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[인터뷰] '해수전지 연구 선구자' 김영식 UNIST 교수

"해수전지로 우리나라가 에너지 저장 분야 강국으로 우뚝 설 것"

(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = "우리나라는 삼면이 바다여서 해수가 풍부하니 이를 에너지 소재로 사용하고, 전지 제조기술 강점을 활용해서 해수전지를 상용화한다면 국익에 큰 도움이 될 것입니다."

세계 최초로 해수전지 원천기술을 개발한 김영식 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수는 30일 연합뉴스 인터뷰에서 "조선업 강국이듯 에너지 저장(Energy Storage System· 이하 ESS) 분야 강국으로 우뚝 서는 데 해수전지가 핵심 역할을 할 것"이라며 이같이 밝혔다.

최근 한국해양과학기술원과 업무협약을 맺고 해수전지 상용화에 온 힘을 쏟고 있는 김 교수는 "해수전지의 순수 국내 에너지 저장 기술로 향후 세계 에너지 시장을 주도하고, 국가 위상도 높일 수 있을 것"이라고 전망했다.

'해수전지 연구 선구자' 김영식 UNIST 교수
'해수전지 연구 선구자' 김영식 UNIST 교수(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = 김영식 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수는 30일 연합뉴스 인터뷰에서 "조선업 강국이듯 에너지 저장(Energy Storage System· 이하 ESS) 분야 강국으로 우뚝 서는 데 해수전지가 핵심 역할을 하고 싶다"고 말했다. 김 교수가 연구실에서 환하게 웃고 있다.2017.5.29

다음은 김 교수와 일문일답.

-- 일반인에게는 '해수전지'라는 말이 생소하다.

▲ 해수전지는 바닷물에 있는 나트륨이온(Na+)과 물을 이용해 전기에너지를 저장하고 발생하는 장치다. 바닷물에 소금(NaCl)이 이온형태로 녹아있는데, 이중 나트륨이온이 리튬이온전지의 리튬이온처럼 전지의 양극과 음극을 오가며 전기에너지를 저장하고 발생하는 원리이다.

-- 세계 최초의 해수전지 원천기술 개발이 어떻게 가능했나.

▲ 전지란 화학물질을 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 현재 가장 많이 쓰이는 리튬이온전지는 리튬 관련 소재를 사용해 전기에너지를 저장·사용하는 장치다.

리튬이온전지 소재를 연구하며 전기자동차나 대용량 에너지 저장장치(ESS) 개발이 활발히 진행되면 리튬 소스가 향후 고갈될 염려가 있는 만큼 대체 소재 개발이 필요할 것이라는 생각이 들었다.

그때 구상한 아이디어가 해수를 화학물질로 보고 이를 전기에너지로 변환시키는 장치만 개발하면 된다고 생각했다. 이게 해수전지인데 친환경적, 경제적이어서 미래 에너지와 환경문제 해소에 기여할 것이란 확신이 있었다.

UNIST와 미래창조과학부에 해수전지 아이디어와 비전을 소개하니 관심과 개발 의지를 보여줘 지원을 받으며 원천기술을 개발했고, 나아가 한국전력과 동서발전 지원을 받아 해수전지 상용화에 매진하고 있다.

김영식 유니스트 교수
김영식 유니스트 교수(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = 김영식 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수는 30일 연합뉴스 인터뷰에서 "조선업 강국이듯 에너지 저장(Energy Storage System· 이하 ESS) 분야 강국으로 우뚝 서는 데 해수전지가 핵심 역할을 하고 싶다"고 말했다. 김 교수가 연구실에서 환하게 웃고 있다.2017.5.29

-- 해수전지 개발 상황은.

▲ 액체 해수를 양극으로 사용할 수 있는 해수전지 '셀 디자인'을 개발하는데 화학, 재료공정, 세라믹, 전기화학, 기계 등 여러 부분 지식과 경험이 필요하고 많은 자금과 시간이 들어 어렵다.

그래서 저희는 포투원 (4 TO ONE) 법인을 설립해 해수전지 소재를 누구나 쉽게 테스트하도록 해수전지 코인 셀과 시험장비를 개발·판매 중이다.

셀 특성 향상을 위해 전지 소재가 중요한데, UNIST 실험실에서 모든 소재까지 개발하는 데 한계가 있다. 국내외 연구진들이 해수전지 코인 셀(동전 형태의 셀)과 시험장비 제품을 구매해 해수전지 소재를 개발하는 등 상용화를 앞당기고 있다.

-- 낮은 출력이 상용화 걸림돌이라는 하는데.

▲ 연구 결과 셀 디자인과 소재 개발이 셀 특성을 향상하는 데 매우 중요하다. 현재 개발 중인 각형(각 모양) 셀 디자인의 개선과 셀 내부 소재(양극 집전체 등)를 개발해 출력을 충분히 향상할 수 있다는 것을 확인했다. 이를 위해 국내외 기관과 협력 연구하며 열심히 개발 중이다.

해수전지팩
해수전지팩(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = UNIST 연구원이 현재 개발 중인 해수전지팩을 보여주고 있다.2017.5.29

-- 해수전지 원천기술에 대한 국내외 관심도는.

▲ 한국전력과 동서발전에서 연구비를 투자해 각형 셀 개발, 제작 파일럿 구축, 10kWh급 ESS 개발을 하고 있다. 두 기관은 전력 분야 경험과 데이터가 풍부해 해수전지 시스템 개발과 적용에 있어 많은 부분 조언하고 있다. 최근엔 해양과학기술원이 해수전지를 해양 부표와 해양 관련 기기의 에너지원 적용 가능성을 연구하기로 했다.

UNIST-해양과학기술원 해수전지 상용화 공동연구
UNIST-해양과학기술원 해수전지 상용화 공동연구(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = UNIST와 한국해양과학기술원이 최근 해수전지 상용화를 위한 업무협약을 맺고 본격 연구에 들어갔다.[연합뉴스 자료사진]

-- 해수전지 관련 '포투원(4 to 0ne)'이라는 벤처를 소개해 달라.

▲ 포투원은 에너지 4차 산업혁명을 선도하자는 뜻을 품고 만든 1인 교원 창업 회사다. 각종 해수전지 셀, 연구장비, 소재를 제작·판매 중이다. 직원이 채용되면서 회사 시스템을 갖추고, 매출도 오르고 있다. 아직 규모가 작고 자금이나 환경에 어려운 부분이 있지만 임직원이 비전을 품고 일당백으로 노력해 해수전지 제품 문의와 판매량이 증가하는 등 성장하고 있다.

-- 해수전지가 울산 산업 분야에서 기여할 수 있나.

▲ 울산은 산업도시로 에너지 소비량이 많다. 발전소에서는 바닷물을 냉각수로 사용하는데 해수전지를 적용하면 발전소 비상전원, 잉여 에너지 저장 등 여러 목적의 ESS로 사용할 수 있다.

일본 원전사고는 비상전원이 해수에 침수돼 작동하지 않은 것이 원인의 하나였는데, 울산 인근 고리나 신고리원전에 해수전지를 적용하면 원전 안정성 강화와 원전에 대한 국민 신뢰를 확산할 수 있을 것으로 기대된다.

해수전지가 상업화되면 울산에 제품과 부품 제조업이 활성화돼 일자리 창출, 지역경제 활성화에 기여할 수 있을 것이다.

원전 안전도 지킬 '해수전지'
원전 안전도 지킬 '해수전지'(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = UNIST가 연구실에 마련한 모형도로 해수전지가 원전에 적용되면 원전 안정성을 강화할 수 있다는 연구물을 선보이고 있다.2017.5.30

-- 해수전지의 미래는.

▲ 친환경, 초저가, 고안정성 해수전지 상용화가 최종 목표다. 2020년까지 MWh급 전지 개발 착수, 테스트베드(시험장) 구축, 실증 등을 계획 중이다. 우리나라는 전지 제조기술이 뛰어나지만, 원천기술은 약하다. 리튬전지 기술 핵심인 리튬 소재는 100% 수입에 의존한다.

삼면이 바다라 해수가 풍부해 이를 에너지 소재로 사용하고, 전지 제조기술 강점을 활용해서 해수전지를 상용화한다면 국익에 큰 도움될 것이다.

해수전지의 순수 국내 에너지 저장기술로 향후 세계 에너지 시장을 주도하고 국가 위상도 높일 수 있을 것이다. 조선업 강국이듯 에너지저장 분야 강국으로 우뚝 서는데 해수전지가 핵심 역할을 하고 싶다.

UNIST 전경
UNIST 전경

young@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/05/30 07:07 송고

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