지난 24일 리튬 전지 제조업체에서 발생한 화재로 23명의 사망자가 발생하면서 리튬 배터리의 안전성에 대한 관심이 높아지고 있다. 리튬은 가연성 금속으로 한번 불이 붙으면 순식간에 1000도 이상으로 치솟는 ‘열 폭주 현상’(thermal runaway)이 발생한다. 배터리 업계에서는 화재 및 폭발 위험성이 적은 바나듐 배터리가 차세대 배터리로 주목받고 있다.

리튬 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해액 등으로 구성돼 있는데, 양극과 음극이 접촉하지 않도록 막는 분리막이 손상되면 연쇄적으로 화재와 폭발이 발생할 수 있다. 바나듐 배터리는 출력이 리튬이온전지보다 두 배 가까이 높고 저온 환경에서도 성능이 저하되지 않는다. 충·방전 사이클이 1만5000회 이상으로 1200회인 리튬전지보다 수명이 10배 이상 길다.

바나듐 배터리 원리 /스탠다드 에너지 홈페이지 캡처

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현재 전기차와 전기 추진선 등에 많이 쓰이는 리튬이온 배터리는 전해액이 휘발성이 강한 성분으로 구성돼 충격과 파손이 발생하면 화재가 발생할 우려가 있다.

반면 바나듐이온 배터리는 물이 주성분인 전해액을 사용해 배터리가 파손돼도 화재와 폭발 위험이 거의 없는 게 특징이다. 이에 과전압, 과충전, 강제방전, 외부단락, 고온 노출, 낙하, 충돌에도 안전하고 열폭주가 발생하지 않는다. 다만 에너지 밀도는 리튬이온 배터리보다 낮아 높은 에너지 밀도를 요구하는 전기차용 배터리로는 쓰이지 않고 에너지저장장치(ESS), 선박 등에 활용될 수 있다.

국내 기업 중에선 롯데케미칼이 지난 2019년 바나듐 배터리용 전해액 사업을 시작해 여수에 바나듐 배터리 전해액 공장을 준비 중이다. 작년에는 바나듐 배터리 제조업체인 스탠다드에너지의 지분을 확보했다. 스탠다드에너지는 세계 최초로 바나듐 배터리를 개발한 업체다.

스탠다드에너지는 E1과 LPG 충전소 내 전기차 충전소용 바나듐 배터리 ESS를 설치할 계획이다. 또 HD현대와 선박용 ESS 설루션 개발 협업도 진행하고 있다.

박성우 기자(foxpsw@chosunbiz.com)

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