에너지 및 환경 응용

치솟는 유가, 온실가스 배출 증가로 인한 환경에 대한 우려, 환경 재해로부터 지구를 구하려는 열망으로 인해 대체 에너지원과 오늘날 우리가 사용하는 시스템의 에너지 효율성을 높여야 할 필요성에 대한 관심이 높아졌습니다.

에너지 및 환경 응용

온실가스 배출에 대한 우려와 함께 에너지 수요가 지속적으로 증가함에 따라 대체 에너지원의 필요성과 오늘날 우리가 사용하는 시스템의 에너지 효율성을 높여야 할 필요성이 강조되었습니다.

주목할 만한 노력 중 하나는 백열 전구 (한때 가정과 사무실에서 널리 사용됨) 보다 효율적인 조명 소스를 사용합니다. 원래 19세기 후반에 상용화된 백열 전구는 동일한 수준의 전기 에너지 입력에 대해 더 많은 가시광선을 제공하는 장치로 대체되고 있습니다. 유럽연합(EU)은 보다 에너지 효율적인 조명을 위해 백열전구 사용을 단계적으로 폐지하는 과정에 있습니다. 미국의 모든 필라멘트 기반 전구를 고체 광원으로 교체하면 미국의 전력 소비는 10%만큼 줄어들고, 연간 약 2,800만 톤의 탄소 배출량도 줄일 수 있습니다.

대체 광원에는 형광등과 고강도 방전 램프가 포함되어 있지만 발광 다이오드(LED)는 많은 응용 분야에서 선택되는 대체 광원으로 빠르게 발전했습니다. 나노기술 혁신은 일부 대체 전구 디자인, 특히 LED를 사용하는 전구 디자인의 생산 비용을 줄이는 데 앞장섰습니다. 

나노물질은 다른 대체 에너지 기술 개발에 중요한 역할을 하기 시작했습니다. 대부분의 태양 전지 오늘날 전 세계적으로 생산되는 실리콘은 집적 회로와 태양 전지 제조에 사용되는 주요 원자재인 실리콘을 놓고 컴퓨터 칩 산업과 경쟁하는 벌크 결정질 기술에 의존합니다. 태양에너지와 컴퓨터 전자공학 모두 수요가 많고 물량이 확대되는 중요한 기술이기 때문에 이는 바람직한 상황이 아닙니다. 대체 연구 방향에는 다음과 같은 새로운 나노 물질이 포함됩니다. 양자점 유연한 기판(고분자 필름 및 얇은 금속 시트 포함)에서 태양 전지 효율과 태양 전지 생산을 증가시킵니다. 경량 및 고강도 복합재 풍력 터빈 블레이드 풍력 에너지를 활용하기 위해 나노복합체를 사용하여 개발되고 있습니다.

매립지의 독성 폐기물의 영향을 포함하여 공기, 토양 및 물의 환경 오염은 전 세계적으로 주요 관심사입니다. 과학자들은 나노기술을 사용하여 폐기물 처리 및 독성 가스를 양성 가스로 전환하기 위한 새로운 촉매를 설계하고 있습니다. 이러한 설계는 나노물질의 넓은 표면적과 나노규모에서 발생하는 새로운 특성 및 반응성을 활용합니다. 탄소 나노튜브 및 기타 나노물질을 사용하여 수은, 중금속 및 기타 유해 물질을 걸러내는 새롭고 효율적인 필터가 개발되고 있습니다.

이미지 출처: Laymanzoom/bigstock.com

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