세계최초 시험주행 성공
“방전 시 10분만에 마그네슘 판ㆍ전해질액 교체…
2시간 걸리는 리튬보다 충전시간 짧아”
［헤럴드경제=신상윤 기자］기존 리튬이온전지보다 무게 당 에너지 보유량이 5배 이상 크고, 기존 전기자동차의 가장 큰 문제점인 긴 충전 시간(최소 2시간 인상)과 충전 인프라 부족을 해결할 수 있는 교체식 마그네슘-공기전지 기술을 국내 연구진이 개발했다. 이에 따라 세계 최초로 마그네슘-공기전지를 이용한 전기차 탄생을 눈 앞에 두게 됐다. 마그네슘-공기전지는 방전됐을 경우 마그네슘 금속판과 소금물 전해액을 10분안에 간단하고 신속하게 교체할 수 있는 장점이 있다.
한국과학기술연구원(KIST)는 조병원<사진> KIST 에너지융합연구단 박사가 마그네슘-공기전지의 성능을 획기적으로 개선시킨 전극과 전지구조를 개발, 세계 최초로 마그네슘-공기전지 자동차 시험주행에 성공했다고 17일 밝혔다.
마그네슘-공기전지는 마그네슘 금속과 공기 중의 산소를 전극물질로 이용함으로써 용량을 극대화한 전지로, 전기자동차(EV) 및 비상 전원과 같은 고에너지밀도가 요구되는 중ㆍ대형 전지시스템으로 각광받고 있다.
특히 현재 내연기관 자동차와 비슷한 수준인 1회 충전 뒤 500㎞ 이상을 주행할 수 있는 전기차를 실현하기 위해서는 전지의 에너지밀도가 700Wh/㎏ 이상이어야 하는데 마그네슘-공기전지는 이에 대응할 수 있는 포스트 리튬이온전지다.
하지만 현재까지 마그네슘음극에서의 반응 효율이 낮고 공기양극에서의 반응속도가 느린 단점이 있었다. 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 연구 끝에 마그네슘음극ㆍ공기양극의 새로운 화학조성과 전지구조를 개발했다.
여러 물질들의 합성을 통해 개발한 마그네슘음극과, 공기양극의 탄소 소재 조성과 구조를 변경하여 개발한 마그네슘-공기전지는 반응 효율과 속도를 획기적으로 높이고 에너지효율과 에너지밀도를 향상시켜 기존에 비해 출력이 2배정도 향상됐다고 KIST는 설명했다.
마그네슘은 전 세계적으로 매장지역이 편중돼, 원재료 확보가 어려운 기존 리튬계 전지와는 달리 국내에 풍부한 매장량을 확보하고 있어 순수 국내 생산 소재로 전지를 제조할 수 있으며, 기술 자체가 매우 안전하고 친환경적인 것이 장점이다.
특히 지난달 강원 강릉 옥계에 포스코 마그네슘제련소가 준공, 가동에 들어감에 따라 수입에 의존하던 리튬을 마그네슘으로 대체하여 완전히 국산화할 수 있을 것으로 전망된다.
조 박사는 “이 전지 기술은 최근 전력공급부족에 의한 블랙아웃을 대비한 비상발전용 전원장치로도 활용 가능성이 높다”고 말했다.
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