바나듐이온배터리란 무엇인가? 알아봅시다.

국장미장왕 2025. 2. 7.

바나듐이온배터리(VIB)의 혁신과 특징

전 세계적으로 에너지저장장치(ESS)에 대한 관심이 높아지는 가운데, 새로운 차세대 배터리 기술이 주목받고 있습니다. 바로 바나듐이온배터리(VIB)입니다. 기존 리튬이온배터리의 단점을 보완하며 높은 출력과 안전성을 동시에 갖춘 이 배터리는 ESS 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

바나듐이온배터리란 무엇인가

바나듐이온배터리(VIB)는 바나듐 화합물을 양극과 음극에 적용하고, 물을 전해질로 사용하여 충전과 방전을 수행하는 차세대 배터리입니다. 기존 바나듐레독스흐름전지(VRFB)와는 구조적으로 완전히 다르며, 펌프를 필요로 하지 않는 미세유동(Microfluidics) 기술을 활용해 소형화가 가능하다는 것이 특징입니다.

VIB의 가장 큰 장점은 화재로부터 안전하다는 점입니다. 리튬이온배터리는 높은 에너지 밀도를 가지지만, 열폭주 현상으로 인해 화재 위험이 존재합니다. 반면, VIB는 물을 전해질로 사용하기 때문에 불이 날 위험이 거의 없습니다. 또한, 긴 수명과 높은 효율성을 자랑하며, 14만 번 이상의 충·방전 테스트에서도 90% 이상의 성능을 유지하는 것으로 확인되었습니다.

VIB의 장점과 ESS 시장에서의 가능성

VIB는 ESS 시장에서 활용도가 높은 배터리로 평가됩니다. 기존 리튬이온배터리에 비해 높은 출력을 제공하며, 화재 위험이 없어 안정적인 에너지 저장이 가능합니다. ESS 시장에서는 전력을 저장했다가 필요한 순간 공급하는 역할을 하는데, 고출력이 필요한 산업 환경에서는 VIB가 더욱 적합할 수 있습니다.

또한, VIB는 90% 이상의 에너지 효율을 기록하며, 기존 VRFB의 80%대 효율보다 월등히 높습니다. ESS의 경우 장기간 사용이 중요하기 때문에, 긴 수명을 유지하면서도 안정적인 성능을 보장하는 VIB의 장점은 더욱 부각됩니다. 특히 건설 현장, 데이터센터, 전기차 충전 인프라와 같은 곳에서 VIB 기반 ESS의 도입이 늘어날 것으로 예상됩니다.

바나듐이온배터리의 원리와 기술적 차별점

바나듐이온배터리는 기존 VRFB와는 다른 방식으로 작동합니다. VRFB는 바나듐 전해액을 별도의 저장 탱크에 보관하고 펌프를 이용해 순환시키는 구조입니다. 반면, VIB는 미세유동 기술을 적용하여 펌프 없이도 효율적인 충·방전이 가능하도록 설계되었습니다.

또한, VRFB는 대형 ESS에 적합하지만 소형화가 어렵다는 단점이 있습니다. 하지만 VIB는 이러한 한계를 극복하여 가정용 ESS에도 적합한 형태로 개발되고 있습니다. 스탠다드에너지가 CES 2025에서 혁신상을 수상한 ‘에너지 타일’ 역시 이러한 기술력을 기반으로 만들어졌으며, 가정에서도 쉽게 설치하고 사용할 수 있는 ESS 제품으로 자리 잡고 있습니다.

VIB의 소재: 바나듐의 장점과 희토류 회피 전략

바나듐은 철강 산업에서 널리 사용되는 금속으로, 강도를 높이는 효과가 있어 다양한 산업에서 활용됩니다. 특히 VIB에서는 바나듐 화합물이 양극과 음극으로 사용되며, 안정적인 충·방전을 지원하는 역할을 합니다.

스탠다드에너지는 배터리 소재로 바나듐을 선택한 이유로 ‘구하기 쉬운 소재’라는 점을 강조하고 있습니다. 리튬이나 코발트 같은 희토류 광물과 달리 바나듐은 특정 국가에 의존하지 않고도 공급이 원활한 소재입니다. 따라서 중국과 같은 국가들이 광물을 무기화하더라도 VIB는 공급망 리스크에서 자유로울 수 있습니다.

스탠다드에너지와 VIB의 미래

VIB를 개발한 스탠다드에너지는 2013년 카이스트 연구 조교수였던 김부기 대표가 창업한 기업입니다. 이후 10년이 넘는 연구 개발 끝에 VIB를 세계 최초로 상용화하는 데 성공했습니다. 현재까지 250개 이상의 특허를 보유하고 있으며, 지속적으로 연구개발을 진행하고 있습니다.

스탠다드에너지는 2025년까지 VIB 양산라인을 구축하고, 6월부터 본격적인 생산에 돌입할 계획을 밝혔습니다. 특히 일본 등 해외 시장에서도 VIB ESS 설치를 확대할 예정이며, 국내외 주요 기업들과 협업을 진행 중입니다. 또한, 롯데케미칼이 2022년 650억 원을 투자하며 스탠다드에너지의 가능성을 높게 평가한 바 있습니다.

결론: ESS 시장의 새로운 패러다임

바나듐이온배터리는 ESS 시장에서 새로운 패러다임을 제시하는 기술로 평가받고 있습니다. 높은 안전성, 장수명, 고출력이라는 장점을 갖춘 VIB는 기존 리튬이온배터리를 완전히 대체하기보다는 상호 보완적인 역할을 수행할 가능성이 큽니다.

특히, ESS 시장에서 고출력 제품에 대한 수요가 증가하는 만큼, VIB의 활용 범위도 더욱 확대될 전망입니다. 건설 현장, 데이터센터, 전기차 충전소뿐만 아니라 가정용 ESS까지 다양한 영역에서 VIB가 도입될 가능성이 높습니다. 스탠다드에너지가 선보인 ‘에너지 타일’처럼, 가정에서도 쉽게 활용할 수 있는 ESS가 보편화되면, 미래 에너지 저장 시장의 패러다임이 변화할 것입니다.

이러한 혁신적인 배터리 기술이 지속적으로 발전한다면, ESS 시장뿐만 아니라 친환경 에너지 산업 전반에서 바나듐이온배터리가 핵심적인 역할을 하게 될 것입니다. 앞으로 스탠다드에너지가 어떤 방향으로 성장해 나갈지 기대됩니다.