바나듐 배터리 편집하기

[[파일:국내 최대 바나듐 기반 에너지저장장치.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|국내 최대 바나듐 기반 [[에너지저장장치]](ESS)]]
[[파일:바나듐의 성상.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|[[바나듐]]의 성상]]

'''바나듐 배터리'''(Vanadium battery) 는 양극과 음극이 액체 '''[[바나듐]]'''으로 된 [[전해액]]을 이용하는 [[배터리]]이다. [[바나듐]](Vanadium)은 원소번호 23번이고, 원소기호는 '''V'''인 [[전이금속]] 원소이다. 바나듐 배터리에는 '''[[바나듐 레독스 흐름 배터리]]'''와 '''[[바나듐이온 배터리]]''' 등이 있다.

== 바나듐 개요 ==
'''[[바나듐]]'''(Vanadium)은 고강도 [[합금]]과 화학산업 [[촉매제]]에 주로 사용되는 금속광물로 [[리튬이온전지]]를 대체할 [[에너지저장장치]](ESS) 원료로 각광받고 있다.

바나듐은 원자번호 23, 원소기호 '''V'''로 표시되는 [[원소]]로 다른 희소금속들처럼 다양한 색을 띄고 있다. 단단하면서도 뛰어난 [[전이금속]]으로, 다양한 산업군에서 사용되고 있다. [[강철]]에 바나듐을 소량만 첨가해도 강도를 크게 높일 수 있기 때문에, 고속 절삭공구나 [[크랭크축]]처럼 높은 강도를 요구하는 장비의 소재로 많이 사용되고 있다. 또한 [[연성]]과 [[전성]] 능력이 좋아서 가공이 수월하고, [[황산]]이나 [[염산]], 또는 [[강알칼리]] 등을 만나도 [[부식]]하지 않는 뛰어난 [[내부식성]]까지 갖고 있다. 

페로바나듐 1파운드당 가격은 지난 2016년 1월 5.73달러 내외였으나, 2018년 11월 56.25달러 내외로 올랐다.<ref name="사이언스">김준래 기자, 〈[https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%8F%AD%EB%B0%9C%ED%95%98%EC%A7%80-%EC%95%8A%EB%8A%94-%EB%B0%B0%ED%84%B0%EB%A6%AC-%EC%86%8C%EC%9E%AC%EA%B0%80-%EC%9E%88%EB%8B%A4/ 폭발하지 않는 배터리 소재가 있다? – Sciencetimes]〉, 《사이언스타임즈》, 2018-12-03</ref>

== 종류 ==
===바나듐 레독스 흐름 배터리===
[[바나듐 레독스 흐름 배터리]](VRFBㆍVanadium Redox Flow Battery)는 양극과 음극에 사용된 [[바나듐]] [[전해액]]이 [[산화]] 또는 [[환원]]되면서 [[충전]]과 [[방전]]이 되는 원리로 작동한다. [[바나듐 레독스 흐름 전지]] 또는 간략히 [[바나늄 레독스 배터리]](Vanadium redox battery)라고도 한다.

현재 중국과 미국 일본을 중심으로 [[태양광]]과 같은 [[신재생에너지]] 사업의 [[에너지저장장치]](ESS)에는 '바나듐 레독스 흐름 배터리'가 상용화되는 추세이다. 두 개로 분리된 [[탱크]]에 양극 전해액과 음극 전해액을 채워 넣는다. 탱크 속 [[전해액]]이 [[산화환원반응]]을 일으키고, 이때 발생하는 [[전위차]]를 바탕으로 [[에너지]]를 생성해 저장한다. 실제 공장 규모에 바나듐 배터리를 적용했을 때 나타나는 효율은 70% 정도이다. 한국에서는 [[㈜에이치투]]<!--에이치투-->(H2)가 [[바나듐 레독스 흐름 배터리]]를 개발했다. 작은 [[컨테이너]] 크기로 부피가 크다.<ref>김진호 기자, 〈[https://www.donga.com/news/It/article/all/20181216/93330767/1 ‘바나듐 배터리’ 신재생에너지로 주목]〉, 《동아사이언스》, 2018-12-17</ref>

===바나듐이온 배터리===
[[파일:스탠다드에너지의 바나듐 이온 배터리.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|[[스탠다드에너지㈜]]의 [[바나듐이온 배터리]]]]

[[바나듐이온 배터리]](VIB; Vanadium Ion Battery)는 [[바나듐]]을 [[전해액]] 에너지로 사용하는 [[배터리]]이다. 간략히 '''VIB'''라고도 한다. 바나듐이온 배터리는 한국의 [[스탠다드에너지㈜]]가 개발했다. 바나듐이온 배터리는 [[바나듐 레독스 흐름 배터리]]와는 다르다. 바나듐 이온 배터리는 바나듐 레독스 흐름 배터리의 장점과 [[리튬이온 배터리]]의 장점을 살려서 만든 새로운 배터리의 개념이다. 바나듐이온 배터리(VIB)가 당장 리튬이온 배터리를 대체한다고 보기는 어렵다. [[소프트뱅크벤처스]]에 따르면 리튬이온 배터리는 소형으로 모바일기기, 전기차 등에 적합하지만 VIB는 부피가 크기 때문에 당장 적용하기 어렵기 때문이다. 고효율과 고성능의 안전한 배터리가 필요한 모든 곳에는 VIB가 리튬이온 배터리보다 더 어울리지만 아직은 '덩치'의 한계를 뛰어넘지 못하고 있다.

== 장점 ==
[[바나듐]]이 [[리튬]]보다 어떤 점이 우수해서 차세대 배터리의 소재로 주목을 받는 원인에 대해 전문가들은 '오랜 수명'과 '폭발 위험성이 없다'는 점을 꼽는다. 

[[바나듐]] 기반의 배터리는 레독스 흐름(Redox Flow) 방식의 이차전지이다. 전해액에 용해된 [[바나듐이온]]이 [[전자]]를 주고받아 [[충방전]]되는 방식의 배터리인 것이다. 

현재 가장 많이 사용되고 있는 [[리튬이온 배터리]]보다 수명이 10배 이상 길며, 값도 같은 용량에 대비하여 3분의 1 수준에 불과하다. 더군다나 휘발성 전해액을 사용하지 않기 때문에 폭발 위험성이 없다는 것은, 리튬이온 배터리를 대체하는 가장 큰 동기요인으로 작용하고 있다.

2차전지 소재 중에서도 [[바나듐]]은 20년 이상의 수명을 보장하기 때문에 가장 오래간다고 할 수 있다. 전해액 양을 늘리기만 해도 저장 용량을 키울 수 있기 때문에 대규모 제조에 용이하다는 점도 배터리 소재로서 매력적 요인이다. 이 같은 특성 때문에 바나듐은 높은 출력이 필요하지 않으면서, 설치 공간에도 제약이 없는 대용량 태양광 발전소나 풍력 발전소의 배터리 소재로 그 가능성을 인정받고 있다.

== 관련기업 ==
한국에서는 [[㈜에이치투]]와 [[스탠다드에너지㈜]], [[㈜코리드에너지]] 등의 중소기업을 중심으로 바나듐 배터리 투자에 나서고 있다. [[OCI]]나 [[현대중공업]], [[두산중공업]] 등의 대기업도 관련 연구를 진행 중이다. 2021년 4월, [[소프트뱅크벤처스]]가 [[바나듐이온 배터리]](Vanadium Ion Battery/VIB)를 개발한 [[스탠다드에너지㈜]]에 100억원을 투자했다.

중국과 미국, 일본 등에선 정부가 바나듐 배터리 산업 육성에 발 벗고 나섰다. 특히 중국은 2008년 [[중국과학원]]과 [[다롄 화학물리연구소]] 등이 '''[[롱커파워]]'''<!--롱커 파워-->란 회사를 설립하고 2017년 1억 1,100만 달러(약 1250억원)의 바나듐 배터리 판매 실적을 기록했다. 미국에선 2012년 [[퍼시픽 노스웨스트 국립연구소]]가 중국의 [[보롱그룹]]과 합작한 회사 [[UET]]를 만들었다. 이 기업은 2017년 한 해에만 4,100만 달러 어치(약 463억원)의 바나듐 배터리를 판매했다. <ref>김민중 기자, 〈[https://news.joins.com/article/23114725 해외서는 키우는데 한국은 왜 폭발 않는 바나듐 배터리 규제하나]〉, 《중앙일보》, 2018-11-11</ref> <ref>최진홍 기자, 〈[https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=5277455 소프트뱅크벤처스 매료시킨 바나듐 이온 배터리, 왜?]〉, 《이코노믹리뷰》, 2021-04-14</ref> 

== 전망 ==
[[태양광]]이나 [[풍력]] 같은 [[신재생에너지]]가 [[전력]]을 일정하게 공급하기 위해서는 [[에너지저장장치]](ESS)가 반드시 필요하다. 현재까지는 주로 [[리튬이온 배터리]]가 사용되고 있지만, 신재생에너지 저장장치로 쓰기에는 적합하지 않다는 지적을 많이 받고 있다. 저장 용량이 작다 보니 [[화재]] 및 [[폭발]]의 위험성이 크기 때문이다.

신재생에너지 저장장치의 대표적 사례로는 벤처기업인 '''[[㈜에이치투]]'''(H2)가 세종시에 설치한 [[에너지저장장치]](ESS)가 있다. 이 저장장치는 [[태양광]]이 낮동안에 만든 전력을 받아 세종시 내의 일부 LED 가로등에 공급하고 있다. 현재는 1MWh급 ESS를 준비하고 있는데, 이 정도 규모의 바나듐 기반 ESS를 보유한 나라는 독일 등 4개국에 불과하다.

[[한국에너지공단]]은 연구보고서를 통해 바나듐 배터리가 오는 2028년까지 [[신재생에너지]]와 연계된 [[에너지저장장치]](ESS) 시장에서 최대 25% 수준을 차지할 것으로 전망하고 있다.

중국은 여기서 한발 더 나아가 이미 [[다롄]] 지역에 풍력발전과 연계한 200㎿급  규모의 바나듐 배터리 ESS 프로젝트를 건설하고 있고, 오는 2020년까지는 100메가와트(㎿) 이상 규모를 갖춘 바나듐 배터리 시범 프로젝트를 시작할 예정인 것으로 알려졌다.

물론 바나듐 배터리에게도 단점은 존재한다. [[리튬이온 배터리]]보다 2~3배 이상의 공간을 차지해야 하기 때문에 [[전기자동차]]나 [[스마트폰]]용 배터리로는 사용하기가 어려운 것이 현실이다. 또한 유럽에서는 바나듐을 독성 물질로 규정하여 강한 규제를 적용하고 있기 때문에 [[환경오염]]에 대한 논란을 불러 일으키고 있는 중이다.<ref name="사이언스"></ref>

== 동영상 ==
<youtube>KHntR5Wmzo0</youtube>

{{각주}}

== 참고자료 ==
* "[https://en.wikipedia.org/wiki/Vanadium_redox_battery Vanadium redox battery]", '' Wikipedia''
* ㈜에이치투 바다늄 레독스 흐름 배터리 개발 및 국내 실증 - http://www.kea.kr/elec_journal/2014_6/7.pdf
* 김진호 기자, 〈[https://www.donga.com/news/It/article/all/20181216/93330767/1 ‘바나듐 배터리’ 신재생에너지로 주목]〉, 《동아사이언스》, 2018-12-17
* 김효원 기자, 〈[https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=91481 재생에너지 저장하는 '바나듐 전지' 가격 낮아지나]〉, 《헬로디디명》, 2021-01-24
* 김준래 기자, 〈[https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%8F%AD%EB%B0%9C%ED%95%98%EC%A7%80-%EC%95%8A%EB%8A%94-%EB%B0%B0%ED%84%B0%EB%A6%AC-%EC%86%8C%EC%9E%AC%EA%B0%80-%EC%9E%88%EB%8B%A4/ 폭발하지 않는 배터리 소재가 있다? – Sciencetimes]〉, 《사이언스타임즈》, 2018-12-03
* 최진홍 기자, 〈[https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=5277455 소프트뱅크벤처스 매료시킨 바나듐 이온 배터리, 왜?]〉, 《이코노믹리뷰》, 2021-04-14
* 김민중 기자, 〈[https://news.joins.com/article/23114725 해외서는 키우는데 한국은 왜 폭발 않는 바나듐 배터리 규제하나]〉, 《중앙일보》, 2018-11-11

== 같이 보기 ==
* [[바나듐]]
* [[배터리]]
* [[바나듐 레독스 흐름 배터리]]
* [[바나듐이온 배터리]]
* [[리튬이온 배터리]]

{{배터리|검토 필요}}