새로운 에너지 개념의 도입; "개인 에너지(PE; personalized energy) 시대

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-12-17

개인 에너지(PE; personalized energy)는 지구 에너지 미래를 위한 새로운 방식을 제공하는 변형적인 사고라고 할 수 있다. 개별적으로 태양 에너지를 공급함으로써, 에너지 공급이 가진 자와 가지지 못한 자 모두에게 안전하고 유용하게 이루어질 수 있으며, 인위적인 이산화탄소 발생을 최소화하는 데 기여할 것으로 기대된다. 새로운 과학적 발견이 우리 사회를 개인 태양 에너지(personalized solar energy) 시대로 전환시키고 있으며, 이러한 개인 태양 에너지의 개념은 전력 생산을 거대한 중앙 전력 발전소에서 개인으로 전환하여 각 개인의 가정이나 지역 사회에 공급하는 데 초점을 맞추고 있다. 최근 이러한 문제를 다룬 보고서가 미국 화학회(ACS; American Chemical Society)가 격주로 발간하는 저널인 무기 화학(Inorganic Chemistry)에 발표됐다. 태양 에너지 국제 전문가가 발표한 이 보고서는 오랫동안 기다려온 저렴한 태양 에너지 저장 방안이 미래 플러그 인 자동차와 각 가정에 동력을 제공하는 데 도움을 주는 한편, 환경을 깨끗하게 유지하는 데 도움을 줄 것이라고 기술하고 있다. 이 연구를 수행한 미국 MIT(Massachusetts Institute of Technology) 화학부 소속의 Daniel Nocera는 전 세계적으로 증가하고 있는 인구의 삶의 질 향상을 이유로, 전 세계 에너지 수요는 이번 세기 중반까지 2배로 증가할 것이며, 2100년까지 3배까지 증가할 것이라고 설명하고 있다. 개별적 또는 가구 수준에서 태양 에너지를 포획 및 저장하는 개인 태양 에너지는 지속 가능한 방식으로 전 세계에, 특히 보다 더 가난한 지역에서 에너지 수요를 충족시켜 줄 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 하루 중 24시간 동안, 일주일중 7일 동안 연속적으로 태양 에너지를 이용할 수 있는 기반이 마련될 필요가 있다. 즉 개인 태양 에너지를 현실에서 구축할 수 있는 핵심은 저렴한 저장 메커니즘이다. Nocera가 발표한 보고서 역시 개인 태양 에너지의 성과가 실용적이고 저렴한 저장 시스템(storage system) 개발에 있다고 지적하고 있다. HY(Y = 할로겐 화합물 또는 OH?) 분해는 대규모 태양 에너지 저장을 위한 충분한 에너지 밀도를 갖춘 연료를 형성하는 반응이다. 그러나 이 반응은 가장 기본적인 과학 수준에서 규명되지 못한 화학적 변형(chemical transformation)에 좌우된다. 이러한 반응에서 중요한 것은 에너지가 빈약한 기질에서 결합의 활성화, 양자의 짝지음(proton-coupled), 기질 활성과 양자의 짝지음이 관여하는 다전자 전달(multielectron transfer) 등이다. 언급한 분야의 화학이 개발되어 초석을 마련하고, 할로겐화수소산(hydrohalic acid)과 물을 분해하는 새로운 촉매의 발견으로 이어진다면 획기적이고 저렴한 저장 시스템 구축은 현실에서 이루어질 가능성이 높다. 연료 전지에서 전기를 생산하기 위한 연료가 될 수 있도록 물 분자를 수소와 산소로 분해하는 혁신적인 촉매의 개발 역시 저렴한 저장 시스템 개발에 요구되는 사항이다. 물을 분해하는 촉매는 광합성(photosynthesis)의 수많은 기능적 요소를 모방할 수 있다. 새로운 산소를 생성시키는 촉매는 식물이 에너지를 만드는 방법인 광합성처럼 작용하여 일광과 물로부터 청정에너지를 생산한다. 에너지는 부에 따라 그 사용 규모가 결정되기 때문에, 사용 지점(point-of-use)에서 태양 에너지가 공급된다면, 빈부 격차와 상관없이 평등한 에너지 사용이 가능하다고 보고서는 언급하고 있다. 그림1> 개별적인 PE를 이용한 에너지 독립 가구 200621_eurekalert_20091217_fig1.jpg 출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-12/acs-the121609.php