전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

KAIST, 물 기반 전지 개발...리튬전지보다 98% '저렴'

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = KAIST에서 기존 리튬전지보다 98% 저렴한 전지를 개발했다.

KAIST 생명화학공학과 김희탁 교수와 신소재공학과 김상욱 교수 공동 연구팀은 전기화학 소자의 핵심 부품인 멤브레인을 사용하지 않고도 에너지 효율 80% 이상을 유지하면서 1000번 이상 구동되는 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다고 8일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 브롬 활물질을 전극내부에서 폴리브롬화물로 전환해 저장하는 다기능성 전극의 메커니즘의 모식도와 멤브레인을 장착하지 않고구동되는 전지의 실제 모습. [제공=KAIST] 2020.01.08 swiss2pac@newspim.com

이번 연구를 통해 일본, 미국의 수입에 의존해 온 다공성 분리막이나 불소계 이온교환막을 사용하지 않는 기술로, 해당 기술에 대한 대외 의존도를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

이주혁 박사과정과 변예린 박사후연구원이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced materials)'12월 27일자 표지논문에 선정됐다.(논문명: High-Energy Efficiency Membraneless Flowless Zn-Br Battery: Utilizing the Electrochemical-Chemical growth of Polybromides)

최근 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 불안정한 전력 공급을 해결하기 위해 전기 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장장치(ESS)가 주목받고 있다.

현재는 리튬이온전지가 에너지저장장치용 이차전지로 사용되고 있으나 발화성 유기 전해액 및 리튬계 소재로 인한 발화의 위험성을 지니고 있다. 지난 2017년부터 올해 10월까지 총 21건의 에너지저장장치 화재사고가 발생했으며, 전체 에너지저장장치 시설 1490개 중 35%인 522개의 가동이 중단되기도 했다.

이러한 이유로 물을 전해질로 사용한 비 발화성 물 기반 이차전지 기술이 에너지저장장치용 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 특히 다양한 물 기반 전지 기술 중 아연과 브롬을 활물질로 사용하는 아연-브롬 레독스 흐름 전지는 높은 구동 전압 및 높은 에너지 밀도를 가져 1970년대부터 지속해서 개발돼왔다.

그러나 아연-브롬 레독스 전지는 브롬이 아연과 반응해 전지 수명을 단축시키는 문제로 인해 상용화가 지연됐다. 이러한 반응을 억제하기 위해 펌프를 이용해 브롬이 함유된 전해질을 외부 탱크로 이송해 왔으나, 이는 펌프 구동을 위한 에너지 소모 및 브롬에 의한 외부 배관이 부식되는 문제를 동반한다.

브롬을 포획하는 전해질 첨가제 및 브롬의 이동을 차단할 수 있는 멤브레인에 대한 개발이 진행됐으나, 가격증가 및 출력 저하의 문제점이 발생했다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 김희탁 KAIST 생명화학공학과 교수, 김상욱 KAIST 신소재공학과 교수. [제공=KAIST] 2020.01.08 swiss2pac@newspim.com

김희탁 교수와 김상욱 교수 공동 연구팀은 일본, 미국에 의존하던 값비싼 멤브레인 소재와 어떠한 첨가제도 사용하지 않는 새로운 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다.

전해질 내의 이온과 외부 전기회로 사이의 전자를 주고받는 한정된 역할만 수행하던 전극의 기능에 멤브레인과 첨가제가 담당하던 브롬을 포획할 수 있는 기능을 추가했다.

질소가 삽입된 미세기공 구조를 전극 표면에 도입해 미세기공 내부에서 비극성 브롬을 극성 폴리브롬화물로 전환한 뒤, 질소 도핑 카본과 폴리브롬화물간 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 통해 폴리브롬화물을 기공 내부에 고정했다.

이 기술은 멤브레인의 기능을 전극이 담당하므로 고가의 멤브레인이 필요 없으며, 브롬을 외부 탱크가 아닌 전극 내부에 저장함으로써 펌프 및 배관을 제거할 수 있어 가격 저감 및 에너지 효율을 증대했다.

연구팀이 개발한 다기능성 전극을 이용한 멤브레인을 사용하지 않는 물 기반의 아연-브롬 전지는 리튬-이온 전지보다 약 98% 저렴할 뿐 아니라, 에너지 효율 83% 이상을 보이며 1000 사이클 이상 운전이 가능하다.

김상욱 교수는 "차세대 물 기반 전지의 한계를 극복하기 위한 나노소재 기술을 이용한 새로운 해결책을 제시했다"라고 말했다.

김희탁 교수는 "이번 연구를 통해 기존보다 안전하고 경제적인 에너지저장장치의 개발이 가속화되기를 기대한다"라고 말했다.

이번 연구는 KAIST 나노융합연구소, 에너지클라우드 사업단, 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단의 지원을 받아 수행됐다.

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
'생수 2000원' 노점, 3일 영업정지 [서울=뉴스핌] 최문선 기자 = 손님에게 생수를 2000원에 판매해 '바가지' 논란을 빚은 광장시장 노점이 영업 정지 처분을 받았다. 24일 광장시장 노점 상인회에 따르면 해당 노점은 상인회 징계에 따라 지난 22일부터 이날까지 3일간 영업을 중단했다. 서울 종로구 광장시장. [사진 = 뉴스핌DB] 논란은 한국에 거주하는 외국인 유튜버가 올린 영상에서 시작됐다. 영상에는 문제의 노점에서 물을 요청하자 상인이 500㎖ 생수를 건네며 가격을 2000원이라고 안내하는 장면이 담겼다. 해당 노점은 메뉴판에 생수 가격을 2000원으로 표시했지만, 시중가보다 두 배가량 비싸다는 점에서 비판이 이어졌다. 실제로 광장시장 내 다른 노점들은 대부분 생수를 1000원 수준에 판매하는 것으로 알려졌다. 상인회 관계자는 이번 논란과 관련해 "노점 특성상 1.8ℓ 생수를 구매해 컵에 따라 제공하는 경우가 있는데, 외국인들이 이를 먹다 남은 물로 오해하는 일이 있었다"고 설명했다. 이어 "노점들이 개인사업자라 가격을 일괄적으로 정하기는 어렵지만, 이번 일을 계기로 적정 가격에 판매하는 방향으로 개선될 것으로 본다"고 밝혔다. moonddo00@newspim.com 2026-04-24 21:26
사진
세계 최대규모 베이징모터쇼 개막 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 세계 최대 규모의 베이징 모터쇼가 24일 개막했다. 이날 개막한 베이징 모터쇼는 다음 달 3일까지 10일 동안 진행된다. 베이징 모터쇼는 2년에 한 번 개최된다. 그동안 국제 전람 센터에서 개최되었던 베이징 모터쇼는 참여 기업이 증가하면서 국제 전시 센터에서도 동시에 개최됐다. 이로 인해 전시 면적은 기존의 20만㎡에서 38만㎡로 확장됐다. 이는 모터쇼로는 사상 최대 규모다. 베이징 모터쇼에는 21개국의 1000여 개 자동차 제조업체와 부품 제조업체가 참여한다. 전시 기간 동안 약 100만 명의 방문객이 찾을 것으로 예상되고 있다. 모터쇼에는 모두 1451대의 차량이 전시된다. 이 중 세계 최초 공개 모델(월드 프리미어)은 181대다. 2년 전 모터쇼의 117대에 비해 대폭 늘어났다. 콘셉트카는 71대가 전시된다. 중국 최대 자동차 업체인 비야디(BYD, 比亞迪)는 9분 만에 완전 충전이 가능한 배터리를 선보였다. 해당 배터리를 장착한 차량은 한 번 충전으로 830㎞ 주행이 가능하다. 중국 업체인 체리 자동차는 50가지 이상의 모델을 전시한다. 특히 체리 자동차는 새로 개발한 서브 브랜드인 '쭝헝(縱橫)'이 처음으로 공개되었다. 쭝헝은 럭셔리 하이브리드 오프로드 차량 브랜드다. 지리(吉利)자동차는 산하 브랜드 제품들을 대거 전시했으며, 별도로 기술 전시 부스를 마련해 자율 주행 기술을 선보였다. 스마트카 솔루션을 개발하고 있는 화웨이도 부스를 만들어 20여 대의 차량을 전시했다. 화웨이는 창안 자동차, 둥펑 자동차, 베이징 자동차, 상하이 자동차, 광저우 자동차, 체리 자동차, 제일 자동차, 장화이 자동차 등 8대 국영 자동차 기업과 제휴하여 차량을 출시하고 있다. 이 밖에도 모터쇼에서는 현대차, 폭스바겐, 메르세데스-벤츠, BMW 등 글로벌 자동차 브랜드들도 총출동했다. 폭스바겐 그룹은 폭스바겐, 제타, 아우디를 포함해 총 4개 브랜드 산하 10개 모델을 선보인다. 특히 폭스바겐은 중국 전기차 업체 샤오펑과 협업해 개발한 ID.UNYX 모델의 첫선을 보였다. 폭스바겐 그룹은 올해 순수 전기차, 플러그인 하이브리드차 등 신에너지차(NEV) 20여 대를 출시하는 등 중국 시장 공략을 가속할 구상이다. 메르세데스-벤츠는 중국 자율 주행 기업 모멘타의 자율 주행 기술을 탑재한 신형 S클래스를 전시했다. 현대차는 이번 모터쇼에서 중국 시장에 출시할 아이오닉 전기차 양산 모델의 디자인 및 상품 정보를 처음 공개했다. 구매부터 유지 보수까지 전 과정을 아우르는 전기차 판매 및 서비스 방안도 발표했다. 24일 개막한 베이징모터쇼에서 샤오미의 부스에 취재진이 몰려있다. [사진=시나웨이보 캡처] ys1744@newspim.com 2026-04-24 15:27
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동