에너지 저장장치(ESS) 시장이 급성장하면서 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 저장 기술로 바나듐 레독스 흐름 배터리(VRFB)가 주목받고 있습니다. 특히, 태양광·풍력 등 재생에너지 확산 정책과 맞물려 장주기 배터리 수요가 급증하면서 국내외 주요 기업들도 기술 개발과 실증 사업에 속도를 내고 있다고합니다.
현재 리튬이온배터리의 기술력은 안정기에 접어들었지만, 폭발이나 발화와 같은 이슈들이 알려지면서 바나듐 배터리의 관심도가 덩달아 높아지고 있다고 합니다.
이번 포스팅에서는 바나듐 배터리의 원리, 특징, 장단점은 물론 국내 관련 기업까지 상세히 소개하겠습니다. 그리고 포스팅 중간에 이해를 돕기위해서 유튜브 영상을 공유하고 있습니다. 꼭 한번 확인해 주세요!
바나듐 배터리(VRFB)란?
바나듐 레독스 흐름 배터리(Vanadium Redox Flow Battery, VRFB)는 전해액에 바나듐 이온만 사용하는 전기화학 기반의 에너지 저장 장치입니다. 산화환원 반응을 통해 전기를 저장하거나 방출하는 구조로, 리튬이온 배터리와는 완전히 다른 메커니즘을 갖고 있습니다.
바나듐 배터리의 작동 원리
◈ 두 종류의 바나듐 전해액(V²⁺/V³⁺ 및 VO²⁺/VO₂⁺)을 양극과 음극에 저장
◈ 이온 교환막을 통해 이온이 이동하며 전기를 생성
◈ 전해액은 외부 탱크에 저장되어 사용 중에도 교체나 충전이 가능
이와 같은 구조는 전력 용량과 저장 용량을 분리할 수 있어 대용량 장치에 매우 유리합니다.
리튬이온 배터리와는 전혀 다른 원리기 이기때문에 활용도 역시 다른 분야에 한할 것 같습니다. 하지만, 전력저장분야도 미래 기술로 떠오르는 만큼 발전 및 연구 가능성은 대단히 높다고 볼 수 있습니다.
스탠다드 에너지라는 바나듐배터리 생산업체입니다.
아래의 영상은 배터리와 기업을 소개하는 영상인데요!
YTN에서 제작한 영상입니다. 많은 도움이 되었어요!
https://youtu.be/JZy0Zh1Ew5k?si=4yIEKvCzuiy_BV4j
바나듐 배터리의 주요 장점
| 장점 | 설명 |
| 용량 확장성 | 전해액 탱크 크기로 저장 용량 결정, 대형 ESS에 적합 |
| 수명 | 10,000회 이상 충·방전 가능, 20년 이상 사용 가능 |
| 안정성 | 발열이나 폭발 위험 없음, 고온에서도 안전 |
| 친환경성 | 유독물질 없음, 전해액 재사용 가능 |
| 빠른 응답성 | 대기 전력으로 신속한 전력 공급 가능 |
현재의 2차 전지의 대안으로 떠오르긴 하지만, 현재 대부분의 소형전지에 대한 수요가 많기 때문에 위의 장점이 있기 때문에 단점을 극복한다면 향후 배터리 시장의 판도를 바꿀 수 있을 것으로 생각합니다.
아래에서 단점과 과제에 대해서 살펴보겠습니다.
단점 및 기술적 과제
◈ 에너지 밀도 낮음 → 소형 기기에는 부적합
◈ 초기 투자비용 큼 → 전해액과 대형 설비 필요
◈ 바나듐 원자재 확보 중요성 → 자원 수입국 의존도 존재
현재 바나듐 자체의 기술력은 가지고 있지만, 원자재의 확보에 대한 대안이 시급해보입니다.
바나듐 배터리의 활용 분야
◈ 태양광, 풍력 등 재생에너지 저장
◈ 산업단지 및 마이크로그리드 시스템
◈ 전력 수요 피크 시간대 대응
◈ 국가 기반시설의 비상 전원
대부분 대형 에너지 저장장치에 적합해 보이고, 이는 국가적 지원과 수요가 필요하다는 것이기 때문에 국가 정책적으로 지원여부를 확인하는 것이 중요해 보입니다.
국내 바나듐 배터리 관련 기업
1. 포스코홀딩스
- 바나듐 자원 개발을 위한 광산 투자(호주, 남아공 등)
- 정련 및 공급망 내재화 전략 추진
2. 한화에너지
- 태양광 기반 ESS 시스템 구축 경험
- VRFB 적용 가능한 장주기 저장장치 검토 중
3. 두산퓨얼셀 / 두산에너빌리티
- 연료전지 기술 기반의 전력 인프라 기업
- VRFB 기술 실증 가능성 모색
위 기업뿐만아니라 다양한 기업이
바나듐 배터리 관련 산업에 분포되어 있습니다.
아래 영상은 위 기업외 다른 관련기업입니다.
https://youtu.be/ZeF-Mhs6spM?si=_1l6EQtoD9XbYh38
해외 주요 기업 현황
해외 기업도 주목할 필요가 있죠! 한번 준비해 봤습니다. 다양한 루트를 통해서 알아보시면 될 것 같습니다.
| 기업명 | 국가 | 주요 특징 |
| Invinity Energy Systems | 영국 | 세계 최대 VRFB 기업, 유럽 실증사업 진행 |
| Sumitomo Electric | 일본 | 일본 정부 주도 하에 대형 VRFB 운용 |
| UET (UniEnergy Technologies) | 미국 | 미국 DOE의 지원 아래 ESS 솔루션 제공 |
글로벌 및 국내 VRFB 시장 전망
◈ EU와 미국은 장주기 ESS 의무화 정책을 추진 중
◈ 한국도 2025년까지 장주기 ESS 국산화 로드맵 발표
◈ 이에 따라 VRFB 실증사업 및 생산설비 확장 필요성이 커짐
◈ 국내 기업들은 원천 기술 확보 및 자원 안정성 확보 전략이 필수
바나듐 배터리는 왜 중요한가?
바나듐 배터리는 지속 가능한 전력망 구축과 재생에너지 안정화를 위해 필수적인 기술로 주목받고 있습니다. 특히 고안전성, 장수명, 친환경성을 바탕으로 장주기 ESS 시장의 핵심 솔루션이 될 가능성이 높습니다.
앞으로 국내 기업들의 기술 상용화 속도와 정부의 정책적 지원에 따라 VRFB 시장의 주도권을 선점할 기회가 열릴 것입니다.
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