화재 없는 '차세대 에너지 저장장치' 핵심기술 개발

'바나듐 레독스 흐름전지' 성능 높이는 PBI고분자막 초박막화 성공

스프레이 코팅된 4㎛ 두께의 PBI 막

[아시아경제 김철현 기자] 화재로부터 안전한 차세대 에너지 저장장치 '바나듐 레독스 흐름전지'의 핵심 소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 수소·연료전지연구단 디억 헨켄스마이어 박사 연구팀이 기존의 상용 불소계 전해질막보다 우수한 성능의 고분자 전해질막을 개발했다고 17일 밝혔다.

현재 차세대 에너지저장장치(ESS)에 주로 사용되는 리튬이온전지는 출력 용량이 높지만 화재가 잇따르면서 안전성에 대한 우려가 커지고 있다. 이에 따라 리튬이온전지의 대안으로 부상하고 있는 '바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)'는 물 기반의 바나듐 전해액이 산화-환원 반응에서 일으키는 전위차로 에너지를 충·방전하는 배터리이다.

연구팀은 유효면적 저항을 줄이기 위해 다공성 담지체 위에 4마이크로미터(㎛) 두께의 얇은 폴리벤지이미다졸(PBI) 스프레이 코팅막을 형성하는 기술을 개발하는 데 성공했다. 이렇게 개발된 PBI 고분자막은 서울과학기술대학교 권용재 교수팀과 독일 항공우주센터를 통해 진행된 물성 평가를 통해 200회 이상의 충·방전 사이클 테스트에서 기존 불소계 상용막보다 안정적인 성능을 나타내는 것으로 확인됐다.

디억 헨켄스마이어 박사는 "자체 방전 테스트에서도 기존 상용 분리막이 적용된 장치가 10.7시간 후 방전된 반면 PBI 막을 적용한 장치는 방전까지 16.4시간이 걸렸다"면서 "국경을 맞대고 있는 유럽과 달리 국가 간 전력거래가 어려운 한국이 고효율의 재생 에너지 저장 시스템을 개발하는 데 도움이 되기를 바란다"라고 했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr