'흐름전지'기사

[앵커]

사이언스 투데이의 요일별 특화 프로그램, 오늘은 '특허&이슈' 코너입니다.

오늘은 한국지식재산전략원의 전상규 전문위원과 함께 흥미로운 발명과 특허에 대해 알아보겠습니다.

오늘은 전해주실 소식, 어떤 내용인가요?

[인터뷰]

무더위가 계속되는 가운데 원전 가동 중단 사태와 전력소비량의 급증으로 최악의 전력난이 우려되면서 절전이 화두가 되고 있는데요.

오늘은 전력소비량이 많은 피크 시간대에 사용하기 위해 전기를 저장하는 에너지저장장치 중에서 이차전지인 레독스 흐름전지에 대해 소개해 드리고자 합니다.

[앵커]

이차전지라면 일반적으로 리튬전지를 많이 들어봤는데요, 레독스 흐름 전지라고 하면 좀 생소한데 어떤 것인지 자세히 설명해 주시죠

[인터뷰]

레독스는 영어로 산화·환원의 줄임말인데요, 레독스 흐름 전지는 전해액의 산화·환원을 이용하여 충전과 방전이 되고, 전해액의 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 저장하는 전지입니다.

레독스 흐름 전지는 초기에 설치비용이 적게 들고, 용량제한이 없어서 대용량화가 가능하구요 수명이 오래 간다는 장점이 있어 최근에 연구가 활발하게 진행되고 있습니다.

[앵커]

여러 가지 장점을 가지고 있는 전지인 것 같은데요, 구체적으로 어떤 원리를 이용하는지 좀 더 자세히 설명해 주세요.

[인터뷰]

레독스 흐름 전지는 산화상태가 다른 활성물질을 포함하는 전해액이 이온교환막을 사이에 두고 만날 때 전자를 주고받아 충전과 방전이 되는 원리를 이용합니다.

일반적으로 레독스 흐름 전지는 전해액이 담겨있는 탱크와 충전과 방전이 일어나는 전지 셀, 그리고 전해액을 탱크와 전지 셀 사이에 순환시키기 위한 순환펌프로 구성됩니다.

산화와 환원이 일어나는 전지 셀과 전기에너지가 저장된 탱크가 분리된 구조이기 때문에 전지 셀의 수를 변경해서 출력을 자유롭게 조절할 수 있고요.

전해액을 담고 있는 저장탱크의 용량을 어떻게 정하느냐에 따라 전기용량도 자유롭게 설계가 가능한 장점이 있습니다.

[앵커]

출력과 용량을 자유롭게 설계할 수 있는 것이 장점이라고 하셨는데요, 이 밖에도 레독스 흐름 전지는 다른 이차전지에 비해 어떤 장점이 더 있을까요?

[인터뷰]

앞서 말씀드렸듯이, 레독스 흐름전지는 여러 개의 전지 셀들을 스택으로 구성할 수 있고, 같은 탱크에 저장된 전해액을 이 스택에 공급하게 되는데요.

그렇기 때문에 다른 이차전지에 비해 셀들 간의 출력편차가 적어 셀 밸런싱 작업이 필요가 없습니다.

그리고, 상온에서 작동되고 전해액에 위험물이 사용되지 않기 때문에 유지보수도 쉽습니다.

물론 이산화탄소를 배출하지도 않고요, 전해액은 반영구적으로 순환시키면서 재사용이 가능하기 때문에 비용도 적게 들고 자원을 효과적으로 활용할 수 있는 장점이 있습니다.

[앵커]

여러모로 장점이 많은 레독스 흐름전지를 상용화하기 위해서는 넘어야 할 산도 많을 것 같은데요, 어떤 기술이 중점적으로 연구되고 있나요?

[인터뷰]

이차전지를 대용량 전력저장용 전지로 사용하려면 에너지밀도가 높아야 하고 오래가고 가격도 저렴해야 하는데요.

이런 조건을 만족하기 위해서는 활성물질과 이온교환막이 레독스 흐름 전지의 성능에 가장 중요한 역할을 합니다. 따라서, 에너지 효율이 높은 활성물질과 전기저항이 작은 이온교환막을 확보하기 위해서 세계 각국이 노력하고 있습니다.

우리나라는 레독스 흐름전지에 대한 연구기반이 취약하다고 하는데요.

급격한 전력수요 증가에 대응하기 위해서나 정전과 같은 공급저하에 대응하기 위해 필요에 따라 자유롭게 출력을 제어할 수 있는 레독스 흐름전지에 대한 기술개발과 연구의 활성화를 위해서 기업뿐만 아니라 정부차원의 지원이 필요한 시점이라고 봅니다.

[앵커]

대부분의 에너지를 수입에 의존하는 우리나라의 특성상 에너지이용효율을 향상하는 것이 매우 중요하다고 하는데요.

레독스 흐름전지와 같은 에너지저장기술에 대한 기술개발과 연구가 활성화되어야 할 것 같습니다.

그럼 여기서 잠깐 이번 주에는 어떤 특허 뉴스가 있는지 살펴보고 계속 이야기를 이어가도록 하겠습니다.

한주의 특허이슈를 살펴봤는데요, 이 중 주목할 만한 뉴스는 뭔가요?

[인터뷰]

전력 대체용 이색상품이 인기라고 하는데요.

올 여름 찜통더위와 장맛비가 기승을 부리는 가운데 전력수급도 좋지 않아 전기 없이 더위를 쫓을 수 있는 상품에 관심이 모아지고 있습니다.

특허청에 따르면, 2000년부터 2012년까지 쿨소재 상품에 관한 특허출원은 총 80건이 출원되었는데요.

폭염과 열대야가 이어진 2007년부터 2012년까지 쿨소재는 한해 평균 9건 정도로 특허출원이 급상승했다고 합니다.

[앵커]

왠지 톡톡 튀는 아이디어 제품들이 많이 있을 것 같은데요, 어떤 상품들이 특허로 출원되고 있나요?

[인터뷰]

열대야에 잠자리나 사람이 앉을 때 사용하면 좋은 '쿨매트'나 '쿨방석'의 특허출원은 21건 출원되고 있는데요.

이 제품들은 사람의 등이나 엉덩이의 열을 쉽게 흡수하는 흡수성 폴리머로 만들어져서 우리몸의 체감 온도를 약 3도에서 5도 정도 낮아지게 한다고 합니다.

[앵커]

체감 온도가 3도에서 5도 정도 낮아지면 에어컨이나 선풍기를 켜지 않고도 시원하게 보낼 수 있겠군요?

이렇게 실내에서 사용할 수 있는 쿨매트나 쿨방석 이외에 실외에서 사용할 수 있는 제품들도 특허로 출원되고 있나요?

[인터뷰]

찜통더위에 쓰면 좋은 '쿨모자'나 목을 시원하게 하는 '쿨 머플러'도 출원이 되고 있다고 하는데요, 이 제품들은 머리나 이마, 목에 닿는 밴드부를 쿨소재로 하여 체온을 낮춰 시원함을 느끼게 해주고요.

야외 활동을 할 때 자외선으로부터 팔을 보호해주고 시원함을 느끼게 하는 '쿨토시'나 조끼에 쿨소재를 적용한 '쿨조끼' 등 다양한 쿨링-매직 상품들도 눈에 띕니다.

[앵커]

올 여름 최악의 전력난으로 정부나 민간 할 것 없이 에너지 절약에 힘쓰고 있는데요,

레독스 흐름전지와 같이 전기를 저장하여 필요한 때에 사용할 수 있도록 해주는 에너지 저장기술과, 체감온도를 낮추어 에너지 절감에 도움을 주는 쿨링 제품들을 잘 활용하여 올 여름 무더위를 슬기롭게 극복할 수 있기를 기대해 봅니다.

오늘 말씀 감사합니다.

지금까지 한국지식재산전략원 전상규 전문위원이었습니다.