“폭발 위험 차단” 대용량 ‘철-크롬 흐름전지’…수명 확 늘렸다

작성일 07-29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST 이현욱 교수팀, ‘철-크롬 흐름전지’ 용량 저하 원인 규명</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="p53KWm3IH4">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1c3692f372f8e651076483fa002699f7d41c238f4dcf2228ab2b6ab96fcc86d3" dmcf-pid="UrIGAeIi1f" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 이현욱(왼쪽부터)  교수, 비디야 무랄리다란 연구원, 장지은 박사.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/29/ned/20250729162506279zhyz.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="3Nv1wLva16" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/29/ned/20250729162506279zhyz.jpg" width="658"></p>
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            이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 이현욱(왼쪽부터) 교수, 비디야 무랄리다란 연구원, 장지은 박사.[UNIST 제공]
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          <p contents-hash="794688e3f25257052d377118dde45a33ffeed98e21a1fdc9ec89dff0e19edcf0" dmcf-pid="umCHcdCnXV" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 폭발 없는 대용량 전기 저장장치(ESS)인 ‘철-크롬계 흐름 전지’의 수명을 늘릴 수 있는 기술이 나왔다. 전력 생산량이 고르지 못한 풍력, 태양광 등 신재생에너지 생산 전기를 안전하게 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있는 길이 열렸다.</p>
          <p contents-hash="8fe6adca80785856f4007816ca1a711138361c10a80b58ae6a996463070a0830" dmcf-pid="7shXkJhL52" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이현욱 교수 연구팀은 KAIST 서동화 교수, 미국 텍사스대학교 귀이화 위 교수와 공동으로 철-크롬 흐름 전지의 성능 저하 원인을 밝혀내고, 전해질 조성을 조절해 반복되는 충·방전에도 용량을 유지하는 전지를 개발했다.</p>
          <p contents-hash="4a1ac5b1357443576386902b6521e68e09c61e089beba140687526f7d63c29fa" dmcf-pid="zOlZEilot9" dmcf-ptype="general">흐름 전지는 일반적인 배터리와 달리 전극 물질이 물에 녹아 있는 전해액 형태로 있다. 전해액 자체가 전극처럼 작동하는 ‘액체 전극’인 셈이다. 전기를 저장하거나 꺼내 쓸 때는 이 전해액을 펌프로 흘려보내기만 하면 된다. 휘발성 전해질이 아닌 물을 사용해 폭발 위험이 없고, 탱크 속 전해액 양만 조절하면 전기 저장 용량을 자유롭게 바꿀 수 있어 풍력이나 태양광처럼 전력 생산이 일정하지 않은 신재생에너지를 저장하는 데 적합하다.</p>
          <p contents-hash="535512e3e11139f091cd6e25215859d86e66aeb1bbb2c06ba9f7be791448ee39" dmcf-pid="qIS5DnSgHK" dmcf-ptype="general">공동 연구팀은 고출력 철-크롬계 흐름 전지의 성능 저하 원인을 밝혀내고 이를 개선할 수 있는 전해액을 설계했다. 철-크롬계 흐름 전지는 가격 경쟁력은 뛰어나지만, 크롬의 반응성이 약한 탓에 충전이 느리고, 출력도 약하다. 헥사시아노크로메이트라는 물질을 넣어 출력과 충전 속도를 개선할 수 있지만, 충·방전이 진행되면서 용량이 급격히 감소하는 문제가 있다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="854b6b320a0719570e83fd482c816a212a3adfbc29ab60f2c45002d00ae14b07" dmcf-pid="BCv1wLva1b" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="철-크롬 흐름전지의 작동 원리와 전해액 안정화 전략 모식도.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/29/ned/20250729162506512xxzn.png" data-org-width="698" dmcf-mid="0tNsR9Nft8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/29/ned/20250729162506512xxzn.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            철-크롬 흐름전지의 작동 원리와 전해액 안정화 전략 모식도.[UNIST 제공]
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          </figure>
          <p contents-hash="058daa800afe9b6e447b06d27fd7bfa556f20e09decc1d74f175afc6cb27b0bf" dmcf-pid="bhTtroTNYB" dmcf-ptype="general">연구진이 밝혀낸 바에 따르면, 이는 크롬 이온을 둘러싸고 있는 사이아나이드(CN⁻) 이온이 수산화(OH⁻) 이온으로 교체되는 현상 때문이다. 충전 과정에서 수산화 이온이 과량 발생하게 되는데, 이 수산화 이온이 사이아나이드 이온 자리를 차지해 전해액 구조를 무너뜨리게 된다.</p>
          <p contents-hash="3412d9e175cb8fba9d50f113e9a02445bd07989ead00bbd144bb82f1e0dee3d7" dmcf-pid="KlyFmgyjYq" dmcf-ptype="general">연구팀은 전해액 안의 사이아나이드 이온과 수산화 이온 농도 비율을 조절해 이 반응을 억제하고, 전해액의 화학 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 전해액 배합 비율을 도출했다. 이 비율을 적용한 철-크롬 흐름 전지는 250회 이상 충·방전을 반복해도 용량과 효율 등을 유지했다.</p>
          <p contents-hash="6cf7fc54fd943b956e0a8f7b771d5ab90dd43ba340a7bd1a009bc92f3d06e111" dmcf-pid="9q9M0W9H1z" dmcf-ptype="general">이현욱 교수는 “값싼 철·크롬계 전해액으로도 오래 쓸 수 있는 고출력 흐름 전지를 만들 수 있다는 가능성을 보여준 연구”라며 “신재생에너지 발전량이 많고, 흐름전지를 설치할 만큼 국토 면적이 넓은 중국, 유럽 국가들이 큰 관심을 보이고 있는 기술”이라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="be3e6c9f48f4edda69f328df345976dc5a8ebc26cd2139e52943b91905de748b" dmcf-pid="2B2RpY2Xt7" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’에 7월 2일 온라인 게재됐다.</p>
         </section> 
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