UNIST(총장 정무영)가 에너지 분야 공공기관들과 함께 바닷물을 이용해 전기를 저장하고, 생산할 수 있는 ‘해수(海水)전지’ 개발에 나선다. 3년간 50억 원의 연구비를 확보해 친환경, 초저가, 고안정성의 해수전지의 상용화 시대를 앞당길 전망이다.
UNIST는 한국전력공사와 한국동서발전과 해수전지 공동연구에 나선다. 한국전력공사는 해수전지 개발을 위해 2019년까지 30억 원을, 한국동서발전은 2018년까지 20억 원의 연구비를 투자한다. UNIST가 최대 3년 간 총 50억 원의 연구비를 확보한 것이다.
해수전지는 지구상에서 가장 풍부한 자원인 해수를 에너지원으로 이용해 전기 에너지를 저장하고, 생산하는 친환경 에너지 저장장치다. 현재 가장 많이 쓰이는 리튬이온전지보다 생산 가격이 절반 이상 저렴하며, 해수를 이용함으로써 열 제어가 자체적으로 가능해 폭발의 위험이 적다. 해수전지는 물과 소금만 있으면 작동해 가정과 산업체의 에너지 저장장치(ESS)로 활용 가능하며, 특히 대형 선박 및 잠수함, 원자력 발전소의 비상 전원 장치로도 적용될 수 있다.
해수전지가 전기를 저장하고, 생산할 수 있는 이유는 해수의 나트륨 이온이 리튬 이온과 비슷한 성질을 가져서다. 해수전지는 충전 시 해수의 나트륨 이온을 추출해 이를 음극으로 저장했다가, 방전 시 물을 양극삼아 이 둘을 반응시켜 전기를 생산한다.
하지만 해수전지는 전기의 출력을 높여야 한다. UNIST는 이를 해결하기 위해 한국전력공사와 해수전지의 기본 단위인 셀의 최적화와 공정법의 규격화에 나선다. 이를 통해 다양한 크기와 모양의 셀을 제작하고, 에너지 충전 용량을 20Wh(와트)급까지 향상시킬 계획이다. 일반적으로 스마트폰의 전지 용량이 10Wh급이다.
한국동서발전과는 해수전지의 대량 생산을 위한 시험 가동 설비를 구축하고, 셀들을 연결해 출력을 향상시키는 해수전지팩을 개발한다. 공동 연구팀은 1kWh(킬로와트아워) 급 해수전지팩을 우선 개발하고, 2018년까지 10kWh급 해수전지팩을 울산화력발전소에 시범 구축할 계획이다. 10kWh는 4인 가정이 하루에 필요한 평균 에너지량이다.
공동연구를 주관하는 김영식(43) UNIST 교수(에너지 및 화학공학부)는 “해수전지가 상용화면 47조원 규모의 에너지저장장치 시장을 선도할 수 있다”며 “에너지 신산업 활성화에 기여하고, 해외시장 진출을 통해 국가의 미래 신성장동력으로 자리매김할 것”이라고 말했다.
김 교수는 2015년 ‘포투원(4 to One)’이라는 벤처를 창업해 누구나 쉽게 해수전지를 연구 할 수 있는 동전 형태의 해수전지와 테스트 키트를 개발해 판매 중이다. 또해수전지의 핵심소재 중 하나인 고체 세라믹 전해질 합성기술을 2015년 지역 중소기업(씨앤켐)에 이전했다. 이 기업은 연간 고체 세라믹 전해질 10만개 이상을 대량 생산할 수 있다.
한편, UNIST는 한국전력공사와 31일(화) 오후 3시 한국전력공사 본사(전라남도 나주 소재)에서 해수전지의 공동연구를 위한 MOU를 체결했다. 지난 24일(화)에는 한국동서발전 측과 공동 연구를 위한 첫 번째 회의를 개최해 연구에 착수했다.
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