'제조원가 1/3' 차세대 이차전지 개발 착수
'제조원가 1/3' 차세대 이차전지 개발 착수
  • 권준범 기자
  • 승인 2017.04.05 18:55
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전력연구원 "ESS 및 전기차 적용 가능"
전해질 용매 '물' 사용...발화 위험 없어
▲ ESS용 수계 이차전지의 원리 및 개념도.

[에너지신문] 한전 전력연구원(원장 배성환)이 제조 원가를 70% 절감할 수 있는 ESS용 차세대 이차전지 개발에 착수했다.

전력연구원에 따르면 ESS용 차세대 이차전지는 전해질 용매로 물을 사용함으로써 발화의 위험이 없으며 망간과 아연을 적용, 제조 원가를 기존 리튬이차전지 대비 1/3 이하로 절감 가능한 것이 장점이다.

전력연구원은 이달부터 ESS용 20Ah급 수계 이차전지 개발에 착수했으며 2020년까지 소재·설계·제작 원천기술을 확보한다는 계획이다.

리튬이차전지는 휴대폰, 노트북 등 소형 전자제품부터 전기자동차 및 대용량 ESS까지 폭 넓게 사용되고 있다. 현재 ESS에 주로 사용되는 리튬이차전지는 높은 에너지 밀도를 가지나 발화 위험 등 안전성 문제 및 kWh당 약 650달러 수준의 높은 가격이 시장 확대에 걸림돌로 작용한다는 분석이다.

▲ ESS용 이차전지 구성도.

전력연구원의 차세대 이차전지는 기존 일차전지에 사용되던 저가의 망간 및 아연을 전극 소재로 사용, 전지 제조 단가를 약 70%(200달러/kWh)까지 절감할 수 있으며 물을 용매로 약산성의 전해질을 사용, 발화 위험이 없다.

전력연구원은 현재 리튬배터리와 같은 수준인 6000회의 충방전 사이클과 출력밀도를 갖는 이차전지를 개발한다는 계획이다.

수계 전해액 조성의 최적화, 저가의 양극·음극 소재 개발 및 실제 ESS 운전 조건에서의 평가기술 개발을 통해 30Wh 이상의 상용화급 대용량 셀을 개발하고, 향후 한전이 보유하고 있는 ESS에 시험 적용할 예정이다.

환경 친화적이며 저가인 망간계 다가이온전지는 기존 이차전지에 비해 열적으로 안전하고 고에너지 밀도 확보가 가능하므로 신재생에너지 시장 확산에 필요한 성능과 가격을 만족할 것으로 기대를 모은다.

전력연구원에 따르면 수계 이차전지를 1MWh급 ESS에 적용할 경우 약 4억원의 비용 절감 효과를 얻을 수 있을 전망이다. 개발된 전지는 대용량 ESS 시장 확대는 물론 전기자동차, 차세대 ICT용 전원에까지 응용이 가능하다는 것이 전력연구원의 설명이다.

향후 ESS에 적용 가능한 차세대 이차전지 시스템을 개발, 경제성 확보에 어려움이 있는 피크저감 용도에 우선 적용하고 성능 개선을 통해 신재생에너지 출력 안정화 등 다양한 적용 분야로 시장을 확대한다는 방침이다.

전력연구원은 저가 신소재를 이용한 차세대 이차전지 개발을 통해 국가 에너지신산업을 선도하고 신재생에너지 확산에 기여함으로써 관련 산업생태계의 활성화 및 글로벌 시장 경쟁력 강화에 주도적인 역할을 수행할 예정이다.

권준범 기자
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