는 최첨단의 실리콘 박막 태양 기술을 이용하여 재생 가능한 에너지 시장으로의 진입을 발표하였다. 이 회사는 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 시설, 대규모의 공업 시설, 광전 변환 공학, 원격 거주공간과 같은 곳에 적용할 수 있는 광전자 모듈(PV)을 디자인하고 생산할 것이다. Signet Solar 회사는 독일 드레스덴 근처에 연구 개발 본부와 첫 번째 생산 공장을 건설하고 있다. 또한 이 회사는 완전히 통합된 박막 실리콘 태양 광전자 모듈 생산 공장을 위하여 산업에서 가장 큰 유리 기판( >5m2)을 사용하며 미국에 본사가 있는 Applied Materials와 계약을 체결하였으며 2008년 중반에 제품 생산이 가능할 것이다. (참조 www.signetsolar.com) (ACB)
전류량 종래의 10배로 끌어내는 기술 개발
바이오 연료전지 전극 표면을 연구
東京大學의 山口猛央 조교수 등은 체내의 당분 그루코스로 발전하는 바이오 연료전지로 전기를 10배 효율적으로 끌어내는 기술을 개발했다. 카본블록(탄소미립자)등에 많은 전자가 붙도록 전극 표면을 연구했다. 휴대전화용 배터리로서 이용할 수 있을 가능성이 있다고 한다. 전극 표면에 직경 30나노미터의 카본블록 입자와 그루코스에서 전자를 끌어내는 효소를 가진 고분자로 된 층을 몇 층이나 겹친다. 전자전도성이 우수한 카본블록을 사용하면 빨리 전자를 전극으로 움직이게 할 수 있다. 효소의 양도 지금까지의 1만 배가 되었다. 전극 1평방 센티미터 당 전류량은 3밀리암페어로 종래의 10배이다. 휴대전화용 연료전지에서는 직접 메탄올형 연료전지(DMFC)의 개발이 진행되고 있다. 고분자의 종류를 바꾸면 DMFC에 필적할 수백 밀리암페어의 전류가 흐르게 할 수 있게 되리라 보고 있다. (일경산업)
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