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▲바나듐(V)은 무엇인가?
▲원자 번호 23번 바나듐

 바나듐(V)은 1801년 스페인의 화학자 안드레스 델리오가 발견했으나, 공식적인 인정을 받지 못했습니다. 1930년대 스웨덴의 화학자 닐스 세프스트룀은 크롬(크로뮴)이나 우라늄과 비슷한 성질을 가지고 있는 원소를 발견하게 됩니다. 세프스트룀은 바나듐(Vanadium) 화합물의 아름다운 색깔을 보고 스칸디나비아의 미의 여신 ‘바나디스(Vanadis)’를 떠올리게 되었고 바나디스의 이름을 따서 ‘바나듐’이라 명명했는데, 이 원소가 1801년 델리오가 발견한 것과 같은 원소로 확인되면서 델리오가 최초 발견자의 영예를 되찾게 되었습니다.

▲바나듐(Vanadium)의 원자 구조

 바나듐(Vanadium)은 단단하고 연성과 전성이 뛰어난 전이 금속입니다. 자연에서는 화합물 형태로만 산출되지만 인공적으로 순수한 형태로 분리하면 표면에 산화 피막을 형성하여 그 이상의 산화를 막을 수 있습니다. 자연에서 바나듐(Vanadium)은 주로 다양한 종류의 광석과 화석 연료가 매장된 지역에서 존재합니다. 중국이나 러시아 등지에서는 철을 제련하는 과정에서 얻으며, 기타 지역에서는 중유를 처리하는 과정에서 얻거나 우라늄 채굴 과정에서 함께 얻기도 합니다. 주로 특수강을 생산하는데 이용되며 오산화 바나듐은 황산을 제조하는 과정에서 촉매로 사용됩니다.

 

▲바나듐(V)의 용도는 무엇인가?
▲ 출처 : 헤시넷 바나듐이온 배터리(Vanadium Ion Battery, VIB)

 바나듐(Vanadium)은 이온 배터리로도 사용되는데요, 바나듐이온 배터리(Vanadium Ion Battery, VIB)는 바나듐 전해액을 사용하는 새로운 2차전지로 한국의 배터리 전문업체 스탠다드에너지㈜가 세계 최초로 개발했습니다. 전기를 전달하는 주성분(전해질)을 바나듐 광물로 만들어집니다. 이를 리튬으로 만들면 휴대폰이나 전기차에 주로 쓰이는 리튬 이온 배터리, 납으로 만들면 내연기관 자동차에 들어가는 납 배터리가 됩니다.

 VIB의 기술적인 장점으로는 효율성, 안정성이 있습니다. 효율성으로는 배터리에 전기를 충전하고 방전할 때 전기 손실이 적을수록 효율이 높은 배터리인데, VIB는 전기를 100 넣으면 96을 쓸 수 있습니다. 안정성으로는 3가지가 있습니다. 첫 번째로, 용량 안정성 입니다. 바나듐이온 배터리VIB는 8천번 이상 충전과 방전을 반복해도 배터리 용량이 초기 대비 99% 라고 하며, 배터리의 노화가 거의 없습니다.

 두 번째는 열 발생이 적습니다. VIB는 충전 방전할때 열이 거의 안 나서 따로 열을 식히지 않아도 됩니다. 리튬이온 배터리가 들어간 노트북이나 핸드폰을 충전할 때나 사용할 때 기기가 뜨끈뜨끈해지는 그런 현상이 바나듐이온 배터리(Vanadium Ion Battery, VIB)는 발생하지 않습니다. 그렇다고 해서 바나듐 이온 배터리가 노트북이나 핸드폰에 쓰이지는 않을 것입니다. 애초에 개발 목적이 ESS용 대용량 고정형 배터리이기 때문입니다. 대용량 배터리라서 크고 무거운데, 이걸 노트북이나 핸드폰에 넣기 위해서 모바일 기기를 일부러 크게 만들필요가 없기 때문입니다.

 세 번째는 화재 및 폭발이 없습니다. 바나듐이온 배터리(Vanadium Ion Battery, VIB)는 전해액으로 물을 사용해서 불이 붙지않습니다. 따라서 배터리를 대량으로 연결해서 만드는 ESS(에너지 저장 장치)에 적합하다고 합니다.. 불이 안나니까 대도시 건물 내부에 설치해도 안전하다는 의미입니다. 최근 언론에 보도되는 것을 보면 전기차 초고속 충전을 위해 충전소에 설치될 예정이라고 합니다.

 

▲공구에 사용되는 바나듐(Vanadium)

  

 바나듐(Vanadium)을 강철에 소량 첨가하면 강철의 강도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 바나듐이 첨가된 강철은 각종 자동차 부품, 고속 공구 등에 널리 사용됩니다. 강도가 높기 때문에 강철의 사용량을 줄일 수 있고, 비용도 더 낮출 수 있습니다. 부드러운 성질이기에 부품제작도 용이합니다.

 

▲바나듐(Vanadium)의 특징표

 

발견자 안드레스 델리오(Andres Manuel del Rio)
발견 연도 1801년
어원 바나디스(Vanadis, 스칸디나비아의 미의 여신)
특징 연성과 전성이 있는 단단한 은화색 금속으로 화합물의 색이 아름답고 다양하다.
사용 분야 공구, 스프링, 제트엔진 등의 재료
원자량 50.94g/mol
밀도 6.11g/cm3
녹는점 1910 °C
끓는점 3407 °C
상온에서 상태 고체

 

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