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[헤럴드경제=구본혁 기자] 폭발 없는 대용량 전기 저장장치(ESS)인 ‘철-크롬계 흐름 전지’의 수명을 늘릴 수 있는 기술이 나왔다. 전력 생산량이 고르지 못한 풍력, 태양광 등 신재생에너지 생산 전기를 안전하게 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있는 길이 열렸다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이현욱 교수 연구팀은 KAIST 서동화 교수, 미국 텍사스대학교 귀이화 위 교수와 공동으로 철-크롬 흐름 전지의 성능 저하 원인을 밝혀내고, 전해질 조성을 조절해 반복되는 충·방전에도 용량을 유지하는 전지를케이앤컴퍼니 주식
개발했다.
흐름 전지는 일반적인 배터리와 달리 전극 물질이 물에 녹아 있는 전해액 형태로 있다. 전해액 자체가 전극처럼 작동하는 ‘액체 전극’인 셈이다. 전기를 저장하거나 꺼내 쓸 때는 이 전해액을 펌프로 흘려보내기만 하면 된다. 휘발성 전해질이 아닌 물을 사용해 폭발 위험이 없고, 탱크 속 전해액 양만 조절하면 전기 저장 용량을 자유롭릴게임 추천 사이트
게 바꿀 수 있어 풍력이나 태양광처럼 전력 생산이 일정하지 않은 신재생에너지를 저장하는 데 적합하다.
공동 연구팀은 고출력 철-크롬계 흐름 전지의 성능 저하 원인을 밝혀내고 이를 개선할 수 있는 전해액을 설계했다. 철-크롬계 흐름 전지는 가격 경쟁력은 뛰어나지만, 크롬의 반응성이 약한 탓에 충전이 느리고, 출력도 약하다. 헥사시아노크로메이STX분석
트라는 물질을 넣어 출력과 충전 속도를 개선할 수 있지만, 충·방전이 진행되면서 용량이 급격히 감소하는 문제가 있다.



철-크롬 흐름전지의 작동 원리와 전해액 안정화 전략 모식도.[UNIST 제공]


연구진이 밝혀낸 바골드스톡
에 따르면, 이는 크롬 이온을 둘러싸고 있는 사이아나이드(CN⁻) 이온이 수산화(OH⁻) 이온으로 교체되는 현상 때문이다. 충전 과정에서 수산화 이온이 과량 발생하게 되는데, 이 수산화 이온이 사이아나이드 이온 자리를 차지해 전해액 구조를 무너뜨리게 된다.
연구팀은 전해액 안의 사이아나이드 이온과 수산화 이온 농도 비율을 조절해 이 반응을젬벡스
억제하고, 전해액의 화학 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 전해액 배합 비율을 도출했다. 이 비율을 적용한 철-크롬 흐름 전지는 250회 이상 충·방전을 반복해도 용량과 효율 등을 유지했다.
이현욱 교수는 “값싼 철·크롬계 전해액으로도 오래 쓸 수 있는 고출력 흐름 전지를 만들 수 있다는 가능성을 보여준 연구”라며 “신재생에너지 발전량이 많고, 흐름전지를 설치할 만큼 국토 면적이 넓은 중국, 유럽 국가들이 큰 관심을 보이고 있는 기술”이라고 설명했다.
이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’에 7월 2일 온라인 게재됐다.