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2017년 4월 17일 월요일

새로운 컨셉의 압축 공기 에너지 저장 시스템



(Hydrostor Advanced Compressed Air Energy Storage (A-CAES) demonstration facility, Toronto, Ontario. Credit: CNW Group/Hydrostor Inc.)


 캐나다의 하이드로스터 (Hydrostor)라는 기업이 새로운 방식의 압축공기 에너지 저장 (Compressed Air Energy Storage, CASE) 방식을 선보였습니다. 토론토에 개념 실증의 데모 시설을 건설한 이 회사에 따르면 새로운 압축공기 에너지 저장 시스템 - Advanced Compressed Air Energy Storage (A-CAES) - 은 상대적으로 위치의 제약 없이 kWh 당 150달러 정도의 저렴한 비용으로 에너지를 저장할 수 있다고 합니다. 


 압축공기 에너지 저장 시스템에 대해서는 이전에도 몇 차례 설명드린 바 있듯이 사실 공기 압축 자체보다는 압축과 팽창시 열 이동이 발생한다는 점이 큰 문제입니다. 공기를 압축하면 그 과정에서 열에너지가 방출되며 반대로 팽창을 시키면 주변에서 열을 흡수합니다. 다시 말해 공기를 적절하게 팽창시키려면 열을 가해 줘야 합니다. 


 70년대 독일과 미국에 건설된 CASE 발전소는 오랜 세월 별 문제 없이 여러 차례 압축 팽창 사이클을 진행해왔지만, 사실 몇 가지 문제가 있습니다. 가장 큰 문제는 공기를 팽창시키기 위해서 열을 가하고 있다는 점입니다. 이 과정에서 가스를 연소시키기 때문에 사실은 화력 발전소와 CASE의 중간 단계라고 할 수 있습니다. 이런 이유로 CASE는 널리 사용되지 않고 있습니다. 


 이를 극복하기 위해서 여러 가지 기술적인 방법이 검토되었는데, 가장 합리적인 해결책은 압축할 때 생기는 열을 팽창할 때 사용하는 것입니다. 이를 위해서 다양한 디자인의 열 저장 시스템 및 열 교환 시스템이 개발되었고 A-CASE 역시 열 저장 시스템을 가지고 있습니다.  


 두 번째 문제점은 저렴한 비용으로 위치의 제약 없이 공기를 압축하는 것입니다. 앞서 건설된 CASE 발전소는 단단한 암석 (암염) 속의 공간을 활용하거나 혹은 폐광산을 활용했습니다. A-CASE는 좀 더 비용효과적이면서 공간의 제약이 덜한 해결책을 들고 나왔습니다. 땅속으로 깊은 우물을 판 후 여기에 공간을 만들고 물을 끌어들여 물의 압력으로 공기를 압축시키는 것입니다. 물론 물과 공기가 새지 않으려면 단단한 지반이 필요하지만, 부지 선정의 제약은 좀 덜할 것입니다. (동영상 참조) 




(동영상)    


 테라(Terra)라는 명칭의 이 A-CASE 시스템은 배터리 대비 절반 이상 저렴한 비용으로 에너지를 저장하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이것이 가능할지는 두고봐야 알겠지만, 계속해서 이런 시도가 이어지고 있다는 것은 그만큼 수요가 있다는 이야기이기도 합니다. 과연 상업용 CASE 발전 시스템이 널리 보급될 수 있을지 궁금하네요. 


 참고  





댓글 1개:

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