화학뉴스

한국화학연구원이 바나듐 레독스흐름 배터리 상용화에 착수했다.
한국화학연구원 홍영택·김태호·이장용 박사팀이 차세대 ESS(Energy Storage System)로 주목받고 있는 바나듐 레독스흐름 배터리의 핵심소재인 이온전달막을 개발해 스탠다드에너지에게 기술을 이전하고 상용화에 착수할 계획이라고 밝혔다.
국내에서는 ESS로 현재 주로 LiB(리튬이온전지)를 많이 사용하고 있으나 출력용량이 높으나 안전에 취약하다는 단점이 지적돼왔다.
반면, 차세대 ESS로 주목받고 있는 바나듐 레독스흐름 배터리는 대용량으로 만들 수 있으며 수명이 평균 20년 이상으로 길고 화재위험이 없어 안전할 뿐만 아니라 비상전력 공급 및 신재생에너지 발전 분야와 연계할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
바나듐 레독스흐름 배터리는 황산에 바나듐을 녹인 전해액이 산화, 환원 반응을 일으키면서 전위차를 발생시켜 에너지가 충전·방전되는 배터리로, 배터리 내부의 이온전달막이 화학반응에 필요한 수소 이온을 통과·전달하는 역할을 한다.
즉, 이온전달막이 레독스흐름 배터리의 핵심소재이며 배터리의 성능과 수명을 좌우하고 있다.
현재 과불화탄소계 소재를 주로 사용하고 있으나 특정이온을 선택해 전달하는 성능이 낮고 가격이 비싸며 환경에 유해하다는 단점이 있어 세계적으로 가격이 저렴하고 성능이 우수한 비과불화탄소계 이온전달막 소재를 개발하기 위한 연구가 이어지고 있다. 
국내 연구팀은 술폰산기를 갖는 새로운 폴리페닐렌 구조의 멀티블록 공중합체를 설계한 후 분자구조의 연결고리를 튼튼히 하고 강화 복합막 형태로 제조해 내구성을 극대화함으로써 세계에서 처음으로 비과불화탄소계 이온전달막을 개발해 상용화에 착수하게 됐다.
새로운 소재는 높은 전류밀도에서도 강한 내구성과 우수한 성능을 유지한 것으로 확인됐다.
이미 2018년 11월 해당 기술을 바나듐 레독스흐름 배터리 전문기업 스탠다드에너지에게 이전해 배터리 완제품에 적용하고 수명 테스트를 포함한 기초성능 시험을 완료했으며 안전성 평가와 제조공정 최적 가동조건 검증 등을 거쳐 상용화에 박차를 가할 계획이다. 
스탠다드에너지사는 KAIST와 MIT 박사 출신들이 설립한 배터리 전문기업으로, 혁신적인 완전 모듈형 바나듐 레독스흐름 배터리 WAVE Battery를 세계 최초로 개발해 국내외에서 큰 주목을 받고 있다.
바나듐 레독스흐름 배터리는 2025년 ESS용 대용량 배터리 시장에서 20% 이상의 점유율을 확보할 것으로 예상된다. (K)