새로운 콘크리트 배터리...에너지 10배 증폭 건물을 거대한 전원 은행으로 변신: MIT New concrete battery delivers 10x energy boost, turns buildings into giant power banks

New concrete battery delivers 10x energy boost, turns buildings into giant power banks

MIT’s concrete battery can now power homes with just a wall, turning everyday structures into massive energy storage systems.

Concrete has long built our cities, but researchers now see it as a future power source, too. A new form of electron-conducting carbon concrete, or ec3, can store and release electricity.

The breakthrough from MIT scientists shows how everyday walls, sidewalks, and even bridges could double as giant batteries.

https://interestingengineering.com/energy/concrete-battery-energy-storage-mit

MIT의 콘크리트 배터리는 이제 벽 하나만으로 집에 전력을 공급할 수 있어 일상적인 구조물을 거대한 에너지 저장 시스템으로 바꿀 수 있습니다.

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크리트는 오랫동안 도시를 건설해 왔지만, 이제 연구자들은 콘크리트를 미래의 에너지원으로도 보고 있습니다. 새로운 형태의 전자 전도성 탄소 콘크리트(ec3)는 전기를 저장하고 방출할 수 있습니다.

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MIT 과학자들이 개발한 획기적인 기술은 일상적인 벽, 보도, 심지어 다리조차도 거대한 배터리로 활용할 수 있음을 보여줍니다.

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이 소재는 시멘트, 물, 초미립 카본블랙, 그리고 전해질을 결합한 것입니다. 내부에는 에너지를 저장하는 전도성 나노네트워크가 형성됩니다.

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MIT의 최신 연구에 따르면 EC3의 에너지 밀도가 10배나 증가한 것으로 나타났습니다.

2023년에는 가구의 일일 전력 수요를 충족하기 위해 45m3의 ec3가 필요했습니다.

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새로운 전해질 혼합물을 사용하면 약 5m3만 필요하며, 이는 지하실 벽 크기 정도입니다.

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MIT EC³ 허브 공동 소장인 아드미르 마식은 "콘크리트의 지속가능성을 위한 핵심은 '다기능 콘크리트' 개발입니다."라고 말했습니다. "콘크리트는 이미 세계에서 가장 많이 사용되는 건설 자재입니다. 그렇다면 그 규모를 활용하여 다른 이점을 창출하는 것은 어떨까요?"

나노네트워크를 해독하다

연구팀은 FIB-SEM 단층촬영을 사용하여 재료를 층별로 이미지화했습니다.

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나노카본 블랙이 기공 주변에 프랙탈 형태의 그물망을 형성한다는 것을 발견했습니다. 이를 통해 전해질이 침투하고 전류가 흐를 수 있습니다.

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마식은 "이러한 소재가 나노 수준에서 어떻게 '조립'되는지 이해하는 것이 이러한 새로운 기능을 달성하는 데 중요합니다."라고 설명했습니다.

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연구진은 여러 전해질을 시험했습니다. 그 결과, 해수가 전해질로 사용될 수 있다는 것을 발견했으며, 이는 EC3가 해안 프로젝트와 해상 풍력 발전 단지 지원에 유용할 것임을 시사합니다.

또한 전해질 첨가 방식도 변경했습니다. 콘크리트를 나중에 담그는 대신, 주조 전에 전해질을 물에 섞어 더 두껍고 강력한 전극을 만들었습니다.

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가장 큰 성과는 유기 전해질에서 나왔습니다. 이러한 염과 아세토니트릴을 첨가한 1m3의 ec3는 2kWh 이상의 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 냉장고를 하루 동안 가동하기에 충분한 양입니다.

MIT News

고대의 영감, 현대적 활용

마시치는 이 작업을 로마 건축에 비유했습니다. "고대 로마인들은 콘크리트 건축에 큰 발전을 이루었습니다."라고 그는 말했습니다.

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"재료 과학과 건축적 비전을 결합하려는 그들의 정신을 계속 이어간다면, ec3와 같은 다기능 콘크리트로 새로운 건축 혁명을 일으킬 수 있을 것입니다."

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팀은 잠재력을 보여주기 위해 작은 EC3 아치를 만들었습니다. 이 아치는 무게를 지탱하는 동시에 LED 에 전원을 공급했습니다 .

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스트레스를 받으면 불빛이 깜빡였다. 마식은 이것이 언젠가 건물들이 실시간으로 자신의 건강 상태를 모니터링하는 데 도움이 될 수 있을 것이라고 제안했다.

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Ec3는 열전도도 덕분에 눈 덮인 일본 삿포로의 보도를 이미 따뜻하게 데웠습니다. MIT의 최신 기술은 이제 더 큰 규모의 에너지 저장 역할을 지향합니다.

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논문의 첫 번째 저자인 데미안 스테파니우크는 "우리의 가장 큰 동기 중 하나는 재생 에너지 전환을 가능하게 하는 것이었습니다."라고 말했습니다.

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"태양광 발전은 햇빛이 충분할 때만 가능합니다. 그렇다면 문제는 밤이나 흐린 날에 어떻게 에너지 수요를 충족할 수 있느냐는 것입니다."

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EC³ 허브 공동 책임자인 프란츠-요제프 울름은 다음과 같이 덧붙였습니다. "해답은 에너지를 저장하고 방출할 방법이 필요하다는 것입니다. 이는 일반적으로 배터리를 의미하는데 , 이는 종종 희소하거나 유해한 재료에 의존합니다. 우리는 EC³가 실행 가능한 대체재라고 생각합니다."

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공동 저자이자 코넬대 교수인 제임스 위버는 "현대 나노과학과 고대 문명의 구성 요소를 결합함으로써, 우리의 삶을 지탱할 뿐만 아니라 삶에 동력을 공급하는 인프라로 가는 문을 열고 있습니다."라고 말했습니다.

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