리튬공기 배터리

10년 후 전기기술은 우리의 삶과 세상을 어떻게 변화시킬까. 한국전기연구원(원장 유태환)은 첨단 전기기술 중에서 향후 10년 내 실현 가능할 것으로 예측되는 기술들을 대상으로 기술적 완성도, 실현가능지수, 사회적 경제적 파급효과 등을 고려해 ‘미래를 바꿀 KERI 10대 유망 전기기술’을 선정 발표했다. 10대 유망 전기기술로 △금속공기 배터리 △페이퍼 배터리 △마이크로 발전 △투명 태양전지 △무선 전력전송 △분산전원 △직류전원망 △전기자동차 △유연 투명전극 △무방열 LED이다. 이번 선정 작업을 총괄한 이홍식 전기연구원 연구정책실장은 “전기에너지는 ‘생산-수송-저장-이용’의 네 단계로 분류되는데, 이번 선정된 10대 유망 전기기술은 이 네 단계에 골고루 분포돼 있으며, 각 단계에서 전기에너지 공급자입장이 아닌 전기에너지 사용자 입장에서 사업이 유망한 기술을 선정했다”고 말했다. 이에 본지는 10대 유망 전기기술을 10번에 걸쳐 지면에 게재해 독자들의 이해를 돕고자 한다. <편집자주> ①금속공기 배터리…전기자동차 성패 내게 달렸다 미래에는 한번 충전으로 서울-부산 거리를 운행할 수 있는 전기자동차를 지금의 가솔린차량과 비슷한 가격으로 구입할 수 있는 시대가 열릴 것으로 기대된다. 지난해 하이브리드 전기자동차가 상용화되면서 순수하게 전지로만 구종되는 자동차에 대한 기대감이 증폭되고 있고, 리튬이차전지가 가지는 한계를 극복하기 위하해 선진국에서는 아연공기전지를 포함한 금속공기전지를 다시 연구하기 시작했다. 금속공기전지는 금속을 음극(-극)으로 공기 중의 산소를 양극(+극) 물질로 사용하는 전지이다. 음극으로 사용되는 금속으로는 아연, 리튬, 알루미늄, 마그네슘 등 여러 종류가 있으며, 이중 아연과 리튬을 사용하는 전지가 최근 주목을 받고 있다. 그 이유는 이들 금속을 사용한 전지의 탁월한 에너지 저장 능력 때문인데, 아연을 사용한 경우 휴대폰용 전지의 2~3배, 리튬을 사용한 경우 이론적으로는 50배 정도의 더 많은 에너지를 같은 무게에 저장할 수 있다. 그러나 리튬을 사용한 금속공기전지기술은 아직 기초 연구에 머무르고 있기 때문에 먼 미래의 이야기다. 금속공기전지는 높은 에너지를 갖는 특성 때문에 주로 사용시간이 긴 응용분야에서 그 활약이 기대된다. 현재 보청기의 전원으로만 아연공기전지가 사용되고 있지만 향후에는 여러분야로 확장될 것으로 보여진다. 전기자동차가 그 중 유력한 분야로 현재의 리튬전지가 탑재된 차량의 1충전 주행거리가 160km에 머무르고 있지만 아연공기전지가 탑재된다면 500km 수준으로 연장될 것이다. 또한 저렴한 자동차 가격과 폭발위험성이 사라지는 점은 부가적으로 누릴 수 있는 해택이 될 수 있다. 아연공기전지는 약 80년 전에 상용화가 된 이래로 현재까지 보청기의 전원으로만 주로 이용되고 있다. 이는 이 전지가 갖는 사용상의 제약(△수분에 취약 △공기가 공급되어야 함 △낮은 출력 등) 때문이었다. 전기연구원 관계자는 “하지만 최근 전지기술이 발전을 거듭하면서 그간 해결하지 못했던 애로사항이 하나 둘씩 해결의 실마리가 보이고 있다”며 “또한 더 오랜 시간 동안 전지를 사용하고자 하는 소비자의 기대감이 커짐에 따라 이 전지에 대한 평가가 다시 이뤄지고 있다”고 설명했다. 금속공기전지가 상용화 된다면 현재의 전기자동차 주행거리를 2배 이상으로 늘릴 수 있고, 가솔린자동차의 가격수준으로 전기자동차를 구입할 수 있기 때문에 전기자동차의 보급이 급속히 이뤄질 것이다.

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