금속 공기 전지, 차세대 에너지 부각

 

금속 공기 전지, 차세대 에너지 부각

휴대폰 배터리보다 에너지 밀도가 3배 높은 ‘공기 금속 전지’가 실용화 단계에 들어갔다. 경기도 성남의 벤처 기업 '미트'는 금속과 산소의 반응을 이용한 금속 공기 전지를 최초로 국산화하고 양산 준비를 서두르고 있다. '금속 공기 전지'는 마그네슘, 알루미늄, 아연을 공기 중 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 2차 전지를 일컫는다.

화학적으로 안정된 금속을 쓰기 때문에 여타 2차 전지보다 에너지 밀도가 월등하다. 기존 2차 전지는 중량당 에너지가 30-140 Wh/kg이지만, 금속 연료 전지는 200-500 Wh/kg에 달해 훨씬 더 많은 전기를 생산할 수 있다. 전지 내부에 화학 산화제가 없어 폭발이나 화재의 염려도 없다. 당연히 배터리의 부피와 무게가 크게 줄어든다.

수소를 사용하는 '수소 연료 전지'보다 훨씬 저렴하고 안전성과 낮은 온도에서의 작동 능력도 우월하다. 금속판 자체로는 자가 방전이 전혀 없기 때문에 수십년이 지나도 전해액만 섞으면 곧바로 작동하는 신뢰성을 갖는다. 군부대에서 가혹한 환경에 노출되는 군용 배터리로는 최적이다.

미트는 2004년부터 금속 공기 전지의 핵심 부품인 공기 전극의 개발에 착수해 양산 단계에 도달했다. 셀당 전압이 낮고 발열이 심한 기술적 단점도 극복했다. 2008년에는 자체 제작한 마그네슘 재질의 금속 공기 배터리가 미군의 휴대용 통신 장비로 납품되기도 했다. 이 회사는 국방부 지원으로 신형 AM, FM 통합 무전기에 들어갈 ‘금속 공기 배터리’도 개발 중이다. 미트는 2009년부터 방산 분야가 아닌 민수 시장의 금속 공기 전지 수요를 공략하는데 주력할 방침이다. 이같은 계획에 따라 금속 공기 전지 중에서 에너지 밀도가 가장 높은 아연 공기 전지의 시제품을 완성하고 전기차 업계에 납품을 논의 중이다.

백동수 미트 사장은 “금속 공기 전지는 향후 군사 장비, 전기차, 로봇, 잠수정 등에 최적의 전원 공급 장치이다. 2009년초 금속 공기 전지의 양산 체제가 가동되면 전기차 시장이 큰 혜택을 입을 것”이라고 말했다.

한편, 'EMW 에너지' 역시 최근 ‘공기 아연 전지’ 완제품 개발을 마무리하고 상용화 작업에 들어갔다고 2009.06.21일 밝혔다. 1회용인 공기 아연 1차 전지는 미국 군납을 위해 미군 당국과 시제품 테스트에 착수, 공급 계약이 임박했다. 이 회사가 공급한 제품은 군용 통신기기 및 미사일 관제 장치에 사용될 예정이다. 기존 제품 대비 수명. 전압 면에서 10% 이상 성능이 향상됐다. 여러 번 충전으로 재사용할 수 있게 고안된 공기 아연 2차 전지도 최종 테스트를 마치고 국내외 업체와 공급 계약을 진행 중이다.

공기 아연 전지란 공기 중의 산소와 전지 내부의 아연이 반응해 전류를 발생시키는 장치이다. 주로 전기 자동차. 군용 전자 기기 등 고부가가치 전원 공급용으로 사용된다.EMW 에너지는 특히 2008년 6월에 5층 복합막으로 구성된 공기 양극막을 양산하는 데 성공했다.

발수성이 향상돼 다른 제품에 비해 효율이 높다. 전해액이 물에 젖으면 산소전달 속도가 늦어져 기능이 저하된다. 성능 개선을 위해 고가 금속인 백금을 다량 사용하는 외산 제품에 비해 가격 경쟁력도 뛰어나다. EMW 에너지 사장은 “최근 친환경 자동차 전원 장치로 연구 중인 수소 연료 전지 시스템의 절반도 안 되는 가격에 생산할 수 있다”며 “미군 군용 공급이 상용화 신호탄이 될 것”으로 기대했다.

공기 아연 전지는 기존 디지털 기기 전원으로 주로 사용하는 리튬 이온. 니켈 수소 배터리와 달리 폭발. 인화성이 없어 안전하다. 무엇보다 다른 전지의 절반 이하 가격으로 생산할 수 있어 가격 경쟁력이 뛰어나다. 아연은 희귀 금속인 리튬처럼 가격 폭등이나 매장량 고갈 염려도 없다. 미국. 유럽을 중심으로 10여개 업체가 개발 경쟁을 벌이고 있을 정도로 유망 기술로 부각됐다. 그러나 공기 중 산소를 유도해 전지 양극으로 전달하는 고효율 ‘공기 양극막’ 생산 기술이 극히 까다롭다. (전자신문, 입력: 2009.06.22)