윌리엄 그로브

윌리엄 그로브(William Grove)

윌리엄 그로브(William Grove)는 영국의 법률가, 물리학자로 수소전기차 핵심인 연료전지(Fuel Cell)의 선구자로 1839년 그로브전지를 발명하였다.

생애

윌리엄 그로브의 풀 네임은 윌리엄 로버트 그로브(William Robert Grove)이며 1811년 7월 11일 영국 스완지(Swansea)에서 태어났으며 아버지는 글라모건(Glamorgan)의 판사이자 부관이었다. 그는 브레이지노스대학(Brasenose College)에 입학하여 고전을 공부하기 전 개인 교사의 배양을 받았으며 1832년 대학을 졸업하였다. 1835년 그는 왕립연구소에 합류하여 스완지 문학 철학 협회(Swansea Literary and Philosophical Society)를 창립하였다. 1839년 윌리엄 그로브는 아연과 백금 전극을 두 개의 산에 노출시키고 다공성 세라믹 냄비로 분리한 새로운 형태의 전지인 그로브 전지를 만들었다. 산소와 수소가 들어있는 비커를 거꾸로 하여 황산용액에 넣은 다음 각각의 시험관에 백금을 집어넣고 동일한 비커를 여러 개 결합하여 높은 전압을 얻을 수 있게 하였다. 이 장치의 끝단을 물이 담긴 용기에 넣었더니 물이 전기분해되어 산소와 수소가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 1840년 그로브는 버밍엄에서 열린 영국 과학 진흥협회에서 자신의 발명에 대해 설명했으며 그곳에서 마이클 패러데이의 관심을 불러일으켜 패러데이의 초청으로 영국 왕립미술관 담론에서 발견을 발표했다. 그로브의 발표로 그는 명성을 얻었고 왕립 학회 회원으로 제안되었으며 1841년 런던 연구소의 첫 실험 철학 교수가 되었다. 1842년 그는 물리력의 상관관계 즉 에너지 보존에 대해 발표하였으며 수소와 산소를 결합하여 전기에너지를 생산한 최초의 연료 전지를 개발하고 상관 이론으로 설명하였다. 셀을 개발하고 증기가 산소와 수소로 분해될 수 있다는 것을 보여주면서 그 과정이 역전될 수 있음을 보여줌으로써 그는 분자가 구성 원자에 포함된 분자의 열 분리를 처음으로 증명한 사람이 되었으며 1846년 그로브는 에너지 보존 이론을 발표했다. 1846부터 그로브는 과학 작업을 줄이고 법률에 관한 전문적인 업무를 수행하였으며 1871년 연방 항소 법원의 판사가 되었으며 1887년 은퇴하고 1896년 8월 1일 건강 문제로 투병 끝에 타계하였다.

주요 성과

1839년 그로브 전지

그로브 전지

1839년 윌리엄 그로브(William Grove)가 최초의 연료전지를 개발했을 정도로 오래된 기술인 수소 연료전지의 원리는 "물의 전기 분해 역반응"이라고 할 수 있다. 물에 전기를 흐르게 하면 물이 분해되어 수소와 산소가 발생하는 것과 반대로 연료전지는 수소와 산소가 반응해 물이 생성될 때 전기가 발생하는 것을 이용하는 것이다. 연료전지는 (-)극에 수소를 공급하고, (+)극에 산소를 공급한 후 전해질(이온이 이동할 수 있는 물질) 막을 통해 수소이온이 이동할 수 있는 구조로 되어 있다. (-)극에서 수소 분자가 촉매로 되어 있는 전극 표면에서 전자를 잃고 수소이온이 된 후 수소이온은 전해질(이온을 이동시켜 전류가 흐르게 하는 물질)을 통해 (+)극 쪽으로 이동한다. (+)극으로 이동한 수소이온은 산소와 만나 물 분자가 된다. 이 반응을 지속시키기 위해서는 연료가 되는 수소를 계속 공급해야 하므로 연료전지라고 부르는 것이다. 물리학자였던 그는 물의 전기분해를 연구하다가 한 가지 생각을 떠올렸다. 물의 전기분해하는 것과 반대로 수소와 산소를 반응시키면 전기가 만들어질 것이라고 추론하고 1839년 그로브는 자신의 추록을 입증하고 최초의 연료전지인 그로브 전지를 만들었다. 물론 이 전지가 만든 전기는 1.96V로 대단히 미약했다. 하지만 그는 50개의 작은 연료전지를 연결해 대형 연료전지를 개발하고 수소뿐 아니라 염화수소 및 에테르, 알코올로도 연료전지를 만들 수 있다는 사실을 발견하였지만 실용화하지는 못했다.

참고자료

• "William Robert Grove", wikipedia
• 〈그로브〉, 《네이버 지식백과》
• 〈그로브전지〉, 《네이버 국어사전》
• 〈수소를 에너지로~우리는 수소경제사회로 간다.〉, 《사이언스올》, 2010-06-23
• 깜보, 〈수소경제-연료전지의 역사 History of Fuel Cell〉, 《네이버 블로그》, 2018-12-26

같이 보기

• 그로브전지
• 연료전지
• 수소전기차

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