해수전지는 지구상에서 가장 풍부한 자원인 해수를 에너지원으로 이용해 전기 에너지를 저장하고 생산하는 친환경 에너지저장장치((ESS)다. 해수전지가 전기를 생산·저장하는 원리는 바닷물의 나트륨이온(sodium ion)이 리튬이온(Li-ion)과 비슷한 성질을 갖고 있기 때문이다.
현재 가장 많이 쓰이는 리튬이온전지보다 생산 가격이 절반 이상 저렴하며, 해수를 이용함으로써 열 제어가 자체적으로 가능해 폭발의 위험성이 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.
UNIST는 한전과 해수전지의 기본 단위인 셀의 최적화와 공정법의 규격화에 나선다.
이를 통해 다양한 크기와 모양의 셀을 제작하고, 에너지 충전용량을 20Wh(와트아워)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 1kWh급 해수전지팩을 우선 개발하고 2018년까지 10kWh급 해수전지팩을 울산화력발전소에 시범 구축할 계획이다. 10kWh는 4인 가정이 하루에 필요한 평균 에너지량이다.
공동연구를 주관하는 김영식(43) UNIST 에너지 및 화학공학부 교수는 "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.
또 해수전지의 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.
UNIST는 한국전력공사와 31일 오후 3시 전남 나주의 한국전력공사 본사에서 해수전지의 공동연구를 위한 MOU를 체결한다.
지난 24일에는 한국동서발전 측과 공동 연구를 위한 첫 번째 회의를 개최해 연구에 착수했다
해수전지는 우리나라에서 처음 시도하는겁니다.
나트륨은 리튬과 같은 족으로 리튬과 비슷한 성질을 가지고 있습니다. 그래서 아마 리튬을 대체할 원소로 나트륨을 사용한것 같습니다.
비싸고 매장량이 제한 되어 있는 리튬에 비해 나트륨은 바다에서 쉽게 구할 수 있습니다.
지구 표면적의 약 70%가 바다로 이루어져 있으며 그중 3.5%가 이온으로 이루어져 있습니다. 3.5%의 이온 중 나트륨 이온은 30.6%가 존재하는데요, 바다가 지구 표면적의 약 70%라는 것을 생각하면 매우 많은 양입니다
양이 많아 쉽게 얻을 수 있는 대신, 단점도 있습니다.
나트륨은 리튬보다 원자의 크기가 리튬과 같은 부피 당 에너지를 내기 위해서는 배터리가 무거워져야 합니다.
그리고 나트륨 금속의 경우 리튬 금속보다 반응성이 커 리튬보다 위험할 수 있습니다.
하지만 이온상태라면 상황은 다릅니다. 해수 전지는 바닷속의 나트륨 이온을 사용하기 때문에 큰 규모에도 안정적입니다.
리튬은 거의 독점 시장입니다.
중국의 희토류 금속 독점으로 리튬 가격 조절을 합니다.
이번 프로젝트가 좋은 결과가 나오면 중국에 한방 먹일수가 있을겁니다.
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