신재생 에너지에서 리튬이온 배터리 사용에 대한 흥미로운 발전이 예상보다 더 빨리 현실이 될 수 있을지도 모르는데, 이는 인공지능(AI) 덕분이다. 마이크로소프트와 태평양 북서부 국립 연구소(PNNL)의 공동 노력으로 새로운 물질이 발견되었는데, 이는 배터리에서 필요한 리튬의 양을 상당히 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
고급 AI와 클라우드 컴퓨팅을 사용하여, 이 시스템은 3천2백만 가지 이상의 잠재적 무기 리튬이온 배터리용 물질을 분석하고 단 80시간 안에 18개의 유망한 후보물질을 선정했다. 이러한 물질들은 이후 실험을 거쳐, 특히 유망한 하나의 전해질 연결점이 나타났다.
리튬이온 배터리는 친환경적인 에너지 전환에서 결정적인 역할을 담당하고 있다. 미국 에너지부에 따르면 배터리의 중요성은 증가하고 있으며, 리튬의 수요는 이십시대까지 5배에서 10배 증가할 것으로 예상된다.
하지만 이를 위해 극복해야 할 몇 가지 장벽들이 있다. 천연 리튬 광물은 상대적으로 적게 존재하며, 채광은 비용이 많이 들며, 환경과 지역 사회에 해를 끼칠 뿐만 아니라, 지역 간 정치적 갈등도 야기할 수 있다. 이러한 이유로 과학자들은 대안 물질을 활발히 탐색하고 있다.
이 새로 발견된 물질은 고체전해질이다. 이전에는 나트륨 이온과 리튬 이온을 고체전해질에서 함께 사용할 수 없는 것으로 여겨졌지만, AI 시스템은 이러한 가능성을 발견했다. 이론은 이후의 연구에서 확인되었다.
가장 주목할만한 점은 리튬과 나트륨, 그리고 다른 원소들을 함께 사용함으로써 배터리에서 필요한 리튬의 양을 최대 70%까지 줄일 수 있다는 것이다. 마이크로소프트와 PNNL의 과학자들은 이 물질을 재현하고 프로토타입 배터리를 제조하는 데에 사용했다. 현재 실제 환경에서의 성능을 평가하기 위해 장기간 테스트가 진행 중이다.
대규모 데이터를 분석하기 위해 AI를 사용하는 것은 이 기술이 놀라운 잠재력을 보여주는 분야이다. 이와 유사한 방법은 새로운 약물과 의약품 발견에서도 성공적으로 적용되었다. 2020년에는 MIT의 연구자들이 특별히 디자인된 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 1억개 이상의 화학 물질을 분석하고, 위험한 슈퍼버그와 싸울 수 있는 강력한 항생제를 발견했다.
“PNNL의 디지털 디렉터인 브라이얀 에이브러햄슨은 ‘인공지능 모델의 성숙화, 그들의 훈련 및 배치에 필요한 컴퓨팅 파워의 증가, 그리고 특정한 과학 영역에서 그들을 훈련시키는 능력 등이 발생함에 따라, 가속화의 새로운 시대가 시작될 것이라 믿는다’고 말했다. “이는 세계에게 매우 중요한 문제들이기 때문에 흥미롭다.”
이 설명된 연구는 아직 심사 과정을 거치지 않았지만, 최근 preprint 서버인 arXiv에 게재되었다.
자주 묻는 질문:
1. 리튬이온 배터리용 새로운 물질 발견에 인공지능이 어떻게 기여했나요?
2. 이 물질을 배터리에 사용하는 것의 이점은 무엇인가요?
3. 리튬이온 배터리는 재생 가능 에너지에 왜 중요한가요?
4. 리튬이온 배터리의 개발로 리튬 수요가 감소될 수 있다는 것은 어떻게 가능한가요?
5. 리튬 채굴과 관련된 장벽은 무엇이며, 왜 과학자들은 대체 물질을 탐색하고 있나요?
6. 대규모 데이터 분석에 인공지능을 적용하는 것의 의의는 무엇인가요?
키워드 정의와 용어:
1. 인공지능 (AI) – 이미지 인식, 자연어 처리 및 의사 결정과 같은 일반적으로 인간 지능을 요구하는 작업을 수행할 수 있는 체계를 만들어내는 컴퓨터 과학의 한 분야입니다.
2. 리튬이온 배터리 – 긍정적 및 부정적 이온과 전해질 내에서 리튬과의 전기화학적 반응을 이용하여 전기 에너지를 저장하고 제공하는 배터리 유형입니다.
3. 나트륨 이온 및 리튬 이온 – 배터리의 전기화학 반응 중 전기 전하를 운반하는 전해질 내의 분자들입니다.
4. 프로토타입 배터리 – 시장에 도입하기 전에 성능과 기능을 평가하기 위해 실험적 또는 테스트 단계에서 생산된 배터리입니다.
5. 심사 – 신뢰성과 품질을 확인하기 위해 전문가와 과학자들이 과학 저널에 게재하기 전에 수행하는 연구 분석 및 평가 프로세스입니다.
관련 링크 제안:
1. Microsoft – 이 프로젝트에 참여한 마이크로소프트의 공식 웹사이트입니다.
2. Pacific Northwest National Laboratory – 이 연구소가 새로운 물질 연구에 참여한 연구소의 공식 웹사이트입니다.
3. 미국 에너지부 – 리튬이온 배터리의 중요성을 언급한 미국 에너지부의 웹사이트입니다.
4. Massachusetts Institute of Technology – 약물 및 화합물 발견에 인공지능을 활용한 연구가 수행되는 MIT의 공식 웹사이트입니다.
The source of the article is from the blog elektrischnederland.nl