세계 최초… 충전시간 10분

현재 전기자동차 배터리로 널리 활용되는 리튬이온전지의 가장 큰 단점은 충전 시간이 길고 주행거리가 짧다는 것이다. 국내 연구팀이 이 같은 문제를 해결할 수 있는 ‘마그네슘 전지’를 개발해 세계 최초로 주행 시험까지 마쳤다. 상용화되면 전기자동차 시장의 판도를 바꿀 수 있는 획기적인 기술로 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지융합연구단은 17일 “마그네슘 전지를 개발해 전기자동차에 탑재, 시험 주행에 성공했다.”고 밝혔다. 마그네슘 전지는 음극에 마그네슘 금속을, 양극에 공기 중의 산소를 이용하는 방식으로 산화·환원 반응에서 생기는 전력을 이용한다.

마그네슘을 활용한 전지는 높은 출력을 낼 수 있어 일찍부터 전기차 배터리로 기대를 모았다. 마그네슘 전지는 리튬이온전지보다 무게당 에너지 보유량이 5배 이상 커 주행거리도 5배로 늘어난다. 하지만 음극(마그네슘)에서 반응 효율이 낮고, 양극(공기)에서는 반응 속도가 느려 충분한 전기를 생산하지 못하는 한계가 있었다.

연구팀은 음극과 양극의 화학조성을 바꾸고, 새로운 전지구조를 설계해 기존보다 출력을 2배가량 높이는 데 성공했다. 충전 시간도 획기적으로 개선했다. 상용화된 리튬이온전지는 완전히 충전되기까지 최소 2시간 이상 소요되지만, 마그네슘 전지는 마그네슘 금속판과 내용물인 소금물 전해액을 10분 안에 간단하고 신속하게 교체해 완전 충전과 같은 효과를 얻을 수 있다.

상용화까지 해결해야 할 과제도 있다. 아직 마그네슘 금속판과 소금물 전해액을 교체할 수 있는 인프라가 없고, 반응의 부산물로 발생하는 수산화마그네슘을 재활용하는 기술도 개발해야 한다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr