UC Santa Barbara의 연구진은 Science에 발표한 논문에서 pyrimidone이라 불리는 개량된 유기 분자를 제시했습니다. 이 설계는 분자 태양열(MOST) 에너지 저장 개념을 확장한 것으로, 자외선에 반응해 형태가 바뀌는 DNA 구성 요소에서 영감을 받아 합성적으로 가역적인 구조 변화를 일으키도록 만들었습니다.
박사과정 학생이자 제1저자인 Han Nguyen은 연구진이 소형화된 설계로 불필요한 부분을 제거해 여러 차례 에너지를 저장하고 방출할 수 있게 했다고 설명했습니다. UCLA의 Ken Houk과의 전산 모델링은 분자가 에너지를 잡아두고 수년간 안정하게 유지할 수 있는 이유를 밝혀냈습니다.
이 분자는 비틀린 스프링처럼 고에너지 형태로 '충전'된 뒤, 소량의 열이나 촉매가 가해지면 이완하며 열을 방출합니다. 실험에서는 방출된 열로 주변 조건에서 물을 끓일 만큼의 열량이 확인되었고, 에너지 밀도는 킬로그램당 1.6메가줄 이상으로 측정되어 표준 리튬이온 배터리의 약 0.9 MJ/kg과 비교됩니다.
물에 용해되는 성질 때문에 낮 동안 지붕의 집열기를 통해 펌프로 순환시키며 충전하고 탱크에 저장해 밤에 열을 공급할 수 있습니다. 연구진은 이 물질을 '충전 가능한 태양 배터리'라고 표현했고, Benjamin Baker는 별도의 배터리 없이 물질 자체가 햇빛을 저장한다고 지적했습니다. 이 연구는 Han이 2025년에 수상한 Moore Inventor Fellowship의 지원으로 수행되었습니다.
어려운 단어·표현
- 가역적 — 원래 상태로 되돌아갈 수 있는 성질가역적인
- 합성적 — 여러 요소를 인공으로 결합한 성질합성적으로
- 촉매 — 화학 반응을 빠르게 하는 물질
- 에너지 밀도 — 단위 질량당 저장된 에너지의 양
- 구성 요소 — 전체를 이루는 부분이나 성분
- 열량 — 물질이 내보내거나 가지는 열의 양
팁: 글에서 강조된 단어에 마우스를 올리거나 포커스/탭하면, 읽거나 들으면서 바로 간단한 뜻을 볼 수 있습니다.
토론 질문
- 이 물질을 지붕 집열기와 연계해 사용하는 방식이 실제 가정에 보급되려면 어떤 점이 중요할까요? 예를 들어 안전성, 비용, 유지관리 측면에서 생각해 보세요.
- 리튬이온 배터리와 비교해 이 기술이 가지는 장점과 단점을 한 가지씩 들어 설명해 보세요.
- 자외선을 이용해 에너지를 저장하는 방법이 다른 재생에너지 기술과 결합될 수 있는 사례를 하나 제안하고 그 이유를 설명해 보세요.
