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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
- 알카라인, 니켈수소, 리튬 등 여러 종류의 배터리가 시장에 나와 있지만, 리튬이온 배터리가 가장 인기 있고 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. 리튬 배터리는 고에너지 밀도와 오래 지속되는 수명 때문에 휴대용 장치에 주로 선호되지만, 최근에는 높은 생산 비용과 화재 위험 등이 문제점으로 부각되고 있다. IT 전문 매체 슬래시기어(Slash Gear)는 영국 패러데이 연구소(Faraday Institution) 비아트리체 브라우닝(Beatrice Browning) 박사를 인용, 리튬이온 배터리의 경우 리튬 이온이 전극 안팎으로 순환할 때 발생하는 전극 구조가 손상되면 배터리 수명이 단축될 수 있다고 보도했다. 또한 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 연구에 따르면, 온도와 충전상태(SoC), 부하 프로필 등의 외부 스트레스 요인이 배터리 성능 저하에 영향을 미쳤으며 시간이 지남에 따라 용량이 감소하는 모습을 보였다. 뉴어크 일렉트로닉스(Newark Electronics)는 배터리를 사용하지 않아도 지속적인 방전으로 인해 노화될 수 있음을 확인했다. 또 제조 결함과 같은 여러 제어 불가능한 이유로 치명적인 결과를 초래할 수도 있다고 지적했다. 배터리는 과충전 혹은 부적절한 전압 사용으로 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제는 잠재적으로 위험을 수반한다. 실제로 2019년 뉴저지와 2021년 캘리포니아에서는 애플 배터리의 부풀림 이슈 때문에 집단소송이 제기됐다. 물론, 애플 외에도 리튬이온 배터리를 사용하는 많은 다른 전자 제품 회사들이 같은 문제를 겪고 있다. 에너지 효율성과 가벼운 특성으로 오늘날 많은 자동차 제조업체에서 선택하고 있는 리튬이온 배터리는 여전히 화재의 위험이 있다. 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency)에 따르면 2013년부터 2020년까지 미국의 64개 지자체 폐기물 시설에서 240건 이상의 리튬이온 배터리 화재가 발생했다. 특히, 2016년에는 삼성이 설계 결함으로 갤럭시 노트7 라인 생산을 영구 중단하는 등 미국 내 190만 대의 갤럭시 노트7을 리콜했다. 더 큰 문제는 리튬 배터리를 처분하는 방법에 여전히 제한이 있다는 점이다. 이러한 배터리는 화재 위험이 있어 운송 과정에서부터 실제 폐기물 처리 장소에 도착해서도 문제를 일으킬 수 있다. 미국 환경보호국은 리튬이온 배터리 단자를 테이프로 감싸고 플라스틱 봉지에 보관하는 것을 권장하고 있다. 슬래시기어는 "리튬을 재활용하는 새로운 방법이 발견되었지만, 가정용 배터리 제품을 적절히 처분하는 것은 많은 노력이 필요하다”며 “모든 사람이 인증된 전자 제품 재활용업자에 가는 시간과 여력이 있지는 않다"고 지적했다. 또한, 비싼 생산 비용도 걸림돌이다. 미국환경보호국에 따르면, 2021년 기준 리튬 배터리의 가격은 1kWh 당 약 132달러(약 17만5810원) 정도로 다른 배터리에 비해 높다. 리튬이온 배터리는 여전히 많은 종류의 전자 제품에서 최고의 선택이지만, 미래에는 보다 더 효율적인 배터리 구성 요소가 필요하다. 이에 업계에서는 리튬 기반 배터리보다 빠르게 충전되는 알루미늄 이온 배터리와 같은 새로운 배터리 기술을 개발하고 있다.
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- IT/바이오
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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
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버려진 커피 찌꺼기로 콘크리트 강도 높일 수 있다?
- 철근과 시멘트 같은 원자재 가격의 지속적인 상승으로 건설사의 부담이 가중되고 있다. 이러한 가격 상승은 결국 소비자에게 전달되는 형태가 되고 있다. 그러나 최근 호주의 연구진이 흥미로운 발견을 했다. 버려진 '커피 찌꺼기'를 활용하여 콘크리트의 강도를 향상시키는 기술을 개발한 것이다. 아직 초기 단계이지만, 우리나라 건설 업체들도 이 기술을 활용해보는 것이 좋을 것 같다. 영국 일간지 가디언에 따르면, 호주 로열멜버른공대(RMIT)의 연구팀은 국제학술지 '저널 오브 클리너 프로덕션'에 이러한 기술을 게재했다. 버려진 커피 찌꺼기를 활용한 콘크리트는 강도가 30% 더 높아진다는 연구 결과가 RMIT에서 발표됐다. RMIT의 샤넌 킬마틴-린치(Kilmartin-Lynch) 박사는 "버려지는 커피 찌꺼기와 커피 포드를 가치 있는 재료로 전환하려는 시도로 이 연구를 시작했다"고 밝혔다. 연구팀은 커피 찌꺼기를 바이오차(Biochar)로 전환하여, 이를 콘크리트 제조 과정에서 일부 모래의 대체재로 사용했다. 현재, 연구팀은 지방 의회와 협력하여 다양한 인프라 프로젝트에 참여하고 있으며, 이 기술이 커피 폐기물 처리 문제를 해결하고 천연 모래의 수요 감소에 기여한다면 환경적으로 큰 이점이 될 것이라는 의견을 제시했다. 호주의 '국가식품폐기물 전략 타당성 조사(National Food Waste Strategy Feasibility Study)'에 따르면, 호주의 연간 온실가스 배출량 중 약 3%는 음식 폐기물에서 발생하며, 이 중 약 7만5000톤은 커피 폐기물로 추정된다. RMIT의 라지브 로이찬드 박사( Rajeev Roychand)는 바이오차 제조 과정이 미처리된 커피콩을 로스팅하는 방식과 유사하다고 설명했다. 온실가스의 증가를 피하기 위해 산소가 없는 환경에서 이 과정을 진행하는데, 이를 열분해(Pyrolysis)라고 한다. 열분해의 일반적인 온도는 700~900도 사이지만, 커피 찌꺼기는 약 350도에서 가열될 수 있어 에너지 효율이 좋다. 연구팀은 이를 통해 모래의 15%를 대체할 경우 콘크리트의 강도가 약 29.3% 향상된다고 밝혔다. 린치 박사는 "커피 바이오차는 모래보다 미세한 구조를 가지고 있고, 다공성 특성 때문에 시멘트가 이 다공성 구조와 결합될 수 있다"고 설명했다. 호주에서는 연간 약 7200만 톤의 콘크리트를 생산하기 위해 2880만 톤의 모래가 필요하다. 하지만 커피 찌꺼기로 모래를 완전히 대체하는 것은 현실적으로 불가능하다. 한국에서도 자연환경에서 얻어진 바이오차를 활용한 콘크리트의 탄소중립 활용 및 실용화 연구가 활발히 이루어지고 있다. 콘크리트에 바이오차를 일정 비율로 첨가해 건설 현장에서의 사용 가능성을 조사한 결과, 폐목재, 커피 찌꺼기, 견과류 껍질과 같은 다양한 폐자원이 건축 분야에서의 활용 가능성이 확인되었다. 반면, 호주에서의 커피 찌꺼기를 활용한 연구는 초기 단계에 있으며 내구성 테스트 등 추가 연구가 예정되어 있다. 건설 분야에서 기존 콘크리트를 바이오차를 포함한 콘크리트로 교체할 경우, 온실가스의 배출량을 줄이고 원재료비의 절감이 가능해져 환경적‧경제적 이익을 가져다줄 것으로 기대된다.
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- 산업
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버려진 커피 찌꺼기로 콘크리트 강도 높일 수 있다?
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'부동산 위기' 중국 "붕괴인가?…잃어버린 50년인가?"
- 최근 중국 부동산 위기가 또다시 수면 위로 떠오르면서 세계 경제에 새로운 뇌관으로 급부상했다. 이에 "중국 경제가 붕괴될 것인가? 아니면 '중국의 잃어버린 50년'이 될 것인가?"라고 우려하는 목소리가 높다. 어느 쪽이든 일본의 버블 붕괴보다 더 큰 재앙이 기다리고 있다는 게 전문가들의 진단이다. 중국 부동산 재벌 헝다그룹(恒大·에버그란데)은 지난 8월 18일 미국 뉴욕에서 연방파산법 15조 파산을 신청했다. 헝다그룹 부채 위기는 이미 2021년 9월 말부터 전 세계 경제를 위협했으며 결국 약 2년 만에 파산 신청으로 이어졌다. 일본 매체 겐다이(現代) 미디어는 부동산 개발 시 '공산주의적 강권 발동'으로 하룻밤 사이에 주민들을 쫓아내는 것으로 알려진 중국 정부도 '부동산 버블 붕괴'의 처리에 있어서는 '강권'으로는 극복할 수 없다는 것이 분명해졌다고 꼬집었다. 중국 부동산 문제는 '헝다의 경영 불안이 표면화 된 2년 전보다 더 심각하다'는 분석이다. 최근 중국 최대 부동산 개발업체 비구이위안(碧桂園·컨트리가든) 역시 상황이 2년 전보다 더 악화되고 있다고 전문가들은 지적한다. 비구이위안은 지난 9월 1일 채권단에게 사모 채권 상환 유예 승인을 받아 부도 위기를 겨우 모면했다. 외신은 2일 채권단이 전날 39억 위안(약 7094억 원) 상당의 비구이위안 사모 채권 상환 유예 결정을 내렸다고 전했다. 일본의 '잃어버린 10년' 중국의 부동산 위기는 종종 일본 버블 붕괴로 인한 '잃어버린 10년'을 연상시킨다. 일본의 버블경제 붕괴는 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 지속된 경제적 호황기 후에 일어났다. 이 기간 동안 일본 경제는 극도의 과열로 인해 건설 및 부동산 가격이 폭등했다. 일본은행은 경기과열을 우려해 금리를 인상하기 시작했다. 이로 인해 주식 및 부동산 시장에서 가격이 급락하기 시작했다. 버블 붕괴 후, 일본은 심각한 경제 침체와 함께 장기 불황에 직면하게 됐고, 이 불황은 1990년대를 통틀어 지속되며 일본의 '잃어버린 10년'으로 불리게 만들었다. 일본은 버블 붕괴 이후 정부나 금융·경제계의 대응이 많은 비난을 받았다. 과거 일본 정부의 대응은 기본적으로 '미루기'였다고 할 수 있다. 나름대로의 고통을 동반한 '부분적 해결'을 했지만 결국 아시아 경제위기인 1997년 11월 사태가 일어났다. 일본은 1997년 11월 당시 '도시은행'의 하나였던 홋카이도 다쿠쇼쿠(북해도탁식)와 '4대 증권' 중 하나였던 야마이치증권이 파산했다. 게다가 1998년에는 금융업계에서 큰 힘을 가지고 있던 일본장기신용은행과 일본채권신용은행까지 파산했다. 또한 2003년에는 자본잠식에 빠진 리소나 은행에 공적자금을 투입해 사실상 국유화한 '리소나 쇼크'가 발생했다. 지난 2년을 돌아보면 부동산 위기에 대한 중국 정부의 대응 또한 과거 일본보다 뛰어나다고 볼 수 없다. 중국의 '잃어버린 50년' 일본에서는 버블 붕괴에서 리소나 쇼크의 '대붕괴'까지 13년으로 인해 경제가 회생하지 못해 결국은 '잃어버린 30년'이 되었다. 중국의 경우, 1978년 개혁개방 이후 약 45년 동안 1997년 아시아 외환위기와 2008년 리먼 사태를 큰 피해 없이 극복하고 버블이 지속되어 왔다. 애초에 시진핑 정권의 부동산 규제는 결혼할 때 남성 측이 준비해야 하는 아파트 가격이나 육아 비용 부담을 가중시키는 학원 수강료 상승을 억제하기 위한 목적이 컸다. 요컨대 인구를 늘리기 위해 '결혼-육아 비용 절감'을 목표로 했다고 할 수 있다. 하지만 바로 그 정책으로 출산율은 나아지지 않았고, 오히려 부동산 버블 붕괴의 계기가 된 것이다. 중국이 오랫동안 유지했던 '한 자녀 정책'은 세월이 흘러 1명의 자녀가 부양가족이 6명(부모와 조부모, 외조부모)으로 늘어나는 역전 현상이 일어나 심각한 연금 문제를 야기했다. 따라서 중국의 '버블 후유증'은 일본보다 더 심각할 것으로 예상된다. 정치 상황에 따라서는 '중국 붕괴'로 이어질 수도 있다. 그렇지 않으면 일본의 '잃어버린 30년'을 넘어 중국의 '잃어버린 50년(반세기)'이 될 수도 있다는 게 전문가들의 진단이다. 중국이 아직 미숙한 경제발전 단계에서 약 45년 동안 지속된 거대한 거품이 붕괴되고 일본보다 더 심각한 저출산·고령화에 직면한다면 중국의 운명이 어떻게 될지 쉽게 예측할 수 있다.
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'부동산 위기' 중국 "붕괴인가?…잃어버린 50년인가?"
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