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나트륨-이온 전지

전문가 제언: ○ 원자번호 3번인 리튬은 지구상에서 가장 가벼운 금속으로 표준전위가 ?3.02V의 가장 강력한 환원력을 갖고 있어서 현존하는 물질 중에서 가장 우수한 전지재료라 할 수 있다. 그러나 자원적 측면에서는 지각의 무게의 약 0.005% 정도로 희귀금속에 속하며 분포도 볼리비아를 비롯한 남미의 몇몇 나라에 70% 이상 편중되어 있는 전략물자다.

○ 세계는 리튬을 확보하기 위해 각축을 벌인지 오래되며 최근 우리나라가 경쟁국들을 제치고 볼리비아와 리튬 자원 개발 및 산업화 합작사업에 양해각서를 체결하였다는 소식에 온 국민이 환호를 보낸바 있다. 이와는 별도로 리튬을 해수에서 추출하는 신기술을 개발하여 실용화를 준비하고 있는 포스코의 도전도 관심의 대상이 되고 있다.

○ 이에 비하면 원자번호 11번인 나트륨은 지각의 약 2.6%를 점하여 6번째로 풍부한 원소다. 그러나 전기화학적 특성인 표준전위는 ?2.712V로 리튬에 비해 환원력이 약하며 원자가 무겁고 크고 안전성도 떨어져 전지재료로는 매우 불리한 조건에 있다.

○ 그럼에도 불구하고 나트륨이 전지재료로 계속 관심을 끌로 있는 것은 풍부한 자원뿐만 아니라 리튬에는 미치지 못해도 강력한 환원력과 환경적으로 무해하기 때문이다. 현재 Na/S와 Na/NiCl2 고온전지 시스템이 고비용과 안전성, 내구성 등 여러 가지 기술적 난제에도 불구하고 대형 에너지 저장 시스템에는 장점이 될 수 있다.

○ 그러나 상온 작동의 나트륨-이온 전지의 실용화는 본 총설의 저자들이 주장하는 것처럼 리튬 시장 추이가 결정한다기보다는 기술혁신의 가능성이 결정할 것이라 본다. 우리나라의 지식경제부는 2012년 2025년을 향한 ‘20대 IT 미래유망기술’을 선정한바 있는데, 나트륨-이온전지를 제1순위에 올려 놓고 있다. 그러나 실제 현황은 리튬 전지에 가려 아직 큰 관심을 받고 있지 못해 안타깝다.

저자: Michael D. Slater, Donghan Kim, Eungje Lee, Christopher S. Johnson
자료유형: 학술정보