How scientists turn lakes into giant batteries

번역: Yeni moon 검토: Jihyeon J. Kim

As of 2020, the world’s biggest lithium-ion battery

2020년 현재, 세계 최대 리튬이온 배터리는

is hooked up to the Southern California power grid

캘리포니아 남부 전력망에 연결돼 있으며

and can provide 250 million watts of power,

2억 5천만 와트의 전력을 공급할 수 있습니다.

or enough to power about 250,000 homes.

25만 가구에 전력을 공급할 수 있을 만큼이지요.

But it’s actually not the biggest battery in the world:

하지만 이것은 사실 세계 최대 배터리가 아닙니다.

these lakes are.

대신 이 호수죠.

Wait— how can a pair of lakes be a battery?

잠깐, 어떻게 이 두 호수가 배터리가 될 수 있냐고요?

To answer that question, it helps to define a battery:

그 질문에 답하려면 배터리를 정의하는 것이 도움됩니다.

it’s simply something that stores energy and releases it on demand.

배터리는 단순히 에너지를 저장했다가 필요할 때 방출시킬 수 있는 것입니다.

The lithium-ion batteries that power our phones, laptops, and cars

휴대폰, 노트북과 차에 전력을 공급하는 리튬이온 배터리는

are just one type.

한 종류일 뿐이죠.

They store energy in lithium ions.

이것은 리튬이온 안에 에너지를 저장합니다.

To release the energy, the ions are separated from their electrons,

에너지를 방출 시키기 위해 이온은 전자로부터 분리되죠.

then rejoined at the other end of the battery

그 후 배터리의 반대편 끝에서

as a new molecule with lower energy.

더 낮은 에너지를 가진 새로운 분자로서 재결합합니다.

How do the two lakes store and release energy?

이 두 개의 호수가 어떻게 에너지를 보관하고 방출할까요?

First, one is 300 meters higher than the other.

첫째, 호수 하나가 다른 호수보다 300m 더 높습니다

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

전기로 작동하는 펌프는 수십억 리터의 물을 아래 호수부터 윗호수로 이동시킵니다.

from the lower lake to the higher one.

This stores the energy by giving the water extra gravitational potential energy.

이 단계는 물에게 추가적인 중력 전위 에너지를 줌으로써 에너지를 저장합니다.

Then, when there’s high demand for electricity,

그 뒤, 전기의 수요가 높을 때

valves open, releasing the stored energy by letting water flow downhill

밸브가 열리고 물이 아래로 흐르면서 저장된 에너지를 방출합니다.

to power 6 giant turbines that can generate 3 billion watts of power

이 에너지는 30억 와트의 전력을 발생시킬 수 있는 6개의 거대한 터빈에 동력을 줍니다.

for 10 hours.

10시간 동안이요

We’re going to need more and more giant batteries.

우리는 더욱 더 많은 대형 터빈이 필요할 것입니다.

That’s because right now, generating enough electricity to power the world

왜냐하면 지금은 온 세계에 충분한 전력을 공급하는 것은

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

지속 불가능한 양의 온실가스를 생산하기 때문이죠.

14 billion tons per year.

연간 140억 톤의 양입니다.

We’ll need to get that number down to net-zero.

우리는 이 숫자를 순수 0으로 줄여야 할 것입니다.

But many clean energy sources can’t produce electricity 24/7.

하지만 많은 청정 에너지원은 연중무휴 전기를 생산할 수 없습니다.

So to make the switch, we need a way to store the electricity until it's needed.

그러니 변화를 만들기 위해서 필요할 때까지 전기를 저장할 방법이 필요합니다.

That means we need grid-scale batteries:

즉, 그리드 규모의 배터리가 필요합니다.

batteries big enough to power multiple cities.

여러 개의 도시에 공급할 만한 큰 배터리요.

Unfortunately, neither of the giant batteries we’ve talked about so far

안타깝게도, 지금까지 말한 배터리 둘 다

can solve this problem.

이 문제를 해결할 수 없습니다.

The two lakes setup requires specific geography, takes up a lot of land,

두 호수는 특정한 지형이 필요하고 많은 땅을 차지하며

and has high upfront costs to build.

건설 초기 비용이 높습니다.

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

한편, 캘리포니아에 있는 대형 리튬 이온 배터리는

can power about 250,000 homes, yes, but only for an hour.

25만 가구에게 전력을 공급할 수 있지만 한시간 동안 만입니다.

Lithium-ion batteries are great for things that don’t use a lot of power.

리튬이온 배터리는 전력을 많이 쓰지 않는 것에는 좋습니다.

But to store a lot of energy, they have to be huge and heavy.

하지만 많은 에너지를 저징하려면, 배터리는 크고 무거워야만 하죠.

That’s why electric planes aren’t a thing:

같은 이유로 전기 비행기가 존재하지 않는 것입니다.

the best electric plane can only carry two people

최고의 전기 비행기조차도 한 번의 충전으로 2명을 태우고

for about 1,000 kilometers on one charge,

천km 밖에 날지 못합니다.

or its batteries would be too heavy to fly.

안그러면 배터리 무게때문에 날지 못하죠.

A typical commercial jet can carry 300 people over 14,000 km

일반적인 상용 비행기는 300명을 태우고 14,000km 이상을 날 수 있습니다.

before refueling.

재급유 전까지요.

Lithium-ion batteries also require certain heavy metals to make.

또, 리튬이온 배터리는 특정 중금속이 제작에 필요합니다.

These resources are limited, and mining them often causes environmental damage.

이러한 자원은 제한적이고 채굴은 종종 환경 피해를 초래하죠.

Inventors all over the world are rising to the challenge

전 세계의 발명가들은 필요를 충족시킬 수 있는 배터리를 만드는 도전을 하고있습니다.

of making batteries that can meet our needs—

many of them even weirder than the two lakes.

그 중 많은 방안은 호수 배터리보다 더 이상하죠.

One company is building a skyscraper battery.

한 회사는 고층 빌딩 배터리를 짓고 있습니다.

When the sun is shining, a crane powered by solar energy

해가 날 때에는 태양 에너지로 움직이는 크레인이

piles blocks on top of each other in a tower.

건물에 블록을 쌓아 올립니다.

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

밤에는 크레인이 중력을 이용해 블록을 아래로 끌어내리고

and use the resulting power to spin generators.

이떄 나오는 에너지로 발전기를 회전시킵니다.

Though there have been some early setbacks,

비록 초기에 몇 가지 문제가 있었지만

another promising approach involves heating up salts until they melt.

또 다른 유망한 접근 방식은 소금을 녹을 때까지 가열하는 것입니다.

The molten salt can be stored until there’s a high demand for electricity,

녹은 소금은 전기 수요가 높을 때까지 저장되었다가

then used to boil water.

물을 끓이는 데 사용됩니다.

The steam can power turbines that generate electricity.

증기는 전기를 만드는 터빈을 작동시키죠.

Another idea: bio-batteries made from paper, powered by bacteria,

또 다른 아이디어는 박테리아로 작동하는 종이로 만든 바이오 배터리입니다.

and activated by spit.

그리고 침으로 활성화 되죠.

Bacteria release energy in the form of electrons when they metabolize glucose,

박테리아는 포도당을 대사시킬 때 전자의 형태로 에너지를 방출합니다.

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

그 중 적어도 한 종의 박테리아는

outside its cells, completing a circuit.

세포 밖으로 이러한 전자를 전달하여 회로를 완성합니다.

While these batteries won’t power a city, or even a house,

이런 배터리들은 도시나 심지어 한 집조차 전력을 공급 못하지만

they don't have the waste and cost concerns of traditional batteries.

전통적인 배터리의 낭비와 비용 걱정이 없습니다.

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

광활한 산 호수부터 미세박테리아까지

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

중금속이 필요하지 않은 해수 배터리에서

to nuclear batteries that power deep space missions,

먼 우주 임무의 동력을 공급하는 핵 배터리에 이르기까지

we're constantly rethinking what a battery can be.

우리는 끊임없이 배터리가 무엇이 될 수 있는지 재고하고 있습니다.

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

또 다른 배터리는 빤히 보이는 곳에 숨겨져 있을 수 있습니다.

just waiting to be discovered and help us achieve a sustainable future.

자신이 발견되어 지속 가능한 미래 달성을 돕는 것을 기다리면서요.