배터리 ESS시장을 뒤집을 게임체인저

친환경 Trend에 따른 신재생에너진의 요구가 증가함에 따라서 풍력, 지력, 파력, 태양광등 Renewable 에너지에 대한 투자가 급속도로 증가하고 있습니다. 이에 걸맞게 필요한 것이 바로 ESS(Energy Storage System)입니다. 기존에는 잘 알려져 있다시피 리튬이온을 사용한 ESS를 많이 사용하고 있으나 최근에 뉴스에도 보도 되었듯이 화재로 인한 소송등 관련문제로 진통을 앓고 있는 상황입니다. 

이런 저런문제로 인해 보다 경쟁력 있는 비용으로 안정성이 확보되어 있는 배터리 구조에 대한 니즈는 날로 높아지고 있는 실정입니다. 이러한 문제들의 솔루션으로 최근 부각되고 있는 두가지 대안에 대해 알아보겠습니다. 

 

에너지저장장치(ESS) 용도로 철, 물, 공기를 소재로 한 배터리가 주목받고 있다. 리튬 이온 배터리와 달리 철 배터리는 소재가 저렴하고 풍부하기 때문에 상용화될 경우 에너지전환의 걸림돌로 꼽히는 비용을 획기적으로 끌어내릴 것으로 기대되고 있는데요. 전력이 장기간에 걸쳐 공급될 수 있다는 점도 또 다른 장점이라 하겠습니다.

 

 

 

 

철-공기 배터리 

Iron-air battery

 

철-공기 배터리는 "철의 가역 산화"를 통해 작동합니다. 배출 모드에서는 수천 개의 작은 철 알갱이가 공기에 노출되어 녹이 슬게 됩니다(즉, 철이 산화철로 변함).이후 시스템이 전류로 충전되면 녹의 산소가 제거되고 다시 철로 돌아갑니다. 간단히 말해 산소를 들이마시고 철을 녹으로 바꾼 다음 녹을 다시 철로 바꾸고 산소를 내뿜어 배터리를 방전시키고 충전하는 구조입니다.

철-공기 배터리의 장점은 무엇보다도 손쉽게 확보할 수 있는 소재에 있습니다. 비싼 리튬 사용이 불필요하기 때문에 가격 역시 경쟁력 확보할 수 있습니다. 대표적인 회사로는 Form Energy 사를 들 수 있는데요. 가능성을 알아보고 마이크로소프트(MS) 빌게이츠와 아마존의 제프 베이조스의 투자를 이미 받아놓은 상태라고 합니다. 

 

 

아연-공기 배터리

 

아연과 전해질을 공기(산소)와 전기화학반응시켜 발생하는 전기를 활용하는 것인데 대기환경 오염의 주범인 이산화탄소가 생성되지 않고, 금속인 아연의 전자 발생률이 높기 때문에 타 연료전지에 비하여 출력밀도가 높다는 장점이 있습니다. 또한 다른 연료전지와 기존의 리튬 2차 전지, Ni/Cd전지, 연축지에 비해 에너지 고밀도이며, 탄화수소를 개질하여 이산화탄소 배출하는 일부 다른 연료전지 및 유기 전해질을 사용하는 리튬전지와 비교해 수용성 전해질을 사용하므로 안전성 면에서도 뛰어난 특징을 가지고 있습니다. 최근 캐나다의 스타트 업 회사인 'Zinc8'은 2019년에 처음으로 상업용 제품을 선보이며 100시간 이상의 저장 공간을 제공할 수 있는 기술력을 갖춘 아연-공기 배터리 시스템을 배치할 것이라고 발표하기도 했습니다.

 

 

킬로와트 당 생산단가 비교 (아연공기배터리)

ZinC8에서 발표한 자료에 따르면 리튬이온 대비 1/3정도의 Cost롤 생산이가능하다고 합니다.