카이스트(KAIST) 연구진이 인공지능(AI) 데이터센터 확산 등에 따른 전력 수요 증가를 뒷받침할 대용량 배터리 핵심 소재의 생산 시간을 단축할 수 있는 기술을 개발했다.
카이스트는 김희탁 생명화학공학과 교수 연구팀이 대용량 에너지저장장치(ESS) 유력 후보인 ‘바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)’의 핵심 전해질을 빠르고 안정적으로 생산하는 공정을 개발했다고 5일 밝혔다.
바나듐 레독스 흐름전지는 화재 위험이 거의 없고, 전해질을 담는 탱크만 크게 만들면 저장 용량도 쉽게 늘릴 수 있어 AI 데이터센터와 재생에너지용 초대형 배터리로 주목받고 있다. 그러나 배터리 연료 역할을 하는 바나듐 전해질을 최적 상태로 만드는 과정이 오래 걸리고 비용도 많이 드는 것이 상용화의 걸림돌이다.
연구팀은 고속도로를 달리던 차량이 갑자기 병목 구간에서 막히는 것처럼 화학 반응으로 전해질을 만드는 과정에서도 특정 단계에 반응 속도가 급격히 느려지는 병목 구간이 존재한다는 사실을 확인했다. 그리고 병목 구간에서 시간이 오래 걸리던 전기화학적 환원 공정 대신 백금-탄소(Pt/C) 촉매를 이용한 촉매 환원 공정을 적용하도록 생산 공정을 설계해 문제를 해결했다. 자동차가 정체된 도로에서 우회도로를 이용하듯 시간이 오래 걸리던 마지막 공정만 더 효율적인 방식으로 바꿔 생산 시간을 단축했다.
새로운 생산 공정을 적용한 결과 바나듐 레독스 흐름전지에서 전기에너지를 저장하는 핵심 소재인 전해질 생산 시간이 기존 공정보다 67% 단축됐다. 동시에 공정 중에 남아 배터리 성능을 떨어뜨릴 수 있는 잔류 옥살산(불순물)이 함께 제거되고, 같은 촉매를 2500번 이상 반복 사용해도 성능 저하 없이 안정적으로 전해질을 생산할 수 있음을 확인했다.
김 교수는 “최근 24시간 가동되는 AI 데이터센터가 급증하면서 재생에너지로 생산한 전기를 대량 저장하고 안정적으로 공급하는 대용량 ESS의 중요성이 커지고 있다”며 “이번 연구는 대용량 배터리 상용화의 가장 큰 숙제였던 전해질 생산 과정을 반응공학적으로 정밀 분석해 새롭게 설계한 것으로, 생산 병목을 해결해 대용량 에너지저장 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
카이스트 생명화학공학과 석경화 박사과정생이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 표지논문으로 선정됐다.
연일 지속되는 폭염에 지역재난안전대책본부 비상 1단계를 가동한 대전시가 무더위쉼터와 관내 건설 현장 등에 대한 폭염 대응 상황 점검에 나섰다.
지영한 대전시 정무경제과학부시장은 4일 무더위쉼터로 운영 중인 관내 경로당을 방문해 냉방시설 운영 실태와 이용 현황 등을 점검했다.
지 부시장은 이날 건설공사 현장도 방문해 폭염 대응 안전수칙 이행 여부를 점검하고, 충분한 휴식 시간 보장과 온열질환 예방조치 등 노동자 보호 대책 이행 여부를 확인했다.
시는 지역에 내려진 폭염경보에 대응하기 위해 전날 폭염 위기경보를 ‘심각’ 단계로 격상하고, 지역재난안전대책본부 비상 1단계를 긴급 가동했다.
각 자치구에 독거 노인과 노숙인, 야외 작업자 등 폭염 취약계층에 대한 안전 관리와 예찰 활동을 당부했으며, 매일 폭염 대응 현장을 점검해 시민 안전을 확보하겠다는 계획이다.
유관기관 비상근무체계를 유지하면서 폭염특보와 기온 변화 등 기상 상황을 수시 모니터링해 인명 피해 우려가 있는 경우 즉각적인 현장 대응에 나설 방침이다.
지 부시장은 “폭염은 시민의 생명과 안전을 위협하는 재난으로, 현장에서 작은 위험 요소도 놓치지 않는 세심한 대응이 필요하다”며 “특히 어르신과 야외 노동자 등 폭염에 취약한 시민들의 안전을 지킬 수 있도록 현장 중심 대응을 더욱 강화하겠다”고 말했다.
대전에는 지난 1일부터 폭염경보가 발효된 상태로, 이날 낮 최고기온은 37도에 이를 것으로 보인다.
“날이 가물어 농작물이 타들어가고 백성들 걱정이 깊으니, 불쌍히 여기시어 시원한 단비를 내려주소서.”
3일 오전 9시 경남 함안군 가야읍 충의공원. 맹렬한 폭염 속에 조상과 호국영령의 뜻이 서린 제단 위에 축문이 울려 퍼졌다. 축문은 함안향교의 한 유림이 낭독했다. 제사상에는 돼지머리와 함께 기우제에만 올리는 닭이 놓였다. 기우제에는 전통 제복을 갖춰 입은 유림과 함안군 관계자, 군민 등 100여명이 참석했다.
함안군에 따르면 한국농어촌공사가 관리하는 이 지역 저수지 16곳의 평균 저수율은 43.5%로 평년 대비 절반 수준이다. 농업용수 가뭄 단계는 ‘주의’다. 아직 경계·심각 단계에 이르지는 않았지만 저수율이 40% 이하로 떨어진 명관·산정 등 저수지 5곳은 집중 관리를 받고 있다.
함안군은 저수지 대부분을 제한급수 대상으로 정해 농업용수를 이틀이나 사흘에 한 번 정도만 공급하도록 했다. 강발순 칠원읍 산정마을 이장은 “저수율이 20% 정도라 제한급수를 해도 보름 정도만 버틸 수 있을 것”이라며 “하천도 없는 곳이라 물을 끌어쓸 수도 없어서 이대로 가면 올해 벼농사를 망칠 수도 있다”고 말했다. 김호성 칠원읍 동담마을 이장도 “벼와 고추가 말라가고 있다”며 “농민이 지하수나 하천수를 양수기로 끌어쓰기도 하는데 이 또한 한계가 있다”고 했다.
함안군뿐 아니라 창녕군(지난달 28일)과 양산시(지난달 30일)도 기우제를 올려 단비를 기원했다. 이들 지역 공무원들은 모두 “30~40년 넘게 공직생활을 한 공무원과 향교 관계자들에게도 기우제를 언제 했는지 물어봤는데 기억조차 못하더라”며 “올해처럼 덥고 비가 안 온 적은 없었다”고 말했다.
전날 122년 기상관측 사상 처음으로 낮 최고기온이 42.5도를 기록한 양산은 이날도 도시 전체가 폭염에 멈춰선 듯했다. 양산남부시장에서 채소 가게를 하는 상인 김모씨(70)는 “더위 때문에 손님이 없어도 먹고살려면 나와서 팔아야지”라면서 “무사히 지나가도록 견뎌내는 수밖에 없다”고 말했다.
양산 물금읍 양산워터파크와 중부동 양산이동노동자거점쉼터에도 시민과 노동자들의 발길이 뜸해 한산했다. 시민 박모씨(60)는 “매일 반려견과 산책 나오는데, 반려견도 요즘 더운지 헐떡거리며 움직이지 않으려 한다”고 말했다.

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