리튬이온전지보다 안전한 차세대 이차전지 개발 성공

리튬이온전지보다 안전하면서도 가격은 절반 수준인 차세대 이차전지가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

전지는 한번 쓰고 버리는 건전지와 같은 일차전지와 충전해서 다시 쓸 수 있는 이차전지로 분류한다. 이차전지는 외부의 전기에너지를 화학에너지의 형태로 바꿔 저장한 뒤 필요할 때 전기를 생산한다.

리튬이온전지는 납축전지보다 유해물질 배출이 적고 충·방전을 반복해도 전지 용량이 감소하지 않는다. 에너지밀도가 높아 현재 많이 쓰이고 있다. 이같은 장점에도 불구하고 리튬이온전지에 사용되는 전해질은 불이 붙기 쉬운 인화성 유기물을 사용해 화재 등 안전성에 대한 우려가 제기돼 왔다.

리튬이온전지의 핵심 소재인 리튬은 볼리비아, 칠레 등 남미 일부 지역에만 존재해 원재료 수급 불안정 및 가격 상승은 ESS(에너지저장장치)의 초기설치 비용을 증가시키고 있다.

한국전력은 리튬이온전지의 안전성 및 고비용 문제를 해소하기 위해 2017년부터 3년간 연구를 진행, 이달 국내 최초로 리튬 대신 망간(Mn)을 이용한 20Ah급 차세대 이차전지 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.

이번에 개발한 이차전지는 리튬이온전지의 양극 물질을 지구에서 12번째로 풍부한 원소인 망간으로 대체해 비용을 낮췄고, 전해질은 불이 붙지 않는 수용액을 사용해 안전도를 강화했다.

20Ah는 20A 전류를 1시간 동안 사용 가능한 양이다. ESS에 들어가기 위한 이차전지의 최소 용량이다. 지금까지 국내에서 망간을 이용한 이차전지는 대용량화의 어려움으로 용량이 1Ah 이내가 최대였다.

한전의 차세대 이차전지는 기존 리튬이온전지 대비 가격은 절반에 불과하면서 안전성이 높아 향후 고가의 리튬이온전지로 어려움을 겪는 국내 업체에 안전하고 저렴한 이차전지를 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 현재 국내에서 ESS용으로 운용 중인 리튬이온전지를 차세대 이차전지로 교체 시 총 2천500억 원이 절감될 것으로 예상하고 있다.

한전 전력연구원 관계자는 “태양광, 풍력 등 날씨의 영향을 받는 신재생에너지의 확대를 위해서는 대용량 ESS 구축이 필수적”이라며 “한전의 차세대 이차전지는 ESS 구축 비용을 절반 수준으로 낮출 수 있어 국내 ESS 활성화를 통한 신재생에너지 확대에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.