ESS 폭발 걱정 없는 ‘철-크롬 흐름전지’, 효율 문제 어떻게 해결했나 작성일 02-02 13 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">철 크롬 흐름전지 전극에 비스무트 코팅해 에너지 효율 높여<br>‘선택적 조절자’ 비스무트가 크롬 반응성↑, 부반응↓</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="pxXuprYCCk"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9f61415232da563d95698475774c34c83102bb19f7c81e5017cb1041d059064a" dmcf-pid="UMZ7UmGhyc" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="비스무트의 크롬 반응 속도 향상과 부반응 억제 효과. 연구그림=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/02/seouleconomy/20260202084904727biad.png" data-org-width="620" dmcf-mid="0m4JeF2uSE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/02/seouleconomy/20260202084904727biad.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 비스무트의 크롬 반응 속도 향상과 부반응 억제 효과. 연구그림=UNIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="1097f06181096f2ce4aaaa4f14b600334f2c21f9ca6df48e62bae794c2995fb5" dmcf-pid="uUwvlekLCA" dmcf-ptype="general"><br> 폭발 위험은 없고 저렴한 차세대 대용량 에너지저장장치(ESS)인 ‘철-크롬 레독스 흐름전지’의 성능을 끌어올린 기술이 나왔다. AI 데이터센터 처럼 막대한 전력을 소비하는 시설에 안전하고 저렴한 비상 전력을 공급할 수 있는 기반이 마련됐다는 평가다.<br><br> 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이현욱 교수팀은 전극 표면에 비스무트(Bi)를 코팅하는 방식으로 철-크롬 레독스 흐름전지에서 크롬의 반응 속도를 10배 이상 높이고, 동시에 기생 부반응을 억제해 배터리 에너지 효율을 개선했다고 2일 밝혔다.<br><br> 철-크롬 레독스 흐름전지는 전기 저장물질인 철과 크롬이 녹아 있는 수용액을 별도 탱크에 보관했다가 필요할 때 전극으로 흘려보내는 방식으로 충·방전이 이뤄지는 차세대 배터리다. 휘발성 전해질 대신 물을 써 폭발 위험이 낮은데다 철과 크롬은 저렴하고 매장량도 풍부해, 다른 금속 기반 레독스 흐름전지보다 원가 경쟁력이 높다.<br><br> 문제는 크롬의 낮은 반응성과 부반응이다. 크롬의 반응이 낮은 탓에 더 높은 전압을 걸어 배터리를 충전해야 했고, 수소 생산 부반응은 충전 시 저장되어야 할 전자를 부반응을 일으키는 데 소모하게 만든다. 충전으로 저장한 에너지 중에서 실제로 꺼내쓸 수 있는 에너지 비율이 충·방전을 거듭할수록 낮아지게 된다.<br><br> 연구팀은 전극에 비스무트를 코팅하는 방식으로 이 두 가지 문제를 동시에 해결해 에너지 효율을 높였다. 비스무트가 크롬의 산화·환원 반응은 빠르게 만들어 주는 반면, 수소 발생 반응은 오히려 억제하는 ‘선택적 반응 조절자’ 역할을 하는 덕분이다.<br><br> 실제 실험 결과, 비스무트 코팅이 전용된 전지는 500회 이상의 충·방전 실험에서도 에너지 효율을 평균 75.22% 수준으로 유지했다. 일반적인 철-크롬 레독스 흐름전지는 수백 회 충·방전을 거치기 전에 에너지 효율이 40%대로 떨어지는 경우가 많다. 크롬의 반응 속도 상수도 기존 전극보다 약 10배 증가했다. 또 수소 발생 부반응이 크게 줄어, 충전 시 투입된 전자가 실제 배터리 반응에 사용되는 비율인 쿨롱 효율도 99.29%에 달했다.<br><br> 연구팀은 이 선택적 반응 조절자 역할을 할 수 있는 후보 금속군인 비스무트, 인듐(In), 주석(Sn)을 먼저 선별한 뒤 이를 실제 전극에 코팅해 비교 분석했으며, 그중 비스무트가 반응 속도 개선과 부반응 억제 측면에서 가장 균형 잡힌 성능을 보였다고 설명했다.<br><br> 이현욱 교수는 “철-크롬 흐름전지의 상용화를 가로막던 낮은 반응성과 부반응 문제를 전극 코팅이라는 간단한 공정으로 해결할 수 있음을 입증했다”며 “데이터센터 등 급증하는 전력 수요에 대응할 수 있는 저비용·고효율 대용량 ESS 구축에 기여할 것”이라고 말했다.<br><br> 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 나노·미래소재원천기술개발사업, 개인연구사업, 국가과학기술연구회 글로벌 TOP 전략연구단 지원사업으로 수행됐다.<br><br> 연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 머터리얼즈 케미스트리 에이((Journal of Materials Chemistry A)에 1월 7일에 온라인 게재됐다.<br><br> 울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '천하제빵', '흑백요리사2' 인기 넘을까..첫 방송 시청률 1위 02-02 다음 카카오는 왜 12년만에 ‘다음’ 포기했나 02-02 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
