[파이낸셜뉴스] LS일렉트릭이 영국 BESS(배터리 에너지 저장장치) 사업을 가속화한다. Botley BESS PJT(PCS 50MW, 배터리 114MWh)에 이어 Widow Hill이 대상이다. 이에 국내 ESS 시장 정체를 타개할 수 있는 영국 시장 진출 기회를 얻을 수 있게 됐다. 국내 금융기관과 시공사·제조사들의 동반 해외 진출이라는 상생 협력 모델을 통해서다. 29일 투자은행(IB) 업계에 따르면 주한영국대사관, 한국해외인프라도시개발지원공사(KIND), LS일렉트릭, 신한은행, 신한자산운용은 최근 영국 BESS(배터리 에너지 저장장치) 사업인 Widow Hill 투자 및 사업진행을 위한 업무협약을 체결했다. 콜린 크룩스 주한영국대사, 김희송 신한자산운용 대표, 정기철 한국해외인프라도시개발지원공사 본부장, 김종우 LS일렉트릭 사장, 정근수 신한은행 그룹장은 협약식에 참여해했다. 영국 내 투자 확대를 위해 국내 금융 기관과 국내 제조사 및 시공사의 동반 해외 진출을 하는 새로운 비즈니스 모델을 위해 협력키 위해서다. 이번 협약은 신한은행이 영국 산업통상부와 11월 23일에 체결한 업무협약을 더욱 구체화한 것이다. 실질적인 투자를 위한 첫발을 내딛은 것으로 풀이된다. 김희송 신한자산운용 대표는 “영국은 에너지 저장장치 설치가 확대되는 대표적인 국가"라며 “국내 공공·민간 자금투자를 통해 국내 제조사와 시공사가 동반 진출을 하는 현재의 비즈니스 모델은 투자자들에게는 투자 안정성을, 국내 제조사와 시공사에게는 해외 진출 기회를 준다는 의미에서 투자사와 국내 기업 모두 상생할 수 있는 대표적인 사례가 될 것"이라고 말했다. 콜린 크룩스 주한영국대사는 “주한 영국대사관은 한국 기업들의 영국 내 투자 성공을 위해 아낌없는 지원을 다할 것"이라고 밝혔다. LS일렉트릭은 2024년 1월 3일 총 9064만 파운드(한화 약 1490억원, EPC 1220억원·O&M 270억원)규모의 계약을 체결한다. 2025년 3월 31일까지 PCS(전력변환장치) 70MW, 배터리 166.85MWh급 ESS 시스템 구축에 대한 설계·조달·시공(EPC) 및 향후 20년간의 통합운영(O&M) 등을 수행할 예정이다. 이번 사업은 LS일렉트릭의 영국 내 두번 째 BESS다. 영국 내 사업실적을 바탕으로 가파른 성장세를 보이고 있는 유럽 신재생에너지 공략에 속도를 낸다는 전략이다. 김종우 LS일렉트릭 사장은 “전 세계적으로 신재생에너지 수요가 높아짐에 따라 ESS의 중요성이 더욱 커지고 있다” 며 “본 협약을 통한 비즈니스 모델을 활용하여 투자자와 시공사가 함께 상생하고 해외 시장에서 가시적인 성과를 창출하여 스마트에너지 사업이 확실한 미래 성장동력으로 자리잡도록 할 것”이라고 말했다. ggg@fnnews.com 강구귀 기자

[파이낸셜뉴스]  한국전력기술이 지난 22일 한전KPS, 모큐라텍과 '사용후·재사용 2차전지를 활용한 에너지저장장치(ESS) 관련 기술개발 및 사업화 공동 추진협약'을 체결했다. 별도의 협약식 없이 서면으로 이뤄진 이번 협약은 한국전력기술 박성주 미래전략기획본부장과 한전KPS 김백기 그린성장본부장, 모큐라텍 박호영 대표이사가 서명했다. 모큐라텍의 2차전지 화재방지 특허 기술에 기반해 사용후·재사용 2차전지를 활용한 에너지저장장치(ESS) 기술의 실증, 신규사업 공동개발 등을 위해 3사가 상호 협력하기로 했다. 사용후·재사용 2차전지를 활용한 에너지저장장치는 전기자동차의 사용 후 배터리를 활용한 것으로 새 배터리 적용 장치 대비 약 50%의 가격경쟁력이 있지만 화재 등 안전성 문제가 존재해 왔다. 사용후·재사용 2차전지 화재방지 기술에 대한 특허를 보유한 모큐라텍은 지난해 12월 한국전력기술과 관련 기술개발 양해각서(MOU)를 체결한 후 관련 분야 협력을 지속해온 스타트업이다. 이번 협약으로 한국전력기술과 한전KPS는 모큐라텍의 기술 실증사업을 위한 공동 연구개발의 일환으로 연구개발(R&D) 자금을 투자할 계획이다. 이를 통해 사용후·재사용 2차전지 기반의 에너지저장장치 기술 안정성을 확인하고 경쟁력 있는 비즈니스 모델을 발굴해 미래 ESS 시장을 선도할 계획이다. 한국전력기술 박성주 미래전략기획본부장은 "이번 업무협약은 우수 벤처기업과 협력·상생하기 위한 R&D 투자의 일환"이라며 "유기적인 협력관계를 통해 사용후·재사용 2차전지 에너지저장장치 분야의 공동 사업개발 협력 초석을 마련하고, 신규 비즈니스 영역을 확대하길 기대한다"고 밝혔다. 한전KPS는 이번 협약을 통해 이 사업 포함 4차산업 응용기술 관련 신사업에 본격 진출하는 계기를 마련했다. 모큐라텍은 2차전지 화재방지 관련 기술력을 바탕으로 향후 잠재적인 시장 개척에 나설 것으로 보인다. lkbms@fnnews.com 임광복 기자

[파이낸셜뉴스] 한국남동발전이 배터리 리사이클 전문업체와 손잡고 전기차 사용후 배터리를 풍력발전 에너지 저장장치로 재활용하는 기술 개발에 나선다. 한국남동발전은 30일 전남 영광군 어스앤배터리 본사에서 배터리 리사이클 전문업체 어스앤배터리와 '풍력연계형 전기차 사용후 배터리를 활용한 에너지 저장장치(UBESS) 개발'을 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 이번 협약은 전기차 시장의 급속한 성장으로 인해 전기차의 사용후 배터리가 급격히 늘어날 것으로 예상돼 전기차 배터리 재활용을 풍력발전의 에너지 저장장치 분야로 확대하기 위해 마련됐다. 전기차 사용후 배터리는 일반적으로 80% 수준의 성능을 유지하고 풍력발전에 연계한 에너지 저장장치로 충분히 활용 가능하다는 판단에 따라 이번 협약이 이뤄졌다. 전기차 사용후 배터리 등 2차전지 재사용 기술 분야 중 풍력발전 에너지 저장장치로 재활용하는 기술 개발은 국내 최초 사례이다. 이에 따라 한국남동발전은 오는 2023년 5월 제주시 애월읍에 준공 예정인 21MW급 어음 풍력발전소에 실증장소를 제공할 예정이다. 또 기술 개발 과정에서 필요한 발전 분야 기술도 지원한다. 어스앤배터리는 사용후 배터리 공급 및 진단과 에너지 저장장치 제작을 수행하게 된다. 한국남동발전은 이번 기술 개발을 통해 제주지역의 신재생발전 과다로 인한 출력제한의 어려움 해소에 크게 기여할 것으로 내다보고 있다. 특히 최근 환경부 자료에 따르면 오는 2030년에 이르러 약 42만개의 사용후 전기차 배터리가 누적될 것으로 예상돼 이러한 전기차 배터리의 재활용에 대한 필요성이 갈수록 높아지고 있다. 정부는 사용 후 배터리를 적용할 수 있는 다양한 수요 산업군을 발굴·육성한다는 방침이다. 산업통상자원부도 이번 협약이 원활하게 추진돼 성공적인 사업으로 이어지도록 제도적 장치를 마련하는 등 적극적으로 지원할 예정이다. 이상규 한국남동발전 안전기술부사장은 "남동발전은 탄소중립 달성과 ESG경영 실현을 통해 에너지 대전환이라는 시대적 소명을 이루고자 다양한 노력을 기울이고 있다"라며 "이번 협약을 통해 자원순환체계 구축과 전력계통 안정화에 기여하도록 하겠다"고 말했다. lkbms@fnnews.com 임광복 기자

SK온이 전기차 폐배터리를 활용해 만든 에너지저장장치(ESS)를 공사현장에 설치하기 위한 규제 샌드박스를 신청하면서 배터리 재활용 사업에 속도를 내고 있다. 6년여만에 ESS분야에 재진출하는 SK온과 폐배터리를 새 먹거리로 키우려는 SK이노베이션 간의 시너지가 기대된다. 5일 관련업계 및 당국에 따르면 SK이노베이션의 배터리 자회사 SK온은 최근 산업통상자원부에 규제 샌드박스 제도를 통한 실증특례를 신청했다. 정부관계자는 "SK이노베이션이 폐배터리를 활용해 만든 ESS를 실증하기 위한 특례를 신청했다"고 전했다. 전기차 폐배터리를 사용해 만든 ESS를 SK에코플랜트(구 SK건설)의 아파트 건설현장에 설치하는 내용이다. 전기요금이 저렴한 야간에 ESS를 충전해 둔 뒤 전기요금이 비싼 주간에 사용하는 방식이다. 배터리 수명은 10년 정도로 대략 15만~20만㎞를 주행하면 용량이 70% 아래로 떨어진다. 주행거리가 줄고 충전 속도도 떨어져 차량용으로는 수명을 다한 배터리를 ESS에 재활용하는 것이다. 폐배터리를 활용한 ESS는 아직 관련 규정이 마련되지 않았다. 규제샌드박스 제도를 통해 별도 승인을 받아야 한다. 현재 현대차, LG화학 등 일부 기업이 동일한 제도를 통해 폐배터리로 ESS나 캠핑용 배터리를 만드는 사업의 타당성을 검증하고 있다. 그간 SK이노베이션은 LG에너지솔루션과 삼성SDI에 비해 ESS 사업 부문이 미미했다. 2015년 ESS 관련 사업을 축소하며 사실상 시장에서 철수했다. 수익성이 떨어진다는 이유였다. 하지만 최근 ESS가 신재생에너지의 수급 불안정을 보완할 핵심 기술로 떠올랐다. 상황이 급변하자 SK이노베이션도 ESS 사업에 다시 눈독을 들이고 있다. 올해 반기보고서에 ESS용 배터리를 개발하고 있다는 내용을 처음으로 담기도 했다. 이처럼 ESS 사업에 속도를 내면서 폐배터리를 활용한 ESS 사업에도 출사표를 낸 것이다. 특히 배터리 사업부가 분사한 이후 지주회사로서 SK이노베이션의 성장성에 우려를 제기한 주주들에게 새 먹거리 중 하나로 폐배터리 재활용 사업을 제안한 터라 이번 실증특례가 갖는 의미가 크다. SK이노베이션 관계자는 "ESS 사업을 위해 규제샌드박스 실증특례를 신청했다"며 "올해 11월 (실증특례) 통과를 목표로 하고 있다"고 설명했다. 한편 SK온 지동섭 대표는 지난 4일 외신과의 인터뷰에서 리튬인산철(LFP) 배터리 개발을 검토한다고 밝혔다. LFP 배터리는 국내 제조사들이 생산하는 삼원계 배터리 대비 에너지 밀도가 낮지만, 안전성은 높아 소형·저가형 전기차에 탑재된다. eco@fnnews.com 안태호 기자

[파이낸셜뉴스] 대우조선해양이 친환경 선박 기술 개발에 앞장서고 있다. 대우조선해양은 최근 한화디펜스가 주관하고 선박해양플랜트연구소, 한국전기연구원, 중소조선연구원 등 총 13개 ESS 관련 국내 전문 연구기관 및 기업으로 구성된 컨소시엄에 참여, 한국에너지기술평가원에서 국책 과제로 발주한 ‘한국형 친환경 선박용 에너지저장장치’ 연구개발에 적극 나선다고 25일 밝혔다. 현재 글로벌 해운·조선업계에서 점차 강화되는 환경규제에 따라 친환경 선박 기술에 높은 관심을 보이고 있는 가운데 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)는 연료전지와 더불어 차세대 선박 에너지원으로 주목 받으며 전세계적으로 연구가 활발히 전개되고 있다. 이번 과제를 수행하게 될 컨소시엄은 향후 3년 내 세계 최고 수준 성능의 리튬배터리 기반 ESS를 순수 우리 기술로 만들고, 실제 우리 조선업체들이 건조할 대형 규모의 선박에 탑재 가능하도록 하는데 목표를 두고 활동하게 된다. 여기서 대우조선해양은 시흥R&D캠퍼스 내에 갖춘 최첨단 연구시설과 장비를 제공하고, 충분한 선박 건조 경험과 친환경 기술력을 바탕으로 ESS 공동 연구 및 개발을 주도하게 된다. 시제품에 대한 친환경 연료 육상 시험소(LBTS:Land Based Test Site) 구축에서부터 다양한 시험 절차와 실선 탑재를 위한 안전성 검증을 거쳐 최종 평가 단계에 이르는 전 과정에 걸쳐 제품 완성도를 높이는 데 중심적인 역할을 담당한다. 대우조선해양이 참여하는 이번 컨소시엄이 ESS 관련 국책 과제 추진 사업자로 최종 선정된 것은 한화디펜스를 비롯한 참여 기관들의 앞선 기술력과 그 우수성이 공식 인정받은 것으로 풀이된다. 특히, 한국에너지기술평가원에서는 대우조선해양과 한화디펜스가 해군 차세대 중형 잠수함에 적용되는 ESS를 공동으로 개발해 해상용 대용량 ESS 관련 기술과 노하우를 이미 축적하고 있으며, 이를 기반으로 대형 선박과 해양플랜트에 적용할 수 있는 신제품에 대해서도 함께 연구를 진행해 온 점을 높이 평가한 것으로 알려졌다. 대우조선해양 최동규 중앙연구원 원장은 “이번 과제 수행으로 회사가 보유하고 있는 친환경 선박 기술력을 국내외 시장에 널리 알릴 수 있는 좋은 기회라고 생각한다”며 “세계 최고 수준의 안전성과 가격 경쟁력을 갖춘 대용량 ESS를 개발해 선주들에게 차별화 된 친환경 솔루션을 제공하겠다” 고 말했다. 한편, 대우조선해양은 이번 과제를 성공적으로 완수하고 이어 해외 주요 선급의 인증을 통해 제품 표준화 추진에 본격 나선다는 계획이다.  mjk@fnnews.com 김미정 기자

【파이낸셜뉴스 수원=장충식 기자】 트럭 및 배터리팩을 이용한 ‘이동형 에너지 저장장치(ESS) 시스템’, 1개의 미용실 내에서 다수의 미용사가 미용 시설을 공유하는 ‘공유미용실 서비스’가 현행 규제 샌드박스로 선정됐다.  경기도는 지난 11일 산업통상자원부가 개최한 ’21년 제1차 산업융합 규제특례심의위원회에서 도가 컨설팅한 규제샌드박스 과제 2건이 실증특례 승인을 통과했다고 18일 밝혔다. 규제샌드박스란 신산업 혁신성장을 위해 새로운 제품·서비스에 대해 일정 기간 동안 기존 규제를 면제하거나 유예해주는 제도로, 이 제도를 활용하려는 기업은 산업통상자원부, 과학기술정보통신부, 금융위원회 등 관련 부처의 승인을 받아야 한다. 실증특례는 제품이나 서비스를 시험, 검증해야 할 때 일정 기간 제한된 조건아래 기존 규제를 면제해 주는 것을 말한다. 이번 심의위에서 경기도 컨설팅을 통해 실증특례 승인을 받은 이온어스의 이동형 에너지 저장장치(ESS)는 전기차에 사용되는 배터리팩을 모듈화한 장치다. 이온어스는 이 에너지저장장치(ESS)를 트럭에 탑재해 판매하거나 대여하는 이른바 이동형 서비스를 제공할 계획이다. 현행 전기 장치 인증기준이나 정기검사 등은 정치형 ESS를 기준으로 규정돼 있어 이동형 ESS에는 적용이 어려웠으나 이번 실증특례 승인에 따라 이동형 ESS의 판매 및 대여 서비스가 가능해졌다. 이 시스템은 재난지역.도심행사 등에 전력을 제공해 이용자 편익 제고, 이산화탄소 저감, 안전사고 예방 등에 효과가 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이와 더불어 이진뷰티의 공유미용실 서비스는 1개의 미용실 내에서 다수의 미용사가 각각의 영업신고를 해 각자의 사업권으로 독립 경영하되, 예약·재고관리 시스템, 모바일앱 등을 통해 열펌·미스트 기구 등 미용설비와 샴푸대·고객 대기석 등 미용 시설을 공유해 창업비용을 절감할 수 있는 형태의 미용실이다. 현행 공중위생관리법 시행규식 상 1개 영업장에서 2개 이상의 미용업 영업 시, 미용시설.설비를 공유하는 것이 불가하지만 영업소별로 손해배상책임 보험에 가입하고 문제발생시 공동책임을 지는 조건으로 실증특례를 받았다. 경기도는 두 기업의 실증특례 승인을 위해 신청서 작성뿐만 아니라 법률 전문가를 통해 쟁점 협의·조정에 대한 조언 등 맞춤형 컨설팅을 제공했다. 오는 4월부터는 경기도에서 직접 컨설팅 희망 기업을 공모·모집해 지원할 계획이다. 중앙부처에서는 특례를 먼저 받았던 사업·기술에 대해 패스트트랙 승인제도를 운영 중으로 이를 활용해 도내 기업에 유리한 과제를 선택, 해당 과제를 희망하는 기업을 공모 후 컨설팅할 계획이다. 규제샌드박스와 관련해 컨설팅을 받고 싶은 기업은 경기도 규제개혁담당관실 또는 경기도경제과학진흥원으로 문의하면 된다. jjang@fnnews.com 장충식 기자

[파이낸셜뉴스] 지구를 보존하고 개선시키는 에너지 미래를 건설하는 도전은 거대한 사업이다. 그러나 그것은 모두 눈에 보이지 않을 정도로 작은 물질들을 통해 움직이는 충전 입자에 달려 있다. 과학자들과 정치인들은 세계의 에너지 생산과 소비라는 메커니즘에 시급하고 실질적인 변화가 필요하다는 것을 인식했다. 이 정도 규모의 코스 수정은 확실히 힘들지만, 사이언스지에 실린 새로운 보고서는 지속가능성을 달성하기 위한 기술적 경로가 이미 마련돼 있다고 시사하고 있다. 그것은 단지 그것을 따르기로 선택하는 문제일 뿐이다. 국제 연구팀이 작성한 이 보고서는 지난 20년 동안 에너지 저장을 위한 나노 물질 분야의 연구가 어떻게 지속 가능한 에너지원을 사용하는 데 필요한 큰 단계를 가능하게 했는지를 설명한다. ■재생에너지 저장 기술개발이야 말로 지구 살리기 드렉셀대 공과대학의 유리 고고트시 박사와 바흐 교수는 "지속 가능성 추구에 직면 한 가장 큰 문제는 모두 더 나은 에너지 저장의 필요성과 연결될 수 있다"고 말했다. "신재생 에너지원의 광범위한 사용, 전력망 안정화, 유비쿼터스 스마트 및 연결 기술의 에너지 수요 관리, 또는 전기로의 운송 수단 전환 등 우리가 직면하고 있는 문제는 에너지 저장 및 분배 기술을 어떻게 개선할 것인가 하는 것이다. 수십 년간의 연구개발 끝에 나노 물질이 그 질문에 대한 답을 제시 할 수 있을 것이다." 그린 뉴딜정책부터 파리협약, 다양한 지역 탄소배출 정책에 이르기까지 대부분의 에너지 지속 가능성에 대한 계획은 에너지 소비를 재점검하고 태양열과 풍력 발전과 같은 신재생에너지를 활용할 필요성을 주장하고 있다. 이러한 두 가지 노력의 병목 현상은 에너지 저장 기술의 개선이다. 재생 가능 자원을 에너지 그리드에 통합하는 문제는 자연의 예측할 수 없는 특성을 감안할 때 에너지 공급과 수요를 관리하기가 어렵다는 것입니다. 따라서 태양이 빛나고 바람이 불 때 발생하는 모든 에너지를 수용하고 높은 에너지 사용 기간 동안 신속하게 분배할 수 있는 대규모 에너지 저장 장치가 필요합니다. 고고트시는 "에너지를 수확하고 저장하는데 더 능숙해질수록 자연에서 간헐적인 재생 에너지원을 더 많이 사용할 수 있을 것"이라고 말했다. "배터리는 농부의 저장고인 사일로와 같다. 만약 그것이 충분히 크지 않고 농작물을 보존할 수 있는 방식으로 건설된다면, 긴 겨울을 넘기기가 어려울 것이다. 지금 당장 에너지 산업에서는 우리가 수확을 위해 올바른 사일로를 건설하려고 노력하고 있다고 말할지도 모른다. 바로 여기에서 나노 물질이 도움이 될 것이다." ■에너지 저장분야 나노소재 덕 본다 에너지 저장효율을 높이는데 멈추지 않는 것은 원자 수준에서 물질을 만들고 조작하는 과학자들에게 공동의 목표였다. 보고서에서 강조된 지난 10년 동안 그들의 노력은 이미 스마트폰, 노트북, 전기 자동차에 전력을 공급하는 배터리를 개선했다. 고고트시는 "최근 몇 년간 에너지 저장 분야에서 우리가 이룬 가장 큰 업적은 나노소재 통합 덕분"이라고 말했다. "리튬이온 배터리는 이미 배터리 전극에 탄소 나노튜브를 전도성 첨가제로 사용해 충전이 빠르고 오래 지속되고 있다. 그리고 점점 더 많은 수의 배터리는 저장되는 에너지의 양을 증가시키기 위해 양극에 나노실리콘 입자를 사용한다." 나노 물질의 도입은 점진적인 과정이며 앞으로 배터리 내부의 나노 스케일 재료를 점점 더 많이 보게 될 것이다. 오랫동안 배터리 설계는 주로 점진적으로 더 나은 에너지 물질을 찾아 더 많은 전자를 저장하기 위해 그것들을 결합하는 것에 기초해 왔다. 그러나 최근에, 기술 개발은 과학자들이 이러한 전송과 저장 기능에 더 잘 기여할 수 있도록 에너지 저장 장치의 재료를 설계할 수 있게 했다. 나노구조화라고 불리는 이 과정은 배터리, 콘덴서, 슈퍼캐패시터의 새로운 구성 요소로서 입자와 튜브, 파편과 나노 크기의 물질을 도입한다. 이 모양과 원자 구조는 전자의 흐름을 빠르게 할 수 있다. 즉, 전기 에너지의 심장박동이다. 그리고 그들의 넓은 표면적은 충전된 입자들에게 더 많은 휴식 공간을 제공한다. ■나노소재가 베터리 디자인까지 바꿨다 나노소재의 효과로 인해 과학자들은 배터리 자체의 기본 설계를 다시 생각할 수 있게 됐다. 전자가 충전과 방전 중 자유롭게 흐를 수 있도록 금속으로 만들어진 나노구조 재료를 사용하면, 배터리는 기존의 배터리에 필요한 금속 포일 전류 집전기를 제거함으로써 상당한 무게와 크기를 줄일 수 있다. 결과적으로, 배터리의 형태는 더 이상 전원을 공급하고 있는 장치의 제한 요소가 아니다. 배터리는 점점 작아지고, 충전 속도가 빨라지고, 오래 지속되며, 천천히 마모되고 있지만, 엄청난 양의 에너지를 지속적으로 저장하고, 장기간에 걸쳐 필요에 따라 분배할 수도 있다. 이 논문의 공동저자인 에카테리나 포메란트세바 박사는 "나노스케일 에너지저장소 분야에서 일하는 것은 매우 흥미롭다"고 말했다. "우리는 현재 그 어느 때보다도 더 많은 나노입자를 사용할 수 있으며, 다른 구성, 모양, 그리고 잘 알려진 특성을 가지고 있다. 이 나노입자들은 레고블록과 똑같으며, 기존의 어떤 에너지 저장장치보다 뛰어난 성능을 가진 혁신적 구조를 만들 수 있도록 스마트하게 조립할 필요가 있다. 이 과제를 더욱 매혹적으로 만드는 것은 레고와는 달리, 어떻게 다른 나노입자를 결합해 안정된 구조를 만들 수 있는지가 항상 명확하지 않다는 사실이다. 그리고 이러한 원하는 나노스케일 아키텍처들이 점점 더 발전함에 따라, 이 과제는 점점 더 도전적으로 돼 과학자들의 비판적 사고와 창의성을 촉발시킨다." ■나노소재 생산단가를 낮춰야 고고트시와 그의 공동 저자들은 나노소재를 활용하기 위해서는 일부 제조 공정을 업데이트해야 하고 그 크기가 커짐에 따라 재료의 안정성을 보장하는 방법에 대한 지속적인 연구가 필요할 것이라고 제안했다. 고고트시는 "기존 소재에 비해 나노소재 비용이 큰 걸림돌로 작용하고 있어 저비용·대규모 제조기술이 필요하다"고 말했다. "그러나 이것은 이미 중국의 배터리 산업 수요를 위해 수백 톤의 제조를 가진 탄소 나노튜브에서 이뤄졌다. 이런 방식으로 나노소재를 전처리하면 현재의 배터리 제조 장비를 사용할 수 있게 된다." 그들은 또한 나노소재를 사용하면 배터리의 핵심 부품이었던 특정 독성물질이 필요치 않을 것이라고 지적한다. 그러나 그들은 또한 미래 나노소재 개발을 위한 환경기준을 제정할 것을 제안한다. 고고트시는 "과학자들이 에너지 저장을 위한 새로운 물질을 개발할 때마다, 그들은 우발적인 화재나 소각 또는 폐기물 투기의 경우에도 항상 인간과 환경에 대한 독성을 고려해야 한다"고 말했다. 이들은 이 모든 것이 의미하는 것은 나노기술이 미래 지향적인 정책이 요구하는 에너지 소싱의 전환과 함께 발전할 수 있을 만큼 에너지 저장를 다용도로 만들고 있다는 것이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국화학연구원 홍영택·김태호·이장용 박사팀은 차세대 에너지저장장치(ESS)*로 주목받고 있는 ‘바나듐* 레독스흐름 배터리’의 핵심 소재인 이온전달막을 개발해 기업에 기술이전하고 상용화에 착수한다. 이번에 개발된 이온전달막은 뛰어난 가격경쟁력과 우수한 성능을 가지고 있다. 에너지저장장치로 현재 국내에서는 주로 리튬이온 배터리가 많이 쓰이는데, 출력 용량이 높지만 안전에 취약하다는 단점이 있다. 최근 리튬이온 배터리 에너지저장장치가 잇따라 폭발함*에 따라, 이를 대체할 수 있는 차세대 에너지저장장치 기술 개발 필요성이 커지고 있다. 바나듐 레독스흐름 배터리는 최근 차세대 에너지저장장치로 주목받고 있는 전지다. 대용량으로 만들 수 있으며 수명이 평균 20년 이상으로 길고 화재 위험이 없어 안전하다. 향후 비상 전력 공급 및 신재생에너지 발전 분야와 연계할 수 있을 것으로 기대된다. 해외에서는 이미 레독스흐름 배터리 점유율이 높으며, 미국과 일본, 중국에서 관련 기술개발과 장치 도입에 적극적인 투자가 이루어지고 있다. 바나듐 레독스흐름 배터리는 황산에 바나듐을 녹인 전해액*이 산화, 환원 반응을 일으키면서 전위차를 발생시켜 에너지가 충전, 방전되는 배터리다. 배터리 안에는 ‘이온전달막’이라는 소재가 있는데, 화학반응에 필요한 수소 이온을 통과·전달하는 역할을 한다. 레독스흐름 배터리의 핵심 소재로 배터리의 성능과 수명을 좌우한다. 현재 주로 과불화탄소계 이온전달막* 소재를 쓰고 있는데, 특정 이온을 선택해서 전달하는 성능이 낮고 가격이 비싸며 환경에 유해하다는 단점이 있다. 따라서 전 세계적으로 가격이 저렴하고 성능이 우수한 비과불화탄소계 이온전달막 소재를 개발하기 위한 연구가 지속되고 있다. 화학(연) 연구팀은 세계에서 처음으로 비과불화탄소계 이온전달막을 개발해 상용화에 착수한다. 연구팀은 술폰산기를 갖는 새로운 폴리페닐렌 구조의 멀티블록 공중합체를 설계한 후, 분자구조의 연결고리를 튼튼히 하고 강화 복합막 형태로 제조하여 내구성을 극대화했다. 새로운 소재는 높은 전류밀도에서도 강한 내구성과 우수한 성능을 유지했다. 화학(연)은 작년 11월, 본 기술을 바나듐 레독스흐름 배터리 전문기업 스탠다드에너지사에 이전했다. 새로운 이온전달막 기술은 이미 배터리 완제품에 적용해 수명 테스트를 포함한 기초 성능 시험을 완료했고, 그 결과 높은 효율 및 안정적인 용량 특성을 확인했다. 향후 스탠다드에너지사와 공동으로 시제품의 안전성 평가와 제조공정 최적 가동 조건 검증 등을 거쳐 상용화에 박차를 가할 계획이다. 스탠다드에너지사는 KAIST와 MIT 박사 출신들이 설립한 배터리 전문기업으로 혁신적인 완전 모듈형 바나듐 레독스흐름 배터리 (WAVE Battery)를 세계 최초로 개발하여 국내외에서 큰 주목을 받고 있다. 현재 화학(연)이 개발한 이온전달막을 적용한 신제품 라인업을 구상 중이다. 바나듐 레독스흐름 배터리는 2025년 ESS용 대용량 배터리 시장에서 20% 이상의 점유율을 확보할 것으로 기대된다. 전 세계 에너지저장장치(ESS) 시장 규모는 2011년부터 2020년까지 누적 70조원이며 2020년 연간 시장규모는 약 21조원으로 예상된다. 국내 에너지저장장치(ESS) 시장 규모는 2020년 8,600억원 정도로 추산된다* 연구책임자 홍영택 박사는 “본 비과불화탄소계 이온전달막은 성능이 우수하고 가격이 저렴하다. 특히 배터리 생산 비용을 kWh 당 300달러 이하로 낮추는 데 크게 기여할 것으로 예상된다"면서 "향후 새로운 이온전달막을 적용한 바나듐 레독스흐름 배터리를 통해, 출력변동성이 심한 신재생에너지를 고품질 전력으로 전환해 전력망에 공급할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국화학연구원 주요사업으로 수행되었다. ■용어설명 *에너지저장장치(ESS, Energy Storage System) : 생산된 전기나 쓰고 남은 전기를 배터리에 저장했다가 전력이 필요할 때 방출하는 장치. *바나듐 : 원자번호 23번의 원소(V)로, 배터리와 철강 제조 등에 쓰인다. 최근 국내 옥천 지질대에 10조원 상당의 바나듐이 묻혀 있다는 조사 결과가 나와 주목받음. *2017년 이후 20건 이상 발생했으며, 가장 최근 사례로 올해 1월 울산 공장 리튬계 ESS 폭발·화재 사건이 있었음. *전해액 : 전기분해할 때 전해조에 넣어서 이온 전도의 매체 역할을 하는 용액. 전해질용액의 약칭. *산화/환원 반응 : 물질간의 전자 이동으로 나타나는 화학 반응으로, 전자를 잃은 쪽은 산화가, 얻는 쪽은 환원이 일어남. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

깨끗한나라는 제지·생활용품 등을 제조하는 청주공장에 에너지저장장치(ESS)를 도입했다고 19일 밝혔다.  깨끗한나라 청주공장에 설치되는 ESS는 이달부터 가동에 들어갔다. 설치된 ESS는 39.45MWh(메가와트와워) 규모로 8MW(메가와트)를 5시간 동안 공급할 수 있는 전력을 저장할 수 있으며 최근 ESS화재에 대한 설비 보완으로 불연재료를 사용한 건축시공과 청정가스를 이용한 소화설비, 상시 모니터링 시스템을 설치했다. 특히 배터리 발화사고를 차단하는 안전장치들이 현격하게 보완된 ESS 배터리가 설치돼 보다 안전하게 운영할 계획이다  또한 깨끗한나라는 ESS 설치를 시작으로 신재생에너지, 태양광 등으로 친환경 사업을 확대한다는 방침이다.  ESS는 에너지 수요가 적은 야간에 에너지를 배터리에 저장해 상대적으로 수요가 많은 낮시간 대에 사용할 수 있도록 하는 장치로 에너지 소비패턴을 효율적으로 향상시킨다. 이를 통해 탄소 배출량과 공기 오염물질을 줄일 수 있어 친환경 에너지 시장에서 주목 받고 있다는 것이 업체 측 설명이다.  깨끗한나라 관계자는 "자사 공장에 ESS를 적용함으로써 전력요금 절감을 통한 원가경쟁력 확보가 가능하게 됐다"며 "앞으로도 에너지 효율을 높이고 환경을 보호하는 친환경 정책을 펼칠 예정"이라고 전했다. solidkjy@fnnews.com 구자윤 기자

국내 연구진이 2차원 반도체이자 또 다른 ‘꿈의 신소재’로 불리는 포스포린(phosphorene)의 새로운 에너지 저장 메커니즘을 규명했다. 성균관대 박호석 교수 연구팀이 2차원 포스포린의 나노 구조화 및 화학적 표면 제어를 통해 에너지 저장 장치로의 구현 가능성을 입증했다고 한국연구재단이 11일 밝혔다. 흑린(black phosporus)을 원자 한 층 두께로 떼어내면 머리카락 굵기의 10만분의 1수준인 포스포린이 된다. 그래핀과 원자 배열은 비슷하지만, 그래핀과 달리 밴드 갭(에너지 준위 차)이 있어 전류를 제어하기 쉽다. 흑린은 일반적으로 사용하는 흑연에 비해 7배 정도의 전기용량을 가지고 있는 데다 2차원 포스포린 나노구조로 제조하면 특이한 물리적 성질을 보여 신소재로 주목받고 있다. 하지만 기존 고용량 배터리 소재와 마찬가지로 큰 부피 팽창과 낮은 전기전도도로 인해 고용량 발현이 어렵고 충전·방전 안정성이 떨어진다는 단점이 있다. 연구팀은 2차원 나노 물질 합성기술 및 이온 거동 실시간 관측기술로 2차원 포스포린의 슈퍼커패시터 메커니즘을 규명하는 데 성공했다. 또 이를 통해 기존 포스포린의 부피 팽창과 낮은 전도성 문제를 해결함으로써 고효율·고출력·고안정성의 포스포린 기반 에너지 저장 소재를 개발했다. 슈퍼커패시터(super capacitor)는 주로 전극 표면에서 물리적, 혹은 표면 산화·환원 반응에 의해 에너지를 저장하는 장치로 급속 충·방전이 가능하고 높은 출력과 수명이 길다는 장점이 있지만, 용량이 낮다. 연구팀은 2차원 포스포린의 산화 상태를 정밀하게 제어해 기존의 배터리 거동이 아닌 슈퍼커패시터와 같은 거동을 보여준다는 사실을 분광학과 이론 계산을 통해 규명했다. 실제 2차원 포스포린을 전극 소재로 응용, 이론 용량의 92%를 사용해 상용 활성탄 대비 4배에 달하는 용량을 구현했다. 특히 고속 충·방전시에도 충전 대비 방전 용량이 99.6%로 유지되는 우수한 성능을 보였으며, 5만 회에 달하는 장기 충·방전 후에도 약 91%의 용량을 유지하는 안정성을 나타냈다. 박호석 교수는 “배터리 소재로만 알려졌던 흑린의 슈퍼커패시터 메커니즘을 규명하고, 흑린이 달성할 수 없었던 고효율·고출력·고안정성을 보여준 점에서 의미가 크다”라며 “앞으로 슈퍼커패시터의 에너지밀도 한계를 극복하거나 배터리 소재의 안정성 문제를 해결해 차세대 전자기기, 전기자동차, 신재생에너지 저장 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다. 이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단의 방사선기술개발사업, 산업통상 자원부·에너지기술평가원 에너지기술개발사업, 국가과학기술연구회 창의형융합연구지원사업의 지원으로 수행되었다. 연구결과는 재료 분야 국제학술지 네이처 머티리얼스(Nature Materials) 12월 10일 자에 온라인 게재되었다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자