구기고 가위질 해도 '쌩쌩' …카드보다 얇은 '꿈의 배터리'

[그린비즈니스위크 2023] 에너지硏, 전고체전지 비롯해 그린수소 생산 기술 등 대거 선보여

한국에너지기술연구원이 개발한 산화물 기반 전고체 전지 개발 성과. / 영상=한국에너지기술연구원

배터리가 카드보다 얇고 그 형상을 구부리거나 잘라도 끄떡없다면 믿을 수 있을까. 한국에너지기술연구원이 개발한 '전고체 전지'라면 가능한 현실이다. 전고체 전지는 향후 전기차에 적용돼 주행거리 향상과 화재 위험성을 낮출 수 있어 미래 기술로 꼽힌다.

에너지연은 23일 서울 강남구 코엑스에서 국회 수소경제포럼이 주최하고 머니투데이·코엑스가 공동 주관한 '그린비즈니스위크(GBW) 2023'에서 산화물 기반 전고체 전지 개발 성과를 이같이 소개했다. 다소 어려운 기술임에도 GBW 2023을 찾은 산업체 관계자들과 관람객이 관심을 드러냈다.

장보윤 에너지연 책임연구원 연구팀은 최근 전고체 전지용 복합 고체전해질을 개발했다. 연구팀이 개발한 복합 고체전해질은 두 가지 이상 고체전해질을 혼합해 성능을 향상시킨 소재로 적층형 구조다. 이를 통해 전지 안에서 전류를 만들 수 있는 이온전도성을 10배 높였고, 안정성도 대폭 끌어올렸다.

복합 고체전해질을 적용한 전고체 전지는 기존 이차전지의 에너지밀도 한계를 뛰어넘었다. 또 전지를 구부리거나 잘라도 안정적으로 구동돼 발화나 폭발 문제가 일어나지 않았다. GBW 2023에 참여한 에너지연 관계자는 "이 기술은 전고체 전지 스타트업인 에이에스이티에 이전했다"며 "현재 2026년 상용화를 목표로 산업체와 기술협력을 진행 중"이라고 했다.

연구진이 개발한 전지를 구부리고 자르는 극한 상황에서도 안정적으로 구동되는 모습. / 사진=한국에너지기술연구원

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물(H2O) 전기분해로 수소(H2) 생산…수소경제, 탄소중립 대응 가능

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에너지연은 이날 조현석 책임연구원 연구팀이 국산화한 '그린수소 생산기술'도 소개했다. 그린수소는 태양광 또는 풍력 같은 신재생에너지를 통해 얻은 전기에너지를 물에 가해 수소와 산소를 생산하는 방식이다.

연구팀은 세계 최고 수준의 고성능, 고안정성 '차세대 알칼라인 수전해 분리막 기술'로 이를 실현했다. 30㎾(킬로와트)급으로, 해외 상용제품 대비 수소생산 밀도를 3배 이상 향상시켰다. 또 수소와 산소의 혼합에 의한 폭발 위험도 현저히 낮췄다. 연구팀이 개발한 알칼라인 수전해 분리막 등 관련 기술은 GS건설에 이전됐다.

에너지연은 GBW 2023에서 김우현 책임연구원 연구팀이 국산화한 '시장보급형 천연가스 개질 고순도 수소생산 유닛'도 소개했다. 이 기술은 향후 수소충전소에 활용될 수 있다. 또 수소를 사용하는 반도체, 금속가공, 정밀화학, 제약 등 다양한 분야에서 활용이 전망된다. 이 기술은 2020년 5월부터 현재까지 원일 T&I에 총 3차례 120억원 규모로 이전됐다.

에너지연은 이날 △고효율 수소생산과 발전이 가능한 고체산화물 전지 기술(유지행 책임연구원) △고성능 저가 양방향 고온수전해 연료전지 셀-스택 제작 기술(서두원 책임기술원) △재생에너지 변동성 제어가 가능한 저가 장주기 플로우배터리 에너지저장장치(진창수 책임연구원) 등도 소개했다. GBW 2023에 선보인 에너지연 기술은 향후 수소경제 구축과 탄소중립 대응 등에 활용될 수 있다.

한국에너지기술연구원이 개발한 30㎾(킬로와트)급 알칼라인 수전해 스택과 운전 장치 모습. / 사진=한국에너지기술연구원

김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr