100년 전 에디슨의 배터리가 신재생 에너지 해법이 될까

100년 전 아이디어가 오늘의 답이 될 수 있을까

20세기 초, 전기차가 내연기관차보다 많았다는 사실을 아는가. 당시 전기차는 납산 배터리로 48km밖에 달릴 수 없었지만, 토머스 에디슨은 니켈-철 배터리로 160km까지 주행 가능한 전기차를 꿈꿨다. 그의 배터리는 7시간 충전으로 오래 쓸 수 있는 혁신이었지만, 결국 내연기관에 밀려났다.

그런데 UCLA를 중심으로 한 국제 연구팀이 에디슨의 니켈-철 배터리 개념을 현대 기술로 되살렸다. 이번 연구 결과가 학술지 Small에 발표되면서, 100년 전 아이디어가 오늘날 신재생 에너지 저장의 해법이 될 수 있을지 주목받고 있다.

에디슨이 옳았을까, 시대가 빨랐을까

에디슨의 니켈-철 배터리는 당시로서는 혁신적이었다. 리튬이온 배터리보다 10배 이상 오래 쓸 수 있고, 화재 위험도 거의 없었다. 하지만 에너지 밀도가 낮아 무겁고 비쌌다. 자동차용으로는 치명적인 단점이었다.

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연구팀은 이 문제를 나노기술로 해결했다. 니켈과 철 전극을 나노 크기로 만들어 표면적을 늘리고, 전해질을 개선해 성능을 크게 높였다. 결과적으로 기존 니켈-철 배터리보다 3배 빠른 충전과 더 높은 에너지 밀도를 달성했다.

하지만 여전히 리튬이온 배터리보다는 무겁다. 그렇다면 왜 지금 이 기술에 주목할까?

무게보다 중요한 것들

신재생 에너지 저장에서는 무게가 크게 문제되지 않는다. 태양광이나 풍력으로 만든 전기를 저장하는 대용량 시설에서는 오히려 안전성과 수명이 더 중요하다. 리튬이온 배터리는 2,000회 충방전 후 성능이 떨어지지만, 니켈-철 배터리는 20,000회 이상도 견딘다.

LG에너지솔루션이나 삼성SDI 같은 국내 배터리 업체들에게는 새로운 기회일 수 있다. 리튬이온 배터리 시장에서는 중국 CATL이 압도적이지만, 니켈-철 배터리는 아직 시장이 형성되지 않았다.

특히 한국은 신재생 에너지 비중을 2030년까지 20%로 늘리겠다고 발표했다. 이를 위해서는 대용량 에너지 저장 시설이 필수다. 값비싼 리튬이온 배터리 대신 안전하고 오래 쓸 수 있는 니켈-철 배터리가 대안이 될 수 있다.