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2013년 9월 17일 화요일

새로운 압축 공기 에너지 저장 시스템 SustainX 의 ICAES




 공기를 압축해서 에너지를 저장하는 아이디어 자체는 사실 생각보다 매우 오래된 것입니다. 다만 오늘날 널리 사용되기에는 비용이라는 측면에서는 아무래도 무리라고 할 수 있습니다. 현재에도 운송 기관 (주로는 자동차) 이나 혹은 에너지 (주로 전력망에 공급할) 저장이라는 측면에서 계속 연구는 진행 중에 있지만 아직 널리 쓰인다고 말하긴 힘들겠죠.


 그러나 점차 그린 에너지에 대한 수요가 높아지면서 압축 공기 에너지 저장 (CAES : Compressed Air Energy Storage) 에 대한 시도도 높아지고 있습니다. 이와 관련된 벤처 회사 중 하나인 SustainX 는 등온 압축 공기 에너지 저장 (isothermal compressed air energy storage (ICAES™) ) 방식으로는 최초의 메가와트급 에너지 저장 시스템을 전력망에 연결시켰다고 발표했습니다. 


 사실 이미 압축 공기 에너지 저장 시스템은 미국과 독일에 존재합니다. 이들은 암염 동굴을 이용해서 전기가 남는 심야에 공기를 압축시켰다가 낮시간에 전력 수요가 증가할 때 이를 방출합니다. 우리나라에서 주로 쓰는 양수력 발전과 목적은 비슷하다고 하겠습니다. 다만 방식이 공기일 뿐이죠. 


 하지만 공기는 물과는 달리 압축과 팽창시에 열을 배출하거나 방출하는 차이점이 존재합니다. (보일 - 샤를의 법칙) 기존의 CAES 방식은 온도가 변하기 때문에 압축 공기에서 원할하게 에너지를 빼내기 위해서는 열을 공급해 주든지 아니면 에너지를 투입한 것에 비해 적게 회수 할 수 밖에 없습니다. 따라서 천연 가스를 연소시키는 하이브리드 방식 등이 연구되고 있습니다. (아래 링크 참조) 


 압축 공기 에너지 저장 : http://blog.naver.com/jjy0501/100188338636
 압축 공기 자동차 :  http://blog.naver.com/jjy0501/100157858746  



 SustainX 의 새로운 ICAES system 은 이 문제를 다른 방식으로 회피합니다. 이들이 만든 압축 공기 에너지 저장 시스템은 거대한 전기 모터/발전기에 사람 키보다 더 큰 피스톤이 6 개 달린 공기 압축/팽창 시스템과 여기에 연결된 파이프로 구성되어 있습니다. 이 파이프는 공기가 압축되었을 때 저장하는 역할을 하는데 이 때 나오는 열은 공기/물 혼합 시스템에 의해 저장됩니다. 즉 열에너지는 따로 물을 이용해 저장하기 때문에 나중에 팽창할 때도 같은 온도를 유지할 수 있는 것입니다. (궁금한 점은 그러면 팽창시에 수증기가 같이 나오지 않는지인데 어떤지는 모르겠네요. 일단 회사에서 나온 보도자료에는 여기까지 설명) 



(ICAES 시스템   Image Credit : SustainX) 


 심야나 혹은 에너지 수요가 적을 때 생산된 남는 전기로 피스톤을 돌려 공기를 압축하고 반대로 전력 수요가 몰릴 때 압축된 공기를 이용해서 반대로 전기를 생산해 공급하는 방식은 사실 전기가 쌀 때 사서 비쌀 때 파는 방식이라 설비 비용만 적다면 경제적으로도 이익이 남을 수 있는 장사입니다. 다만 지금까지는 이런 플랜트들이 대부분 발전 설비 만큼이나 비싸다는 문제가 있었습니다. 


 S165 라고 불리는 이 등온 압축공기 발전 시스템은 1.5 메가와트 (1.5 MW) 급으로 미 에너지부에서 540 만 달러 정도 지원을 받고 나머지는 회사에서 자금을 마련했다고 합니다. 완전한 상업 발전은 2015 년 부터 가능할 것이라고 하는데 일단 첫번째 에너지 저장 발전기가 전력망 (그리드) 에 연결되었다고 발표했습니다. 발전소 위치는 뉴햄프셔 시브룩 (Seabrook, New Hampshire) 입니다.  


 미래를 예측하기는 매우 어렵지만 최근 세일 가스 붐으로 미국에서 전력 생산 단가가 크게 올라가지 않는 상태라 대체 에너지에 대한 수요 역시 아주 크다곤 말할 수 없는 상태입니다. 분명 이런 에너지 저장 시스템은 풍력이나 태양열/광 에너지 처럼 변동이 심한 에너지와 조합했을 때 도움이 되긴 합니다. 또 원자력 처럼 24 시간 돌아가야 하는 경우도 괜찮겠죠. 다만 현재 상태에서 이런 시스템이 대규모로 경제성이 있을 진 두고봐야 알 수 있습니다. 아이디어는 흥미롭지만 말이죠.



 참고 





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