이온이 고체 내에서도 액체처럼 자유롭게 이동할 수 있는 기술 개발 오늘의 브런치 TIP을 통해 수험생은 각 분야의 최신 연구 동향과 시사 이슈를 접하여 학교 비교과 활동 아이디어를 얻고, 전공 이해도를 높일 수 있으며, 부모님은 우리 아이의 비교과 활동을 적극 조력할 수 있습니다. |
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안녕하세요, 수험피플 여러분! 대입멘토 한수진입니다.
전기 입자, 즉 전하를 띤 이온이 고체 내에서도 액체처럼 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 기술이 한일 공동 연구진에 의해 개발되었습니다. 이 기술은 고체 전체로 구성된 배터리인 ‘전고체전지’의 상용화를 앞당길 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 전고체전지는 폭발 및 화재 위험이 높은 기존 리튬이온 전지의 액체 전해질을 고체로 대체하는 방식으로, 안전성과 내구성 측면에서 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있습니다.
이번 연구는 광주과학기술원 김상륜 화학과 교수 연구팀과 한국원자력연구원, 일본 도쿄과학대 연구진의 협력으로 수행되었습니다. 연구팀은 수소 음이온(H⁻)을 중심으로 한 새로운 에너지 전달 방식을 실험적으로 입증하였습니다. 수소 음이온은 전기를 띤 입자로서 고체 내부에서는 보통 자유롭게 움직이기 어렵지만, 이번 연구에서는 ‘분자성 착이온’을 도입하여 고체 내에서도 이동이 가능하게 하였습니다.
분자성 착이온이란 중심 원자에 여러 분자나 이온이 결합해 하나의 복합 구조를 이루는 다원자 이온입니다. 연구팀은 이 구조를 통해 수소 음이온이 고체 내에서도 쉽게 이동할 수 있는 메커니즘을 밝혀냈습니다. 핵심은 전기 입자가 고체 내부에서 움직이기 위해 넘어야 하는 ‘에너지 장벽’을 낮추는 데 있습니다. 통상적으로 고체는 이 장벽이 높기 때문에 이온이 잘 이동하지 못하지만, 착이온은 정전기적 상호작용이 약한 지점에서 낮은 에너지 장벽을 형성하여 보다 효율적인 전도 경로를 제공합니다.
이는 고체 내에서도 액체 수준에 준하는 이온 이동성을 확보할 수 있다는 것을 의미하며, 전고체전지를 비롯해 연료전지, 수전해 시스템, 이온 전도성 센서 등 다양한 에너지 및 소재 기술에 응용될 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 연구진은 이를 통해 전해질을 고체로 완전히 대체하면서도 기존의 성능을 유지하거나 향상시킬 수 있는 신기술로 이어질 것으로 기대하고 있습니다.
Q1: 고체 내에서 전기 입자가 자유롭게 이동할 수 있게 하는 착이온 기술은 기존 배터리 시스템에 어떤 구조적 변화를 요구할까요?
Q2: 전고체전지의 상용화를 위해 현재 남아 있는 기술적 과제는 무엇이며, 이번 연구가 해결한 부분과 그렇지 못한 부분은 어떤 차이가 있을까요?
Q3: 착이온 기반 이온 전도 기술이 에너지 저장 외에 연료전지, 수전해, 센서 등 다른 응용 분야에서 어떻게 활용될 수 있을까요?
다음 브런치 TIP도 기대해 주세요!😄 |
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오늘의 브런치 TIP A4 출력 양식
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부모님과 수험생이 4월에 꼭 챙겨야 하는 주안점과 각 주안점에서 우리 아이의 변별력을 만들기 위해 필요한 강의를 안내했습니다. |
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회원 강의 39 - 4/1/화
대학별 설명회 활용 방법 |
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회원 강의 40 - 4/3/목
25-26 대학별 비교 설명회 : 서울대 |
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회원 강의 41 - 4/6/일
중간고사 준비 과정의 중요성 1부 |
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회원 강의 41 - 4/8/화
중간고사 준비 과정의 중요성 2부 |
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회원 강의 43 - 4/10/목
25-26 대학별 비교 설명회 : 가천대 |
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회원 강의 44 - 4/13/일
선행학습 연구 자료 읽기 |
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회원 강의 45 - 4/15/화
성적 상승, 대입에 진짜 효과 있나? |
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회원 강의 46 - 4/17/목
모의고사 성적표 분석 방법 |
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회원 강의 47 - 4/20/일
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회원 강의 48 - 4/22/화
25-26 대학별 비교 설명회 : 연세대 |
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회원 강의 49 - 4/24/목
매력적인 세특 만들기 |
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회원 강의 50 - 4/27/일
대학이 평가하는 동아리활동 |
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회원 강의 51 - 4/29/화
25-26 대학별 비교 설명회 : 성균관대 |
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