[국토일보 여영래 기자] 전기차의 빠른 보급으로 리튬 2차전지 산업과 대용량 에너지 저장시스템(ESS, Energy Storage System) 산업의 급성장은 에너지 저장광물의 안정적 확보를 위한 기술개발의 필요성을 요구하고 있다.

4차 산업혁명 시대의 팔방미인으로 불리는 원자번호 23번 바나듐(V)이 차세대 원료 소재로 급부상하고 있다.

한국지질자원연구원(원장 김복철, 이하 지질자원硏·KIGAM)과 롯데케미칼(주) 연구소(소장 강경보), 삼양리소스(주)(대표 김도형)는 16일 지질자원硏 백악기룸에서 ‘바나듐 자원확보 및 대용량 에너지저장시스템(ESS) 소재 사업화’ 업무협약을 체결했다.

리튬이온전지는 전기차 분야에서는 안정성이 검증됐지만 스마트그리드의 핵심장치인 ESS에서는 화재 등 안정성 논란이 여전히 제기되고 있어 이를 대체할 새로운 기반의 대용량 에너지저장시스템 기술이 필요한 실정이다.

이러한 리튬이온전지의 문제점을 보완할 수 있는 대안이 바로 바나듐레독스흐름전지(VRFB, Vanadium Redox Flow Battery)이다. 양극과 음극 전해질로 바나듐을 사용하는 VRFB는 화재나 폭발 위험성이 없고, 충전 후 방전이 거의 이뤄지지 않아 20년 이상 장기간 사용이 가능하다.

이번 업무협약은 4차 산업혁명 시대의 핵심 산업광물인 바나듐 원료를 국내에서 안정적으로 생산하고 생산된 바나듐 원료를 이용, 대용량 ESS 제조에 필수적인 소재 기술을 상용화하기 위해 추진됐다.

지질자원硏과 롯데케미칼(주), 삼양리소스(주)는 ‘국내 부존 바나듐 광물자원의 효율적인 생산과 원료화, 대용량 ESS 소재 사업화’에 유기적인 협력을 통해 성공적인 기술개발의 연착륙을 목표로 하고 있다.

특히, 이번 전략적 제휴로 대용량 ESS에 핵심인 바나듐 원료를 안정적으로 확보하고, 바나듐 기반 대용량 ESS 소재 사업의 본격적인 착수를 통해 앞으로 우리나라 핵심 전략산업으로의 도약이 기대된다.

이들 세 기관은 특히 △국내 바나듐 자원의 확보를 위한 조사 및 탐사, 바나듐 원료 국내 생산을 위한 선광·제련·활용, 대용량 ESS 연구개발 아이템 발굴 △대용량 ESS의 사업화를 위한 상호협력 △인적자원 교류, 학술정보 공유 및 연구시설 활용 지원 등을 통해 기관별 특성이 반영된 기술개발과 발전방안 마련을 위한 협력을 한층 강화할 방침이다.

지질자원硏 김복철 원장은 “KIGAM의 바나듐 전주기 연구개발 기술과 대기업과의 유기적 연구협력 관계를 통해 대용량 ESS 사업화가 가시화된다면 향후 연 3000억이 넘는 바나듐의 수입대체 효과가 기대된다”면서 “무한 자원경쟁으로 대표되는 총성없는 자원전쟁의 시대에서 대한민국이 바나듐 연구개발을 통해 미래 에너지 위기에 효과적으로 대응할 수 있도록 연구 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다.

한편, 지질자원硏은 국가 핵심 광물자원 확보를 위한 바나듐·리튬을 전략광물로 선정, 전주기적 선광·제련·활용 기술을 연구하고 있다. 특히 4차 산업혁명과 소부장(소재·부품·장비) 산업에 필수적인 에너지저장 광물 원료의 확보 및 생산을 위한 기술노하우를 보유하고 있다.

롯데케미칼(주)는 레독스 흐름전지 관련 축적된 개발 역량을 바탕으로 바나듐 전해액 제조기술을 개발, 상용화 기술을 확보하고 있다. 또한 삼양리소스(주)는 경기 북부지역에 고순도(0.5∼0.8%, V2O5) 바나듐 광산을 보유하고 있다.

이들 세 기관은 올해부터 고순도 바나듐 원료의 생산을 위한 선광 및 제련 기술의 상용화 기술개발에 본격 착수할 계획이다.