중국 연구진, 12만 회 충·방전 가능한 '물 배터리' 기술 공개

리튬 이온 배터리의 치명적 약점인 화재 위험과 짧은 수명을 극복할 수 있는 획기적인 ‘물 배터리’ 기술이 공개돼 학계와 산업계의 비상한 관심을 끌고 있다.

과학기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면, 최근 홍콩 시립대학교와 남방과학기술대학교 공동 연구팀은 두부 소금물(Tofu Brine) 성분을 활용한 새로운 수성(Aqueous) 배터리를 개발했다고 발표했다. 이 배터리는 기존의 가연성 유기 용매 대신 물을 기반으로 한 중성 전해질을 사용해 화재 위험이 전혀 없으며, 해수 수준의 안전성을 자랑한다.

연구팀이 공개한 논문에 따르면, 이 시스템은 중립 조건에서 탁월한 장기 사이클 안정성을 제공한다. 특히 놀라운 점은 내구성이다. 실험 결과 12만 회 이상의 충·방전 사이클을 견뎌내는 것으로 나타났다. 이는 일반적인 스마트폰 배터리가 약 800회, 전기차 배터리가 1500~3000회 정도에서 성능 저하가 시작되는 것과 비교하면 경이로운 수준이다.

현재 널리 쓰이는 리튬 이온 배터리는 충격이나 과열 시 '열폭주' 현상을 일으키며 순식간에 화염에 휩싸이는 치명적인 단점이 있다. 또한 폐기 과정에서 발생하는 독성 물질은 심각한 환경오염의 원인이 된다.

반면, 이번에 개발된 수성 배터리는 본질적으로 불연성인 데다 독성 물질을 거의 포함하지 않아 폐기가 훨씬 쉽고 안전하다. 연구팀은 "산성도 아니고 가연성도 아닌 이 시스템이 대량 생산된다면 기존 배터리 기술을 대체하는 혁명적인 변화를 가져올 것"이라고 강조했다.


이 배터리는 에너지 밀도가 상대적으로 낮아 스마트폰과 같은 소형 기기보다는 대규모 에너지저장장치(ESS)에 최적화되어 있다. 태양광이나 풍력 발전소의 전력망 균형을 맞추는 용도로 사용할 경우, 한 번 설치로 10년 이상 성능 저하 없이 운용할 수 있다는 계산이 나온다.

또한 높은 안정성 덕분에 데이터센터의 백업 전력 시스템이나 보안이 중요한 군사시설의 에너지 저장고로도 활용 가치가 높다.
다만 전문가들은 실험실 단계의 성공이 실제 산업 규모의 상용화로 이어지기 위해서는 해결해야 할 과제가 남았다고 지적한다. 대량생산 시 비용효율성 입증과 실제 야외 환경에서 작동 안정성 확보가 향후 시장 안착의 핵심이 될 전망이다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com