안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
전기 에너지는 전하 자체의 물리적 상태로 저장되거나, 화학 물질의 산화-환원 반응을 통해 화학 결합 에너지의 형태로 변환되어 저장됩니다. 화학 및 재료공학 관점에서 전기를 저장하는 데 사용되는 대표적인 물질들과 그 원리를 설명해 드릴게요.
전기에너지를 물질의 화학 상태 변화로 바꾸어 저장하는 가장 대표적인 방식입니다. 충전 시에는 전자를 강제로 주입해 위치 에너지가 높은 상태의 화학 물질로 만들고, 방전 시에는 원래 상태로 돌아가려는 반응을 이용해 전자를 뽑아냅니다. 화학 반응을 일으키지 않고, 물질 표면에 전자와 이온을 정전기적 끌림을 이용해 물리적으로 붙여서 저장합니다. 반응 속도가 찰나에 가까워 순식간에 충·방전이 가능하지만, 단위 부피당 저장 가능한 에너지 양은 배터리보다 적습니다.
전하를 띤 금속 이온을 액체 수용액에 녹여 대형 탱크에 저장해 두는 방식입니다. 대용량 에너지 저장 장치(ESS)에 주로 활용됩니다. 남는 전기에너지를 이용해 물을 분해한 뒤, 수소 분자의 화학 결합 속에 전기에너지를 저장하는 방식입니다. 필요할 때 연료전지를 통해 다시 전기와 물로 바꿉니다.
전기 에너지는 단순히 전하를 끌어 모아두는 물질을 쓰거나, 전자를 주고받으며 원자 결합 상태를 바꾸는 물질을 매개체로 하여 저장됩니다.