한번 충전에 서울서 부산까지?…놀라운 이차
KIST, 차세대 마그네슘 전지 탑재 자동차 시험주행 성공
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한번 충전 후 500㎞ 이상을 주행할 수 있는 마그네슘전지 전기자동차가 선보일 전망이다. 마그네슘전지를 비롯한 금속공기전지는 같은 무게의 리튬이온전지보다 훨씬 많은 에너지를 저장할 수 있어 전기차용 차세대 전지로 주목받고 있다.
한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주)은 에너지융합연구단 조병원 박사팀이 마그네슘공기전지의 성능을 크게 개선하고 이를 탑재한 자동차 시험주행에 성공했다고 17일 밝혔다.
마그네슘공기전지는 소금물에 마그네슘판을 담가 마그네슘이 산화돼 전자를 내놓으면서 전류가 흐르는 방식으로 작동한다. 또 공기중의 산소가 전자와 결합하는 양극재 역할을 하기 때문에 기존 리튬이온전지와 같은 양극제가 필요없고, 무게가 가볍다는 장점이 있다. 특히 마그네슘은 리튬에 비해 가볍고 전자를 많이 내놓는 특성이 있어서 같은 무게당 에너지 보유량이 5배 이상 큰 게 특징이다. 이런 장점으로 마그네슘전지의 에너지 밀도가 기존 리튬이온전지의 3배 이상인 700Wh/㎏에 달해 휘발유 자동차와 비슷하게 1회 충전 후 500㎞ 이상 주행이 가능하다.
그러나 마그네슘 산화 속도와, 공기 중 산소가 전자와 결합하는 속도가 느린 게 단점이었다. 연구팀은 이를 개선하기 위해 마그네슘음극의 화학적 조성을 바꾸고, 공기양극도 산소의 반응속도가 극대화되도록 새로운 조성의 3차원 구조체를 새로 만들었다. 그 결과 반응 효율과 속도를 2배 정도 높이는 데 성공했다.
개발한 전지는 리튬이온전지처럼 충전할 필요가 없고, 마그네슘판이 완전히 산화되면 마그네슘판과 소금물 전해액을 교체하면 된다. 연구팀은 시중에 나와 있는 저속 전기차에 이 전지를 연결, 시험주행을 성공적으로 마쳤다.
조병원 박사는 "기존 리튬이차전지가 최소 2시간 충전해야 하는 데 비해 이 전지는 10분이면 교체가 가능하다"며 "폭발 등 위험성이 있는 리튬이차전지에 비해 안전하고, 국내 매장량이 풍부해 원료 확보가 쉽다는 것도 장점"이라고 말했다. 그는 이어 "현재는 같은 거리를 가는 데 드는 휘발유값에 비해 마그네슘판 비용이 3배 정도 비싸지만 다 써서 방전된 수산화마그네슘을 재생함으로써 비용을 절반 이하로 낮출 수 있을 것"이라고 밝혔다.
안경애기자 naturean@
한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주)은 에너지융합연구단 조병원 박사팀이 마그네슘공기전지의 성능을 크게 개선하고 이를 탑재한 자동차 시험주행에 성공했다고 17일 밝혔다.
마그네슘공기전지는 소금물에 마그네슘판을 담가 마그네슘이 산화돼 전자를 내놓으면서 전류가 흐르는 방식으로 작동한다. 또 공기중의 산소가 전자와 결합하는 양극재 역할을 하기 때문에 기존 리튬이온전지와 같은 양극제가 필요없고, 무게가 가볍다는 장점이 있다. 특히 마그네슘은 리튬에 비해 가볍고 전자를 많이 내놓는 특성이 있어서 같은 무게당 에너지 보유량이 5배 이상 큰 게 특징이다. 이런 장점으로 마그네슘전지의 에너지 밀도가 기존 리튬이온전지의 3배 이상인 700Wh/㎏에 달해 휘발유 자동차와 비슷하게 1회 충전 후 500㎞ 이상 주행이 가능하다.
그러나 마그네슘 산화 속도와, 공기 중 산소가 전자와 결합하는 속도가 느린 게 단점이었다. 연구팀은 이를 개선하기 위해 마그네슘음극의 화학적 조성을 바꾸고, 공기양극도 산소의 반응속도가 극대화되도록 새로운 조성의 3차원 구조체를 새로 만들었다. 그 결과 반응 효율과 속도를 2배 정도 높이는 데 성공했다.
개발한 전지는 리튬이온전지처럼 충전할 필요가 없고, 마그네슘판이 완전히 산화되면 마그네슘판과 소금물 전해액을 교체하면 된다. 연구팀은 시중에 나와 있는 저속 전기차에 이 전지를 연결, 시험주행을 성공적으로 마쳤다.
조병원 박사는 "기존 리튬이차전지가 최소 2시간 충전해야 하는 데 비해 이 전지는 10분이면 교체가 가능하다"며 "폭발 등 위험성이 있는 리튬이차전지에 비해 안전하고, 국내 매장량이 풍부해 원료 확보가 쉽다는 것도 장점"이라고 말했다. 그는 이어 "현재는 같은 거리를 가는 데 드는 휘발유값에 비해 마그네슘판 비용이 3배 정도 비싸지만 다 써서 방전된 수산화마그네슘을 재생함으로써 비용을 절반 이하로 낮출 수 있을 것"이라고 밝혔다.
안경애기자 naturean@