'액화 압축 공기' 에너지 저장 기술 Highview Power Storage technology in focus in energy storage plant: VIDEO

영국 하이뷰파워스토리지(HPS, Highview Power Storage) 

에너지저장 전문 기업

지역, 에너지원 구분 없이 적용 가능 장점

신재생 에너지 최대 단점 '에너지 저장 기술' 보완

   과학기술 전문 매체인 ‘테크엑스플로어’(techxplore)는 영국의 한 에너지저장 전문기업이 압축 공기를 액화시켜 에너지를 저장하는 방법을 개발 중이라고 보도하면서, 이 기술이 상용화된다면 신재생 에너지의 최대 단점인 에너지 저장 기술을 보완해 줄 것으로 보인다고 기대했다. 

압축 공기를 액화시켜 에너지를 저장하는 방법이 개발되고 있다 source techxplore.com source techxplore.com

Highview Power Storage technology in focus in energy storage plant: VIDEO

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압축 공기를 이용하여 에너지를 저장하는 기술을 개발 중인 회사는 영국의 하이뷰파워스토리지(HPS, Highview Power Storage)라는 에너지저장 전문 기업이다.

이 회사는 압축 공기를 액화시키는 시스템을 이용하여 에너지를 저장하는 시스템을 개발하고 있다. LAES(Liquid Air Energy Storage)라는 이름의 이 시스템은 태양광이나 풍력 발전을 통해 얻어진 에너지를 이용하여 압축 공기를 액화 상태로 변환시킨 다음, 이를 저장하도록 설계되었다.

압축 공기가 팽창할 때 발생하는 에너지 활용

신재생 발전을 통해 확보한 에너지를 그냥 배터리에 저장하지, 왜 번거롭게 액체 공기로 만든 다음 다시 저장을 하는 과정을 거칠까? 그것은 바로 압축된 공기가 팽창할 때 상당한 에너지가 발생하는데, 이 에너지를 활용하기 위해서다. 그냥 에너지를 전기로 저장하는 것보다, 공기를 압축하여 저장하는 것이 훨씬 더 효과가 크다는 의미다.

사실 공기를 압축하여 에너지를 저장하는 기술은 생각보다 오래 전에 개발되었다. 이미 독일이나 미국에서는 압축 공기 발전 플랜트를 이용하여 공기를 압축한 다음 에너지를 저장했다가, 다시 전기가 필요할 때 압축 공기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 시스템을 구축한 지 오래다.

그럼에도 불구하고 이 방식이 아직까지 널리 상용화가 되지 못한 까닭은 경제성과 효율 면에서 문제를 갖고 있기 때문이다. 공기를 압축할 때 상당한 에너지가 필요하다는 점과 기체 상태의 공기를 그냥 압축했을 때 에너지 저장 밀도가 현저하게 낮아진다는 점이 상용화의 발목을 잡고 있는 것이다.

이 같은 이유로 HPS사는 번거롭지만, 에너지 저장 밀도를 최대한 높이기 위해 압축 공기를 액체 형태로 만들어 저장하는 것이다.

폐열이 많이 나오는 현장에 최적인 시스템

LAES 시스템의 핵심 원리는 압축 공기의 온도를 영하 196도로 떨어뜨려 이를 에너지 밀도가 높은 액체 상태로 만든 다음, 저장 탱크에 보관하는 것이다.

이 같은 원리에 대해 HTS사의 매튜 바넷(Matthew Barnett) 본부장은 “대략 액화된 공기 1L를 만드는데 있어 700㎥ 정도의 공기가 필요하다”고 설명하면서 “저장된 1L의 압축 액체 공기는 GWh급의 에너지를 낼 수 있는 잠재력을 갖고 있다”라고 밝혔다.

저장되어 있는 액화 공기를 에너지로 전환하는 과정을 묻는 질문에 대해 바넷 본부장은 “어딘가에 전력을 제공할 시기가 되면 압축된 액화 공기를 탱크에서 빼내 열을 가한다”라고 말하며 “열이 가해지는 순간 압축되어 있던 액화 공기는 기화되면서 에너지를 발생하게 되고 이 에너지를 포집하여 사용하는 것”이라고 덧붙였다.

액화되어 있는 공기에 열이 가해지면 기체 상태인 고압의 공기로 변하고, 이 고압의 공기가 터빈을 돌리면서 전기가 만들어진다는 것이다.

LAES 시스템의 용도는 이뿐만이 아니다. 폐열이나 쓰고 남은 차가운 공기도 시스템 공정에 활용할 수 있다. 매튜 본부장은 “사용하고 난 공기는 이내 차가워지는데, 이를 그냥 버리는 것이 아니라 나중에 다시 공기를 액화시킬 때 사용할 수 있기 때문에 별도의 탱크에 저장한다”라고 전하며 “LNG 발전소에서 버려지는 차가운 공기도 가져와서 다시 활용할 수 있다”라고 말했다.

그는 “이 외에도 액화된 공기는 끓는점이 낮기 때문에 주변의 열을 끌어와 시스템 효율을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다”라고 언급하며 “LAES 시스템이 액화 과정에서 발생하는 열을 채집하여 저장하고, 이를 다시 에너지를 발생시키는데 도움을 줄 수 있도록 설계된 만큼, 지열 발전소나 제철소같이 폐열이 많이 나오는 현장에 안성맞춤인 시스템이 될 수 있다”라고 주장했다.

현재 LAES 시스템에 관심을 기울이는 기업으로는 이름만 들어도 쟁쟁한 GE나 지멘스 등이 있다. 이들 기업은 생산 현장에 상업화 이전 단계인 파일롯 플랜트 규모의 LAES 시스템을 시운전하고 있는 것으로 알려졌다.

HPS사의 관계자는 “늦어도 2017년 상반기 중으로 실질적인 가동을 시작할 것으로 보인다”라고 전망하며 “당초 계획에 따라 모든 것이 순조롭게 진행될 경우 이들 기업의 현장에 200MW와 1.2GWh 규모의 발전소급 LAES 시스템을 지을 수 있을 것”이라고 기대했다.

김준래 객원기자 사이언스타임스

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