기본 콘텐츠로 건너뛰기

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 





댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...