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2017년 3월 29일 수요일

압축 공기가 미래 에너지의 대안이 될 수 있을까?



(This is the idea that RICAS 2020 will be helping to realise: surplus energy generated by wind turbines and solar cells is used to compress air, which is stored in caverns in solid bedrock. When air is compressed, it heats up, so a separate underground heat store stockpiles the heat generated by the compression process. When the energy is needed, the air is released through a gas turbine, which generates electricity. The more hot air that is released through the heat store on its way out, the more electricity will be generated; in other words: the more effective is the energy storage. Credit: Giovanni Perillo, SINTEF. Illustration: Knut Gangåssæter, SINTEF)


 신재생에너지의 가장 큰 문제점은 필요한 때 에너지를 생산하기 어렵다는 것입니다. 태양에너지는 밤에는 생산할 수 없고 풍력은 바람이 불지 않으면 전기를 생산하지 못합니다. 더 나아가 전력 소비는 시간이나 계절에 따른 변동이 상당하기 때문에 남는 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓰는 기술을 개발하는 것은 오랜 과제 가운데 하나였습니다. 


예를 들어 양수력 발전 같은 경우가 바로 그런 시도라고 할 수 있습니다. 하지만 양수력 발전은 건설 장소가 제한될 수밖에 없어 널리 사용된다고 보기는 어려울 것입니다. 따라서 다양한 시도가 동시에 진행중인데, 그 중 하나가 압축 공기를 이용하는 것입니다. 


 공기를 압축해서 에너지를 저장했다가 필요하면 발전기를 돌리는 방식은 이론적으로 매우 간단하기 때문에 종종 시도되곤 합니다. 다만 경제적, 기술적 문제 때문에 현재도 대부분 개발 단계에 머물고 있다는 것이 문제입니다. 이전에 소개한 액화 압축 공기인 Liquid Air Energy Storage (LAES)는 현재 프로토타입 시설이 건설 중이라 어느 정도 상용화에 다가간 기술이라고 할 수 있습니다. 




 오늘 소개할 RICAS 2020는 유럽에서 진행되는 압축 공기 에너지 저장 시스템으로 압축 공기 에너지 저장 시스템의 가장 큰 문제인 압축과 팽창시 발생하는 열손실을 방지하기 위해 별도의 장치를 가지고 있습니다. 흔히 생각하는 것과는 달리 압축 공기 에너지 저장 시스템의 문제는 고압 가스나 액화 가스로 인한 압력이 아니라 기체를 압축하면 열이 발생하고 팽창시키면 열을 흡수한다는 점입니다. 


 결국 에너지 저장과 방출과정에서 상당한 에너지를 열의 형태로 빼앗기기 때문에 에너지 저장 시스템으로 매우 큰 단점입니다. 이미 독일과 미국에서 압축 공기 에너지 저장 시스템이 사용되고 있느나 낮은 효율성으로 널리 사용되지 못하는 것은 그런 이유 때문입니다. 


 RICAS는 스토리지 케이번 (Storage Cavern)이라는 빈 공간에 잘게 부순 암석을 채워넣는 방식으로 열을 저장하는 방식을 사용하고 있습니다. 얼마나 효율적일지는 알 수 없지만, 일단 열에너지 저장 시스템의 가격은 매우 저렴할 것으로 생각됩니다. 


 효과적인 에너지 저장을 위해 이렇게 다양한 신기술이 개발된다는 것은 그만큼 필요성이 대두되고 있다는 이야기일 것입니다. 이런 노력이 모아져서 효과적인 에너지 저장 시스템이 개발될 것으로 기대합니다. 


 참고 


댓글 1개:

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