[국토경제신문 장신애 기자] 국내 연구진이 에너지저장장치(ESS)의 화재위험성이 높은 기존 리튬배터리를 대체할 ‘바나듐 레독스 흐름전지’ 생산 기술을 개발했다.


한국에너지기술연구원은 에너지소재연구실 이신근 박사 연구팀이 KAIST, 연세대학교, 이에스와 함께 ESS로 주목받는 ‘바나듐 전해액’을 대량생산할 수 있는 촉매반응시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.  


바나듐(Vanadium)은 연성과 전성이 뛰어난 전이금속으로, 최근 레독스 흐름전지 분야서 부각되고 있다.

현재 가장 널리 이용되는 리튬 기반 대용량 ESS는 저장용량은 높지만 발화사고가 빈번하게 발생하고 있다.
이를 극복하기 위해 안전성이 높은 바나듐 레독스 흐름전지 등 물 성분의 수계 전해질을 이용하는 레독스 흐름전지에 대한 관심이 커지고 있다.


바나듐 레독스 흐름전지는 양극과 음극에 사용되는 바나듐 전해액의 산화, 환원반응을 이용해 충전과 방전이 되는 ESS다.

리튬이온전지와 비교해 인체유해성, 인화성, 화학반응성 등에서 위험도가 낮고 수명이 20년 이상으로 길다.

 

이번에 연구진이 개발한 바나듐 전해액 대량생산 촉매반응시스템은 기존 금속환원법에 비해 전해액이나 환원제의 잔여물이 남지 않아 고순도로 연속해 전해액을 제조할 수 있다.

또 전기분해법에 비해 시간당 생산속도가 약 2.7배 높고 시스템의 크기가 작아 전해액의 가격을 낮출 수 있다.

 

이 촉매반응시스템의 핵심기술은 고활성 촉매, 고성능 반응기, 고효율 시스템이다.
촉매는 귀금속을 카본펠트에 코팅해 사용했으며 KAIST와 공동으로 촉매성능 검증을 완료했다.


연구진은 촉매반응 중 전해액의 산화방지와 반응효율 증진을 위한 고성능 촉매 반응기를 독자 개발해 투입된 촉매의 활용도를 높였다.


특히 연구진은 바나듐 전해액 제조 효율을 최대로 끌어올리기 위해 펌프, 히터, 반응기, 열교환기로 구성된 촉매 반응시스템을 구축해 에너지 사용량을 기존 목표 대비 50% 이상 줄일 수 있었다.


새 기술은 기존 전기분해법보다 약 2.7배 향상된 40LPH급 촉매반응시스템으로 고순도 바나듐 전해액을 안정적으로 생산할 수 있다.
이미 생산된 전해액은 이에스를 통해 성능검증도 마쳤다.


에기연 이신근 책임연구원은 “바나듐 전해액 제조기술은 화재위험성이 높은 기존 리튬배터리를 대체할 바나듐 레독스 흐름전지의 핵심 소재기술”이라며 “개발한 대용량 촉매 반응기는 전량 해외에 의존하던 바나듐 전해액을 국산화할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

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