"충전 가능한 세상 만든 과학자들" 노벨상위원회가 밝힌 노벨화학상 수상자 공적

2019.10.09 20:10
2019 노벨화학상 수상자가 발표됐다. (왼쪽부터) 존 구디너프 미국 텍사스대 교수(97)와 스탠리 휘팅엄 미국 빙엄턴대 교수(78), 요시노 아키라 일본 메이조대 교수 겸 아사히가세이 명예 연구원 (71)
2019 노벨화학상 수상자가 발표됐다. (왼쪽부터) 존 구디너프 미국 텍사스대 교수(97)와 스탠리 휘팅엄 미국 빙엄턴대 교수(78), 요시노 아키라 일본 메이조대 교수 겸 아사히가세이 명예 연구원 (71)

올해 노벨 화학상은 리튬 이온 배터리를 개발, 발전시킨 학자들이 거머쥐었다.

 

스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 9일(현지시간) 올해 노벨화학상 수상자로 존 구디너프 미국 텍사스대 교수, 스탠리 휘팅엄 미국 빙엄턴대 교수, 요시노 아키라 일본 메이조대 교수 겸 아사히가세이 명예연구원을 선정했다고 밝혔다.  

 

위원회는 "세 사람이 에너지를 충전할 수 있는세상을 만든 공로가 인정된다"고 평가했다.

 

아래는 노벨위원회가 발표한 이들의 업적 보도자료 전문이다.

 

'에너지 충전이 가능한 세상'을 만든 2019년 노벨 화학상 수상자들


리튬 이온 배터리는 가볍고 충전이 여러 번 가능해 현재 휴대전화부터 노트북, 전기자동차에 이르기까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한 태양에너지와 풍력에너지로부터 생산한 전기를 충전할 수 있어 화석연료가 없는 사회를 가능케 한다. 

 

리튬 이온 배터리는 전 세계에서 통신, 작업, 연구, 음악 재생, 정보 검색 등 휴대용 전자제품을 사용하는 다양한 분야에서 널리 쓰인다. 장거리용 전기차 개발을 가능하게 했고, 태양이나 풍력 등 재생가능한 에너지로부터 생산한 전기를 저장할 수 있다. 

 

스탠리 휘팅엄 교수는 화석연료가 없이 에너지를 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 그는 초전도체를 연구했는데 에너지가 매우 풍부한 물질을 발견해 리튬 배터리에서 효율적인 음극으로 활용했다. 분자 수준에서 리튬 이온을 저장할 공간이 있는 티타늄 디설파이드(TiS2)다.

 

배터리의 양극은 부분적으로 전자를 내보낼 수 있는 리튬 금속으로 만들었다. 그래서 2V 이상의 큰 에너지를 낼 수 있다. 문제는 리튬 금속이 반응성이 뛰어나 배터리가 폭발할 위험이 크다는 점이었다. 

 

존 구디너프 교수는 금속황화물대신 금속산화물을 이용해 배터리의 음극을 만들었다. 그러면 배터리가 더 큰 에너지를 가질 것이라고 예측했다. 1980년 그는 리튬 이온을 넣은 코발트 산화물이 최대 4V까지 생산할 수 있음을 보였다. 이것은 배터리 연구계에서 중요한 혁신으로 훨씬 강력한 배터리를 만들기 위한 시작이었다. 

 

구디너프 교수가 만든 음극을 기본으로 해 요시노 아키라 교수는 1985년 세계 최초로 상용 리튬 이온 배터리를 만들었다. 그는 양극에 반응성이 뛰어난 리튬을 사용하는 대신, 음극의 코발트 산화물처럼 리튬 이온을 넣을 수 있는 탄소재료인 석유코크스를 사용했다. 

 

그 결과 성능이 떨어지지 않고도 수백 번이나 충전할 수 있는 가볍고 내구성이 훌륭한 리튬 이온 배터리가 탄생했다. 이 배터리의 장점은 전극에서 화학반응이 일어나는 대신, 양극과 음극 사이에서 리튬 이온이 앞뒤로 흐른다는 것이다.

 

1991년 리튬 이온 배터리는 처음 상용화됐다. 이후 우리의 삶에 거대한 혁신을 가져왔다. 전자기기들을 무선으로 사용할 수 있게 됐으며, 앞으로 화석연료가 없는 친환경 사회가 탄생할 수 있도록 터를 마련했다.

 

스웨덴 왕립과학원 제공
스웨덴 왕립과학원 제공

 

 

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