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ESS용 2차 전지 기술현황 및 전망 원문보기

KEPCO Journal on electric power and energy, v.2 no.1, 2016년, pp.23 - 28  

최진혁 (한국전력공사 전력연구원) ,  임지훈 (한국전력공사 전력연구원)

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문제 정의

  • 본 고에서는 대표적인 에너지저장 기술로 활용되고 있는 배터리 기술 중, 단주기 용도의 리튬이차전지와 장주기 용도로 사용되는 레독스 플로우 전지 기술에 대해 좀 더 자세히 설명하고 향후 에너지저장시스템으로의 적용이 전망되는 차세대 전지 기술인 나트륨이온전지와 마그네슘 이차전지 기술에 대해 소개하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리튬이차전지는 어떤 목적으로 개발되었는가? 리튬이차전지는 일차 전지를 재충전이 가능하도록 개선하고자 하는 목적으로 개발이 시작되었다. 따라서 초기의 리튬 이차전지에서는 리튬 금속을 음극으로 사용하였다.
장주기와 단주기용 시스템은 무엇인가? 전력계통에서 요구되는 에너지저장시스템은 그림 1에서와 같이 출력과 저장시간에 따라 적용되는 분야가 크게 장주기와 단주기용 시스템으로 구분된다. 장주기용 시스템은 기저 부하의 유효전력을 이용함으로써, 전력계통의 효율적 운영 및 안정성을 증대시키기 위한 용도로 사용되며, 에너지저장 기술로는 주로 리튬이차전지, 레독스 플로우 전지(Redox Flow Battery), 나트륨-황 전지(NaS battery) 및 CAES(Compressed Air Energy Storage) 기술 등이 사용된다. 단주기용 에너지저장시스템의 적용분야는 스마트 그리드의 순간 정전 방지 및 신재생에너지원의 단주기 출력 변동 완화를 위한 전력안정화, 그리고 전력계통의 안정적 운영을 위한 주파수조정 분야 등으로 구분되며, 리튬이차전지, 초고용량 커패시터 및 FESS(Flywheel Energy Storage System)가 대표적인 장치이다. 이중 리튬이차전지의 경우 우리나라 제작업체들이 앞선 기술력을 통해 세계시장을 선도하고 있어 이를 이용한 다양한 실증연구와 보급사업이 활발히 추진 중에 있다.
전기에너지는 생산과 동시에 소비가 이루어져야한다는 특성 때문에 어떤 체계를 갖추어야 하는가? 전기에너지는 기본적으로 생산과 동시에 소비가 이루어져야한다는 특성 때문에 전력수급 균형을 맞추기 위한 상시 수급체계를 갖추어야 하며 이에 따른 상당한 기회비용과 비효율이 발생하게 된다. 따라서 현재 에너지저장시스템은 IT 기술을 활용하여 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하고, 필요한 시기에 전기에너지를 공급하여 에너지 효율을 향상시키는 시스템 기술로 진화하고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. 전웅재, 윤용범 "대용량 전력저장장치 소개 및 국내 적용 사례", p35-41, Journal of the Electric World, July, 2015. 

  2. 오승모, "전기화학", 자유아카데미, 2010. 

  3. SNE Research, "글로벌 ESS 시장 전망과 제조사 현황 (2014-2020)", May, 2015. 

  4. 한신, 김유종, 허지향, "Vanadium Redox Flow Battery 개발 및 국내 실증", p48-54, Journal of the Electric World, June, 2014. 

  5. Chan Sun Park et al., "Anomalous Manganese Activation of a Pyrophosphate Cathode in Sodium Ion Batteries: A Combined Experimental and Theoretical Study", p2787-2792, 135 (7), J. Am. Chem. Soc., 2013. 

    상세보기 crossref

  6. Kwan Woo Nam et al., "The High Performance of Crystal Water Containing Manganese Birnessite Cathodes for Magnesium Batteries", p4071-4079, 15 (6), Nano Lett., 2015. 

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  7. D. Aurbach et al., "Prototype systems for rechargeable magnesium batteries", p724-727, 407 (6805), Nature, Oct., 2000. 

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