에너지기술연구원, 촉매반응 이용해 고순도 전해액 대량생산
[이투뉴스] 에너지기술연구원(원장 김종남)이 에너지저장장치(ESS) 중 하나인 바나듐레독스 흐름전지의 효율을 높일 수 있는 촉매장치를 개발했다.
기존 리튬이온전지 기반 ESS는 저장용량이 높지만 발화사고가 발생한다. 이를 극복하기 위해 수계 전해질을 이용하는 바나듐레독스 흐름전지가 대안으로 떠오르고 있다. 바나듐레독스 흐름전지는 재생에너지발전 분야와 연계가 용이하지만 리튬이온전지 대비 높은 가격으로 인해 시장 확대에 걸림돌이 되고 있다.
바나듐 전해액은 흐름전지 핵심소재지만 전지가격의 절반을 차지한다. 바나듐레독스 흐름전지 시장 확대를 위해서는 성능이 우수한 바나듐 전해액을 값싸게 만드는 것이 핵심이다.
연구진이 개발한 바나듐 전해액 대량생산 촉매반응기는 기존 전기분해 및 금속환원법에 비해 순도 높은 전해액을 제조할 수 있다. 기존 전기분해법보다 생산속도가 2.7배 향상된 40LPh급 촉매반응시스템으로 고순도 바나듐 전해액을 안정적으로 생산한다. 시스템 크기가 작아 부지시설 비용과 전력소비도 저감된다.
연구진은 일반적인 반응기에서 흔히 발생하는 반응 불균일 현상 및 열분배 등을 극복할 수 있도록 반응장치를 고안했다. 그 결과 반응효율을 급격히 증가시켜 고가의 귀금속 촉매사용량을 개발목표 대비 5분의 1이하로 줄였다.
바나듐 전해액 제조효율을 최대로 발휘하기 위해 펌프, 히터, 반응기, 열교환기로 촉매반응기를 구성해 에너지사용량을 기존 목표대비 50% 이상 줄였다. 연구진은 실증시설 대비 500분의 1로 축소한 반응기를 2500시간 사용해 내구성 검증도 마쳤다.
이신근 에기연 책임연구원은 “이번에 개발한 대용량 촉매반응기로 해외에 의존하던 바나듐 전해액을 국산화하는 데 성공했다"며 "원천기술을 대량생산이 가능한 수준으로 실증을 했다는 것에 의의가 있다”고 밝혔다.
진경남 기자 jin07@e2news.com