10분 충전 마그네슘전지 전기자동차 나온다

[박계현기자] 국내 연구팀이 기존 리튬이온전지보다 성능이 뛰어난 마그네슘전지를 개발해 이를 탑재한 전기자동차 주행에 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주) 에너지융합연구단 조병원 박사 연구팀은 마그네슘-공기전지의 성능을 개선시킨 전극과 전지구조를 개발하고, 이를 활용해 마그네슘-공기전지 자동차 시험주행에 성공했다고 17일 발표했다.

기존 마그네슘-공기전지는 마그네슘음극에서 반응 효율이 낮고 공기양극에서 반응속도가 느린 단점이 있었다.

조병원 박사 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 물질들의 합성을 통해 개발한 마그네슘음극과, 공기양극의 탄소 소재 조성과 구조를 변경했다.

결과물인 마그네슘-공기전지는 반응 효율과 속도를 획기적으로 높이고 에너지효율과 에너지밀도를 향상시켜 기존 대비 출력이 두 배 정도 향상됐다.

또 이번에 개발된 마그네슘-공기전지는 방전될 경우 마그네슘 금속판과 소금물 전해액을 10분안에 간단하고 신속하게 교체할 수 있다. 기존 리튬이차전지의 단점으로 지적됐던 긴 충전시간(최소 2시간 이상)과 충전인프라 부족의 대안이 될 수 있을 전망이다.

마그네슘-공기전지는 전기자동차(EV) 및 비상 전원과 같은 고에너지밀도가 요구되는 중·대형 전지시스템으로 각광받고 있다. 마그네슘 금속과 공기 중의 산소를 전극물질로 이용해 기존 리튬이온전지보다 무게 당 에너지 보유량이 5배 이상 크다.

특히 현재의 내연기관 자동차와 비슷한 수준인 1회 충전 후 500km 이상을 주행할 수 있는 전기자동차를 실현하기 위해서는 전지의 에너지밀도가 700Wh/kg 이상이어야 하는데 마그네슘-공기전지는 이에 대응할 수 있는 차세대 배터리로 주목받고 있다.

또 기존 리튬계 전지와는 달리 마그네슘의 경우, 국내에 풍부한 매장량을 확보하고 있어 순수 국내 생산 소재로 전지를 제조할 수 있다는 점도 장점이다.

조병원 박사는 "이번에 개발된 전극조성 및 전지구조 기술은 전기자동차 등의 중대형 전지시스템에 적용될 수 있는 마그네슘-공기전지의 주요 이슈를 해결한 것"이라며 "현재는 휘발유에 비해 3배 정도 비싸지만, 향후 기술이 최적화되고 반응 부산물인 수산화마그네슘의 재활용 기술 등이 개발된다면 상용화가 가능할 것으로 예상된다"고 말했다.