자연 태양광 하에서 안정적으로 높은 광전류를 생성해 효율적으로 수소를 생산하는 기술이 개발됐다. 기존의 복잡한 다중 공정을 단순화해 제작시간을 대폭 단축, 태양광 기반 수소 생산 기술 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 국가과학기술연구회(이사장 김영식) 산하 한국기계연구원(원장 류석현) 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 이지혜 센터장 연구팀은 BiVO₄(비스무트 바나데이트) 광전극의 제조 생산성을 높여 수소 생산을 극대화하는 기술을 개발했다. BiVO₄는 광흡수도 및 태양광 수소 변환 효율(Solar-to-Hydrogen Efficiency, STH)이 높아 태양광 수전해 기반 친환경 수소 생산 시스템에서 핵심 소재로 주목받고 있는 금속산화물이다.
한국재료연구원(원장 최철진, KIMS) 경량재료연구본부 김영민, 서병찬 박사 연구팀이 고압 용기나 극저온 설비 없이 수소를 안전하게 저장하고 운송할 수 있는 고체수소 저장 소재를 세계 최초 개발했다. 연구팀이 개발한 마그네슘-니켈-주석(Mg-20Ni-Sn) 합금은 수소를 금속 속에 안전하게 고정해 폭발 위험을 없애고 제조 비용과 에너지 소모를 획기적으로 낮춘 점이 특징이다. 일반적인 수소 저장 방식은 고압(350~700bar) 기체 압축 용기를 활용하거나 극저온(영하 253℃) 액화 방식이었다. 그러나 이러한 방식은 높은 폭발 위험과 과도한 에너지 소모, 자연 증발 등의 문제가 있었다. 이를 해결하는 방법이 고체 수소 저장 기술이다. 수소와 금속을 화학적으로 결합한 후 필요한 시점에 다시 분리해 사용하는 방식으로 폭발 위험 없이 장기간 저장과 운송이 가능하다. 그러나 기존에 활용되는 고체 수소 저장 소재는 저장밀도가 낮고, 흡·방출 속도가 느리며 제조 비용도 많이 들어 상용화에 한계가 있었다. 연구팀은 한계를 극복하기 위해 마그네슘-니켈-주석 합금을 개발했다.
차세대 전기차 배터리 핵심 소재인 ‘하이 니켈 양극재’의 성능 저하를 일으키는 잔류 리튬 문제를 국내 연구진이 해결했다. 한국에너지기술연구원 울산차세대전지연구개발센터 진우영, 차형연 연구팀은 차세대 전기차 배터리의 핵심 소재인 하이 니켈 양극재의 난제를 해결했다. 연구팀은 그간 하이 니켈 양극재의 고질적 문제로 지적됐던 잔류 리튬 화합물의 위치를 새로이 규명하고 잔류 리튬을 최소화하는 설계 방안을 제시했다 연구진은 기존 통념과 달리 잔류 리튬이 양극재 내부의 입자 사이에도 존재한다는 사실을 최초로 확인했다. 이를 통해 기존에 간과된 양극재 내부 구조가 배터리 성능과 수명 저하의 주요 요인 중 하나임을 규명하고 잔류 리튬 형성을 원천적으로 억제할 수 있는 설계 방향을 제안했다.
루프탑 태양광을 실시간으로 저장할 수 있는 새로운 수계 플로우 배터리(water-based flow battery) 기술이 등장했습니다. 호주 모나시 대학(Monash University) 연구진이 개발한 이 배터리는 비독성(non-toxic), 비가연성(non-flammable), 저비용 원료로 구성된 유기물 기반의 물-전해질 배터리로, 고전류 밀도(high-current density)에서 빠르게 작동하면서도 장시간 안정성을 유지하는 것으로 확인됐습니다. 연구팀은 “이 기술이 태양이 내리쬐는 낮 시간 동안 가정에서 발생하는 전기를 실시간으로 저장하고 쓸 수 있는 새로운 장주기 에너지저장 솔루션(long duration energy storage, LDES)이 될 것”이라고 밝혔습니다. 이번 연구는 국제 학술지 Angewandte Chemie에 실렸으며, 기존 리튬이온 배터리가 가진 화재 위험, 고비용, 제한적 수명 문제를 극복하고, 특히 주택·건물용 에너지저장장치(ESS)를 타깃으로 설계된 기술이라는 점에서 주목받고 있습니다.
