리튬 배터리는 본질적으로 이제 우리 세계를 지배하고 있습니다. 우리의 휴대폰, 무선 도구, 자동차 등은 모두 기술에 의존하며, 결국 리튬을 채굴하고 처리하는 능력에 의존합니다. 그리고 애팔래치아 산맥에 있는 230만 미터톤의 리튬과 같은 매장량은 우리가 앞으로 수년 동안 금속을 안정적으로 공급할 것임을 암시하지만, 리튬이 상대적으로 비싸서 2026년 5월 중순 현재 톤당 약 26,000달러에 거래된다는 사실은 바뀌지 않습니다.
물론 그것이 반드시 엄청난 것은 아니지만 더 저렴한 금속이 많이 있습니다. 예를 들어 철광석은 톤당 110달러가 조금 넘는 가격에 거래됩니다. 보다 저렴한 배터리의 재료로서 밝은 미래를 가질 수도 있습니다. 2026년 4월 중국과학원 금속연구소(IMR)의 과학자들은 Advanced Energy Materials에 발표된 연구 논문에 따르면 용량 손실 없이 6,000회 충전 주기(일일 사용 시 약 16년) 동안 지속되는 ‘순철’ 플로우 배터리를 개발했다고 발표했습니다. 상황에 따라 스마트폰의 리튬 이온 배터리는 1,000사이클 미만으로 지속되는 반면, 더 큰 배터리는 최대 5,000사이클까지 견딜 수 있습니다.
흐름 배터리는 배터리 요소를 전해질 유체에 담근다는 점에서 기존 리튬 이온 배터리와 다릅니다. IMR 보도 자료에 따르면 이 특정 배터리는 “수산화물 이온이 철 중심을 공격하는 것을 효과적으로 방지”하는 새로운 전해질을 사용합니다. 철심에 대한 이러한 보호 덕분에 매우 빠르게 성능이 저하되는 경향이 있는 이전 설계와 관련된 수명 및 내구성 문제를 극복하는 더 오래 지속되는 배터리가 탄생합니다.
에너지 저장의 미래는?
배터리가 용량 손실 없이 16년 동안 지속된다는 것은 모두 좋은 일이지만, 이 내구성을 정량화할 수 있을까요? 사실 그렇습니다. 동일한 IMR 보도 자료에서 연구원들은 철 배터리가 용량 감소 없이 80mA/cm²의 전류에서 6,000회 이상의 사이클에 걸쳐 평균 쿨롱 효율(충전 중 배터리 전극 사이에 전달되는 전자의 수) 99.4%를 달성했다고 주장합니다. 150mA/cm²에서 78.5% 효율로 더 높은 전류에서도 인상적인 성능을 발휘했습니다. 높은 쿨롱 효율은 배터리 수명 연장과 관련이 있으므로 이 기술은 실제로 상당한 잠재력을 갖고 있는 것으로 보입니다.
이러한 개발은 확실히 유망하지만 가전제품에서 순철 플로우 배터리를 조만간 볼 수 있을 것 같지 않습니다. 대신, 이 기술은 캘리포니아의 대규모 Darden 청정 에너지 프로젝트와 같은 배터리 시설에서 장기간 그리드 규모의 에너지 저장을 위해 고안되었으며 재생 가능 에너지를 향한 전 세계적 추진에 큰 역할을 할 것입니다.
기술에 관계없이 흐름 배터리는 에너지 저장 분야에서 새로운 인기를 누리고 있습니다. 일본과 중국은 각각 2022년 4월과 7월에 대용량 플로우 배터리 시설을 가동했으며, 미국에 본사를 둔 스타트업 Ess Tech Inc는 2025년 애리조나 솔트 리버 프로젝트와 협력하여 10시간 동안 1,000개 이상의 가정에 전력을 공급할 수 있는 5메가와트, 50MWh 배터리 시스템인 Project New Horizon에 플로우 배터리를 공급했습니다. 중국과학원의 배터리 기술이 비슷한 규모로 배치될지는 시간이 말해 줄 것입니다.
