내용요약 한전, 에너지 위기 극복 위한 ‘에너지다이어트 10’ 가두 캠페인 
한전KDN, 화성시 대외협력사무소와 탄소중립 실현 기술세미나 

[한스경제=김동용 기자] 한국전기연구원(KERI)은 차세대전지연구센터 박준우 박사팀과 부산대 박민준 교수팀이 기존 레독스흐름전지의 한계를 뛰어넘는 기술을 개발했다. 관련 논문은 우수한 평가를 받아 국제 저명 학술지에 게재됐다. 그 외 9일 에너지공기업 이슈를 살펴봤다. 

◆전기연구원-부산대, 레독스흐름전지 한계 뛰어넘는 기술 개발 

레독스흐름전지(Redox Flow Battery)는 환원(Reduction), 산화(Oxidation), 흐름(Flow)의 단어를 합성한 용어로써, 산화·환원이라는 화학적 반응을 통해 전자가 전해액의 도움을 받아 음극(-)에서 양극(+)으로 이동하며 전기 에너지를 발생시키는 원리다. 기존 이차전지와 달리 화학적 반응이 일어나는 부분과 전기를 저장하는 부분을 구분했기 때문에 출력과 용량의 독립적인 설계가 가능하고, 전지의 대용량화가 가능하다. 또한 배기가스를 배출하지 않고, 화재·폭발 위험도 없다. 

현재 레독스흐름전지의 주요 핵심소재인 ‘바나듐’은 우리가 중국 등 수입에 의존하는 고(高)가격의 금속이다. 전지의 성능을 좌우하는 전압도 바나듐 레독스흐름전지가 상용 리튬이차전지보다 낮아 효율성이 10~15% 정도 떨어진다. 

이에 KERI-부산대가 활용한 대체 금속은 상대적으로 저렴하고, 수급도 안정적인 망간과 아연이다. 특히 하이브리드형 레독스흐름전지는 독특한 이중 이온교환막 구조로 구성돼 알칼리성의 아연 전해액과 산성의 망간 전해액의 동시 사용이 가능하고, 높은 전위차를 기대할 수 있다.

물론 어려움도 있었다. 망간 양극 활물질이 산화되었을 때 원래대로 환원되지 않고, 전극 및 이온 교환막 표면에 증착(deposition)되는 문제가 발생한 것이다.

하이브리드형 아연-망간 레독스흐름전지. / KERI 제공 
하이브리드형 아연-망간 레독스흐름전지. / KERI 제공 

연구팀은 망간의 낮은 가역성(reversibility) 문제를 개선하기 위해 ‘탄소 환원법’을 활용해 비스무트(Bismuth) 금속을 전극 표면에 증착시켰고, 니켈과 마그네슘, 구리, 코발트 이온 등이 첨가된 전해액을 활용했다. 비스무트는 전기 전도성이 우수해 전자 이동을 향상시켰고, 전기화학 성능 특성 분석을 통해 최적의 비율로 만들어진 전해액은 촉매 역할을 수행해 전지의 안정성(활물질 부반응 억제)과 성능, 수명을 크게 높였다.

이후 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy), X선광전자분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy), 플라즈마 발광(ICP-OES) 등 다양한 분석으로 개발 기술의 효과가 검증됐다. 그 결과 KERI-부산대의 하이브리드형 아연-망간 레독스흐름전지는 기존 바나듐계보다 높은 전압(1.3V -> 2.52V) 구현, 에너지 효율 10% 이상 향상 등의 결과를 확보할 수 있었다.

박준우 KERI 박사는 “저비용의 아연‧망간 소재와 가역성을 높일 수 있는 금속 이온 촉매 기술이 결합된 신개념의 레독스흐름전지 기술”이라며 “이번 성과는 차세대 장주기 대용량 레독스흐름전지의 보급 확대에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

관련 연구결과는 높은 우수성을 인정받아 에너지 분야 국제 전문 학술지인 에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)에 최근 논문이 게재(Impact Factor 20.831/JCR 4.2%)됐다.

KERI는 지난해 구축한 국내최초 ‘광주 레독스흐름전지 시험인증센터’를 활용해 이번 개발 기술을 더욱 확장·발전시킬 예정이며, 상용화의 관건인 실제 대면적‧고농도 셀 제작까지 이어질 수 있도록 만든다는 목표다. 또한, 관련 수요업체도 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다.

한편 KERI는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 이번 연구는 산업부 지역산업거점기관지원사업, 한국연구재단 우수신진연구사업 및 기초연구실사업으로 수행됐다.

한국전기연구원 박준우 박사(왼쪽), 부산대 박민준 교수. / KERI 제공 
한국전기연구원 박준우 박사(왼쪽), 부산대 박민준 교수. / KERI 제공 

◆한전, 에너지 위기 극복 위한 ‘에너지다이어트 10’ 가두 캠페인

한국전력은 올 겨울 에너지 사용량 10% 절감을 목표로 9일 서울 을지로입구역 일원에서 대국민 ‘에너지 다이어트 10’ 가두 캠페인을 시행했다. 

한전 관계자는 “현재는 세계가 에너지 소비를 조금이라도 줄이기 위해 강력한 에너지 절약 대책을 경쟁적으로 내놓고 있는 글로벌 에너지 위기 상황”이라며 “전례 없는 에너지 비상 상황에서 국가 에너지 수요효율 제고, 범국민적 위기의식 확산과 에너지 절약 동참이 절실한 상황”이라고 행사 취지를 설명했다. 
  
이날 한전은 유동 인구가 가장 많은 출근 시간을 활용해 겨울철 에너지 절약 중요성에 대한 메시지를 전파했다. 

한전은 캠페인의 실효성을 제고하기 위해 가정에서 국민들이 에너지 절약을 실천할 수 있는 다양한 실천방안을 제공했다. 
  
실천 방안으로는 겨울철 실내온도 18~20℃ 유지, 전기 난방기 사용 자제, 사용하지 않는 전자제품 플러그 뽑아두기, 에너지 소비효율등급이 높은 가전제품 사용하기 등 일상생활 속에서 쉽게 실천할 수 있는 방안을 제시했다. 

한전은 정부가 겨울철 에너지 사용량 10% 절감을 목표로 하는 ‘에너지 다이어트 10’ 캠페인을 솔선수범해 시행하고 있으며, ‘에너지 다이어트 10’ 실천 방법을 국민들에게 전파하기 위하여 앞으로도 다양한 캠페인을 추진할 계획이다. 

한전 직원들이 을지로입구 인근에서 에너지절약운동에 동참을 호소하고 있다. / 한전 제공 
한전 직원들이 을지로입구 인근에서 에너지절약운동에 동참을 호소하고 있다. / 한전 제공 

◆한전KDN, 화성시 대외협력사무소와 탄소중립 실현 기술세미나 개최

한전KDN은 지난 5일 나주 본사 다목적실에서 화성시 대외협력사무소와 함께 기술세미나를 개최했다고 9일 밝혔다. 

이날 세미나는 화성시 대외협력사무소의 ‘생활 속 탄소중립 실천 선진지 방문’ 계획에 따라 국내 유일의 에너지ICT 전문기업인 한전KDN을 방문하면서 개최됐다.

화성시 대외협력사무소는 화성시가 시의 주요 시책 추진을 위해 국회 및 중앙정부의 창구역할과 인적네트워크 강화를 위해 지난해 개소한 화성시 직속 기관이다.

한전KDN이 진행한 기술세미나는 양선웅 한전KDN 스마트에너지사업부장과 최경보 화성시 대외협력사무소장을 비롯한 양 기관 관계자들이 참석해 진행됐으며 한전KDN이 추진하는 ‘수소도시 통합안전 운영센터 구축사례’ 발표와 ‘MG플랫폼기반 스마트시티’, ‘한전 EVC(전기차충전서비스) 충전 기술’ 등 에너지ICT를 활용한 탄소중립 구현 실적 중심의 사례발표와 솔루션 소개로 진행됐다. 

아울러 화성시 대외협력사무소 관계자들은 한전KDN이 나주시와의 협업을 통해 설치한 태양광 에너지 자립형 ‘스마트 에코 정류장’을 견학하고 에너지ICT 기술을 접목한 지역주민의 정주 여건 향상과 일상 속 탄소중립과 지역안전망 구축 실천을 다짐했다.

한전KDN 관계자는 “에너지ICT를 활용한 대체에너지 관리 솔루션과 지역민과 함께하는 탄소중립 등 사례를 알릴 수 있는 좋은 기회였다”며 “타 지자체와의 협력 교류로 국민과 함께 실천하는 탄소중립과 에너지전환을 실천하는 공기업이 될 수 있도록 더욱 노력하겠다”고 말했다.

한전KDN은 지난 5일 나주 본사 다목적실에서 화성시 대외협력사무소와 함께 기술세미나를 개최했다. / 한전KDN 제공 
한전KDN은 지난 5일 나주 본사 다목적실에서 화성시 대외협력사무소와 함께 기술세미나를 개최했다. / 한전KDN 제공 

 

김동용 기자

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