곽노필의 미래창

  » 오는 12월 시판될 세계 최초의 마그네슘공기전지 'MgBOX'. itmedia.co.jp

물만 주입하면 전기를 만들어내는 마그네슘 공기전지가 일본에서 개발됐다. 물 2L만 있으면 전지로 쓸 수 있기 때문에 비상용 전지로 유용할 전망이다.
 일본의 한 전지회사(古河電池, 후루가와전지)와 한 종이제조업체(凸版印刷, 토판인쇄)가 함께 개발한 ‘마그복스’(マグボックス)란 이름의 이 전지는 마그네슘을 음극으로, 공기중의 산소를 양극으로 쓰는 1회용 전지다. 하지만 스마트폰을 30회 충전할 수 있는 용량에다, 온-오프 스위치를 이용해 최장 5일까지 사용할 수 있어 실용성에서 좋은 점수를 줄 만하다.
 이 전지를 사용하려면 우선 물 2리터를 넣은 페트병 1개를 준비해야 한다. 전지에 동봉돼 있는 노즐을 페트병 뚜껑 위치에 끼운 다음, 전지 윗덮개를 열어 주입구 4개에 차례로 물을 넣는다. 물 주입 후 약 3분이 지나면 충전이 완료된다. 전지 용량은 300Wh. 전지와 연결돼 있는 USB박스의 USB단자 2개를 통해 외부기기와 연결해 충전하면 된다. 이 USB 단자는 거의 모든 스마트폰 및 태블릿 단말기에 쓸 수 있다고 한다.
 이 전지를 개발한 것은 재난이 발생했을 때 필요한 긴급 전원을 확보하기 위해서다. 개발업체인 후루가와전지는 후쿠시마현 이와키시에 사업소를 두고 있는데, 2011년 동일본 대지진 당시 정전으로 개인 통신기기를 사용할 수 없어 애를 먹은 경험이 있다. 그래서 긴급히 손쉽게 이용할 수 있는 전지의 필요성을 절감해왔다고 한다.
 이 전지가 실제로 전기를 만들어내려면 공기 중의 산소가 필요하다. 그럴려면 전지에 공기가 통해야 한다. 두 회사는 그래서 물을 담아도 물이 새지 않는 튼튼한 종이박스를 개발했다. 전지 내부에는 4개의 전지 셀과 공기를 공급하는 상자, 완충재가 들어 있으며, 셀 외장재와 공기상자는 모두 종이로 만들어져 있다. 전지 무게는 1.6㎏(물을 넣으면 3.6㎏)이다.
 

» 마그네슘공기전지의 작동 원리. itmedia.co.jp

전기가 만들어지는 메카니즘은 이렇다. 우선 금속판(양극) 표면에 활성탄 등을 깔아 공기가 잘 통하는 구조를 만든다. 그런 다음 식염수를 묻힌 섬유를 사이에 두고 금속 마그네슘판을 서로 마주보게 한다. 마지막으로 금속판과 금속마그네슘판을 연결하면 전류가 흐른다. 마그네슘에서 전자가 방출돼 양극(금속판)으로 가는 방식이다.
 좀더 구체적으로 살펴보면, 전지셀에 들어있는 금속마그네슘(Mg)이 전해액(주입한 물)에 녹아 마그네슘이온(Mg2+)이 된다. 이 때 2개의 전자（e－)를 음극으로 방출하고, USB단자를 통해 외부기기로 연결되는 것이다. 다시 돌아온 전자는 양극에서 산소, 물과 반응해 수산화물이온(OH－)이 된다. 그러면 금속마그네슘은 점차 줄어들고, 전해액에는 수산화마그네슘이 남는다. 모든 금속마그네슘이 반응하고 나면 전지 수명도 끝난다. 마그네슘은 원자 1개에서 2개의 전자를 방출할 수 있고, 염수에도 쉽게 녹기 때문에 발전효율이 높다.
 이 전지의 개발 포인트 중 하나는 양극에 쓰이는 산소환원촉매이다. 이 촉매는 산소를 높은 효율로 분해하기 위해 필요한 물질이다. 종전에는 백금(Pt)과 희소금속을 사용해야 해서 비용 상승 요인이 돼왔다. 후루가와전지는 이번에 희소금속을 사용하지 않아도 되는 촉매를 개발함으로써 이 문제를 해결했다. 후루가와전지는 오는 12월 중순쯤 이 공기전지를 시판할 예정이다.
　
출처
http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=250164&cont_cd=GT 
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-09-03    
원문　
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1408/29/news118.html
http://www.toppan.co.jp/news/2014/08/newsrelease140829.html
http://www.furukawadenchi.co.jp/topics/140829.htm