슈퍼 커패시터(super capacitors) 전극 재료로 사용할 수 있어
값싸고 풍부한 재료… EU에서만 70억톤 생산돼

독일 과학자들은 최근  전기 화학 에너지 저장 시스템을 위한 재료를 생산하기 위한 바이오 소스로 양조 후 곡물 찌꺼기의 장점을 제안했다. 그들은 이 찌꺼기에서 얻은 활성 탄소를 이용해 양질의 전극 재료를 얻을 수 있다고 주장했다. [사진=American Ceramic Society]
독일 과학자들은 최근  전기 화학 에너지 저장 시스템을 위한 재료를 생산하기 위한 바이오 소스로 양조 후 곡물 찌꺼기의 장점을 제안했다. 그들은 이 찌꺼기에서 얻은 활성 탄소를 이용해 양질의 전극 재료를 얻을 수 있다고 주장했다. [사진=American Ceramic Society]

【뉴스퀘스트=김형근 과학전문 기자】 술지게미는 곡식으로 술을 빚은 후에 술을 짜내고 난 남은 술 찌꺼기를 말하는 것으로 주박(酒粕), 주자(酒滓), 주정박(酒精粕), 재강, 술비지라고도 한다.

술을 빚은 후에 술밑을 맑게 여과하면 청주, 청주를 거르고 난 술지게미에 물을 섞어 거른 것을 탁주라고 한다.

현대의 에너지 저장 시스템은 기후 친화적인 미래를 위한 중요한 구성 요소다.

환경 친화적인 화학 에너지 시스템으로 적합

여기에서 ‘현대’라는 의미는 이들의 성능이 첨단 기술 사회의 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 지속 가능하게 생산하고 재활용될 수 있다는 것을 뜻한다.

이를 위해 새로운 자원을 찾는 과정에서 과학자들은 때때로 놀라운 원료를 발견하기도 한다. 예를 들어 양조장 폐기물도 그 중 하나다.

독일 예나의 프리드리히 쉴러 대학(Friedrich Schiller University Jena) 화학자들은 스페인 동료 과학자들과 공동으로 전기 화학 에너지 저장 시스템을 위한 재료를 생산하기 위한 바이오 소스로 양조 후 곡물 찌꺼기를 테스트했다.

공동 연구팀은 이 양조 찌꺼기에서 배터리의 전극으로 사용될 수 있는 탄소를 얻을 수 있었다. 이 탄소를 활성화하면 축전지의 대안으로 전기에너지 저장을 위해 슈퍼 커패시터(super capacitors) 전극 재료로 사용할 수 있다.

연구팀은 실험을 위해 예나에 있는 호텔, 레스토랑, 그리고 양조장에서 나온 알코올 폐기물을 수집해 사용했다.

그들은 전기 저장 용도에 적합한 질이 좋은 탄소 재료를 생산하는 방법을 개발했다. 활성화 탄소는 표면적을 극대화하고 재료의 기공 크기를 최적화했다.

이러한 탄소들은 슈퍼 커패시터의 전극으로 사용될 경우 매우 높은 용량을 보장하며, 높은 에너지 밀도를 갖는 장치를 생산할 수 있다.

그런데 연구팀은 왜 하필이면 양조장 쓰레기를 선택했을까?

연구를 이끈 예나 대학의 안드레아 발두치(Andrea Balducci) 교수는 "몇 년 동안 우리는 에너지 저장 장치를 만드는 데 사용하는 탄소 함유 물질을 구현하기 위해 다양한 바이오 원료의 적합성을 연구해 왔다”고 설명했다.

2019년 EU 68억 톤 양조 폐기물 생산, 독일에서만 15억톤

발두치 교수는 "양조 폐기물은 이에 대한 중요한 기준을 충족한다. 폐기물의 화학 성분은 원칙적으로 우리가 목표로 하는 용도에 매우 적합하다”고 말했다.

게다가 양조 곡물 찌꺼기는 업체로부터 싼 비용으로 대량 구입할 수 있다.

예를 들어 2019년, 유럽 연합(EU) 지역에서만 약 68억 톤의 양조 폐기물이 생산되었다. 그 중 독일에서만 15억 톤을 차지했다.

양조장도 전국에 잘 분포되어 있어 폐기물을 쉽게 구할 수 있어 원료를 얻기 위해 장거리 여행을 할 필요가 없다고 연구원들은 말했다.

양조장에서 나오는 폐기물은 풍부했지만 과학계는 지금까지 이러한 재료에 관심을 거의 기울이지 않았다고 발두치 교수는 말했다.

예를 들어, 슈퍼커패시터용 활성 탄소는 현재 주로 코코넛 껍질에서 얻을 수 있다. 더 많은 연구가 필요하지만, 가까운 미래에 충분히 바뀔 수 있다.

"이러한 유형의 폐기물은 비용이나 원료의 화학적 구성과 같은 특정 요소를 추가로 최적화할 수 있다면 슈퍼 커패시터 용 재료를 생산하는 흥미로운 옵션이 될 수 있다”고 발두치는 덧붙였다.

그는 이어 "우리는 이 풍부한 물질을 사용하는 것의 장점과 한계를 더 잘 이해하고 지속 가능한 에너지 저장 생산에 더 널리 사용될 수 있도록 추가적인 프로젝트를 진행할 예정”이라고 전했다.

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