나노기술 및 정책 정보

 

에너지 과학의 도전- 과학과 상상력이 에너지 안보에 영향을 미치는 다섯 분야

 

상상-열역학의 효율성 한계를 넘어서는 태양 광전지가 있다. 태양광을 화학 연료로 직접 전환한다.

 

태양 에너지 이용을 위한 기초 연구-태양 에너지 전환의 물리, 화학, 생물학적인 통로는 나노스케일(nanoscale)에서 만난다. 진보한 특성(characterization), 이론, 계산 도구가 나노 규모의 구조를 만들어낼 수 있는 능력과 결합하면 효율적인 태양 에너지 전환에 대한 이해와 통제가 다 이루어졌다는 것을 암시한다.

 

연구 분야- 열역학의 효율성 한계를 넘어서는 광전지. 쉽게 대량생산이 되고 비용이 저렴한 폴리머와 나노입자 광전지 구조. 효율적인 광 전기 분해. 결함을 견디는 자가 교정 시스템. 생체에서 영감을 얻은 분자 조합 시스템. 새로운 실험과 이론 도구.

 

상상-미국에서 소비되는 전기의 30% 이상을 태양과 바람이 제공한다. 도로에는 가솔린으로 가는 차량보다 전기로만 가는 플러그인 하이브리드 자동차가 더 많이 있다. 

 

전기 에너지 저장을 위한 기초 연구 - 화학과 재료 과학의 기초 연구에서 얻은 지식은 수송 목적의 에너지 사용을 위해 전기 에너지 저장을 위한 근본적인 개선점에 대한 도전을 극복하고, 태양과 바람 같은 규모가 크지만 과도적인 에너지 원의 이점을 얻기 위해 필요하다.

 

연구분야- 맞춤 설계를 지닌 나노 구조의 전극. 변환 반작용을 통한 더 높은 배터리 파워. 초강력 축전기를 위한 다기능 재료 설계. 제한 구역 안에서의 작용 이해.

 

상상- 식량, 동물 사료, 혹은 수출 요구에 대한 경쟁 없이 미국 수송 연료의 30% 이상을 충족하는 지속가능한, 탄소 중화 바이오 연료 경제가 가능하다.

 

상상- 온실가스 배출이 전무한 화석 연료를 사용하지 않는 동력이 가능하다. 닫힌 (closed) 연료 주기가 가능하다.

 

연구 분야-기초 에너지 과학 연구. 원자 물리학 연구. 진보 과학 컴퓨팅 연구

 

상상- 연료 전지를 통한 전기 생산으로 방대하고 지속가능한 에너지, 기존의 에너지 기술과의 유연한 교환, 다양한 최종 용도를 제공하는 수소 경제가 이루어진다.

 

수소의 생산, 저장, 사용을 위한 기초 연구- 수소 경제는 미래의 에너지 관리에 대한 비전을 제공한다. 핵심 연구 분야는 나노다. 즉, 연료 전지를 위한 촉매, 수소저장 물질, 전극 조합은 모두 높은 이행을 성취하기 위해 나노규모의 처리과정과 설계에 성패가 달려있다.

 

수소생산을 위한 연구- 화석 연료 개질. 광촉매 작용. 생물에 영감을 받은 수소 생산. 원자력과 태양열 수소(solar thermal hydrogen).

수소저장을 위한 연구- 금소 수소화물과 복합 수소화물. 나노스케일/신물질. 이론과 모델링.

연료전지를 위한 연구-전기촉매제와 막. 저온 연료 전지. 고체 산화물 연료전지.

 

상상-태양과 별의 힘을 지구에 가져온다.   

 

기초연구-플라즈마 집중(confinement)를 위한 혁신적이고 개선된 길을 개발하기 위해 필요한 플라즈마 과학을 근본적으로 이해한다. 극단의 열화학 환경과 높은 중성자 요동 조건을 위한 재료를 연구한다. 최적의 실험 반응기(reactor) 설계를 위해 플라즈마의 집중과 안전성 능력을 예측한다.

 

융합에 대해 유례없는 국제 협력을 추구한다.

프랑스의 Cadarache에 있는 ITER은(International Thermonuclear Experimental Reactor)미국, 유럽연합, 일본, 러시아, 중국, 한국, 인도의 국제적인 협력 연구다.

 

1.  태양 에너지

2.  전기 에너지 저장

3.  바이오 에너지

4.  원자력 에너지

5.  수소 경제

6.  융합의 미래