리튬이온 이차전지보다 안전하고 원가는 절반 수준
ESS 구축비용 낮춰 ESS 보급·신재생 확산에 도움

한국전력이 리튬이온전지보다 안전하면서도 가격은 절반 수준인 차세대 이차전지 개발에 성공했다.
전지는 한번 쓰고 버리는 건전지와 같은 일차전지와 충전해서 다시 쓸 수 있는 이차전지로 분류한다.
이차전지는 외부의 전기에너지를 화학에너지의 형태로 바꿔 저장해 두었다가 필요할 때 전기를 만들어낸다.
리튬이온전지는 납축전지보다 유해물질 배출이 적고 충전·방전이 반복될수록 전지 용량이 감소하지 않으며 에너지밀도가 높아 현재 많이 쓰이고 있다.
이와 같은 장점에도 불구하고 리튬이온전지에 사용되는 전해질은 불이 붙기 쉬운 인화성 유기물을 사용해 화재 등 안전성에 대한 우려가 있다.
또한, 리튬이온전지의 핵심 소재인 리튬은 볼리비아, 칠레 등 남미 일부 지역에만 존재해 원재료 수급 불안정 및 가격 상승은 ESS(에너지저장장치)의 초기설치 비용을 증가시킨다.
한전은 리튬이온전지의 안전성을 확보하고 고비용 문제를 해소하기 위해 2017년부터 3년간 연구를 진행했다.
이어 2020년 5월 국내 최초로 리튬 대신 망간(Mn)을 이용한 20Ah급 차세대 이차전지 개발에 성공했다.
이번에 개발한 이차전지는 리튬이온전지의 양극 물질을 지구에서 12번째로 풍부한 원소인 망간으로 대체해 비용을 낮췄고, 전해질은 불이 붙지 않는 수용액을 사용해 안전도를 강화했다.
20Ah는 20A 전류를 1시간 동안 사용 가능한 양으로 ESS에 들어가기 위한 이차전지의 최소 용량이다.
지금까지 국내에서 망간을 이용한 이차전지는 대용량화의 어려움으로 용량이 1Ah 이내가 최대였다.
한전의 차세대 이차전지는 기존 리튬이온전지 대비 가격은 절반에 불과하면서 안전성이 높아 향후 고가의 리튬이온전지로 어려움을 겪는 국내 업체에 안전하고 저렴한 이차전지를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
한전은 현재 국내에서 ESS용으로 운용 중인 리튬이온전지를 차세대 이차전지로 교체 시 총 2,500억 원이 절감될 것으로 예상했다.
한전 전력연구원 관계자는 “태양광, 풍력 등 날씨의 영향을 받는 신재생에너지의 확대를 위해서는 대용량 ESS 구축이 필수적이다”라며 “한전의 차세대 이차전지는 ESS 구축 비용을 절반 수준으로 낮출 수 있어 국내 ESS 활성화를 통한 신재생에너지 확대에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

※용어 해설
에너지밀도: 단위 부피당 이차전지에 저장할 수 있는 전기에너지의 양을 말한다.
전해질: 이차전지 양극과 음극 사이 리튬이온의 이동 통로가 되는 물질이다. 주로 액체로 사용한다.
망간: 지구에서 12번째로 풍부한 원소의 일종으로, 산소와 결합한 이산화망간은 알칼리 건전지 등의 양극 물질로 쓰인다.
철과 결합 시 철강재의 강도를 높이는 성질이 있어 연간 3,150만톤이 철강산업에서 소비된다.

이번에 한전이 개발한 20Ah급 차세대 이차전지