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학술저널

공기를 이용한 장주기 에너지저장장치 개발

탄소중립 및 재생에너지 확대 보급 정책에 따라 전력의 안정적인 공급을 위한 다양한 에너지저장장치 개발의 필요성이 강조되고 있다. 그중 장주기 에너지저장장치는 재생에너지의 간헐적 특성을 보완하는 동시에 화석 연료에 의존해왔던 국내 에너지 산업에 자립도를 개선할 수 있는 기술로 국내 에서도 확대 보급을 위한 노력을 이어 가고 있다. 대표적인 장주기 에너지저장장치로 양수발전이 있으나 지형적 제약과 오랜 공사 기간으로 확대 보급에 어려움을 겪고 있음에 따라 이를 대체할 수 있는 공기를 이용한 에너지저장장치 공정이 주목받고 있다. 먼저 압축공기 에너지 저장장치는 재생에너지 또는 심야 전기를 이용해 압축공기를 저장해 두었다가 첨두부하가 발생하는 낮 시간에 전력을 생산하는 방식으로 압축공기를 저장하기 위한 공간적 제약 극복이 필요하다. 스위스, 캐나다의 경우 지형적 제약을 극복하기 위해 다양한 공간에 압축공기를 저장하는 실증 과정을 진행하였으며, 영국의 경우 공기를 극저온의 액화 상태로 저장하여 압축공기 대비 부피를 800 배 줄여 설비의 도시 접근성을 향상 시켰다. 본 연구는 국내 지형 및 에너지 산업의 특성에 맞는 장주기 에너지 저장장치를 개발하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 먼저 도로, 철도 노선 재편으로 발생한 미활용 터널 내 공기를 저장하는 압축공기 에너지저장장치 공정을 개발하여 국토의 효용성을 재고하는 동시에 60% 이상의 충/방전 효율을 가질 수 있음을 검증하였다. 또한 액화천연가스(LNG) 수입량 증가와 함께 늘어 나는 냉열을 액화 공기 생산에 활용하여 압축일량을 줄이는 동시에 충/방전 효율 개선이 가능한 액화공기 에너지저장장치 공정을 개발하였다.

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