한전 전력연구원, ESS용 차세대 이차전지 개발 착수

한국전력 전력연구원(원장 배성환)은 풍력, 태양광 등 신재생에너지 보급 확대를 위해 ‘ESS용 차세대 이차전지’ 개발에 착수한다고 밝혔다.

ESS용 차세대 이차전지는 전해질 용매로 물을 사용함으로써 발화의 위험이 없고, 망간과 아연을 적용해 제조 원가를 기존 리튬이차전지 대비 1/3 이하로 절감이 가능하다.

전력연구원은 4월에 ESS용 20Ah급 수계 이차전지 개발에 착수해 2020년까지 소재·설계·제작 원천기술을 확보할 계획이다.

리튬이차전지는 휴대폰, 노트북 등 소형 전자제품부터 전기자동차 및 대용량 ESS까지 폭넓게 사용되고 있다. 현재 ESS에 주로 사용되는 리튬이차전지는 높은 에너지 밀도를 갖지만, 발화 위험 등 안전성 문제와 높은 가격(650달러/kWh)으로 시장 확대에 어려움이 따른다.

이에 대한 해결방안으로 기존 일차전지에 사용됐던 저가의 망간 및 아연을 전극 소재로 사용해 전지 제조 단가를 70%까지 절감할 수 있으며(200달러/kWh), 물을 용매로 약산성의 전해질을 사용해 발화 위험이 없다.

또 현재 리튬배터리와 같은 수준인 6,000회의 충방전 사이클과 출력밀도를 갖는 이차전지를 개발할 계획이라고 전력연구원 관계자는 설명했다.

수계 전해액 조성의 최적화, 저가의 양·음극 소재 개발 및 실제 ESS 운전 조건에서의 평가기술 개발을 통해 30Wh 이상의 상용화급 대용량 셀을 개발하고, 향후 한전이 보유하고 있는 ESS에 시험 적용할 예정이다.

환경 친화적이며 저가인 망간계 다가이온전지는 기존 이차전지에 비해 열적으로 안전하고 고에너지 밀도 확보가 가능하므로 신재생에너지 시장 확산에 필요한 성능과 가격을 만족할 것으로 기대된다.

수계 이차전지를 1MWh급 ESS에 적용할 경우, 약 4억원의 비용 절감 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상되며, 개발된 전지는 대용량 ESS 시장 확대는 물론 전기자동차, 차세대 ICT용 전원에까지 응용이 가능하다.

향후 ESS에 적용 가능한 차세대 이차전지 시스템을 개발해 현재 경제성 확보에 어려움이 있는 피크저감 용도에 우선 적용하고, 성능 개선을 통해 신재생에너지 출력 안정화 용도 등 다양한 적용 분야로 시장을 확대할 계획이다.

전력연구원은 저가 신소재를 이용한 차세대 이차전지 개발을 통해 국가 에너지신산업을 선도하고 신재생에너지 확산에 기여함으로써 관련 산업생태계의 활성화 및 글로벌 시장 경쟁력 강화에 주도적인 역할을 수행할 예정이라고 밝혔다.