[디지털투데이 홍진주 기자] 중국 연구진이 기존 제품보다 수명이 10배 긴 중성 전해질 기반 수성 배터리를 개발했다. 

8일(현지시간) 온라인 매체 기가진에 따르면, 이 배터리는 약 12만회의 충방전 사이클을 견딜 가능성이 있어, 전력망용 저장장치에서는 수백년 수준의 사용 가능성도 제시됐다.

수성 배터리는 전해액으로 수용액을 쓰는 구조다. 리튬이온 배터리보다 발화 위험이 낮은 것이 강점으로 꼽힌다. 다만 기존 수성 배터리는 주로 산성 또는 알칼리성 전해질을 사용해 충방전 과정에서 산소 발생 반응이나 수소 발생 반응이 나타났고, 이 과정이 물 소모를 빠르게 만들어 수명을 제한하는 문제가 있었다. 배터리 폐기 단계에서도 강산성·강알칼리성 용액이 환경에 부담을 줄 수 있다는 지적이 있었다.

홍콩시티대 연구진은 이 한계를 줄이기 위해 열화가 느리고 환경 유해성이 낮은 재료 조합을 설계했다. 연구진은 음극 재료로 공유결합성 유기 고분자를 합성했고, 여기에 거의 중성에 가까운 마그네슘염과 칼슘염 전해질을 조합해 수계 배터리를 만들었다.

핵심은 유기 고분자와 중성 전해질의 조합이다. 이런 유기 고분자는 일반적으로 강산성이나 강알칼리성 전해질에서 빠르게 분해돼 기존 수성 배터리에는 잘 쓰이지 않았다. 연구진은 중성 전해질을 적용해 이 문제를 피했다. 연구진이 쓴 전해질은 환경 친화성이 높아 두부 제조에 쓰는 '니가리'(간수)로도 사용할 수 있을 정도라고 설명했다.

수명 수치도 눈에 띈다. 연구진이 개발한 유기 고분자는 12만회의 충방전 사이클을 견딜 가능성이 있는 것으로 제시됐다. 이는 일반적인 리튬이온 배터리 수명의 10배 이상에 해당한다. 매체에 인용된 설명에 따르면 전력망용 저장 배터리는 2024년 기준 평균 하루 1.1사이클로 운용됐고, 같은 속도라면 새 수계 배터리는 교체 전까지 약 300년 사용할 가능성이 있다.

연구진은 이번 성과가 중성 전해질과 호환되는 음극 소재 개발에서 진전이라고 강조했다. 연구진은 "이번 연구 성과는 중성 전해질과 적합한 음극 재료 개발에서 큰 진전을 보여준다"며 "더 안전하고 고성능이면서 장수명이고, 환경을 고려한 에너지 저장 솔루션을 제공할 수 있다"고 밝혔다.

다만 한계도 분명하다. 이 배터리는 최대 전압이 제한돼 기존 리튬이온 배터리나 나트륨이온 배터리만큼 많은 에너지를 저장할 수 없다. 휴대기기나 고에너지 밀도 응용처보다는 안전성과 수명이 더 중요한 분야에서 먼저 검토될 가능성이 있는 대목이다.

이런 배경에서 이번 연구는 수성 배터리의 약점으로 꼽히던 짧은 수명과 폐기 부담을 동시에 낮추는 방향을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 다만 실제 활용 확대 여부는 낮은 에너지 저장량이라는 한계를 얼마나 보완하느냐에 달려 있다.

• "소형 코인 막는다" 코인베이스·크라켄·제미니, 美 클래리티법 상장 규정 완화 요구
• 이더리움, 1년간 비트코인 대비 35% 하락…약세 신호 겹쳤다
• 비트코인, 美 CPI 발표에 초긴장…7만달러까지 추락할 수도
• 테슬라, 2억짜리 한정판 행사 3일 전 '취소'…이유도 보상도 없었다
• 아서 헤이즈 "알트코인 99%는 사라질 것…자연스러운 일"