▲ 개발된 아연금속공기전지의 단위 전지(상) 및 전지팩(하).

국내 연구진이 비용·안전·친환경을 모두 확보한 금속공기전지를 개발해 군용 무기와 전기자동차 등에 적용될 것으로 기대된다.

한국전기연구원(원장 김호용) 전지연구센터 엄승욱 박사팀은 폭발위험성이 없고, kg당 최대 395Wh로 세계 최고 수준 에너지 밀도를 가지며, 리튬전지 제작단가의 1/10 수준인 획기적인 아연금속공기전지를 개발하는데 성공했다고 24일 밝혔다.

아연공기전지는 차세대 전지인 금속공기전지의 일종으로 장시간 전력이 필요한 미래 병사용 전원체계, 무인항공기 등의 군수분야 및 민수분야에서는 높은 에너지 밀도와 안전성이 좋은 전지의 개발이 필수적이다.

이에 따라 전기연 엄승욱 박사팀은 방위사업청·국방과학연구소의 ‘2010 핵심기술과제(2010년 6월-2013년 12월)’를 통해 현대로템(주), ㈜미트 등과 함께 관련 연구를 진행해 왔다.

개발된 전지의 에너지 밀도는 이스라엘, 중국 등에서 개발된 기존 금속공기전지(에너지 밀도 220~280Wh/kg)에 비해 40% 이상, 리튬이온전지(최대 200Wh/kg 수준)에는 2배에 달해 세계 최고수준인 것으로 나타났다.

연구팀은 코발트(Co) 나노분말 촉매를 사용해 산소가 환원될 때 저항을 최소화한 양극을 국산화 개발하고, 화학적 부식을 억제해 80%의 연료이용률을 달성한 금속음극 재료를 개발했다.

이번 성과는 공기와 아연금속만을 재료로 사용하는 친환경 전지시스템 시대를 개척했다는데 그 의미가 있다. 풍부한 금속자원 중 하나인 아연을 이용하면 전지 제작단가를 리튬전지의 1/10 수준으로 낮출 수 있었다.

이 전지는 무인정찰기, 초소형 무인항공기, 개별병사의 운용전원 등 무기체계 군복에 부착이 가능한 ‘입을 수 있는 전지(wearable power)’로 응용이 가능하다.

전기자동차에 장착할 경우, 주행거리 2배 확장 효과와 더불어 독립발전 전원으로 사용이 가능하다. 고출력 전원장치와의 하이브리드를 통해 고출력 체계의 운영시간 증대와 소형화를 기대할 수 있다.

연구팀은 향후 군용무기체계(병사체계, 무인체계) 적용을 위한 발전 연구 및 민수용 전원 응용과 관련한 후속 연구를 계속해 나갈 계획이다.

일본 야노경제연구소는 금속공기전지의 세계 시장 규모를 2012년 270억엔(3,500억원)에서 오는 2025년 410억엔(5,375억원)에 달할 것으로 전망했다.