한국과학기술연구원(KIST)은 에너지융합연구단 조병원 박사는 최근 기존 리튬이온전지보다 무게당 에너지 보유량이 5배 이상 큰 교체식 마그네슘전지 기술을 개발했다고 밝혔다.
마그네슘전지는 마그네슘 금속과 공기 중의 산소를 전극물질로 이용해 용량을 극대화한 전지다. 현재 내연기관 자동차와 비슷한 수준으로 일회 충전 후 500㎞ 이상을 주행할 수 있는 전기자동차를 실현하기 위해서는 전지의 에너지밀도가 700Wh/kg 이상이어야 하기 때문에 에너지 용량이 리튬이온전지보다 큰 마그네슘 전지가 차세대 전기자동차용 전지로 주목받고 있다.
하지만 지금까지 마그네슘음극에서의 반응 효율이 낮고 공기양극에서의 반응속도가 느린 단점이 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 물질을 합성해 개발한 마그네슘음극과 공기양극의 탄소 소재 조성 및 구조를 변경했다. 시험결과 마그네슘전지의 반응 효율과 속도를 획기적으로 높이고 에너지효율과 에너지밀도도 올려 기존에 비해 출력을 2배로 늘리는 성과를 거뒀다. 특히 이번에 개발된 마그네슘전지는 방전됐을 경우 마그네슘 금속판과 소금물 전해액을 10분 안에 간단하고 신속하게 교체할 수 있어 기존 리튬이차전지의 단점인 긴 충전시간(최소 2시간 이상)과 충전인프라 부족을 획기적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
또 마그네슘은 전 세계적으로 매장지역이 편중돼 있어 원재료 확보가 어려운 기존 리튬계 전지와는 달리 국내에 풍부한 매장량을 확보하고 있어 순수 국내 생산 소재로 전지를 제조할 수 있다. 지난해 11월 강원도 옥계에 포스코 마그네슘제련소가 가동에 들어가 수입에 의존하던 리튬을 마그네슘으로 대체할 수 있을 것으로 전망된다.
조병원 박사는 “이번에 개발된 기술로 전기자동차 등의 중대형 전지시스템에 적용될 수 있는 마그네슘·공기전지의 주요 문제를 해결했다”며 “현재는 휘발유에 비해 3배 정도 비싸지만 향후 기술이 최적화된다면 상용화가 가능할 것으로 예상돼 미래 전망이 밝다”고 말했다.
