청정 에너지 전환은 배터리로 작동하며, 그 배터리는 종종 그렇게 깨끗하지 않은 방식으로 만들어집니다의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
오늘날 대부분의 배터리는 리튬 이온 배터리입니다. 이 배터리는 전기 자동차, 데이터 센터 및 태양광 패널과 풍력 터빈용 고정형 전력망뿐만 아니라 휴대폰, 노트북, 전동 스쿠터와 같은 일상적인 품목에도 사용됩니다.
리튬은 엄청난 양의 물을 추출하고 정제해야 합니다. 에너지 연구소에 따르면 리튬 1톤당 약 200만 리터의 물이 필요합니다.
예를 들어, 칠레는 세계에서 두 번째로 큰 리튬 생산국으로, 산업은 염수 채굴 과정을 사용하는데, 이는 이미 부족한 담수를 지역 원주민 공동체에서 빼앗아 인근의 취약한 습지 생태계에 심각한 피해를 입히고 있습니다.
게다가 리튬 이온 배터리는 음극에서 이온을 끌어내는 코발트, 니켈, 망간, 구리와 같은 중금속을 필요로 합니다.
세계 코발트 매장량의 대부분은 콩고 민주 공화국에 위치해 있으며, 리튬 광산은 노동자를 착취하고, 수원을 오염시키며, 유독성 먼지와 미립자를 공기 중으로 배출하는 일이 빈번합니다.
윤리적 고려 사항 외에도 지정학적 문제가 있습니다. 중국은 시장을 장악하고 있습니다. 전 세계 코발트 정제 능력의 68%, 리튬 정제 능력의 72%, 리튬 이온 제조 능력의 83%를 차지합니다.
이러한 함정으로 인해 과학자와 기업 모두 배터리 전력의 대체원을 찾고 있습니다.
몇 가지 예로는 수성 아연, 레독스 흐름 전지 및 심지어 중력이 있습니다. 중력은 운동 에너지를 전기로 변환하여 작동합니다.
그러나 배터리의 주요 성분인 리튬을 대체하기 위한 경쟁에서 선두를 달리고 있는 저렴하고 풍부하며 쉽게 구할 수 있는 물질이 있습니다.
소금.
프랑스 콜레주 드 프랑스의 물리학 및 고체 화학 교수인 장마리 타라스콘은 최소 15년 동안 나트륨의 우수성을 믿어 왔습니다.
연구 네트워크 RS2E의 설립자이자 이사로서 그는 콜레주와 피카르디 쥘 베른 대학교에서 나트륨 이온 배터리를 개발한 팀을 이끌었습니다. 베르느가 그의 책 해저 2만 리의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
타라스콘은 “제 경우에는 주요 동기는 지속 가능성이었습니다.”라고 말합니다. “2010년으로 거슬러 올라가면 세계가 리튬 이온 배터리를 채택하고 이 자원이 고갈될 것이라는 것은 분명했습니다.”
“그래서 대안을 찾아야 했고, 그 결과 나트륨으로 전환하게 되었습니다.”
스웨덴 예테보리 Chalmers 기술 대학교의 연구원인 Shan Zhang은 “나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 화학적 거동을 보이지만, 부정적인 환경 영향은 없습니다.”라고 말합니다.
그녀는 “제조 공정도 유사하므로 생산 라인을 그렇게 많이 테스트할 필요가 없습니다.”라고 덧붙입니다. “기존 생산 라인을 사용하고 소금 배터리에 맞게 약간의 조정을 할 수 있습니다.”
Zhang은 또한 나트륨 배터리가 리튬 배터리보다 더 안전하고 극한 온도에서 더 나은 성능을 보인다고 말합니다.
리튬 이온 배터리는 수많은 화재의 원인이 되었으며, 특히 올해 초 캘리포니아 배터리 저장 시설에서 발생한 화재는 며칠 동안 타올랐고 약 1,200명의 지역 주민을 대피시켰습니다.
2024년 Zhang은 연구를 이끌어 다양한 유형의 소금 배터리의 미래 기후 영향을 조사하여 탄소 배출량에 초점을 맞췄습니다.
그녀의 팀은 2050년까지 배터리 제조에 재생 에너지를 사용하면 2020년 수준에 비해 기후 영향을 43~57% 줄일 수 있다는 것을 발견했습니다.
그녀는 “제조 공정, 채굴, 상류 공정 등 미래로 갈수록 기후 영향이 줄어듭니다.”라고 말합니다. “이는 전체 생산 체인에서 발생합니다.”
그러나 음극에 사용되는 화학 물질은 여전히 우려 사항이며, 나트륨 이온 배터리 연구에 더 많은 투자를 통해 해결해야 한다고 그녀는 말합니다.
그렇다면 나트륨 이온 배터리의 더 큰 채택을 막는 것은 무엇일까요? 대부분은 리튬의 낮은 가격으로, 나트륨과 경쟁력을 유지하고 있습니다.
2022년 11월 톤당 83,000달러라는 기록적인 가격으로 치솟은 후, 리튬 가격은 그 이후로 계속 하락하여 지난달 톤당 8,400달러까지 떨어졌는데, 이는 전기 자동차(EV)의 판매가 예상보다 느렸기 때문입니다.
또 다른 장애물은 나트륨이 리튬보다 밀도가 낮아 동일한 전하를 유지하는 데 더 많은 공간과 에너지가 필요하다는 것입니다.
이로 인해 더 크고 무거운 배터리가 발생하며, 이는 예를 들어 자동차나 휴대폰에서는 이상적이지 않습니다.
Zhang은 리튬을 완전히 대체하기보다는 나트륨이 부피와 무게가 문제가 되지 않는 “틈새 응용 분야를 찾아야 한다”고 말합니다.
과학자들이 에너지 밀도를 개선하기 위해 계속 노력함에 따라 나트륨 이온 배터리에 적합한 곳은 전력망의 균형을 맞추기 위해 필요할 때 에너지를 저장하고 방전할 수 있는 고정형 에너지 저장 시스템입니다.
실제로 Bloomberg New Energy Finance(BNEF)는 현재 예상 2035년까지 에너지 저장 분야에서 나트륨 이온 배터리의 시장 점유율이 1%에서 15%로 증가할 것으로 예상하고 있습니다.
미국에서는 실리콘 밸리에 본사를 둔 Natron Energy가 데이터 센터 및 클라우드 컴퓨팅 회사, EV 급속 충전기에 설치하기 위한 나트륨 이온 배터리를 제조하고 있습니다.
최근 노스캐롤라이나에 14억 달러 규모의 신규 공장 기공식을 가졌으며, 이는 용량의 40배 증가를 의미합니다.
한편, 영국에서는 인도의 Reliance New Energy Ltd.의 자회사인 Faradion이 운송, 저장 및 백업 전력을 위한 나트륨 이온 배터리를 제조하고 있습니다.
그리고 프랑스에서는 타라스콘이 과학 고문으로 활동하는 TIAMAT가 상업용 제품에 사용하도록 설계된 최초의 나트륨 이온 배터리를 발명했습니다. 무선 전동 드릴의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
지난달, 이 회사는 미국 기술 회사 Endeavour와 계약을 체결하여 AI 데이터 센터용 배터리를 만들었습니다.
그러나 나트륨 이온 배터리의 가장 큰 채택자는 중국입니다. 이 나라는 이미 리튬 이온 배터리 시장을 장악하고 있으며, 이는 중국이 쉽게 전환한 이유 중 하나라고 Zhang은 말합니다.
중국 기업들은 이미 나트륨 이온 기술에 76억 달러 이상을 투자했으며, 2024년에만 27개의 신규 생산 시설이 발표되었습니다.
Yadea, HiNa, Contemporary Amperex Technology(CATL)와 같은 기업들은 이제 글로벌 나트륨 이온 배터리 시장에서 경쟁 우위를 구축하고 있으며, 중국의 청정 기술 산업에서 또 다른 큰 발걸음을 내딛고 있습니다.
그리고 서방 국가들과 달리, 그들은 이미 나트륨 동력 차량을 도로에 투입하고 있습니다.
예를 들어 Yadea는 성공적인 150,000명의 음식 배달 택배원과 함께하는 파일럿 프로젝트를 통해 나트륨으로 구동되는 전동 스쿠터를 판매하기 시작했습니다.
이륜차의 주행 거리는 약 70km에 불과하지만, 제조업체는 소모된 배터리를 충전하는 데 몇 시간이 걸리는 대신 1분 이내에 교체할 수 있는 배터리 교환 스테이션을 구축했습니다.
EV 및 에너지 저장 장치 분야에서 세계 최대의 배터리 제조업체인 CATL은 올해 초 Naxtra의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
전기 오토바이와 스쿠터는 이미 중국에서 흔하게 볼 수 있으며, 2023년에만 약 5,500만 대가 판매되었습니다.
이제 중국의 나트륨 배터리 동력 차량 진출은 특히 아시아와 아프리카에서 글로벌 사우스 전역으로 확산될 수 있는 엄청난 잠재력을 창출할 수 있다고 미국에 본부를 둔 아시아 소사이어티 정책 연구소의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
그녀는 “2륜차와 3륜차의 사용이 글로벌 사우스에 집중되어 있기 때문에 이러한 시장은 무역 긴장과 글로벌 노스 시장 접근성 부족과 같은 요인에 의해 좌우되기보다는 처음부터 중국 기업의 전반적인 전략에 더욱 중요해질 것입니다.”라고 설명합니다.
그녀는 이러한 자전거와 삼륜차를 글로벌 사우스 시장 전체에서 전력으로 전환하면 배출량과 화석 연료 사용에 상당한 영향을 미칠 것이라고 덧붙입니다.
타라스콘은 또한 향후 10년 동안 글로벌 노스에서도 자동차 크기에 큰 변화가 있을 것으로 보고 있습니다.
그는 “우리는 도시에 더 작은 자동차, 더 많은 택시, 더 짧은 거리의 차량을 갖게 될 것이므로 나트륨 이온 배터리는 자동으로 큰 역할을 할 것입니다.”라고 말합니다.
“미래를 보면 이 기술이 확실히 개선될 것이고, 배터리 에너지에 대한 엄청난 수요가 있고 리튬 이온이 모든 것을 만들 수 없기 때문에 시장의 큰 부분을 차지할 것이라고 생각합니다.”
청정 에너지 전환은 배터리로 작동하며, 그 배터리는 종종 그렇게 깨끗하지 않은 방식으로 만들어집니다의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
오늘날 대부분의 배터리는 리튬 이온 배터리입니다. 이 배터리는 전기 자동차, 데이터 센터 및 태양광 패널과 풍력 터빈용 고정형 전력망뿐만 아니라 휴대폰, 노트북, 전동 스쿠터와 같은 일상적인 품목에도 사용됩니다.
리튬은 엄청난 양의 물을 추출하고 정제해야 합니다. 에너지 연구소에 따르면 리튬 1톤당 약 200만 리터의 물이 필요합니다.
예를 들어, 칠레는 세계에서 두 번째로 큰 리튬 생산국으로, 산업은 염수 채굴 과정을 사용하는데, 이는 이미 부족한 담수를 지역 원주민 공동체에서 빼앗아 인근의 취약한 습지 생태계에 심각한 피해를 입히고 있습니다.
게다가 리튬 이온 배터리는 음극에서 이온을 끌어내는 코발트, 니켈, 망간, 구리와 같은 중금속을 필요로 합니다.
세계 코발트 매장량의 대부분은 콩고 민주 공화국에 위치해 있으며, 리튬 광산은 노동자를 착취하고, 수원을 오염시키며, 유독성 먼지와 미립자를 공기 중으로 배출하는 일이 빈번합니다.
윤리적 고려 사항 외에도 지정학적 문제가 있습니다. 중국은 시장을 장악하고 있습니다. 전 세계 코발트 정제 능력의 68%, 리튬 정제 능력의 72%, 리튬 이온 제조 능력의 83%를 차지합니다.
이러한 함정으로 인해 과학자와 기업 모두 배터리 전력의 대체원을 찾고 있습니다.
몇 가지 예로는 수성 아연, 레독스 흐름 전지 및 심지어 중력이 있습니다. 중력은 운동 에너지를 전기로 변환하여 작동합니다.
그러나 배터리의 주요 성분인 리튬을 대체하기 위한 경쟁에서 선두를 달리고 있는 저렴하고 풍부하며 쉽게 구할 수 있는 물질이 있습니다.
소금.
프랑스 콜레주 드 프랑스의 물리학 및 고체 화학 교수인 장마리 타라스콘은 최소 15년 동안 나트륨의 우수성을 믿어 왔습니다.
연구 네트워크 RS2E의 설립자이자 이사로서 그는 콜레주와 피카르디 쥘 베른 대학교에서 나트륨 이온 배터리를 개발한 팀을 이끌었습니다. 베르느가 그의 책 해저 2만 리의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
타라스콘은 “제 경우에는 주요 동기는 지속 가능성이었습니다.”라고 말합니다. “2010년으로 거슬러 올라가면 세계가 리튬 이온 배터리를 채택하고 이 자원이 고갈될 것이라는 것은 분명했습니다.”
“그래서 대안을 찾아야 했고, 그 결과 나트륨으로 전환하게 되었습니다.”
스웨덴 예테보리 Chalmers 기술 대학교의 연구원인 Shan Zhang은 “나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 화학적 거동을 보이지만, 부정적인 환경 영향은 없습니다.”라고 말합니다.
그녀는 “제조 공정도 유사하므로 생산 라인을 그렇게 많이 테스트할 필요가 없습니다.”라고 덧붙입니다. “기존 생산 라인을 사용하고 소금 배터리에 맞게 약간의 조정을 할 수 있습니다.”
Zhang은 또한 나트륨 배터리가 리튬 배터리보다 더 안전하고 극한 온도에서 더 나은 성능을 보인다고 말합니다.
리튬 이온 배터리는 수많은 화재의 원인이 되었으며, 특히 올해 초 캘리포니아 배터리 저장 시설에서 발생한 화재는 며칠 동안 타올랐고 약 1,200명의 지역 주민을 대피시켰습니다.
2024년 Zhang은 연구를 이끌어 다양한 유형의 소금 배터리의 미래 기후 영향을 조사하여 탄소 배출량에 초점을 맞췄습니다.
그녀의 팀은 2050년까지 배터리 제조에 재생 에너지를 사용하면 2020년 수준에 비해 기후 영향을 43~57% 줄일 수 있다는 것을 발견했습니다.
그녀는 “제조 공정, 채굴, 상류 공정 등 미래로 갈수록 기후 영향이 줄어듭니다.”라고 말합니다. “이는 전체 생산 체인에서 발생합니다.”
그러나 음극에 사용되는 화학 물질은 여전히 우려 사항이며, 나트륨 이온 배터리 연구에 더 많은 투자를 통해 해결해야 한다고 그녀는 말합니다.
그렇다면 나트륨 이온 배터리의 더 큰 채택을 막는 것은 무엇일까요? 대부분은 리튬의 낮은 가격으로, 나트륨과 경쟁력을 유지하고 있습니다.
2022년 11월 톤당 83,000달러라는 기록적인 가격으로 치솟은 후, 리튬 가격은 그 이후로 계속 하락하여 지난달 톤당 8,400달러까지 떨어졌는데, 이는 전기 자동차(EV)의 판매가 예상보다 느렸기 때문입니다.
또 다른 장애물은 나트륨이 리튬보다 밀도가 낮아 동일한 전하를 유지하는 데 더 많은 공간과 에너지가 필요하다는 것입니다.
이로 인해 더 크고 무거운 배터리가 발생하며, 이는 예를 들어 자동차나 휴대폰에서는 이상적이지 않습니다.
Zhang은 리튬을 완전히 대체하기보다는 나트륨이 부피와 무게가 문제가 되지 않는 “틈새 응용 분야를 찾아야 한다”고 말합니다.
과학자들이 에너지 밀도를 개선하기 위해 계속 노력함에 따라 나트륨 이온 배터리에 적합한 곳은 전력망의 균형을 맞추기 위해 필요할 때 에너지를 저장하고 방전할 수 있는 고정형 에너지 저장 시스템입니다.
실제로 Bloomberg New Energy Finance(BNEF)는 현재 예상 2035년까지 에너지 저장 분야에서 나트륨 이온 배터리의 시장 점유율이 1%에서 15%로 증가할 것으로 예상하고 있습니다.
미국에서는 실리콘 밸리에 본사를 둔 Natron Energy가 데이터 센터 및 클라우드 컴퓨팅 회사, EV 급속 충전기에 설치하기 위한 나트륨 이온 배터리를 제조하고 있습니다.
최근 노스캐롤라이나에 14억 달러 규모의 신규 공장 기공식을 가졌으며, 이는 용량의 40배 증가를 의미합니다.
한편, 영국에서는 인도의 Reliance New Energy Ltd.의 자회사인 Faradion이 운송, 저장 및 백업 전력을 위한 나트륨 이온 배터리를 제조하고 있습니다.
그리고 프랑스에서는 타라스콘이 과학 고문으로 활동하는 TIAMAT가 상업용 제품에 사용하도록 설계된 최초의 나트륨 이온 배터리를 발명했습니다. 무선 전동 드릴의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
지난달, 이 회사는 미국 기술 회사 Endeavour와 계약을 체결하여 AI 데이터 센터용 배터리를 만들었습니다.
그러나 나트륨 이온 배터리의 가장 큰 채택자는 중국입니다. 이 나라는 이미 리튬 이온 배터리 시장을 장악하고 있으며, 이는 중국이 쉽게 전환한 이유 중 하나라고 Zhang은 말합니다.
중국 기업들은 이미 나트륨 이온 기술에 76억 달러 이상을 투자했으며, 2024년에만 27개의 신규 생산 시설이 발표되었습니다.
Yadea, HiNa, Contemporary Amperex Technology(CATL)와 같은 기업들은 이제 글로벌 나트륨 이온 배터리 시장에서 경쟁 우위를 구축하고 있으며, 중국의 청정 기술 산업에서 또 다른 큰 발걸음을 내딛고 있습니다.
그리고 서방 국가들과 달리, 그들은 이미 나트륨 동력 차량을 도로에 투입하고 있습니다.
예를 들어 Yadea는 성공적인 150,000명의 음식 배달 택배원과 함께하는 파일럿 프로젝트를 통해 나트륨으로 구동되는 전동 스쿠터를 판매하기 시작했습니다.
이륜차의 주행 거리는 약 70km에 불과하지만, 제조업체는 소모된 배터리를 충전하는 데 몇 시간이 걸리는 대신 1분 이내에 교체할 수 있는 배터리 교환 스테이션을 구축했습니다.
EV 및 에너지 저장 장치 분야에서 세계 최대의 배터리 제조업체인 CATL은 올해 초 Naxtra의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
전기 오토바이와 스쿠터는 이미 중국에서 흔하게 볼 수 있으며, 2023년에만 약 5,500만 대가 판매되었습니다.
이제 중국의 나트륨 배터리 동력 차량 진출은 특히 아시아와 아프리카에서 글로벌 사우스 전역으로 확산될 수 있는 엄청난 잠재력을 창출할 수 있다고 미국에 본부를 둔 아시아 소사이어티 정책 연구소의 중국 기후 허브 및 기후 외교 이사인 케이트 로건은 말합니다.
그녀는 “2륜차와 3륜차의 사용이 글로벌 사우스에 집중되어 있기 때문에 이러한 시장은 무역 긴장과 글로벌 노스 시장 접근성 부족과 같은 요인에 의해 좌우되기보다는 처음부터 중국 기업의 전반적인 전략에 더욱 중요해질 것입니다.”라고 설명합니다.
그녀는 이러한 자전거와 삼륜차를 글로벌 사우스 시장 전체에서 전력으로 전환하면 배출량과 화석 연료 사용에 상당한 영향을 미칠 것이라고 덧붙입니다.
타라스콘은 또한 향후 10년 동안 글로벌 노스에서도 자동차 크기에 큰 변화가 있을 것으로 보고 있습니다.
그는 “우리는 도시에 더 작은 자동차, 더 많은 택시, 더 짧은 거리의 차량을 갖게 될 것이므로 나트륨 이온 배터리는 자동으로 큰 역할을 할 것입니다.”라고 말합니다.
“미래를 보면 이 기술이 확실히 개선될 것이고, 배터리 에너지에 대한 엄청난 수요가 있고 리튬 이온이 모든 것을 만들 수 없기 때문에 시장의 큰 부분을 차지할 것이라고 생각합니다.”
