[파이낸셜뉴스] 코센이 바나듐 레독스 플로우 배터리(VRFB) 전문기업인 엑스알비의 지분을 추가 취득했다고 18일 밝혔다. 이번 추가 취득에 따라 코센의 지분은 기존 28.57%에서 5.63% 증가해 총 34.2%가 됐다. 현재 엑스알비의 최대주주 지분과 비등한 수치다. 엑스알비는 기존 VRFB의 단점을 보완한 확장형 2차전지 레독스 배터리(eXpandable Redox Battery, 이하 XRB)를 개발한 업체다. 이와 관련한 신기술 확보를 통해 미국 등 글로벌 특허출원에 성공했으며 국내에서 유일하게 국산 기술과 국산 장비를 통해 사업화를 진행 중이다. XRB는 설계 특성상 고출력·고효율의 장주기 에너지저장장치(ESS)용으로 사용이 가능하다. 또 기존 VRFB의 적용을 통해 종래 수준의 2~3배 이상 높은 고출력 특성을 구현했다. 회사 관계자는 “기존 리튬 배터리의 가장 큰 단점인 화재와 폭발을 극복한 바나듐 배터리가 신재생에너지, 전력망 관련 시장에서 폭발적인 성장세를 보일 것으로 전망된다”며 “엑스알비의 기술력에 대한 자신감과 바나듐 배터리 관련 시장의 성장 가능성에 대한 확신으로 이번 결정을 내렸다”고 설명했다. 이미 국내에서는 한전 관련 기업들과 연구 및 실증 투자 협의가 다수 진행되고 있다. 회사 측에 따르면 엑스알비는 올해 다양한 시장에서 실증 사업을 진행할 예정이다. 신재생발전 사업자, 대형 빌딩 및 데이터센터, 전기차 충전 사업자 등과 활발한 협의 중이며 동남아 국가와 오프그리드용 ESS 실증도 준비 중이다. 실증 결과에 따라 올해 말이나 내년께 본격적인 양산에 돌입할 계획이다. 글로벌 시장조사기관 아이디테크이엑스(IDTechEx)에 따르면 2030년 ESS 시장은 58조원까지 커질 전망이다. 한편 생산을 담당할 코센은 생산공장 신설을 위해 전북테크노파크에 위치한 새만금 2차전지 특화단지에 1만평의 부지 공급을 요청하는 등 사업 추진을 위한 방안을 모색하고 있다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스]  코센이 강세다. 국내 유일 국산 기술∙장비를 통한 바나듐 배터리 업체 지분이 부각된 것으로 풀이된다. 9일 오후 1시 53분 현재 코센은 전 거래일 대비 175원(+5.54%) 상승한 3335에 거래되고 있다. 관련업계에 따르면 글로벌 ESS(에너지저장장치) 시장은 2030년 2620억 달러(340조 원) 규모로 예측됐으며 바나듐 배터리가 기존 ESS용 리튬이온전지를 대체할 것으로 주목받았다. 기존 리튬이온전지는 화재에 취약한 단점이 있다. 그러나 바나듐 배터리는 물 기반의 전해액을 사용해 인체 유해성과 화재 위험이 낮다. 또 출력이 리튬이온전지보다 두 배 가까이 높고 배터리 효율성도 97%에 달한다. 바나듐 배터리는 저온 환경에서도 성능이 낮아지지 않으며, 충·방전 사이클이 1만 5000회 이상으로 1200회인 리튬전지보다 수명이 10배 이상 길다. 국내 기업 중에선 롯데케미칼이 바나듐이온배터리(VIB) 제조업체인 스탠다드에너지의 지분을 확보했다. 한화솔루션은 VRFB 전문기업인 에이치투에 투자했다. 에이치투는 내년 상업 운전을 목표로 2020년부터 미국 캘리포니아에 美 최대 규모인 20MW급 VRFB 발전소를 짓고 있다. 한편 코센은 최근 VRFB 전문기업 ‘엑스알비’의 지분 28%를 취득해 2대주주로 올라섰다. 이 업체가 특허 출원중인 확장형레독스배터리(XRB)는 기존 VRFB의 단점을 보완한 제품이다. XRB는 설계 특성상 고출력·고효율의 장주기 ESS용으로 사용이 가능하다. 또 기존 VRFB의 적용을 통해 종래 수준의 2~3배 이상 높은 고출력 특성을 구현했다. 엑스알비는 현재 국내에서 유일하게 국산 기술과 국산 장비를 통해 사업화를 진행 중이다. 현재 공인기관으로부터 자체 개발한 바나듐 배터리 시험 성적 승인을 앞두고 있다. 용량을 키운 상용화 제품도 출시할 계획이다.  kakim@fnnews.com 김경아 기자

[파이낸셜뉴스] 탄소중립이 글로벌 스탠다드로 자리 잡으며 수출 기업의 탄소배출 관리는 선택이 아닌 필수가 됐다. 탄소중립의 해결책으로 꼽히는 에너지저장장치(ESS) 관련 시장도 빠르게 성장 중이다. 생산량이 일정치 않은 신재생에너지의 특성상 전력망 안정화에 ESS가 꼭 필요하기 때문이다. 2일 금융투자업계에 따르면 2030년 글로벌 ESS시장은 지난해 대비 10배 이상 성장할 전망이다. 배터리는 ESS 설치 원가의 약 60%를 차지한다. 현재 ESS에 주로 쓰이는 리튬이온 배터리는 수명이 짧고 열과 충격에 취약해 화재 위험이 크다. 화재 발생 시 1000℃ 이상의 급격한 온도 상승과 열 폭주 현상으로 진압에 많은 시간이 소요된다. 재발화 가능성도 높다. 실제로 리튬을 사용한 ESS 시설에서 화재가 빈번하게 발생했고 이로 인해 시장 확산에 큰 제한이 있었다. 이러한 단점을 극복할 대안으로 '바나듐(Vanadium) 배터리'가 급부상하고 있다. 바나듐은 강철 합금에 주로 활용되는 소재다. 건강보조제에 들어가기도 한다. 특히 수급과 가격에 대한 불안 요소가 적으며 리튬이나 코발트 등과 달리 지정학적 리스크가 없는 것으로 평가받는다. 바나듐이온 배터리(VIB)는 수명이 20~25년에 달한다. 출력은 리튬이온 배터리 대비 2배 가까이 높다. 또 물이 주성분인 전해액을 사용해 화재 및 폭발 위험으로부터 안전하다. 외부 충격 등으로 인한 열 발생도 거의 없는 것이 특징이다. 충·방전 횟수도 기존 리튬 배터리 대비 10배에서 많게는 20배 정도 많다. 반복된 충·방전에도 성능 저하가 거의 없으며 대형화에도 유리하다. 이러한 특성상 ESS에 적합해 차세대 배터리로 떠올랐다. 국내에도 상업 적용이 확대되는 추세다. 효성중공업은 영국 인비니티 에너지 시스템즈(Invinity Energy Systems)와 바나듐 배터리 관련 협력을 맺었다. 이어 최근 1.5MWh급 바나듐 배터리를 첫 발주했다. 스탠다드에너지는 E1과 LPG 충전소 내 전기차 충전소용 VIB ESS를 설치할 계획이다. 바나듐 레독스 플로전지(VRFB) 전문업체인 에이치투는 울산 화력발전소 등 14곳에 ESS를 공급했으며 국내 ESS 화재 안전 기준의 규제 샌드박스 실증 특례를 승인받았다. 연구개발도 활발하다. 이달 국내 연구진이 바나듐 배터리의 성능을 큰 폭으로 향상시킬 새 기술을 개발해 이목을 끌었다. 이 기술을 적용한 VRFB는 자연방전 걱정 없이 2800시간 안정적이면서도 기존 대비 30% 이상 높은 충·방전 효율을 보였다. 엑스알비는 지난 7월 기존 VRFB의 단점을 보완한 확장형 레독스 배터리(XRB) 특허를 출원했다. 엑스알비의 XRB는 고출력, 고효율의 장주기 ESS용으로 사용이 가능하다. 현재 공인기관으로부터 바나듐 배터리 관련 시험 성적 승인을 기다리고 있으며 용량을 키운 상용화 제품 출시도 준비 중이다. 최근 국내 배터리 3사가 전기차 시장 둔화에 대응하기 위해 ESS시장 공략에 나서자 업계는 바나듐 배터리가 ESS시장과 함께 동반 성장할 것으로 예상하고 있다. 현재 글로벌 ESS시장은 저가 리튬·인산·철(LFP) 제품을 내세운 중국이 주도하고 있지만 인플레이션 감축법(IRA) 및 핵심원자재법(CRMA) 등에 따라 국내 기업의 반사이익이 기대되는 상황이기도 하다. 투자업계 관계자는 "우리 정부와 미국 정부도 ESS 관련 지원 정책을 적극적으로 펼치고 있다"면서 "향후 ESS 및 바나듐 배터리 관련 시장 성장에 더욱 힘이 실릴 전망이다"라고 말했다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 롯데케미칼이 지난달 바나듐 이온 배터리 제조업체인 스탠다드에너지에 약 650억원(지분 15%)을 투자하면서 에너지저장장치(ESS) 사업에 대한 본격 진출했다. 관련 시장 확대에 유니온 등 관련주에 매수세가 몰리고 있다. 18일 오전 10시 15분 현재 유니온은 전일 대비 4.22% 오른 7170원에 거래되고 있다. 이날 관련 업계에 따르면 롯데케미칼은 바나듐 이온 ESS 배터리로 내달 전기차 충전 실증사업에 나설 예정이다. 롯데케미칼이 소재, 생산부터 충전소까지 사업 내재화에 나서면서 시장 확대가 전망된다. 롯데케미칼이 투자한 스탠다드에너지는 카이스트(KAIST)와 MIT 연구진이 2013년 설립한 배터리 전문기업이다. 세계 최초로 바나듐 이온 배터리를 개발했고 이를 이용한 ESS용 배터리를 직접 생산하고 있다. 유니온은 시멘트 제조 사업과 바나듐 등 철강 제련 첨가제를 공급하는 희유금속 사업을 진행 중에 있어 2차전지 분야까지 사용이 확대될 경우 수혜가 전망된다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

기존 리튬이온 배터리보다 화재 위험은 낮추면서 효율성이 높은 바나듐이온 배터리를 활용한 에너지저장장치(ESS)가 올해 상반기 상용화된다. 특히 조선·화학업계는 상대적으로 안전한 바나듐이온 배터리를 주목하고 본격적인 개발에 나서고 있다. 10일 관련 업계에 따르면 스탠다드 에너지의 바나듐이온 배터리를 활용한 ESS가 올해 상반기 하이마트 압구정점 지상에 설치된다. ESS를 전기차 충전기의 보조 전력원으로 활용해 이용객들에게 충전서비스를 제공하게 된다. 사실상 일반 대중에는 첫 선을 보이는 셈이다. 원래 VIB를 적용한 ESS는 기술 기준이 없어 인·허가를 할 수 없다. 하지만 산업융합 규제특례심의위원회에서 바나듐이온 배터리가 물 성분 수계 전해액을 사용해 화재 위험성이 적을 것으로 보고 안정성 검증 및 기술 기준 마련을 위해 실증 특례를 승인했다. 바나듐이온 배터리는 이제 막 시작 단계인 만큼 이번 실증 사례가 성공으로 이어지면서 양산으로 이어질지 주목된다. 바나듐은 원소 차트에서 23번째에 해당하는 광물로, 철과 섞으면 탄성을 획기적으로 높일 수 있어 활용 가능성이 풍부한 자원이다. 바나듐이온 배터리는 전기 밀도를 높이기 위해 휘발성이 높은 물질을 전해액으로 사용하는 리튬 전지와 달리 전해액 주 성분이 물이기 때문에 불이 붙을 위험이 상대적으로 적고 외부 충격 등으로 인한 열 발생도 거의 없다. 또 출력이 리튬이온 배터리보다 2배 가까이 높고, 수명도 4배 이상 길며 반복적인 충전·방전에도 배터리 성능 저하가 거의 없다는 점이 장점이다. 다만 기존 바나듐 레독스 흐름 배터리와 비교하면 훨씬 작아지긴 했으나 여전히 휴지곽 정도의 부피를 차지한다. 현재 바나듐이온 배터리의 크기는 260x110x110㎜이며 무게는 4.8kg다. 따라서 당장 전기차 등에는 적용이 어렵고 ESS 용도로 특화한다는 전략이다. 조선·화학업계가 바나듐이온 배터리에 주목하고 기술 개발에 적극 나서고 있다. 한국조선해양은 스탠다드 에너지와 내년 상반기까지 바나듐이온 배터리 기반 선박용 ESS 솔루션을 개발해 해상 실증·선급 승인을 추진키로 했다. 한국조선해양 관계자는 "화재 위험이 적다는 게 최대 장점"이라며 "부피는 리튬이온 배터리보다 크지만 컨테이너선 등에서 ESS를 싣고 활용하는 데는 문제가 없는 수준"이라고 설명했다. 롯데케미칼도 약 650억원을 투자해 스탠다드 에너지 지분 15% 가량을 확보하며 2대 주주가 됐다. 롯데케미칼은 배터리 관련 사업을 강화하는 가운데 신사업으로 바나듐이온 배터리를 주목한 것으로 알려졌다. solidkjy@fnnews.com 구자윤 기자

롯데케미칼이 바나듐이온 배터리 제조업체 스탠다드 에너지에 약 650억원을 투자하며 에너지저장시스템(ESS) 시장 공략에 나선다. 롯데케미칼은 스탠다드 에너지의 지분 15%를 확보하며 2대 주주로 올라섰다고 6일 밝혔다.  지난해 11월 잠실 롯데월드타워에서 롯데케미칼 기초소재사업 황진구 대표와 스탠다드에너지 김부기 대표 등이 참석한 가운데 투자계약체결식을 열어 양사간의 전략적 파트너 관계를 구축한 뒤 지분 투자 방식, 협력방안 등의 논의를 거쳐 최종 투자 금액 등을 결정지었다.  롯데케미칼이 투자한 스탠다드에너지는 한국과학기술원(KAIST)와 미국 MIT 연구진이 2013년 설립한 배터리 전문 기업으로, 세계 최초로 바나듐이온 배터리를 개발한 연구 제조 업체다.  바나듐이온 배터리는 리튬이온 배터리와 달리 물 기반 전해액을 사용해 발화 위험성이 원천적으로 차단된 배터리로서, 높은 안정성과 뛰어난 내구성을 바탕으로 고효율·고출력이 가능하며 산업용, 가정용 등 다양한 분야에서 성장이 기대되는 에너지저장시스템(ESS)의 차세대 배터리로 주목 받고 있다.  롯데케미칼은 2011년부터 바나듐, 아연흐름전지 등 ESS용 2차전지 소재를 연구해왔으며 2019년부터는 바나듐이온 배터리용 전해액 사업을 준비해왔다.  이번 협력을 통해 양사는 전략적 시너지 확대는 물론 롯데그룹 및 롯데케미칼의 국내 외 거점망을 활용한 전기차충전소, UAM(도심항공교통) 및 재생에너지 활용 사업도 확대 검토할 계획이다. 기초소재사업 황진구 대표이사는 “탄소중립사회에서는 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전과 더불어 이를 안전하게 저장해 사용할 수 있는 환경 조성이 필요하다”며 “롯데케미칼은 탄소중립, 수소 사회 진입 등에 대비해 선진 기술 기업에 선제적인 투자와 협력 관계를 구축해 글로벌 기술 경쟁 시대에 적극 대비할 것”이라고 했다.  김부기 스탠다드에너지 대표는 “이번 투자계약을 시작으로 양사가 ESS 및 배터리 분야에서의 기술적, 사업적, 사회적 협력 내용을 더 구체화해 협력체계를 더욱 공고히 하길 기대한다”고 말했다. 한편 롯데케미칼은 고기능∙배터리 소재 분야 진출에 적극 나서고 있다. 지난해 5월 약 2100억원을 투자해 2023년 하반기 완공을 목표로 대산공장 내 전기차 배터리용 전해액 유기용매인 EC와 DMC 생산시설을 건설하기로 했다. 또한 배터리 주요 4대 소재 중 하나인 분리막 소재 사업을 2025년 10만톤, 2000억원 규모로 성장시킬 예정이다. solidkjy@fnnews.com 구자윤 기자

[파이낸셜뉴스]국내 최초로 바나듐 이온 배터리(VIB)를 이용한 에너지저장장치(ESS) 실증이 도입된다는 소식에 KC코트렐이 강세다. KC코트렐은 바나듐 추출장치와 관련된 특허권을 취득한 바 있다. 15일 오후 2시 9분 현재 전 거래일 대비 150원(2.26%) 오른 6790원에 거래 중이다. 산업부는 이날 올해 제5차 산업융합 규제특례심의위원회를 서면심의로 개최하고 바나듐 이온 배터리(VIB), 에너지저장장치(ESS) 활용 도심형 전기차 충전소, 사용 후 배터리를 활용한 다양한 실증사업 등 탄소중립과 디지털 전환 과제 중심 총 14건을 의결했다. 스탠다드에너지는 VIB를 적용해 제작한 ESS를 도심 내 급속 전기차 충전기와 연계해 운영하는 실증특례를 신청했다. VIB ESS 안전성이 검증되면 ESS 연계 도심형 급속 충전소 등 전기차 인프라 확대로 이어질 전망이다. 예컨대 하이마트 압구정점 지상에 설치돼 전기차 이용객들에 무상 충전서비스를 제공한다. 또 전기차 사용 후 배터리를 활용한 ESS 운영 실증특례가 잇달아 적용돼 전기차에서 가장 비싼 부품인 배터리 활용성이 높아진다. 한편 KC코트렐은 대기오염방지 환경플랜트사업을 전개하고 있다. 탄소포집 관련 종목으로 분류되며 회사 사업부 가운데 환경엔지니어링 사업부는 국내외 석탄화력발전소, 철강회사 등을 주요 고객으로 분진처리설비, 가스처리설비 등 대기환경설비를 공급한다. KC코트렐은 지난 2015년 중질유탈황 및 감압잔사유탈황 공정에서 탈황 폐촉매의 바나듐 추출장치와 관련된 특허권을 취득한 바 있다. 또 KC코트렐은 지난 2011년부터 5년 간 '사용후 중질유 탈황촉매 및 탈질 SCR(선택적환원촉매장치)촉매의 재제조 기술개발' 국책과제를 수행했다. KC코트렐이 국책과제를 통해 개발한 폐 RHDS 촉매 재제조 기술은 폐촉매에 침적된 황과 중금속(바나듐)을 제거하는 기술이다. 회사 측은 "특허 기술이 정유 공장 고도화 설비에서 배출되는 폐탈황촉매 중 바나듐만을 추출해 자원으로 활용하기 위해 필요한 필수 기술"이라며 "정유소 폐탈황촉매를 재제조해 정유사에 납품함으로써 자원 선순환을 이룰 수 있도록 하는 사업에 활용할 계획"이라고 밝혔다. kmk@fnnews.com 김민기 기자

[파이낸셜뉴스]   국내 최초로 바나듐 이온 배터리(VIB)를 이용한 에너지저장장치(ESS) 실증이 도입된다. VIB ESS는 하이마트 압구정점 지상에 설치돼 전기차 이용객들에 무상 충전서비스를 제공한다. 또 전기차 사용 후 배터리를 활용한 ESS 운영 실증특례가 잇달아 적용돼 전기차에서 가장 비싼 부품인 배터리 활용성이 높아진다. 글로벌 2050탄소중립이 화두로 떠오르면서 이달 산업통상자원부 규제 샌드박스 총 14건 중 배터리 재사용이 8건으로 최다였다. 산업부는 올해 제5차 산업융합 규제특례심의위원회를 서면심의로 개최하고 바나듐 이온 배터리(VIB), 에너지저장장치(ESS) 활용 도심형 전기차 충전소, 사용 후 배터리를 활용한 다양한 실증사업 등 탄소중립과 디지털 전환 과제 중심 총 14건을 의결했다고 15일 밝혔다. 스탠다드에너지는 VIB를 적용해 제작한 ESS를 도심 내 급속 전기차 충전기와 연계해 운영하는 실증특례를 신청했다. VIB ESS 안전성이 검증되면 ESS 연계 도심형 급속 충전소 등 전기차 인프라 확대로 이어질 전망이다. 또 SK온·SK에코플랜트 컨소시엄은 한국에너지기술연구원·현대차 컨소시엄, 휴렘과 전기차 사용 후 배터리를 활용한 ESS 운영을 위해 각각 실증특례를 신청했다. 사용 후 배터리로 제작한 ESS를 건설현장 수배전반(SK온), 주거단지 태양광 발전설비(현대차), 가정용 파워박스(휴렘)에 활용할 계획이다. 이는 2020년 실증특례를 받은 현대차 등의 승인안건과 유사하다. 신청기업들은 사용 후 배터리를 △에너지 저장장치(ESS) △전기 이륜차 △농업용 전동고소작업차 △가로등 전력공급용 배터리 등 다양한 제품에 활용할 예정이다. 글로벌 2050탄소중립이 화두로 떠오르면서 규제 샌드박스도 총 14건 중 배터리 재사용이 8건으로 최다였다. 문승욱 산업부 장관은 "최근 탄소중립 관련 다양한 사업 모델로 규제 샌드박스 신청 기업이 늘고 있다"며 "이달 개최된 제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP 26)을 통해 세계적으로 탄소중립 추진이 본격화돼 기업 스스로 탄소배출 감축을 위한 노력도 가속화되기 시작해다"고 평가했다. 이어 "탄소중립 등 산업 대전환을 위해 탄소저감 신기술 개발이 절실한 상황"이라며 "신기술이 규제애로 없이 조속히 산업현장에 적용될 수 있도록 규제 샌드박스가 돌파구 역할을 할 것"이라고 강조했다. 한편 산업부는 그동안 규제 샌드박스 총 183건의 과제를 승인했으며, 올해에만 81건을 승인했다. 규제 샌드박스는 2019년 39건, 2020년 63건, 2021년 11월 기준 81건이다. 승인기업 중 94개 기업은 사업을 개시해 누적 매출 623억원, 투자금액 1252억원을 달성했다. 신규 일자리도 352명을 창출했다. 특히 연도별 사업을 개시한 승인기업의 수는 2019년 14개사, 2020년 25개사, 2021년 55개사로 대폭 늘고 있다. 승인과제 관련 20개 법령은 정비가 완료돼 정식사업이 가능하다. lkbms@fnnews.com 임광복 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 리튬이온 배터리의 용량을 기존보다 20% 이상 늘리면서도 안정성을 유지하는 양극 소재를 개발했다. 이 리튬이온 배터리의 양극 소재가 전기자동차 배터리나 에너지저장장치(ESS)에 응용할 수 있다고 연구진은 설명했다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 조은애 교수팀이 기존 리튬이온 배터리보다 리튬을 많이 넣어 용량을 높인 양극 소재를 개발했다고 3일 밝혔다. 조은애 교수는 "도핑된 바나듐 이온이 양극 소재 내 산소 이온의 전자구조를 변화시켜 충·방전때 가역적인 산화·환원 반응이 가능하게끔 했다"고 말했다. 조 교수는 또한 "전체 공정이 비교적 간단해서 대량생산에도 적합하다"고 덧붙였다. 연구진이 개발한 리튬 과잉 양극 소재는 배터리의 용량이 250㎃h/g에 달했다. 이는 니켈 함량을 높인 양극 소재의 용량보다 50㎃h/g 더 많다. 연구진은 비가역적 산소 반응이 주로 발생하는 양극재 표면에 선택적으로 바나듐 이온을 도핑하는 기술을 개발했다. 그결과 리튬 과잉 양극 소재의 안정성을 높이는 데 성공했다. 리튬 과잉 양극 소재가 첫 충·방전에서 69%의 낮은 가역성을 갖지만, 바나듐을 도핑한 리튬 과잉 양극 소재는 첫 충·방전 시 81%에 달하는 높은 가역성을 나타냈으며, 100번 이상의 충·방전 이후에도 92%에 달하는 안정성을 확인했다. KAIST 신소재공학과 이용주 박사가 제 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스' 1월 29일자 온라인판에 게재됐다. 한편, 기존의 리튬 과잉 양극 소재는 첫 충전과 방전 사이에 산화물을 구성하고 있는 산소가 기체가 돼 비가역적으로 추출되는 반응이 일어난다. 이에 따라, 산화물 양극재의 구조가 붕괴되고 배터리 성능이 급격히 감소해 사용되지 못하고 있다.  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