바나듐 이온 배터리

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1. 개요
2. 배터리 특성
3. 배터리 생산
- 3.1. 버티컬 구조
- 3.2. 소재
  - 3.2.1. 바나듐 원자재
  - 3.2.2. 패키징
4. 바나듐이온 배터리 용도
참조

1. 개요

바나듐 이온 배터리(VIB)는 높은 효율, 출력, 내구성과 안전성을 갖춘 차세대 배터리 기술이다. 8천 번 이상 충·방전이 가능하고, 충전 시 발열이 적으며, 물을 전해액으로 사용해 화재 위험이 낮다. VIB는 에너지 저장 시스템(ESS)용 대용량 배터리로 개발되었으며, 전기차 충전소, 가정, 상업 시설, 산업 현장, 선박, 통신 기지국, 전력망 연계, 군사용 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 스탠다드에너지는 VIB를 자체 생산하는 수직 계열화 구조를 갖추고 있으며, 재활용 종이를 패키징 재료로 사용하는 등 친환경적인 측면도 강조한다.

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바나듐 이온 배터리
제품 정보
제목	바나듐 이온 배터리
이미지 파일
제조사	스탠다드에너지
출시	2021년

2. 배터리 특성

VIB는 리튬이온 배터리에 비해 효율, 출력, 내구성, 안전성 면에서 우수한 특성을 보인다.

효율: VIB는 충전 및 방전 시 전기 손실이 적어 효율이 높다. 전기 손실은 4%에 불과하며, 이는 위스키 제조 과정에서 발생하는 증발량인 'angel's share'와 비견될 정도이다.^[4]
출력: 리튬이온 배터리보다 약 2배 높은 출력을 제공한다. 리튬이온 배터리의 최고 출력이 2-3C이므로, VIB는 4-6C로 추정된다.^[5]
내구성: VIB는 8천 회 이상 충방전 후에도 초기 용량의 99%를 유지하여 노화가 거의 없다.^[7] 이는 리튬이온 배터리의 수명(500-1,000회 충방전 후 초기 용량의 80%-90% 수준)보다 훨씬 긴 수명이다.
안전성: VIB는 충전 및 방전 시 열 발생, 화재, 폭발 위험이 거의 없어 ESS에 적합하다. 전해액으로 물을 사용하므로 대도시 건물 내부나 전기차 초고속 충전소에도 설치할 수 있다.^[10] 드릴 관통 시험에서도 안정성이 입증되었다.^[11] 냉각 장치를 위한 별도 공간 없이 배터리를 원하는 방향으로 연결할 수 있다는 장점도 있다.^[12]

2. 1. 배터리 성능

바나듐 이온 배터리(VIB)는 리튬이온 배터리에 비해 효율과 출력이 높다.^[4]^[5]

2. 1. 1. 효율

VIB는 전기를 충전하고 방전할 때 전기 손실이 적어 효율이 높다. 전기를 100 넣으면 96을 쓸 수 있어 손실이 4%에 불과하다. 이는 위스키 제조 과정에서 매년 2%씩 증발하는 양을 칭하는 'angel's share'에 비견될 정도이다.^[4]

2. 1. 2. 출력

리튬이온 배터리보다 약 2배 높은 출력을 제공한다. 리튬이온 배터리의 최고 출력이 통상 2-3C로 알려져 있으므로, 바나듐 이온 배터리는 4-6C 정도로 추정된다.^[5]

2. 2. 배터리 내구성

VIB는 리튬이온 배터리에 비해 내구성이 뛰어나다. 8천 회 이상 충방전 후에도 초기 용량의 99%를 유지하여 노화가 거의 없는 반면, 리튬이온 배터리는 500-1,000회 충방전 후 초기 용량의 80%-90% 수준으로 감소한다.^[7]

2. 2. 1. 수명과 용량 안정성

VIB는 8천 번 이상 완전 충전과 방전을 반복할 수 있으며, 이 정도의 수명은 리튬이온 배터리 기준으로 보면 약 4배에 달한다.^[6] 8천 회 충방전을 끝낸 배터리 용량은 초기 대비 99%로, 배터리 노화가 거의 없는 수준이다.^[7] 리튬이온 배터리는 충방전을 반복하면 대략 수명이 500-1,000회 정도이고 초기 용량 대비 80%-90% 수준이 된다.

2. 3. 배터리 안전성

VIB는 충전 방전 시 열 발생 및 화재, 폭발 위험이 거의 없어 ESS(에너지 저장 장치)에 적합하다. 전해액으로 물을 사용하므로 대도시 건물 내부나 전기차 초고속 충전소에도 설치할 수 있다.^[10] 외부 충격 안전성 검증을 위한 드릴 관통시험에서도 안정성이 입증되었다.^[11] 또한, 냉각 장치를 위한 별도 공간 없이 배터리를 원하는 방향으로 연결할 수 있다.^[12]

2. 3. 1. 열 발생

VIB는 충전 방전할 때 열이 거의 나지 않아 별도의 냉각 장치가 필요하지 않다. 리튬 이온 배터리가 들어간 노트북이나 휴대폰을 충전하거나 사용할 때 기기가 뜨거워지는 현상이 바나듐 이온 배터리에서는 발생하지 않는다.^[8]

2. 3. 2. 화재 및 폭발 위험

VIB는 전해액으로 물을 사용해서 불이 붙지 않는다. H₂O, 즉 물을 사용하기 때문에 안전하다는 점이 배터리를 대량으로 연결해서 만드는 ESS(에너지 저장 장치)에 더욱 적합하다. 불이 나지 않으므로 대도시 건물 내부에 설치해도 되고, 최근 언론 보도에 따르면 전기차 초고속 충전을 위해 충전소에 설치될 예정이라고 한다.^[10]

2차전지는 외부 충격으로부터 안전성 여부를 검증하기 위해 드릴 관통시험이라는 것을 하는데, 최근 외부인을 초청해 드릴로 배터리를 뚫어도 폭발하지 않는 안정성을 입증하고 이를 언론에 공개했다.^[11]

2. 3. 3. 설치 방식

VIB는 발열이나 화재 위험이 없어서 배터리를 상하좌우 원하는 방향으로 연결할 수 있다. VIB를 ESS용 시스템 단위로 구성하는 경우에도, 리튬이온처럼 배터리 열을 식히기 위한 선풍기나 에어컨을 설치할 별도의 공간을 따로 만들 필요가 없다.^[12]

3. 배터리 생산

바나듐 이온 배터리(VIB)는 소재부터 완제품까지 자체 생산하며, 리튬 이온 배터리와 생산 과정에서 차이를 보인다. 리튬 이온 배터리는 음극재와 양극재를 자체 생산하지 않는 경우가 많지만, VIB는 모든 과정을 자체적으로 수행한다.^[13]^[14] VIB는 바나듐을 주 재료로 사용하며, 수급이 안정적이고 가격 변동이 크지 않다는 장점이 있다.^[15] 또한 불이 나지 않아 안전 패키징이 불필요하여 패키징 재료 선택이 자유롭다. 스탠다드에너지는 바나듐이온 배터리의 패키징으로 재활용 종이를 사용한다.^[16]

3. 1. 버티컬 구조

스탠다드에너지는 한 언론사와의 인터뷰에서 소재부터 완제품까지 배터리 생산의 모든 과정을 자체적으로 수행한다고 밝혔다. 이는 리튬 이온 배터리 생산 과정과 비교했을 때 큰 차이점이다. 리튬 이온 배터리의 경우 음극재와 양극재를 자체 생산하지 않는 경우가 많다.^[13]^[14]

3. 2. 소재

VIB는 바나듐을 주 재료로 사용하며, 바나듐은 철강 산업에서 주로 사용된다. 바나듐은 수급이 안정적이고 가격 변동이 크지 않다는 장점이 있다.^[15]

3. 2. 1. 바나듐 원자재

바나듐은 철강산업에서 사용되는 원재료인데, 바나듐 수급은 안정적이고, 바나듐 가격도 큰 변동이 없다.^[15]

3. 2. 2. 패키징

VIB는 불이 나지 않아 안전 패키징을 추가로 할 필요가 없다. 따라서 패키징 재료 선택이 자유롭다. 보통 배터리는 패키징 재료로 금속이나 플라스틱을 쓰는데, 스탠다드에너지가 출시한 바나듐이온 배터리의 경우 재활용 종이를 패키징으로 쓴다. 언론에 공개된 제품 사진을 보면 크리넥스 휴지통 정도의 크기이고 재활용지를 쓴 것으로 보인다.^[16]

4. 바나듐이온 배터리 용도

바나듐이온 배터리(VIB)는 다음과 같은 용도로 사용된다.

전기차 충전소용

서울 압구정 롯데하이마트 (압구정점)에 전기차 충전기 보조 전력원으로 활용되어 무료 충전 서비스를 제공하고 있다. 누구나 자유롭게 신청하여 사전 예약을 통해 전기차를 충전할 수 있다. VIB는 새로운 기술이어서 ESS 관련 인허가 기준이 없는데, 이런 경우 산업통상자원부의 규제특례를 받아 신기술에 대한 실증을 할 수 있다. 2021년 11월에 이 특례 심사를 통과했다고 산업통상자원부가 발표했다.^[17]
LS계열의 E1은 전국 LPG 충전소에 초급속 전기차 충전기를 설치하고, 스탠다드에너지의 바나듐 이온 배터리 기반 ESS와 연계하여 미래차 충전 인프라를 조성할 것이라고 발표했다.^[18] 2022년 5월 18일 양사가 업무협약(MOU)을 체결했다.^[19] 점차 전기택시 수가 급증하면서 전기 택시가 충전할 공간에 대한 수요가 늘어나고 있어, E1이 자체 보유 LPG 충전소에 스탠다드에너지의 VIB ESS를 연계한 전기차 급속 충전시설을 설치하겠다는 계획으로 보인다.

가정·상업용
산업용
선박용

2022년 1월 한국조선해양은 바나듐이온 배터리 기반으로 차세대 선박용 ESS 솔루션을 개발하기로 했다. 바나듐이온 배터리 개발사인 스탠다드에너지와 선박용 고안전성 ESS 개발 및 상용화, 소형 선박 해상 실증, 선급 인증 및 규정 완화, 전기추진선, 전력운송선 등 차세대 선박 개발에 상호 협력한다는 것이다.^[20] 롯데케미칼의 사내벤처인 라이콘(LICORN: LOTTE CHEMICAL INVENTIVE UNICORN)은 '가능성호'라는 보트를 제작하였는데, 이 보트 안에 스탠다드에너지가 제작한 ESS가 실제 탑재됐다.^[21] 이 보트는 서울 잠실 롯데타워 앞 아레나 광장에 전시된 바 있다.

통신 기지국용
전력망 연계
군사용^[22]

참조

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