전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

KAIST, 물 기반 전지 개발...리튬전지보다 98% '저렴'

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = KAIST에서 기존 리튬전지보다 98% 저렴한 전지를 개발했다.

KAIST 생명화학공학과 김희탁 교수와 신소재공학과 김상욱 교수 공동 연구팀은 전기화학 소자의 핵심 부품인 멤브레인을 사용하지 않고도 에너지 효율 80% 이상을 유지하면서 1000번 이상 구동되는 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다고 8일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 브롬 활물질을 전극내부에서 폴리브롬화물로 전환해 저장하는 다기능성 전극의 메커니즘의 모식도와 멤브레인을 장착하지 않고구동되는 전지의 실제 모습. [제공=KAIST] 2020.01.08 swiss2pac@newspim.com

이번 연구를 통해 일본, 미국의 수입에 의존해 온 다공성 분리막이나 불소계 이온교환막을 사용하지 않는 기술로, 해당 기술에 대한 대외 의존도를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

이주혁 박사과정과 변예린 박사후연구원이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced materials)'12월 27일자 표지논문에 선정됐다.(논문명: High-Energy Efficiency Membraneless Flowless Zn-Br Battery: Utilizing the Electrochemical-Chemical growth of Polybromides)

최근 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 불안정한 전력 공급을 해결하기 위해 전기 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장장치(ESS)가 주목받고 있다.

현재는 리튬이온전지가 에너지저장장치용 이차전지로 사용되고 있으나 발화성 유기 전해액 및 리튬계 소재로 인한 발화의 위험성을 지니고 있다. 지난 2017년부터 올해 10월까지 총 21건의 에너지저장장치 화재사고가 발생했으며, 전체 에너지저장장치 시설 1490개 중 35%인 522개의 가동이 중단되기도 했다.

이러한 이유로 물을 전해질로 사용한 비 발화성 물 기반 이차전지 기술이 에너지저장장치용 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 특히 다양한 물 기반 전지 기술 중 아연과 브롬을 활물질로 사용하는 아연-브롬 레독스 흐름 전지는 높은 구동 전압 및 높은 에너지 밀도를 가져 1970년대부터 지속해서 개발돼왔다.

그러나 아연-브롬 레독스 전지는 브롬이 아연과 반응해 전지 수명을 단축시키는 문제로 인해 상용화가 지연됐다. 이러한 반응을 억제하기 위해 펌프를 이용해 브롬이 함유된 전해질을 외부 탱크로 이송해 왔으나, 이는 펌프 구동을 위한 에너지 소모 및 브롬에 의한 외부 배관이 부식되는 문제를 동반한다.

브롬을 포획하는 전해질 첨가제 및 브롬의 이동을 차단할 수 있는 멤브레인에 대한 개발이 진행됐으나, 가격증가 및 출력 저하의 문제점이 발생했다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 김희탁 KAIST 생명화학공학과 교수, 김상욱 KAIST 신소재공학과 교수. [제공=KAIST] 2020.01.08 swiss2pac@newspim.com

김희탁 교수와 김상욱 교수 공동 연구팀은 일본, 미국에 의존하던 값비싼 멤브레인 소재와 어떠한 첨가제도 사용하지 않는 새로운 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다.

전해질 내의 이온과 외부 전기회로 사이의 전자를 주고받는 한정된 역할만 수행하던 전극의 기능에 멤브레인과 첨가제가 담당하던 브롬을 포획할 수 있는 기능을 추가했다.

질소가 삽입된 미세기공 구조를 전극 표면에 도입해 미세기공 내부에서 비극성 브롬을 극성 폴리브롬화물로 전환한 뒤, 질소 도핑 카본과 폴리브롬화물간 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 통해 폴리브롬화물을 기공 내부에 고정했다.

이 기술은 멤브레인의 기능을 전극이 담당하므로 고가의 멤브레인이 필요 없으며, 브롬을 외부 탱크가 아닌 전극 내부에 저장함으로써 펌프 및 배관을 제거할 수 있어 가격 저감 및 에너지 효율을 증대했다.

연구팀이 개발한 다기능성 전극을 이용한 멤브레인을 사용하지 않는 물 기반의 아연-브롬 전지는 리튬-이온 전지보다 약 98% 저렴할 뿐 아니라, 에너지 효율 83% 이상을 보이며 1000 사이클 이상 운전이 가능하다.

김상욱 교수는 "차세대 물 기반 전지의 한계를 극복하기 위한 나노소재 기술을 이용한 새로운 해결책을 제시했다"라고 말했다.

김희탁 교수는 "이번 연구를 통해 기존보다 안전하고 경제적인 에너지저장장치의 개발이 가속화되기를 기대한다"라고 말했다.

이번 연구는 KAIST 나노융합연구소, 에너지클라우드 사업단, 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단의 지원을 받아 수행됐다.

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
남부 호우 위기경보 '주의' 상향 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 정부가 남부지방을 중심으로 호우특보가 확대되면서 기습적인 폭우에 대비해 수해 대응 수준을 끌어올렸다. 행정안전부는 남부지역에 호우특보가 발효된 가운데 예상치 못한 강한 비가 추가 내릴 가능성에 대비해 16일 오전 7시를 기해 호우 위기 경보 단계를 '관심'에서 '주의'로 한 단계 상향했다고 밝혔다. [서울=뉴스핌]김광용 행정안전부 재난안전관리본부장이 4일 정부세종청사 중앙재난안전상황실에서 '재해복구사업 추진상황 점검회의'를 주재하며, 지난해 산불·호우 피해 복구 상황과 재발 방지 대책을 점검하고 있다.[사진= 행정안전부] 2026.05.04 photo@newspim.com 이에 따라 지방자치단체를 포함한 각 관계기관에는 취약 시간대 대응 체계를 강화하고, 산사태나 침수 위험 지역에 대한 선제적인 통제와 주민 대피 조치를 취하도록 지시했다. 또한 재난 예·경보 시스템을 활용해 위험 상황 시 행동 요령을 신속히 안내할 것을 주문했다. 특히 집중호우가 예상되는 지리산 인근 지역의 피해를 막기 위해 경남 현지에 현장상황관리관 3명을 긴급 파견했다. 앞서 행안부는 이날 오전 6시 30분 재난안전관리본부장 주재로 상황판단회의를 열고, 전국 주요 강수 현황과 피해 발생 여부를 점검했다.  기상청에 따르면 오전 7시 40분 기준 전남 영암·목포·해남·무안에 호우경보가 내려졌고, 전남광주·경남·제주 곳곳에 호우주의보가 발령됐다. wonjc6@newspim.com 2026-08-16 10:08
사진
서울 그린벨트 해제 초읽기 [서울=뉴스핌] 이동훈 기자 = 정부가 수도권 주택 공급 확대를 위해 7만3000가구 이상 규모의 신규 공공주택지구를 추가로 내놓는다. 이르면 다음 달 말 후보지가 공개될 것으로 예상되면서 서울 내 개발제한구역(그린벨트)이 얼마나 포함될지 관심이 커지고 있다. ◆ 서울 그린벨트 해제 여부가 최대 관심 16일 정부와 부동산업계에 따르면 국토교통부는 ′8·13 공급대책′에서 밝힌 연내 7만3000가구+α 규모의 신규택지 공급계획과 관련해 지방자치단체와 막바지 후보지 협의를 진행하고 있다. 김윤덕 국토부 장관은 지난 14일 기자간담회에서 7만3000가구 물량에 대해 "행정·실무 절차만 남아 있다"며 조만간 후보지를 발표하겠다는 뜻을 밝혔다. 김윤덕 국토교통부 장관이 13일 오전 서울 종로구 정부서울청사에서 '전월세 및 매매시장 안정을 위한 주택 신속공급 방안 및 부동산 시장 안정을 위한 금융 종합대책' 발표를 하고 있다. 왼쪽부터 김윤덕 장관, 이억원 금융위원장, 임기근 국무조정실장. [사진 = 뉴스핌DB] 앞서 정부는 서울 강서구 염창공원 일대와 경기 남양주시 와부읍 고려대 덕소농장 일대, 경기 광주시 장지동 경강선 광주역 일원 등 3곳을 신규 택지로 확정했다. 이들 지역에서 총 2만7000여가구를 공급하고 2029년 착공에 들어간다는 계획이다. 여기에 추가 신규택지 7만3000가구+α를 더해 수도권에서 총 23만가구 이상의 추가 공급을 추진한다. 시장의 관심은 서울 그린벨트에 쏠리고 있다. 정부가 추가 택지 확보에 나서면서 그동안 공급 후보지로 꾸준히 거론됐던 지역들이 다시 주목받고 있기 때문이다. 대표적으로 서초구 내곡동 예비군훈련장과 강남구 세곡·자곡동 일대, 수서차량기지, 송파구 방이동 올림픽선수촌 주변이 거론된다. 서울 인접 지역에서는 경기 하남 감북지구가 후보지로 언급된다. 이들 지역은 서울 도심과 가깝고 교통 여건도 비교적 양호해 택지로 활용할 경우 공급 효과가 큰 곳으로 평가된다. 특히 강남권 그린벨트가 포함될 경우 서울 주택 공급을 늘리는 동시에 서울 접근성이 높은 입지를 확보할 수 있다는 점에서 관심이 크다. 다만 실제 후보지 선정까지는 넘어야 할 관문이 적지 않다. 서울시는 그동안 주택 공급을 위한 그린벨트 해제에 부정적인 입장을 보여왔다. 반면 국토부는 주택 공급을 위해 필요한 경우 그린벨트 활용을 검토할 수 있다는 입장이다. 최근 김 장관이 그린벨트 해제와 관련해 서울시와의 협의가 반드시 필요한 것은 아니라는 취지의 발언을 내놓으면서 양측의 입장차도 다시 부각되고 있다. 정부와 서울시의 협의가 원만하게 이뤄지지 않을 경우 중앙정부가 공공주택지구 지정 권한 등을 활용해 사업을 추진할 수 있을지도 관심사다. 그럼에도 서울시와 지역 주민들의 반발 등을 고려하면 실제 사업 추진 과정에서 상당한 진통이 예상된다. ◆ 오세훈·김윤덕 20일 회동…공급 협의 분수령 정부와 서울시 간 협의 결과는 오는 20일 예정된 김윤덕 국토부 장관과 오세훈 서울시장의 면담에서 일부 윤곽이 드러날 가능성이 있다. 김 장관은 지난 14일 "오 시장이 요구한 사안 가운데 상당 부분은 수용했고 일부 쟁점이 남아 있다"며 지속적으로 협의하겠다는 입장을 밝혔다. 8·13 공급대책 발표 이후 정부와 서울시가 서울 지역 주택 공급 방안을 놓고 공식적으로 논의하는 자리라는 점에서 이번 회동에 관심이 쏠린다. 서울시는 그린벨트 해제보다는 정비사업 활성화와 도심 내 유휴부지 활용 등을 통한 공급 확대를 선호하는 것으로 알려졌다. 반면 정부는 정비사업만으로는 단기간에 필요한 공급 물량을 확보하기 어렵다는 판단 아래 신규택지와 그린벨트 등 가용 부지를 폭넓게 활용한다는 방침이다. 결국 이번 추가 신규택지의 핵심은 7만3000가구라는 물량 자체보다 서울 접근성이 높은 입지를 얼마나 확보할 수 있느냐가 될 전망이다. 부동산업계 관계자는 "수도권에 7만3000가구 이상의 신규택지가 추가되더라도 서울 접근성이 떨어지는 지역에 집중되면 시장의 체감 효과는 제한적일 수 있다"며 "강남권을 포함한 서울 그린벨트 활용 여부와 정부·서울시 간 협의 결과가 추가 공급대책의 성패를 좌우할 것"이라고 말했다. leedh@newspim.com 2026-08-16 15:03
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동