일, 재생에너지 축전 기술 연구 활발…성과 가시권
(서울=연합뉴스) 이해영 기자 = 태양광이나 풍력발전 등 재생에너지는 시간과 기후에 따라 발전량이 달라진다. 각국은 공기나 액체의 힘을 이용해 발전량이 많을 때 생산한 전기를 보관했다가 발전량이 적을 때 사용하기 위한 축전(蓄電)연구를 활발히 추진하고 있다. 댐을 대형 전지처럼 이용하는 연구의 경우 이미 일정한 성과를 거두고 있다.
11일 아사히(朝日)신문에 따르면 일본 신에너지·산업기술종합개발기구는 지난 4월20일 이즈(伊豆)반도에 있는 시즈오카(靜岡)현 가와즈초(河津町)에서 압축공기를 이용한 축전기술 실증실험을 시작했다. 산속에 설치한 직경 2ｍ, 높이 11ｍ의 철제 탱크 52개에 전기를 보관하는 실험이다. 탱크 속에는 약 10기압의 압축공기가 들어있다.
탱크를 설계한 고베(神戶)제강은 공기를 압축한 전지라는 뜻의 "공압(空壓)전지"라고 부른다. 몇 ㎞ 떨어진 곳에 설치한 풍력발전기에서 발전한 전기로 공기를 압축해 '충전'한다. 탱크의 뚜껑을 열 때 쏟아져 나오는 공기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 '방전'을 한다.
공기를 압축하면 자전거 타이어에 공기를 주입할 때 쓰는 펌프가 뜨거워지는 것처럼 '단열(斷熱)압축'으로 온도가 올라간다. 열을 보관하는 축열기에 약 150도 정도의 열을 모아서 공기를 팽창시키는 데 활용한다. 에너지 효율은 최대 70%라고 한다.
리튬이온 전지 등 축전지는 시간이 지나면 충전과 방전기능이 떨어지지만, 이 방법을 이용하면 수명이 길고 철제 탱크의 재활용도 가능하다. 탱크 수나 공기의 압력을 바꾸는 방법으로 용량도 간단히 늘릴 수 있다.비용 등의 문제가 있지만, 연구에 참가하고 있는 하쓰이케 히로시 종합공학연구소 연구이사는 "재생 에너지를 비축하고 출력을 제어하는 기술로 세계의 주목을 받고 있다"고 소개했다.
1천㎾ 이상의 대규모 태양광발전이 많은 홋카이도(北海道) 아비라초(安平町)에 있는 변전소에서는 6만㎾/h 용량의 '레독스 플로우 전지(redox flow cell,redox flow battery)를 이용해 기후에 따른 재생에너지 발전량 변동을 조정하는 실험이 실시되고 있다.
130기에 이르는 탱크에는 전기를 담아두기 위한 전해액이 들어있다. 이 액체를 펌프로 순환시켜 전해액속의 바나듐 등의 이온을 산화환원(레독스)시켜 충전하거나 방전한다. 전극을 화학적으로 변화시키는 보통 전지보다 시간이 지나면서 성능이 떨어지는 열화(劣化)가 적어 수명이 길다. 잘 타지 않는 난연성 재료로 돼 있어 대형화하더라도 안전성이 높다. 원래는 미 항공우주국(NASA) 연구진이 1974년 원리를 발표한 것으로 일본에서는 스미토모(住友)전기 등이 개발했다.
산업기술종합연구소 사토 미토리 연구그룹장에 따르면 관련 논문이 1970년대부터 30년간은 연간 20편 미만이었으나 2010년대 들어서는 연간 400~500편으로 크게 늘었다. 일본전기화학회는 작년에 작업팀을 설치했다. 이쪽도 비용을 줄이는 게 문제지만 사토 연구그룹장은 "비용이 저렴하고 안전성도 높은 대체재료 연구도 이뤄지고 있다"고 말했다.
관내에 대규모 태양광발전시설이 크게 늘고 있는 규슈(九州)전력의 경우 작년 5월에 재생에너지 전기가 일시적으로 공장과 가정 전력수요의 78%를 기록한 적이 있다. 하루 전체 전력사용량에서 재생에너지가 차지한 비율도 38%로 최대를 기록했다. 황금연휴로 전력수요가 많지 않은 상태에서 낮 동안 태양광발전이 증가할 것으로 예상해 화력발전을 줄인 데다 양수발전을 전지처럼 이용해 전력수급에 균형이 이뤄지도록 한 덕분이었다.
양수발전은 전기가 남을 때 남는 전기를 이용해 물을 높은 장소에 있는 댐으로 퍼 올려 두었다가 필요할 때 흘려보내 발전하는 방식이다.
규슈전력에 따르면 작년 5월 4일 오후 1시의 전력수요는 747만㎾였다. 당시 태양광과 풍력발전이 490만㎾로 66%를 차지했다. 여기에 지열과 수력발전 등을 합해 582만㎾로 78%에 달했다고 한다. 화력발전까지 가세하면 수요를 초과하게 되기 때문에 전체 전력 중 약 200만㎾를 양수발전용 댐에 물을 퍼 올리는데 사용했다.
그동안에는 전력수요가 적은 야간에 원전이나 화력발전소에서 생산한 전기로 댐에 물을 퍼 올렸으나 이날은 낮에 물을 퍼 올렸다. 저녁 무렵 해가 지면서 태양광 발전이 줄고 가정의 전력수요가 늘자 퍼 올렸던 물을 흘려보내 발전에 이용했다.
환경단체 관계자는 "재생에너지는 불안정한 전원(電源)으로 간주돼 왔지만, 앞으로는 '예측 가능한 변동전원'으로 불러야 할 것"이라면서 "재생에너지비중을 높일 수 있다는 자신을 가질 필요가 있다"고 말했다.
lhy5018@yna.co.kr
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(서울=연합뉴스) 이해영 기자 = 태양광이나 풍력발전 등 재생에너지는 시간과 기후에 따라 발전량이 달라진다. 각국은 공기나 액체의 힘을 이용해 발전량이 많을 때 생산한 전기를 보관했다가 발전량이 적을 때 사용하기 위한 축전(蓄電)연구를 활발히 추진하고 있다. 댐을 대형 전지처럼 이용하는 연구의 경우 이미 일정한 성과를 거두고 있다.
11일 아사히(朝日)신문에 따르면 일본 신에너지·산업기술종합개발기구는 지난 4월20일 이즈(伊豆)반도에 있는 시즈오카(靜岡)현 가와즈초(河津町)에서 압축공기를 이용한 축전기술 실증실험을 시작했다. 산속에 설치한 직경 2ｍ, 높이 11ｍ의 철제 탱크 52개에 전기를 보관하는 실험이다. 탱크 속에는 약 10기압의 압축공기가 들어있다.
탱크를 설계한 고베(神戶)제강은 공기를 압축한 전지라는 뜻의 "공압(空壓)전지"라고 부른다. 몇 ㎞ 떨어진 곳에 설치한 풍력발전기에서 발전한 전기로 공기를 압축해 '충전'한다. 탱크의 뚜껑을 열 때 쏟아져 나오는 공기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 '방전'을 한다.
공기를 압축하면 자전거 타이어에 공기를 주입할 때 쓰는 펌프가 뜨거워지는 것처럼 '단열(斷熱)압축'으로 온도가 올라간다. 열을 보관하는 축열기에 약 150도 정도의 열을 모아서 공기를 팽창시키는 데 활용한다. 에너지 효율은 최대 70%라고 한다.
리튬이온 전지 등 축전지는 시간이 지나면 충전과 방전기능이 떨어지지만, 이 방법을 이용하면 수명이 길고 철제 탱크의 재활용도 가능하다. 탱크 수나 공기의 압력을 바꾸는 방법으로 용량도 간단히 늘릴 수 있다.비용 등의 문제가 있지만, 연구에 참가하고 있는 하쓰이케 히로시 종합공학연구소 연구이사는 "재생 에너지를 비축하고 출력을 제어하는 기술로 세계의 주목을 받고 있다"고 소개했다.
1천㎾ 이상의 대규모 태양광발전이 많은 홋카이도(北海道) 아비라초(安平町)에 있는 변전소에서는 6만㎾/h 용량의 '레독스 플로우 전지(redox flow cell,redox flow battery)를 이용해 기후에 따른 재생에너지 발전량 변동을 조정하는 실험이 실시되고 있다.
130기에 이르는 탱크에는 전기를 담아두기 위한 전해액이 들어있다. 이 액체를 펌프로 순환시켜 전해액속의 바나듐 등의 이온을 산화환원(레독스)시켜 충전하거나 방전한다. 전극을 화학적으로 변화시키는 보통 전지보다 시간이 지나면서 성능이 떨어지는 열화(劣化)가 적어 수명이 길다. 잘 타지 않는 난연성 재료로 돼 있어 대형화하더라도 안전성이 높다. 원래는 미 항공우주국(NASA) 연구진이 1974년 원리를 발표한 것으로 일본에서는 스미토모(住友)전기 등이 개발했다.
산업기술종합연구소 사토 미토리 연구그룹장에 따르면 관련 논문이 1970년대부터 30년간은 연간 20편 미만이었으나 2010년대 들어서는 연간 400~500편으로 크게 늘었다. 일본전기화학회는 작년에 작업팀을 설치했다. 이쪽도 비용을 줄이는 게 문제지만 사토 연구그룹장은 "비용이 저렴하고 안전성도 높은 대체재료 연구도 이뤄지고 있다"고 말했다.
관내에 대규모 태양광발전시설이 크게 늘고 있는 규슈(九州)전력의 경우 작년 5월에 재생에너지 전기가 일시적으로 공장과 가정 전력수요의 78%를 기록한 적이 있다. 하루 전체 전력사용량에서 재생에너지가 차지한 비율도 38%로 최대를 기록했다. 황금연휴로 전력수요가 많지 않은 상태에서 낮 동안 태양광발전이 증가할 것으로 예상해 화력발전을 줄인 데다 양수발전을 전지처럼 이용해 전력수급에 균형이 이뤄지도록 한 덕분이었다.
양수발전은 전기가 남을 때 남는 전기를 이용해 물을 높은 장소에 있는 댐으로 퍼 올려 두었다가 필요할 때 흘려보내 발전하는 방식이다.
규슈전력에 따르면 작년 5월 4일 오후 1시의 전력수요는 747만㎾였다. 당시 태양광과 풍력발전이 490만㎾로 66%를 차지했다. 여기에 지열과 수력발전 등을 합해 582만㎾로 78%에 달했다고 한다. 화력발전까지 가세하면 수요를 초과하게 되기 때문에 전체 전력 중 약 200만㎾를 양수발전용 댐에 물을 퍼 올리는데 사용했다.
그동안에는 전력수요가 적은 야간에 원전이나 화력발전소에서 생산한 전기로 댐에 물을 퍼 올렸으나 이날은 낮에 물을 퍼 올렸다. 저녁 무렵 해가 지면서 태양광 발전이 줄고 가정의 전력수요가 늘자 퍼 올렸던 물을 흘려보내 발전에 이용했다.
환경단체 관계자는 "재생에너지는 불안정한 전원(電源)으로 간주돼 왔지만, 앞으로는 '예측 가능한 변동전원'으로 불러야 할 것"이라면서 "재생에너지비중을 높일 수 있다는 자신을 가질 필요가 있다"고 말했다.
lhy5018@yna.co.kr
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