한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구센터 이민아 박사팀이 리튬 이온전지를 대체할 마그네슘 이차전지를 개발했다. 이 전지는 일반 이차전지에 쓰이는 전해질을 사용할 수 있으며, 지금까지 연구됐던 마그네슘 전지보다 충전할때 필요한 전기를 10분의 1 가량 줄 일 수 있다. 뿐만아니라 990회 이상 충방전을 거듭해도 안정적으로 작동했다는 소식에 피제이메탈(128660) 등 관련주에 장중 매수세가 몰리고 있다. 이민아 박사는 4일 "값비싼 리튬은 전량 수입에 의존하고 있으나, 마그네슘은 국내 매장량이 많아 소재단계부터 연구개발을 하고 있다"고 말했다. 마그네슘은 리튬보다 에너지저장 용량이 1.9배 높지만 지금까지 효율적인 충방전이 어려웠다. 연구진은 마그네슘 금속을 음극으로 사용해 고효율로 충방전 반응을 유도하는 기술을 개발했다. 이 기술을 적용해 테스트한 결과, 리튬이온전지에 들어가는 것과 유사한 전해질 'TFSI'를 사용해도 충방전때 과전압이 0.2V 미만으로 과전압을 10분의 1로 줄였다. 즉 충전할때 전기를 더 적게 사용할 수 있다는 의미다. 또 지금까지 연구됐던 마그네슘 전지의 쿨롱 효율이 10% 미만이던 반면 연구진의 전지는 99.5%까지 향상됐다. 이 박사는 "기존 마그네슘 전지가 충전을 해서 사용할 수 있는 어네지가 10% 미만이었다면 연구진이 개발한 전지는 99.5%까지 다 사용할 수 있다"고 설명했다. 이와함께 내구성 테스트에서도 990회 이상 안정적으로 마그네슘 금속의 충·방전을 구현해 대량생산이 가능한 일반적 전해질에서도 마그네슘 이차전지가 안정적으로 작동했다. 마그네슘은 전기차 등 자동차 부품 생산에 꼭 필요한 소재인 알루미늄 빌렛 생산에 필수적이다. 바클레이즈 보고서는 “알루미늄 시트나 빌렛을 생산하는데 마그네슘을 대체할 만한 것이 없다”며 “마그네슘에 대한 수요의 35%는 자동차 부문이다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구센터 이민아 박사팀이 리튬 이온전지를 대체할 마그네슘 이차전지를 개발하는데 성공했다. 이 전지는 일반 이차전지에 쓰이는 전해질을 사용할 수 있으며, 지금까지 연구됐던 마그네슘 전지보다 충전할때 필요한 전기를 10분의 1 가량 줄 일 수 있다. 아울러 990회 이상 충방전을 거듭해도 안정적으로 작동했다. 이민아 박사는 4일 "값비싼 리튬을 전량 수입에 의존하고 있으나, 마그네슘은 국내 매장량이 많아 소재 단계부터 연구개발을 하고 있다"고 말했다. 마그네슘은 리튬보다 에너지저장 용량이 1.9배 높지만 지금까지 효율적인 충방전이 어려웠다. 연구진은 마그네슘 금속을 음극으로 사용해 고효율로 충방전 반응을 유도하는 기술을 개발했다. 이 기술을 적용해 테스트한 결과, 리튬이온전지에 들어가는 것과 유사한 전해질 'TFSI'를 사용해도 충방전때 과전압이 0.2V 미만으로 과전압을 10분의 1로 줄였다. 즉 충전할때 전기를 더 적게 사용할 수 있다는 의미다. 또 지금까지 연구됐던 마그네슘 전지의 쿨롱 효율이 10% 미만이던 반면 연구진의 전지는 99.5%까지 향상됐다. 이 박사는 "기존 마그네슘 전지가 충전을 해서 사용할 수 있는 에너지가 10% 미만이었다면 연구진이 개발한 전지는 99.5%까지 다 사용할 수 있다"고 설명했다. 이와 함께 내구성 테스트에서도 990회 이상 안정적으로 마그네슘 금속의 충·방전을 구현해 대량생산이 가능한 일반적 전해질에서도 마그네슘 이차전지가 안정적으로 작동했다. 지금까지 마그네슘 이차전지를 개발하기 위한 연구에서는 거대 음이온을 사용해 합성이 굉장히 까다롭거나 부식이 쉬운 염소 이온을 많이 넣어 전해질을 만들었다. 연구진은 전지의 음극에 쓸 마그네슘 금속을 특정 용액에 1시간 정도 담가 인공 보호막을 만들어냈다. 이 과정을 거치면서 음극 표면은 충방전 효율이 높아졌다. 이 박사는 "이번 연구결과는 에너지 저장시스템(ESS)에 적합한 일반 전해질 기반의 저비용, 고에너지밀도 마그네슘 이차전지의 상용화 가능성을 높일 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번 연구결과를 나노 소재 분야 국제학술지 'ACS 나노(Nano)' 최신호에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구센터 이민아 박사팀이 리튬 이온전지를 대체할 마그네슘 이차전지를 개발하는데 성공했다. 이 전지는 일반 이차전지에 쓰이는 전해질을 사용할 수 있으며, 지금까지 연구됐던 마그네슘 전지보다 충전할때 필요한 전기를 10분의 1 가량 줄 일 수 있다. 아울러 990회 이상 충방전을 거듭해도 안정적으로 작동했다. 이민아 박사는 4일 "값비싼 리튬을 전량 수입에 의존하고 있으나, 마그네슘은 국내 매장량이 많아 소재 단계부터 연구개발을 하고 있다"고 말했다. 마그네슘은 리튬보다 에너지저장 용량이 1.9배 높지만 지금까지 효율적인 충방전이 어려웠다. 연구진은 마그네슘 금속을 음극으로 사용해 고효율로 충방전 반응을 유도하는 기술을 개발했다. 이 기술을 적용해 테스트한 결과, 리튬이온전지에 들어가는 것과 유사한 전해질 'TFSI'를 사용해도 충방전때 과전압이 0.2V 미만으로 과전압을 10분의 1로 줄였다. 즉 충전할때 전기를 더 적게 사용할 수 있다는 의미다. 또 지금까지 연구됐던 마그네슘 전지의 쿨롱 효율이 10% 미만이던 반면 연구진의 전지는 99.5%까지 향상됐다. 이 박사는 "기존 마그네슘 전지가 충전을 해서 사용할 수 있는 에너지가 10% 미만이었다면 연구진이 개발한 전지는 99.5%까지 다 사용할 수 있다"고 설명했다.  이와 함께 내구성 테스트에서도 990회 이상 안정적으로 마그네슘 금속의 충·방전을 구현해 대량생산이 가능한 일반적 전해질에서도 마그네슘 이차전지가 안정적으로 작동했다.  지금까지 마그네슘 이차전지를 개발하기 위한 연구에서는 거대 음이온을 사용해 합성이 굉장히 까다롭거나 부식이 쉬운 염소 이온을 많이 넣어 전해질을 만들었다. 연구진은 전지의 음극에 쓸 마그네슘 금속을 특정 용액에 1시간 정도 담가 인공 보호막을 만들어냈다. 이 과정을 거치면서 음극 표면은 충방전 효율이 높아졌다. 이 박사는 "이번 연구결과는 에너지 저장시스템(ESS)에 적합한 일반 전해질 기반의 저비용, 고에너지밀도 마그네슘 이차전지의 상용화 가능성을 높일 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번 연구결과를 나노 소재 분야 국제학술지 'ACS 나노(Nano)' 최신호에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국해양대는 강준 기관공학부 교수(사진) 연구팀이 전통적인 탄소재료의 재설계를 통해 리튬이온전지와 동급 이상의 성능을 발현하고 차세대 재료를 능가하는 성능을 구현해냈다고 5일 밝혔다. 이러한 성능은 리튬이온전지를 대체할 미래용 전기자동차와 모바일 디바이스 등 에너지저장장치의 핵심기술이 될 것으로 기대된다. 최근 전기차 생산의 급증으로 리튬이온전지 수요가 크게 증가해 희소자원으로 매장량이 적은 리튬 가격이 2015년에 비해 3배 이상 상승했다. 리튬을 대체할 소재로 주목받았던 나트륨은 흑연과의 반응이 열역학적 불안정 때문에 전지로서의 성능이 떨어지는 문제점을 안고 있었다. 강 교수 팀은 탄소재료 재설계로 리튬이온전지 이상의 방전용량을 달성시켰다. 충전속도를 100배 이상 빠르게 높여도 77% 이상의 율속특성(충방전 속도에 따른 방전용량 유지율)을 보임으로써 매우 우수한 출력 특성을 나타냈다. 나노재료임에도 불구하고 첫 충·방전 사이클의 쿨롱효율(규정된 충전·방전 절차에 대해 출력 전기량을 입력 전기량으로 나눈 값으로 전기량(쿨롱)을 근거로 한 배터리의 효율)을 85~90% 달성함으로써 나노재료 상용화의 큰 장애요인을 없앴다. 강 교수의 이번 연구 성과는 영국왕립화학회가 발행하는 재료화학분야의 세계적인 권위지인 'Journal of Materials Chemistry A(Impact Factor 9.93)'의 표지논문으로 선정됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부가 세계 최고 원천기술 확보를 위해 추진하는 글로벌프런티어사업(하이브리드인터페이스기반미래소재연구단, 단장 김광호) 지원으로 이뤄졌다. 노주섭 기자