[류성필의 목요담론] 해수전지(Seawater Battery) 기술의 산업화 전망
입력 : 2025. 07. 17(목) 03:00
김미림 기자 kimmirimm@ihalla.com
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[한라일보] 해수전지 기술이란 리튬이온전지에서 사용되는 양극물질(Li, Ni, Co, Mn 등)을 바닷물의 속에 풍부한 나트륨 이온(Na+)을 이용해 전기를 저장하고 방출하는 친환경적 차세대 2차전지 기술이다.
해수전지 핵심기술은 고체전해질과 개방형 양극 구조로 고체 전해질은 바닷물 환경에서도 안정적으로 작동되며 나트륨 이온만 선택적으로 이동시켜 전지의 효율과 안전성을 높이는 역할을 한다. 그리고 개방형 양극 구조는 바닷물과 대기에 직접 노출된 구조로 리튬 공기전지와 유사한 오픈 시스템구조이다.
해수전지는 리튬 등 희귀 금속 대신 바닷물을 사용해 자원고갈 우려가 없고 환경부담이 적은 친환경성과 화재·폭발 위험이 낮고 해양환경에서도 안정성을 확보할 수 있다.
해수전지의 산업화 전망은 최근 기술적 돌파구와 친환경 에너지 수용 증가에 힘입어 매우 밝은 편이다.
글로벌 해수전지 시장은 2024년 약 203억달러에서 2030년 약784억달러로 연평균 약 25%의 높은 성장이 예상되고 있다. 이 성장의 주요 동력은 신재생에너지 확대와 에너지저장장치(ESS) 소요급증 그리고 친환경성·안전성에 대한 요구이다.
최근 바인더, 전극, 고체전해질 등 핵심부품의 내구성과 효율성이 크게 개선되고 있다. 예를 들어 전도성과 수중접착력을 동시에 높인 고분자 바인더 개발로 해수전지의 수명과 효율이 대폭 향상돼 상용화의 걸림돌이 해소되고 있다. 또한 리튬이온전지 대비 4배 긴 수명, 과열·폭발위험이 없는 안전성, 중금속 미사용 등 친환경성이 부각되고 있다.
해수전지는 풍력 및 태양광 등 신재생에너지 저장, 해양부표, 수중장비, 그리드에너지 저장 등 다양한 분야에 활용이 확대될 전망이다.
특히, 리튬 등 희귀금속 의존도를 낮추고 생산·폐기 시 환경부담이 적어 탄소중립 정책과도 부합하다.
2030년을 전후로 해수전지의 본격적인 실증 및 상용화가 가능할 것으로 내다보고 있다. 최근에는 소비자 가전, 산업용 대형 배터리 등으로의 적용 확대도 기대되고 있다. 아직 대형 배터리의 경우 제조비용, 에너지 밀도 등에서 개선이 필요하지만 기술혁신에 따라 가격 합리화와 대량 생산체계 구축이 빠르게 진전 중이다.
2016년 울산과학기술원에서 최초로 바닷물 속 나트륨 이온을 활용하는 해수전지 개발에 성공했으며, 국내외 특허등록을 했다.
또한, 2018년도에는 한국동서발전과 협력해 10kWh급 해수전지 에너지저장시스템(ESS) 설비를 실제로 구축하고 시험가동에 성공한 바도 있다. 그리고 무인 잠수정에 해수전지를 적용하는 연구도 진행 중에 있다.
앞으로 해수전지를 해상풍력발전 전력안정·저장 기기에 적용해 기존 납축·리튬이온전지의 해상환경의 취약성을 해결하고 해상풍력 현장에서 실시간 모니터링, 원격데이터 수집으로 운전 신뢰성과 유지관리 편의성 실증평가 후 상용화 단계로 확대가 필요하다. <류성필 제주테크노파크 정책기획단장·공학박사>
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해수전지 핵심기술은 고체전해질과 개방형 양극 구조로 고체 전해질은 바닷물 환경에서도 안정적으로 작동되며 나트륨 이온만 선택적으로 이동시켜 전지의 효율과 안전성을 높이는 역할을 한다. 그리고 개방형 양극 구조는 바닷물과 대기에 직접 노출된 구조로 리튬 공기전지와 유사한 오픈 시스템구조이다.
해수전지는 리튬 등 희귀 금속 대신 바닷물을 사용해 자원고갈 우려가 없고 환경부담이 적은 친환경성과 화재·폭발 위험이 낮고 해양환경에서도 안정성을 확보할 수 있다.
해수전지의 산업화 전망은 최근 기술적 돌파구와 친환경 에너지 수용 증가에 힘입어 매우 밝은 편이다.
글로벌 해수전지 시장은 2024년 약 203억달러에서 2030년 약784억달러로 연평균 약 25%의 높은 성장이 예상되고 있다. 이 성장의 주요 동력은 신재생에너지 확대와 에너지저장장치(ESS) 소요급증 그리고 친환경성·안전성에 대한 요구이다.
최근 바인더, 전극, 고체전해질 등 핵심부품의 내구성과 효율성이 크게 개선되고 있다. 예를 들어 전도성과 수중접착력을 동시에 높인 고분자 바인더 개발로 해수전지의 수명과 효율이 대폭 향상돼 상용화의 걸림돌이 해소되고 있다. 또한 리튬이온전지 대비 4배 긴 수명, 과열·폭발위험이 없는 안전성, 중금속 미사용 등 친환경성이 부각되고 있다.
해수전지는 풍력 및 태양광 등 신재생에너지 저장, 해양부표, 수중장비, 그리드에너지 저장 등 다양한 분야에 활용이 확대될 전망이다.
특히, 리튬 등 희귀금속 의존도를 낮추고 생산·폐기 시 환경부담이 적어 탄소중립 정책과도 부합하다.
2030년을 전후로 해수전지의 본격적인 실증 및 상용화가 가능할 것으로 내다보고 있다. 최근에는 소비자 가전, 산업용 대형 배터리 등으로의 적용 확대도 기대되고 있다. 아직 대형 배터리의 경우 제조비용, 에너지 밀도 등에서 개선이 필요하지만 기술혁신에 따라 가격 합리화와 대량 생산체계 구축이 빠르게 진전 중이다.
2016년 울산과학기술원에서 최초로 바닷물 속 나트륨 이온을 활용하는 해수전지 개발에 성공했으며, 국내외 특허등록을 했다.
또한, 2018년도에는 한국동서발전과 협력해 10kWh급 해수전지 에너지저장시스템(ESS) 설비를 실제로 구축하고 시험가동에 성공한 바도 있다. 그리고 무인 잠수정에 해수전지를 적용하는 연구도 진행 중에 있다.
앞으로 해수전지를 해상풍력발전 전력안정·저장 기기에 적용해 기존 납축·리튬이온전지의 해상환경의 취약성을 해결하고 해상풍력 현장에서 실시간 모니터링, 원격데이터 수집으로 운전 신뢰성과 유지관리 편의성 실증평가 후 상용화 단계로 확대가 필요하다. <류성필 제주테크노파크 정책기획단장·공학박사>
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