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공기야, 에너지저장을 부탁해!

  • 2017.01.23.
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한수원의 에너지 신산업 중 하나인 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)는 최근 그 중요성이 주목받고 있는 에너지 기술 중 하나입니다. 그 중 떠오르고 있는 신 ESS 기술은 공기를 압축해 에너지를 저장하는 기술인데요. 압축 공기를 액화해 에너지를 저장하는 시스템입니다. 이 기술을 개발 중인 영국의 에너지저장 전문 기업, 하이뷰파워스토리지는 압축 공기를 액화시키는 시스템을 이용해 에너지 저장 기술인 LAES(Liquid Energy Storage)를 개발하고 있습니다. LAES는 태양광이나 풍력 발전으로 얻은 에너지를 이용해 압축 공기를 영하 196도로 액화시켜 이를 저장합니다.

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하이뷰파워스토리지의 LAES

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여기서 의문이 생기는 점은, 확보한 에너지를 바로 저장하지 않고 왜 굳이 액화 공기로 만든 후 저장하는 가입니다. 하지만 압축된 공기가 팽창할 때, 어마어마한 에너지가 발생하게 됩니다. 바로 이때 생기는 에너지를 활용하는 것이죠. 에너지가 필요할 때 압축된 액화 공기에 열을 가해서 다시 팽창시키는 방식으로요. 또 에너지 효율 극대화를 위해 액화 과정에서 생성되는 열과, 기화 과정에서 흡수되는 열을 저장하는 시스템도 존재합니다.

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2011년부터 2014년까지 운영됐던 LAES 파일럿 공장

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사실, 공기를 압축해 에너지를 저장하는 기술은 생각보다 그 역사가 오래되었습니다. 독일과 미국에서도 암염 동굴을 이용해 전기가 남는 심야에 공기를 압축시켰다가, 전력 수요가 증가하는 낮 시간대에 이를 방출하는 시스템을 개발 했었고요. 그럼에도 널리 상용되지 못한 이유는 비용과 효율의 문제를 안고 있어서입니다. 공기를 압축할 때 상당한 에너지가 필요하다는 점과, 기체 상태의 공기를 압축했을 때 에너지 저장 밀도가 낮아진다는 점도 비상용화에 한 몫을 했습니다.

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LAES 가동 방법

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그런 단점들을 보완하기 위한 LAES의 핵심 기술이 바로 압축 공기를 영하 196도로 만들어 에너지 밀도가 높은 액체 상태로 만든 후 저장하는 것입니다. 이 액화공기 1L는 GWh급 에너지를 낼 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 하네요. 또한 LAES는 폐열, 사용 후 남은 찬 공기도 활용할 수 있다고 하는데요. LNG 발전소에서 버려지는 차가운 공기도 가져와 액화시킬 수 있습니다. 가져온 공기는 세척하고 건조시킨 뒤 액화됩니다. 액화된 공기는 저압의 절연탱크에 저장한 후 전력이 필요할 때 고압 펌프로 재가열시켜 내보냅니다.

LAES는 올해 상반기 중으로 가동에 박차를 가한다고 합니다. 만약 이 기술이 본격적으로 상용화된다면 그간 신재생 에너지의 가장 큰 단점으로 꼽혔던 에너지 저장 기술을 뒷받침해줄 수 있겠죠?

사진출처
Highview Power Storage

 

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