핀란드에 설치된 모래를 이용한 에너지 저장장치
모래 배터리는 모래를 이용한 에너지 저장장치이다. 한 번 충전하면 전기를 열로 변환해 수개월 동안 저장할 수 있는 신재생 에너지를 저장하는 신기술이며 현 리튬 이온 배터리를 대체할 기술로 각광 받고 있다. 핀란드에서 개발한 모래 배터리는 약 500℃의 열에너지를 저장할 수 있다. 폴라 나이트 에너지(The Polar Night Energy)가 개발했다.
개요
태양광 풍력같은 재생 에너지 전력원에서 발생하는 전력을 한 번에 수개월씩 저장하는 '모래 배터리'가 핀란드에서 개발돼 세계 첫 상업용 발전소 가동을 시작했다. 이 배터리는 높이 7ｍ, 폭 4ｍ인 철제 컨테이너에 모래 100t을 담은 형태다. 뜨겁게 데워진 공기가 모래를 통과하는 관을 돌면서 모래를 500∼600도까지 달군다. 한 번에 최대 몇 달 동안 재생 가능한 에너지를 저장해 열 공급원으로 활용할 수 있는 세계 최최의 완전 기능 저장장치이다.
모래에 저장된 열에너지는 일정 기간 필요할 때마다 꺼내 쓸 수 있다. 배터리 제작사는 장기적으로 모래 배터리가 리튬이온 충전 배터리를 대체할 수 있을 것이라고 내다봤다.
구성과 원리
모래 배터리는 열 저장 능력을 가진 모래를 사일로에 넣고 약 500°C까지 가열해 발생한 열 에너지로 지역 건물을 순환하는 물을 데우는 것이다. 연구진은 화창한 날에 해변에 가서 뜨거운 모래에 발을 들여 놓으면 뜨거움을 느끼는 것과 같은 원리에서 모래 배터리를 착안해 냈다.
폴라 나이트 에너지(The Polar Night Energy)가 세운 이 공장은 약 100톤의 모래를 수용하는 높은 사일로로 구성돼 있다. 핀란드 칸칸패에 세워진 이 모래 배터리 공장의 모래 온도는 500°C, 발열량은 100kW, 발전용량은 최고 8메가와트(MW), 효율성은 최고 99%이다.
종래의 에너지 저장 시스템과 마찬가지로, 필요 이상의 과도한 전력이 재생 가능한 자원을 통해 생성될 때, 이것이 모래 배터리에 저장된다. 태양 전지판과 풍력 터빈의 에너지의 저항열을 사용해 사일로의 모래를 500°C로 뜨겁게 데우고, 뜨거운 공기를 생성하며, 이는 열교환기를 통해 모래로 전달되고 사일로 내에서 순환된다.
이 녹색 에너지는 필요할 경우, 예를 들어 일사량이 적거나 겨울에 에너지 가격이 너무 높을 때 방출된다.
모래는 섭씨 수백도에서 녹는다. 따라서 모래 탑은 에너지를 저장할 수 있는 높은 잠재력을 가지고 있다. 이 모래가 이 에너지를 수개월 동안 함께 저장하여 실행 가능한 장기 저장 솔루션으로 만든다.
장점
무엇보다 친환경적이다.
모래는 물의 4배 에너지 저장 용량을 제공하며 저렴하고 독성이 없다. 반면 휴대폰, 전기차, 노트북 등에서 발견되는 리튬 이온전지는 고갈되면서 미래의 유독성 폐기물 재해가 발생한다. 게다가 리튬 채굴을 위해서는 광범위한 자원이 사용된다.
모래 배터리 에너지 저장 시스템은 오직 저항성 열을 사용한다. 즉, 시스템에서 재생 가능한 에너지원의 전기가 가열 요소를 통과해 내부의 입자를 진동시키고 가열시키면서 뜨거운 공기를 생성하는 것이다. 모래 배터리는 친환경적인 면 외에 재생 가능한 자원에서 공급되는 전력이 간헐적이어서 이를 장기 저장할 수 있다는 점이 매력이다.
모래 배터리 사일로에서 한번 열을 발생시키면 몇 달 동안 거대한 사일로에 저장할 수 있다.
연구원들은 모래 배터리가 건물을 난방하기 위한 재생 가능 에너지의 연중 공급 문제를 해결할 수 있고 결국 전기를 생산하는 데 사용될 수 있다고 주장한다. 이는 태양광과 바람이 약할 때 생기는 간헐적 에너지를 여기에 저장해 발전량의 수급 불균형을 보충할 수있다는 의미다.
참고자료
- 이재구 기자, 〈세계 최초 모래 배터리 등장… 친환경 에너지 저장 수단으로 주목!〉, 《테크42》, 2022-07-07
- 최진숙 논술위원, 〈(fn스트리트) 모래 배터리〉, 《파이낸셜뉴스》, 2022-07-10
- 박은하 기자, 〈핀란드, 세계 최초로 ‘모래 배터리’ 개발〉, 《경향신문》, 2022-07-06
- 맷 맥그래스, 〈에너지: 모래가 친환경 에너지?..핀란드서 세계 최초로 개발 중인 '모래 배터리'〉, 《BBC News 코리아》, 2022-07-06
같이 보기
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