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2015년 11월 7일 토요일

새로운 고효율 에너지 저장 시스템




(In the charging phase, heat from a CSP collector breaks down strontium carbonate into strontium oxide and carbon dioxide; during discharge, the process is reversed and heat is released to power a turbine
(Credit: Oregon State University))​


 풍력이나 태양 에너지 같은 신재생 에너지에서 가장 큰 문제점은 에너지의 최대 생산 시점과 전력 수요가 일치하지 않는다는 것입니다. 특히 태양 에너지는 밤에는 발전이 어렵다는 매우 큰 단점이 있어 미래 에너지원이 되기에는 아직 적절하지 못합니다.


 이 문제를 해결할 방법은 크게 두 가지 입니다. 첫 번째는 전력 자체를 저장하는 에너지 저장(ESS) 시스템입니다. 대용량의 배터리를 이용한 방법은 가장 간단한 해결책이지만, 비용적인 측면에서는 아직 널리 사용되기는 힘들다고 말할 수 있습니다.


 두 번째 대안은 태양열 발전의 경우 열을 저장하는 방식입니다. 열을 저장하는 방식은 전기를 저장하는 배터리보다 훨씬 저렴한 장점이 있습니다. 대표적으로 용융염을 이용하면 많은 열을 저장했다가 밤중에 이 열로 증기를 발생시켜 발전을 할 수 있습니다. 앞서 소개한 크레센트 듄즈 (  http://blog.naver.com/jjy0501/220518829648 ) 발전소가 대표적인 사례입니다.


 그런데 용융염이 많은 열을 저장하는 것은 사실이지만, 그래도 발전에 필요한 충분한 에너지 저장을 위해서는 막대한 양의 용융염이 필요합니다. 수만 톤에 달하는 뜨거운 용융염을 관리하고 저장하는 것은 결국 비용 상승으로 이어지게 됩니다.


 오레곤 주립 대학 (Oregon State University (OSU))과 플로리다 대학의 연구자들은 이 문제를 극복할 새로운 대안을 제시했습니다. 그것은 열화학 에너지저장(Thermochemical Energy Storage, TCES)이라는 방식입니다.


 화학 반응은 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있는 방식입니다. 사실 배터리 역시 마찬가지로 에너지를 저장하는 것이죠. 그런데 일부 열화학 반응은 통상적인 열저장 매질보다 훨씬 많은 열을 저장할 수 있습니다.


 연구팀이 대상으로 삼은 물질은 탄산 스트론튬 (SrCO3, strontium carbonate)으로 여기에 고온을 가해 산화 스트론튬으로 만들고 (이산화탄소는 따로 저장) 다시 탄산 스트론튬이 되면서 열을 내는 방식입니다.


 스트론튬이라고 하면 뭔가 방사성 동위원소 같은 이름이지만, 사실 탄산 스트론튬은 불꽃놀이나 화학 정제, 야금, 브라운관 제조, 설탕의 정제 등에 널리 사용되는 물질입니다.


 연구팀은 이 열화학 반응을 이용하면 약간의 비용을 추가해서 에너지 저장 밀도를 10배정도 올릴 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.


 실제로 대규모 태양열 발전소에 응용하기 위해서는 여러 가지 연구를 거쳐야하겠지만, 아이디어 자체는 괜찮다고 생각됩니다. 과연 실용화가 가능할지 궁금하네요.


 참고




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