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바닷물의 수압을 이용한 압축 공기 에너지 저장 시스템





 (Credit : BaroMar)

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현재 남아도는 전기를 저장하는 가장 대표적인 방식은 리튬 이온 배터리를 이용하거나 양수력 발전처럼 위치 에너지를 이용한 방법입니다. 리튬 이온 배터리는 가장 빠르고 간단하지만 비용이 너무 많이 들고 물을 높은 곳으로 옮기는 양수력 발전은 장소의 제약이 크다는 단점을 지니고 있습니다.

따라서 더 저렴한 에너지 저장 방식으로 시도되는 것 중 하나가 바로 압축 공기 에너지 저장 (CAES, compressed air energy storage) 방식입니다. 공기를 높은 압력으로 저장했다가 에너지가 필요할 때 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식입니다. 기술적으로 매우 단순하고 어디서든 장소의 제약 없이 쉽게 설치할 수 있어 주목받고 있습니다.

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이미 중국에서는 100MW 출력 400MWh 용량의 CAES 시스템이 전력망에 연결되었으며 미국의 하이드로스토어는 2026년을 목표로 500MW/5GWh급 대용량 CAES 시스템에 도전하고 있습니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/222330635039

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https://blog.naver.com/jjy0501/222894674607

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이스라엘의 관련 스타트업인 바로마르 (BaroMar)는 바닷물의 수압을 이용한 CAES 시스템을 발표했습니다. 이들의 CAES의 특징은 수심 200-700m의 바다 밑에 거대한 철제 혹은 콘크리트 케이지를 넣고 이를 이용해 공기를 압축 상태로 유지한다는 것입니다.

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태양광, 풍력 등으로 남아 도는 에너지를 저장할 때는 공기 펌프를 통해 해저 공기 압축 탱크와 동일한 20-70bar의 압력으로 공기를 압축한 후 파이프를 통해 해저 저장 탱크에 보내게 됩니다. 이때 압축된 공기의 압력이 주변 수압과 같기 때문에 고압 저장 탱크는 필요 없습니다. 반대로 에너지를 방출할 땐 높은 압력을 통해 지상의 터빈을 돌려 에너지를 회수합니다. 에너지 회수 효율은 70%를 목표로 하고 있습니다.

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(BaroMar - Sustainable and cost effective underwater Compressed Air Energy Storage)

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이론적으로 매우 단순하고 가격도 저렴할 듯 하지만, CAES 시스템이 생각보다 상용화가 쉽지 않은 까닭은 공기의 압축 팽창 과정에서 열에너지가 방출되거나 투이되어야 하기 때문입니다. 이것 때문에 생각보다 에너지 회수율이 높지 않고 복잡한 열에너지 저장 및 투입 장치가 필요합니다.

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사실 CAES 시스템의 핵심은 펌프, 터빈, 압축 탱크가 아니라 압축시 나오는 열을 저장했다가 팽창시 다시 투입하는 시스템입니다. 따라서 보통 70% 정도가 최대 수준인데, 바로마르가 그 수준에 실제 도달했는지는 아직은 미지수입니다.

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이미 가동중인 중국의 대형 CAES나 다른 파일럿 시스템을 가동하는 CAES 시스템과 비교하기 위해서는 바로마르 역시 파일럿 시스템을 보여줘야 할 것입니다. 현재 4MW급 소형 파일럿 시스템을 개발하는 중이라는데, 실물을 보여줄 수 있을지 궁금합니다.

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참고

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https://newatlas.com/energy/baromar-compressed-air-underwater/

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https://cleantechnica.com/2024/05/05/long-duration-energy-storage-from-thin-air-just-add-water/

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