과학

배터리에 물을 넣었더니 바닷물이 식수가 됐다 — 과학자들이 '상식'을 뒤집은 날

한줄 요약

영국 서리대학교 연구팀이 나트륨 바나듐산화물 수화물(NVOH)에서 물을 제거하지 않고 남겨두자 충전 용량이 2배로 증가하고 해수담수화까지 가능해진 혁신적 연구를 분석한다. UN의 '글로벌 물 파산' 선언과 CATL의 나트륨이온 배터리 대규모 상용화 계획을 맥락으로, 에너지 저장과 깨끗한 물이라는 두 가지 위기의 동시 해결 가능성을 AI 관점에서 탐구한다.

핵심 포인트

1

역발상의 과학: 물을 남기면 성능이 2배

서리대 연구팀이 나트륨 바나듐산화물 수화물(NVOH)에서 물을 제거하지 않고 유지하자, 충전 용량이 2배로 뛰고 400회 이상 안정 사이클을 달성했다.

2

배터리가 바닷물을 정화한다

NVOH가 바닷물에서 나트륨 이온을 흡수하고 흑연 전극이 염소 이온을 추출하면서, 에너지 저장과 해수담수화를 동시에 수행하는 전기화학적 담수화가 확인되었다.

3

글로벌 물 파산 시대의 해법

UN이 2026년 1월 선언한 글로벌 물 파산 시대에, 바닷물로 에너지를 저장하면서 식수를 생산하는 이중 기능 기술은 40억 명의 물 부족 문제에 대한 새로운 접근법이 될 수 있다.

4

CATL 대규모 상용화로 현실화

세계 최대 배터리 제조사 CATL이 2026년 나트륨이온 배터리 대규모 상용화를 공식화하면서, 실험실 수준의 NVOH 연구와 산업 수준의 양산이 동시에 진행되고 있다.

5

에너지 저장 기술의 민주화

나트륨은 리튬의 1,180배 풍부하게 존재하며 바다가 있는 곳이면 어디든 구할 수 있어, 특정 국가 의존 없는 에너지 안보의 근본적 전환 가능성을 제시한다.

긍정·부정 분석

긍정적 측면

  • 리튬 의존도 탈피

    나트륨은 리튬의 1,180배 풍부하게 존재한다. 특정 국가에 대한 자원 의존 없이 배터리를 만들 수 있다는 것은 에너지 안보의 근본적 전환을 의미한다.

  • 환경 부담 경감

    리튬 채굴은 막대한 물 소비, CO2 배출, 토양 오염을 수반한다. 나트륨은 추출 공정이 훨씬 단순하고 환경 부하가 낮다.

  • 이중 기능의 혁신성

    에너지 저장과 해수담수화를 하나의 장치로 수행할 수 있다는 것은 전례 없는 개념이다. 해안 지역과 섬 국가에서 에너지와 물 문제를 동시에 해결할 잠재력이 있다.

  • 극한 환경 성능

    영하 10도에서도 90% 이상 성능을 유지하는 나트륨이온 배터리는 북극, 고산지대, 극한 기후 지역에서의 에너지 저장에 적합하다.

  • 비용 혁명

    나트륨 원재료 비용은 리튬 대비 현저히 낮다. 대량 생산 시 배터리 가격의 획기적 인하가 가능하여, 에너지 저장의 보편적 접근성을 높일 수 있다.

우려되는 측면

  • 에너지 밀도의 한계

    나트륨이온 배터리의 에너지 밀도는 리튬이온 대비 약 30% 낮다. 전기차 주행거리, 휴대 기기 배터리 수명에서 불리함을 의미한다.

  • 실험실과 현실의 간극

    서리대의 NVOH 연구는 실험실 규모다. 실제 산업 생산으로 스케일업하기까지 수많은 엔지니어링 도전이 남아 있다.

  • 담수화 효율의 불확실성

    전기화학적 담수화가 기존 역삼투 방식 대비 얼마나 효율적인지 충분히 검증되지 않았다. 대규모 담수화에 실용적인지 판단하기에는 이르다.

  • 기존 인프라와의 호환성

    현재 글로벌 배터리 생산 인프라는 리튬이온에 최적화되어 있다. 나트륨이온으로의 전환은 거대한 설비 투자와 공급망 재편을 요구한다.

  • 바나듐 공급 문제

    NVOH의 핵심 소재인 바나듐 자체가 제한적 공급 문제를 가지고 있다. 나트륨의 풍부함만으로는 전체 소재 공급망의 안정성을 보장할 수 없다.

전망

나트륨이온 배터리의 물 유지 역발상은 과학적 사고방식의 전환점을 보여준다. 리튬은 특정 국가의 독점 자원이지만, 나트륨은 바다가 있는 곳이면 어디든 있다. 에너지 저장과 깨끗한 물이라는 인류의 두 가지 근본적 필요를 동시에 충족할 수 있는 기술 — 아직 실험실 수준이지만, CATL의 대규모 양산과 맞물려 나트륨이온 배터리는 이미 현실이 되고 있다.

출처 / 참고 데이터

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