비싼 바나듐 대신 망간·아연 이용..레독스흐름전지 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 한국전기연구원은 박준우 차세대전지연구센터 박사팀과 박민준 부산대 교수팀이 기존 레독스흐름전지의 한계를 뛰어넘는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

박준우 한국전기연구원 박사(왼쪽), 박민준 부산대 교수(오른쪽).(사진=한국전기연구원)

레독스흐름전지는 산화·환원이라는 화학 반응을 통해 전자가 전해액의 도움을 받아 음극에서 양극으로 이동하며 전기 에너지를 발생시키는 원리를 가진 전지이다. 기존 이차전지와 달리 화학적 반응이 일어나는 부분과 전기를 저장하는 부분을 구분해 출력, 용량을 독립적으로 설계하고, 용량도 크게 만들수 있다. 배기가스를 배출하지 않고, 화재·폭발 위험도 없다.

이 전지의 핵심소재인 ‘바나듐’은 중국 등 수입에 의존해야 하는 비싼 금속이다. 전지 성능을 좌우하는 전압도 바나듐 레독스흐름전지가 상용 리튬이차전지보다 낮아 효율성이 10~15% 정도 떨어진다.

연구팀은 상대적으로 싸고, 수급도 안정적인 망간과 아연을 이용해 문제를 해결했다. 하이브리드형 레독스흐름전지는 독특한 이중 이온교환막 구조로 구성돼 알칼리성 아연 전해액과 산성의 망간 전해액을 동시에 쓸 수 있고, 높은 전위차도 기대할 수 있다.

투과전자현미경, X선광전자분광법, 플라즈마 발광 분석 등을 한 결과, 기존 바나듐계보다 전압이 높고(2.52V), 에너지 효율도 10% 이상 높게 나타났다.

박준우 박사는 “값싼 아연·망간 소재와 가역성을 높일 금속 이온 촉매 기술을 합친 레독스흐름전지 기술”이라며 “차세대 장주기 대용량 레독스흐름전지 보급 확대에 기여하겠다”고 했다.

연구결과는 에너지 분야 국제 전문 학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)’에 게재됐다.