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물은 대단히 안정적인 물질이죠. 산소와 수소는 상대적으로 불안한 물질이구요.
그래서 에너지 부하 없이 자연 상태에서 물이 산소+수소로 분해되지 않는 겁니다. 반대로 산소와 수소를 반응하면 에너지가 나오는 이유도, 산소와 수소라는 불안한 상태의 물질들이 더 안정한 물질인 물로 바뀌기 때문에 에너지가 나오는 겁니다. 수소를 불태워서 산소와 반응시켜 연소시킬 때 빛과 열이 나오는 이유도 그거고, 연료전지의 원리도 에너지가 나오는 형태가 다를 뿐 연소 과정과 에너지 전환의 원리는 똑같습니다. 이건 비교를 하자면, 고등학교땐가 교과과정에서 비유를 했던 것이 적절한 거 같은데요. 위치 에너지로 비유하면, 산소와 수소는 높은 곳에 있는 공이고, 물은 아래쪽에 있는 공입니다. 높은 곳에 있는 공은 낮은 곳보다 높은 위치에너지를 가지고 있기 때문에, 떨어지면서 낙하 에너지를 발산하고 낮은 위치에너지가 남게 되는 겁니다. 하지만 낮은 곳에 있는 위치에너지가 낮은 공(물)을 높은 곳(산소+수소)으로, 즉 높은 위치에너지 상태로 옮기려면 외부에서 에너지를 가하지 않으면 안되죠. 이게 에너지 보존의 법칙입니다. 이 법칙에 의해 영구 기관은 불가능한 거죠. 게다가 삼성전기측에서는 이걸 '연료전지'라고 말하고 있는데, 물을 분해하면서 에너지를 투입하고 그걸 다시 물로 만들어 에너지를 낸다는 얘기니까 아예 말이 안되죠. 전에 패패루가 말했듯이, [ 물 -> 산소+수소 -> 물 ] 이 전체 과정에서 에너지 낭비가 없다는 이상적인 상황을 가정해도 에너지가 남아서 외부에서 쓸 수 있도록 만드는 것은 불가능합니다. 델파이날개님이 설명하신 대로라고 하더라도, 그 금속이든 안에 들어간 물질이든, 그게 연료가 되는 셈이죠. 그럼 소모가 되는 거고요. '물만 주면 된다'라는 말과는 전혀 거리가 멀다는 거죠. 음.. 그러고보니, 마그네슘이 연소하고 있을 때 물과 접촉하면 산소와 수소를 분해시키고, 그때문에 폭발이 일어난다는 걸 어디서 본 적이 있습니다. 마그네슘 폭발 사고의 전형들 중 하나라던가 그런데요. 그런데, 이런 경우에 마그네슘은 당연히 연소되어 산화마그네슘으로 바뀝니다. 이걸 물 속에서 하든 어떻게 하든 원래의 마그네슘은 남아나지 않죠. 이것도 마그네슘보다 산화마그네슘이 더 안정적이기 때문에 일어나는 현상입니다. 마그네슘이 폭발성을 가진 이유도 불안한 상태에서 산화마그네슘보다 상대적으로 높은 에너지를 가지고 있기 때문입니다. 그렇다면, 이 경우에도 똑같은 일이 생깁니다. 산화마그네슘을 다시 마그네슘으로 돌리려면 역시 에너지를 투입해야 합니다. 아니면 마그네슘을 계속 핸드폰에 넣어줘야 하고요. 어떻게 해도, 물만 넣어서 전기가 나오는 게 아니죠. 링크하신 페이지의 내용도 제 생각과 같군요.
저도 이 정도의 전기화학은 배웠고, 단지 위에 제가 고등학교식으로 설명한 내용을 대학교식으로 설명한 것 뿐입니다. 뭐 너무나 당연해서 굳이 이론을 들먹거릴 필요도 없는데.. 다만, 그 블로그 쥔장님이 추측한 것은 철과 과산화수소를 반응시킨다는 건데, 물이 아니네요. 게다가 과산화수소를 이용한 연료전지는 별로 신기할 것도 없는, 초기 모델중의 하나로 기억하고 있습니다. 당연히 과산화수소는 물보다 훨씬 비싸기도 하고요. 저나 패패루님이 이번 삼성전기 연료전지 건으로 어이없어하는 이유는, "절대로 불가능"하기 때문입니다. 여러 관련 기사들이 강조하고 있는대로 "물만 넣어서" 전기가 나온다면 그건 대단한 정도가 아니라 인류역사상 최고의 발견이 될 것이며, 노벨상 정도가 아니라 지금까지 나온 주요 과학이론들을 한꺼번에 뒤집어버리는 일이 될 겁니다. 그런 걸 검증도 안해본 채로 "그냥 대단한 발명" 정도로 가십거리로 다루는 기자들이 한심하기 그지없기도 하고요. 삼성에서 강조하는 것은 기존의 연료전지는 메탄올을 사용하지만 자신들이 개발한 것은 물을 이용한다는 점이죠.
둘 다 수소를 포함한 액체와 금속이 필요하다는 점에서 비슷해 보이지만 사실 전혀 비슷하지 않습니다. 메탄올의 경우는 메탄올 자체가 연료이고 '금속'은 촉매로만 사용됩니다. 즉, 촉매라는것은 스스로는 화학반응을 하지 않고 다른 물질의 화학반응을 유도하기만 할 뿐 소모되지 않는겁니다. 주로 연료전지에서 사용되는 촉매는 백금입니다. 반면, 삼성에서 개발한 것은 임프님이 설명하신 것 처럼 카트리지에 포함된 금속이 물과 만나 화학반응이 일어나면서 산화되고 이 과정에서 부산물로 수소가 발생하는 구조로 보입니다. 물은 수소밀도를 높이는, 즉, 결과적으로 에너지밀도를 높이는 역할을 하는 것이지만 결국 사용된 금속은 1회성이 되는거죠. 산화된 금속을 다시 원래대로 되돌릴때 필요한 에너지는... 시뻘겋게 녹슨 철을 녹여서 강철을 만드는 과정을 생각하시면 됩니다. 그 때 필요한 에너지가 어느정도 되는지... 결국 빠른 시간 내에 저 기술이 상용화 된다고 해도 제가 보기엔 카트리지 비용보다 메탄올이 훨씬 저렴할 것 같군요. 메탄올은 적정 순도라면 어느 회사 제품이건 쓸 수 있겠지만 카트리지는 그렇지 않죠. 결국 삼성 배만 불려주는겁니다. 삼성의 마케팅팀이 무식해서 저런 보도자료를 만들었다고 보지는 않습니다. 물이라는 특정 요소만 교묘하게 강조해서 파급효과를 키우려 한 것 같군요. 개인적으로는 평소 삼성을 긍정적으로 평가하지 않기 때문에 실망할 것도 없지만 제가 정말 실망했던 것은 그 보도자료에 대한 아무런 의문도, 분석도 없이 토시하나 틀리지 않게 기사화 한 언론들의 자질과 보도태도였습니다. 좃선 일보 기사를 좀 차근차근 읽어보니 제가 얘기한게 맞군요. 물에서 생산된 수소는 공기중의 산소와 반응하여 전기를 얻는다고 돼 있죠. 즉, 물의 수소와 결합되어 있던 산소는 금속과의 산화반응에 다 사용된단 말입니다. 그 안정적인 물 분자결합을 끊어내고 산소를 가져올 수 있을정도의 에너지를 가진 금속이 필요하다는겁니다. 당연히 생산비용이 값쌀 수 없습니다.
금속 분자사이에 수소등 연료에 해당하는 물질을 집어넣는다든지 하는게 아닙니다. 그리고 물을 사용한다는 것이 에너지 밀도를 높이는 측면에서는 좋을지 몰라도 0도 이하로 떨어지는 지역에서는 완전 쥐약이 됩니다. 실제로 지금까지 개발된 실험용 연료전지 자동차들이 가지고 있는 문제점 중 하나가 겨울에 운행하는 경우 연료전지의 연소 부산물인 물이 얼어버리는 문제입니다. 일부 회사는 그 물을 녹이기 위한 히터를 설치하기도 하더군요. 3W정도의 저출력의 작은 크기의 카트리지의 경우 그 문제가 생각보다 훨씬 심각할 수도 있다고 봅니다. 제가 보기에도, 삼성전기에서 정말 쥐뿔도 암것도 없는 걸 가지고 사기를 친 건 아니라고 봅니다. 언론사에서 과학전담이라면서 과학에는 무식하기 짝이 없는 기자들이 그냥 받아쓰기를 한 결과죠. 보도자료를 내는 회사측에서는 이런 기자들의 무식함을 적당히 이용하려고 잔머리를 굴리고요.
물론, 하루 이틀 일도 아니고, 언제나 반복되는 일입니다. 하지만 반드시 시정해야만 하는 잘못된 관행입니다. 기자보다도 더 무식한 일반인들 중 상당수는 이런 어처구니없는 기사를 믿고 삼성전기 주식을 산 사람도 적지 않을 겁니다. 만약 삼성전기가 아니라 조그만 벤처기업이었다면, 그 벤처는 돈벼락을 맞을 거고, 사주는 뒷수습을 감당못해 결국 돈만 챙겨서 도망가기 십상입니다. 이런 일들이 바로 1~2년 전에도 대서특필되었고 아직도 수습되지 못한 "물을 태우는 장치"같은 대형 사기사건이 되는 겁니다. 처음부터 사기칠 목적이었을 수도 있지만, 약간의 과장으로 사세를 키우려는 회사의 과장된 보도자료를 검증도 없이 그냥 받아쓰는 기자들이 한둘이라도 있기 때문에 이런 대형 사건이 터지는 거죠. 그건 그렇고, 제가 보기엔 아마도 삼성전기가 개발한 것은, 딥따리 오래가는 금속 카트리지에, 물은 자주 보충해줘야 하는 전지 형태일 것 같습니다. 패패루 말대로 당근 이런 금속 카트리지는 허벌 비쌀 수밖에 없지만, 오래간다는 장점은 확실하겠죠. 하지만 이런 내용을 있는 그대로 보도자료를 내는 회사는 어디에도 없습니다. 왜냐하면, 허벌 비싼 카트리지에 오래간다는 장점 하나만 부각되는데, 수시로 물을 보충해줘야 한다면 오래간다는 장점도 상당 부분 까먹게 마련이거든요. 그러니까 카트리지가 오래가더라도 교체용이란 것(결과적으로 소모되는 연료 역할이 되죠)은 일부러 살짝 숨기고 물을 보충한다는 부분만 강조해서 보도자료를 만듭니다. 이렇게 약점은 살짝 숨기고 장점만 부각하는 건 이익을 추구하는 기업의 속성상, 그리고 홍보 담당자의 업무 속성상 너무나 당연한 건데, 이걸 기사로 만들 때 검증하고 비판할 책임이 기자에게 있는 겁니다. 기사에 대한 기자의 책임이라는 건 너무나 당연한데 우리 사회에서는 무책임한 기자들이 판을 치니까 오히려 기자보다 회사가 사기쳤다고 몰아붙이는 경우가 많은 거죠. 관련 글 리스트
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그러니까 물에서 수소를 분리해 낼 수 없으니 물을 넣어 전기를
일으키는 전지가 만들어질 수 없다는 말로 비판 하는것 같은데...
제가 보기에는 가능한것 같은데요.
물에서 수소를 분리한다는 말은 어디에도 없고,
"금속과 물이 반응해서 수소가 나온다"
라고 되어 있네요.
그러니까 그 금속이 어떤 금속이냐를 곰곰히 생각해보면 아주
불가능한 기술은 아니라는 거죠.
금속은 금속인데 그 금속이 직접 화학 반응을 하는게 아니고
금속은 마이크로 단위에서 보면 구멍이 숭숭뚫린 구조이며, 이
구멍안에 화학물질을 안정화시켜서 저장하는 기술을 만들면
되지 않나요?
예를 들어 황산의 경우 물과 극렬한 반응을 일으켜서 전기에너지
를 만들어 낼 수 있겠죠. 하지만, 황산같은 위험하고 금속 그 자체
와 바로 반응해버리는 물질이 아닌, 좀더 안정화된 물질을 금속에
담아 둘 수 도 있구요.
또, 구체적인 기술이 유출되는걸 꺼려서 금속이라고 표현했지만
그 금속이란 것이 사실은 세라믹 스틱일 수도 있습니다. 세라믹
스틱의 특성이 마이크로 단위에 구멍이 숭숭...
왜 이런 기술이 불가능하다고 비판하는지 저는 잘 이해가 되질
않습니다. 곰곰히 생각해보면 아주 불가능한 기술이 아닌데 말
이죠.
물이 반응을 해서 수소가 나오는게 아니고, 금속에 담겨진 어떤
종류의 화학원소가 물과 반응을 해서 수소가 나온다고 발상을
전환해보심이 어떨지....