미국의 폼에너지(Form Energy)가 .지구상에서 가장 흔한 금속인 '철'을 사용해 며칠 동안 전력을 방전할 수 있는 저비용 배터리를 개발하고 있다. 이 배터리는 전기차용으로는 너무 무겁지만 날씨에 따라 수시로 변동하는 재생 에너지의 난제를 해결해 줄 것으로 기대된다. 산화철(철에어) 배터리는 산소를 흡입해 철을 녹(산화철)으로 만들로 녹을 다시 철로 환원할 때 산소를 내뿜는 과정에서 배터리를 방전하고 충전한다.
산화철 배터리는 한 번에 여러 시간 동안 풍력 발전소나 태양광 발전소가 생산한 전기를 저장할 수 있다. 리튬이온 전지에 비해 10분의 1 비용으로 100시간 동안 전력을 공급할 수 있다고 한다.
이 회사에는 빌 게이츠와 제프 베조스가 포함된 기후 투자 펀드 '브레이크쓰루 에너지 벤처'가 투자했다. 폼에너지는 최근 세계 최고의 철광석 생산업체 중 하나인 아르셀로미탈의 전략적 투자와 함께 2억 달러의 펀딩 라운드를 시작했다.
최고경영자(CEO)는 전기차 업체 테슬라에서 파워월 배터리를 개발하고 초창기 자동차 파워트레인 분야에서 일한 마테오 자라밀로 공동설립자다. 그는 예일신학대 석사, 하버드대 석사를 취득했다.
매사추세츠주 서머빌에 있는 폼에너지는 최근 미국의 경제일간지 월스트리트저널(WSJ)에 모든 것이 계획대로 진행된다면 2025년까지 철에어 배터리를 상용화할 수 있을 것이라고 밝혔다. 특히 이 배터리는 저렴하고 장기간 전력을 저장할 수 있다는 장점이 있다.
마테오 자라밀로 CEO는 "폼이 곧 석탄과 천연가스와 같은 화력 자산을 완전히 폐기할 수 있는 배터리 발전소를 생산할 준비를 하고 있다"고 말했다.
폼의 '철 배터리'의 핵심은 저가의 철 알갱이로 채워진 통이다. '빅 짐'이라는 별명을 가진 프로토타입 배터리는 1만 8000개의 자갈 크기의 회색 철 조각으로 채워져 있으며 독성이 없고 불연성이다.
독일 프라운호퍼 연구소에 따르면, 철에어배터리의 에너지밀도는 kg당 250와트시(Wh)이며 효율은 최소 60%다.
분석가들에 따르면 전기 자동차의 핵심인 리튬 이온 배터리 셀에 사용되는 니켈과 코발트, 리튬과 망간 비용은 킬로와트시(kWh)당 50~80달러인데 폼은 철에어 배터리는 kWh당 6달러 미만이라고 주장한다. 전지를 완전한 배터리 시스템으로 포장해도 가격은 kWh당 20달러 미만이다.
학계는 이 수준에서 재생 가능 에너지와 저장 장치가 전통적인 화석 연료 연소 발전소를 완전히 대체할 수 있을 것으로 보고 있다.
전 세계가 기후 변화와 관련된 온실가스 배출을 줄이기 위해 노력하는 가운데, 규제 기관과 전력 회사는 저렴하고 안정되며 탄소배출이 없는 전기를 제공해야 한다는 압박을 받고 있다. 대부분의 발전은 세 가지 중 두 가지를 해결한다. 장시간 배터리를 사용하면 세 가지를 모두 충족시킬 수 있다.
조 바이든 미국 행정부는 2035년까지 미국에서 탄소 없는 전력망을 추진하고 있으며 여러 주와 전력 회사가 비슷한 약속을 하고 있다. 풍력, 태양열, 지열과 원자력을 리튬 이온 배터리와 결합해 전기의 80%를 충당할 수 있다는 데 동의하고 있다. 나머지 20%를 위한 저장소가 필요하다.
청정에너지 투자자인 라메즈 남은 "새로운 저장 기술이 폭발적으로 증가하고 있지만 이 기술들이 모두 살아남는 것은 아니다"면서 "이들의 성과는 그래도 투자자와 사회 모두에게 엄청난 자산이 된다"고 호평했다.
박준환 기자 naulboo@gmail.com
