에너지 밀도는 주어진 공간이나 질량에 저장된 에너지의 양을 측정하는 척도입니다. 일반적으로 메가줄/킬로그램(MJ/kg) 또는 와트시/리터(Wh/L)로 표현됩니다. 에너지 밀도가 높을수록 더 작고 가벼운 장치에 더 많은 에너지를 담을 수 있습니다. 이는 자동차, 항공기, 휴대폰 등에 중요한 요소입니다.

연료는 종류에 따라 에너지 함량이 크게 다릅니다. 휘발유는 킬로그램당 약 44메가줄, 석탄은 24~35메가줄, 나무는 약 16메가줄의 에너지를 함유하고 있습니다. 반면 리튬 이온 배터리는 킬로그램당 약 0.3~0.7메가줄의 에너지를 저장합니다. 이러한 에너지 함량 차이 때문에 전기 자동차는 휘발유 자동차와 같은 주행 거리를 확보하기 위해 크고 무거운 배터리 팩이 필요합니다.

과학자들은 배터리 에너지 밀도를 높이기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 고체 배터리 설계는 현재 리튬 이온 전지보다 2~3배 높은 에너지 밀도를 약속합니다. 리튬-황 및 리튬-공기 배터리는 아직 먼 미래의 이야기입니다. 이러한 발전에도 불구하고 액체 연료는 앞으로도 오랫동안 항공 및 해운 분야에서 지배적인 위치를 차지할 것으로 예상됩니다. 물리적 원리가 복잡하기 때문입니다. 배터리 기술은 점진적으로 발전하는 반면, 연료는 100년이라는 긴 시간 동안 발전해 왔습니다.

일반적인 값

• 휘발유: 약 44 MJ/kg
• 디젤: 약 45 MJ/kg
• 석탄: 24~35 MJ/kg
• 목재: 약 16 MJ/kg
• 리튬 이온: 0.3~0.7 MJ/kg