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"이산화탄소가 돈 된다"… 쓰면 쓸수록 되살아나는 마법의 구리 촉매 떴다 [경제일보] 한국과학기술원(총장 이광형) 생명화학공학과 정동영 교수 연구팀이 이산화탄소를 고부가가치 화학연료로 전환하는 전기화학 반응에서 촉매가 스스로 활성 상태를 유지하는 자가 재생 구리 촉매 설계 기술을 세계 최초로 개발했다고 11일 밝혔다. 공장 등에서 배출되는 이산화탄소를 플라스틱이나 연료의 원료인 에틸렌과 에탄올 등 C2화합물로 바꾸는 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술의 최대 난제였던 촉매 성능 저하 문제를 근본적으로 해결한 성과다. 이산화탄소 전환에 널리 쓰이는 구리 촉매는 반응 과정에서 표면 구조가 지속적으로 변하는 재구성 현상을 겪는다. 연구팀은 표면에 산화물이 형성됐다가 환원되는 방식은 장기적인 성능 저하를 유발하지만 촉매 금속이 전해질 속으로 일부 녹았다가 다시 표면에 붙는 방식은 새로운 반응 자리인 활성점을 지속적으로 만들어낸다는 사실을 규명했다. 이 원리를 응용해 전해질에 극미량의 구리 이온을 주입하면 금속이 녹고 붙는 과정이 균형을 이루며 촉매가 장시간 안정적인 성능을 유지할 수 있음을 입증했다. 이번 연구는 2040년 800조원 규모로 성장이 예상되는 글로벌 CCU 시장에서 한국이 기술적 우위를 점할 수 있는 중대한 전환점을 마련했다. CCU는 대기 중의 이산화탄소를 포집해 유용한 화학물질로 변환하는 순환경제 핵심 기술로 미국과 유럽 등 주요국이 상용화에 막대한 자본을 쏟아붓고 있다. 한국 정부도 2024년 CCUS법 제정에 이어 2025년 관련 이니셔티브를 출범하며 산업 육성에 나섰으나 높은 에너지 소비와 촉매 수명 한계가 상용화의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 왔다,. 정 교수팀의 자가 재생 기술은 별도의 복잡한 공정이나 높은 전압 조건 없이 전해질 조절만으로 구현할 수 있어 CCU 공정의 에너지 효율과 경제성을 획기적으로 높일 수 있다. 촉매를 단단하게 고정하는 기존 방식에서 벗어나 반응 중에도 스스로 최적의 상태를 유지하도록 유도하는 새로운 패러다임을 제시한 것이다. 정 교수는 전화인터뷰를 통해 촉매 성능 저하를 피할 수 없는 현상이 아니라 제어 가능한 과정으로 이해한 결과라며 이산화탄소 전환뿐 아니라 다양한 전기화학 에너지 변환 기술로 확장할 수 있다고 부연 설명했다. KAIST 김한주 박사과정생과 안홍민 석박사통합과정생이 공동 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 저명한 국제 학술지 미국화학회지(JACS) 온라인판에 최근 게재되며 세계적인 주목을 받고 있다. 화석연료 의존도를 낮추고 온실가스를 감축해야 하는 기후위기 시대에 한국의 원천 기술이 차세대 청정에너지 및 화학산업의 새로운 표준을 제시할 수 있을지 학계와 산업계의 기대가 모이고 있다.2026-03-11 09:38:49
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배터리 3社, ESS 국내 정부 사업 2차 수주전...승기 누가 잡나 [이코노믹데일리] 정부의 제2차 ESS(에너지저장장치) 중앙계약시장 입찰을 둘러싼 경쟁이 본격화하는 가운데 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사의 경쟁이 치열한 양상을 보이고 있다. 1일 배터리업계에 따르면 한국전력거래소는 지난달 27일 '제2차 ESS 중앙계약시장 입찰 공고'를 통해 내년 1월 16일까지 접수를 마감하고 같은 해 2월 낙찰자를 선정할 것이라고 밝혔다. 총 입찰 규모는 540메가와트(MW)로, 이는 배터리 용량 환산 시 3.24기가와트시(GWh)이다. 이번 2차 입찰에서는 가격과 비가격 평가 비중이 기존 60대 40에서 50대 50으로 변경되며 '비가격 요소' 부분이 강화됐다. 특히 배터리 화재 안전성에 대한 배점(화재·설비 안전성 점수)이 1차 평가 때의 22점에서 25점으로 늘었다. 출력제어 수준 등 계통 연계와 산업·경제 기여도 등 평가 점수도 24점에서 25점으로 1점 올랐다. 업계에서는 국정자원관리원 화재 사태의 여파로 배점이 높아진 '화재 안전성'이 관건이 될 것이라고 내다본다. 이에 국내 배터리 3사는 각자의 배터리 안정성 강화를 강조하며 ESS용 배터리의 국내 생산 및 투자를 확대하기 위한 노력을 드러낼 것으로 보인다. LG에너지솔루션(이하 LG엔솔)은 국정화재로 인해 흔들렸던 신뢰를 회복하기 위해 사활을 걸고 있다. LG엔솔은 배터리 관리 시스템(BMS)을 중심으로 이상 징후를 초기에 감지하고 화재를 차단하고자 한다. BMS는 전압·전류·온도 데이터를 실시간 수집해 이상 징후를 초기에 감지해 과충전이나 과열을 사전에 차단하는 구조다. 최근에는 인공지능(AI) 기반 분석 기술을 적용해 셀 단위까지 미세 이상징후를 포착하는 수준까지 발전했다. 모듈 간 화재 전이를 막는 구조 설계를 통해 열폭주 발생 가능성도 차단하고 있다. 뿐만 아니라 LG엔솔은 LFP(리튬인산철) 배터리를 국내에서 생산하고자 설비 전환을 꾀하고 있다. LFP 배터리는 저렴한 가격은 물론 낮은 발화 위험성이 강점이다. 중국 난징 공장에서 생산하던 LFP 배터리를 오창 공장 ESS용 NCM 배터리 라인에서 생산하는 방안을 검토 중이다. LG엔솔 관계자는 "LFP 배터리가 삼원계 배터리보다는 안정적이라고 알려져 있고 충북 오창 에너지플랜트에서 생산라인을 구축해 2027년부터 ESS용 LFP 배터리 생산을 본격적으로 시작할 예정"이라며 "이런 부분이 2차 때 중요한 평가 요소로 작용할 것으로 예상한다"고 말했다. SK온도 LG엔솔처럼 LFP 배터리를 앞세울 전망이다. SK온은 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 기반 배터리 진단 시스템을 핵심 전략으로 내세우고 있다. EIS를 통해 화재 발생 최소 30분 전 위험 신호를 감지할 수 있다. 이상 징후가 발생한 모듈만 분리해 교체할 수 있다는 점도 유지보수 측면에서 강점으로 작용한다. SK온은 전기차 배터리를 생산하던 서산 공장 일부 라인을 전환해 ESS용 LFP 파우치 셀을 생산하며 비가격 평가기준인 '산업·경제 기여도' 점수를 높인다는 방침이다. SK온 관계자는 "1차 때는 국내 생산 여유가 없었지만 지금은 27년 말까지 3차 LFP배터리 국내 생산을 기본값으로 가져가고 있다"며 "타 배터리 기업들과 수준을 맞춰나갈 것"이라고 말했다. 그는 "EIS 안전기술도 상대적으로 뛰어난 기술이기에 강점일 것이라고 예상한다"고 덧붙였다. 반면 삼성SDI는 2차 수주경쟁에서도 삼원계(NCA) 배터리를 전면에 내세울 전망이다. 앞서 1차 입찰 당시에는 삼성 SDI가 울산공장에서 생산한 NCA 배터리를 내세우며 전체 물량의 80%를 차지했다. 삼성SDI는 안전성 강화 분야에서 경쟁력을 확보하고자 한다. 삼성 SDI의 주력 ESS 모델인 'SBB'는 함참식 소화기술(EDI) 탑재돼 화재 확산 가능성을 차단한다. EDI는 배터리 모듈 내부와 연결된 파이프로 소화 약제를 직접 분사해 화재 확산을 최소화하는 방식이다. 일각에서는 삼성SDI가 에너지분야 안전관리를 총괄하는 전기안전공사와 안정성 강화에 협력한다는 점에서 해당 2차 입찰에서 유리한 고지를 점할 수 있다는 관측이 나온다. 지난 10월 삼성SDI는 한국전기안정공사와 'ESS와 무정전전원장치(UPS) 등 배터리 관련 산업 발전을 위한 업무협약(MOU)'을 체결한 바 있다. 삼성SDI 관계자는 "자세히는 말씀드릴 수 없다"며 "2차 ESS 사업 수주를 위해 잘 준비하고 있다"고 말했다. 이호근 대덕대 미래자동차학과 교수는 "이번에는 안전성이 가장 중요한 평가요소일 것 같다"며 "1차에서는 가격 위주의 평가였기 때문에 국내 배터리 기업들의 균형 발전을 고려한다면 2차에서는 비가격 측면이 중요할 것"이라고 말했다.2025-12-01 17:00:34
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