차세대배터리 공기아연전지 상용화 실마리를 찾다.

공기아연전지는 이론에너지밀도가 1350 Wh/kg 으로 매우 높고 환경오염성도 상대적으로 낮아 운송용 및 에너지 저장용(ESS)으로 유망한 이차전지의 하나로 평가받고 있습니다. 하지만 짧은 수명과 이론에너지밀도 대비 실제의 에너지 밀도는 200Wh/kg 수준으로 매우 낮아 실용화가 어렵다라는 단점이 있어왔습니다. 이를 개선하기 위해서 새로운 전지 재료의 개발 및 전지 구조를 최적화하고 효율적인 제어 시스템을 구성하기 위해 많은 노력들이 이루어지고 있지만 사실상 대용량 전지의 실용화에는 아직 미치지 못하고 있는 실정입니다.

그런데 최근 상용화를 앞당길 수 있는 기술개발 소식으로 이슈가 되고 있습니다. 그동안 공기아연전지의 상용화에 가장 큰 걸림돌로 지적됐던 부분이 바로 느린 촉매 반응이었습니다. 촉매반응 속도의 개선은 에너지의 효율성과 관련 돼 있어서 공기아연전지 개발에 핵심적인 부분이었다고 하겠습니다. 이론에너지밀도 대비 실제 에너지 밀도를 높이지 못했던 근본적인 이유로 꼽을 수 있지요. 

하지만 최근 업계는 난제를 해결할 실마리를 발견한 것으로 알려졌습니다. 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장 연구센터 연구팀들은 공기아연전지의 문제점 중 하나인 느린 촉매반응을 개선시키는 방법을 발견했다고 밝혔습니다.

연구진이 착안한 방법은 바로 태양전지의 반도체 기본 구성단위인 P-N 접합을 이용하여 공기아연전지를 만들었고 그 결과 약 7% 가량 증가된 에너지밀도와 334시간 동안 1,000번 이상의 충.방전 싸이클을 가능하게 했습니다. 이는 현재까지 확인된 촉매들 중에서 가장 우수한 성능이라는 것이 연구팀에 설명입니다.

실제 앞서 말한 바와 같이 공기아연전지가 상용화될 경우 높은 에너지밀도와 낮은 폭발위험성 및 오염물질을 배출하지 않는 친환경성과 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 아연과 공기를 이용하기 때문에 배터리 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있다라는 장점이 있습니다. 이에 따라 업계에서는 공기아연전지의 상용화에 매우 큰 기대를 걸고 있습니다.

 이번 연구팀의 결과를 통해 공기아연전지의 상용화에 한 발짝 더 다가섰다고 할 수 있겠습니다. 배터리에 있어서 사용되는 재료가 나트륨이나 공기 등과 같이 비교적 쉽게 확보가 가능한 원재료는 원가경쟁력 측면에서 매우 중요한 부분이라 하겠습니다. 보다 손 쉽게 확보가능한 원재료는 앞으로도 배터리 경쟁에서 매우 중요한 부분을 차지할 것으로 예상됩니다. 

국내 연구진들의 뜨거운 연구결과들이 하나 둘 드러나고 있어서 향후 차세대 배터리의 핵심역할 역시 한국이 이어갈 전망입니다.