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에너지 저장 기술의 미래, ‘카르노배터리’ 선점 위한 워크숍 성료

  • 작성일 2024.05.17
  • 조회수 91695

- 에너지연, 5/17(금) 대전 본원에서 카르노배터리 기술 발전을 위한 워크숍 개최

- 낮은 비용, 대용량, 장시간 저장까지 삼박자 갖춘 미래 에너지 저장 기술 ‘카르노배터리’

- 세계적으로 기술 개발 초기 단계...기술·정책 현황 교류, 협업 분야 발굴로 핵심역량 결집

[사진자료] 카르노배터리 워크숍 단체사진


□ 태양광, 풍력 등 재생에너지의 변동성을 해결해 줄 미래 에너지 저장 기술 ‘카르노배터리(Carnot Battery)’ 선점을 위해 한국에너지기술연구원(이하 ‘에너지연’)과 산학연관이 힘을 모았다.


■ 에너지연은 5월 17일(금) 대전 본원에서 에너지 저장·히트펌프 관련 산∙학∙연∙관 전문가들과 함께 카르노배터리 기술, 정책 현황, 발전 방향을 논의하는 워크숍을 개최했다.

[사진자료] 에너지연 이창근 원장이 인사말씀을 하고있다


□ 태양광, 풍력 등 재생에너지는 미래 탄소중립을 위한 핵심 수단이지만 기상 상황에 따른 변동성이 커, 재생 전력을 비축하고 필요할 때 활용하는 저장 기술이 연계된다. 현재 리튬기반 저장 장치가 국내 보급의 99%를 차지하고 있으나 고비용, 단수명, 안정성 문제로 장주기, 대용량 분야에는 적합하지 않다. 수백 메가와트(MW)에 달하는 재생에너지 전력을 감당하기 위해서는 보다 저렴하면서도 안정적인 장주기 저장 기술이 필요하다.

* 재생에너지 발전량 목표 : `36년 재생에너지 발전량 비중 목표를 28.9%로 설정, `36년까지 신규 설비용량은 80GW 전망(‘23.01. 제10차 전력수급기본계획, 산업통상자원부)

* 장주기 저장 장치 전망 : `36년까지 약 22.6GW의 장주기 저장 장치 필요(‘23.01. 제10차전력수급기본계획, 산업통상자원부)


□ 이에 카르노배터리 기술이 주목받고 있다. 카르노배터리는 전기히터 또는 히트 펌프를 이용해 재생 전력을 600도(℃) 이상의 고온 열에너지로 변환하고 돌, 모래, 금속 등 열매체에 저장한 뒤 필요할 때 다시 전력으로 변환하는 기술이다. 현재는 개발 초기 단계이지만 많은 전력을 10시간 이상 저장하면서도 양수발전 수준의 저비용 운영이 가능할 것으로 전망돼 전 세계적으로 적극적인 연구가 진행되고 있다.

* 미국, 독일 등 기술 선진국도 데모/파일롯 플랜트 수준으로 연구 중(세계 최고 수준 : 독일 Siemens-Gamesa社의 5.4MW/130MWh급)

[그림자료] 카르노배터리 운영 개념도


□ 미세먼지와 온실가스 감축으로 인해 가동 중단되고 있는 석탄화력발전소를 활용할 수 있다는 것도 장점이다. 석탄화력발전소의 보일러 계통을 열매체 저장소로만 교체하면 카르노배터리가 된다. 화력발전의 원료인 석탄 대신 재생전력을 변환해 열매체에 저장된 열을 활용함으로써 나머지 설비의 변동 없이도 전력을 생산할 수 있는 것이다.

* 전체 석탄화력발전소 58기 중 28기 폐지 예정(‘23.01. 제10차 전력수급기본계획, 산업통상자원부)


■ 카르노배터리 워크숍에는 한국에너지기술평가원, 한국전력을 비롯한 산∙학∙연∙관 전문가 70여 명이 참석했다. 이날 워크숍에서 에너지연은 카르노배터리의 핵심 요소인 저비용∙고온 저장 열매체 기술을 소개해 가동 중단 발전소에 적용 가능한 열저장 시스템의 비전을 제시했다.


 연구개발 전담기관인 한국에너지기술평가원은 ‘카르노배터리 관련 신규 사업 기획 추진현황’을 설명했으며, 에너지연을 비롯한 연구기관은 카르노배터리용 고온 열저장과 히트펌프 연구 개발 내용, 국제공동연구 현황을 공유했다.


 이어진 산업계 발표에서는 두산에너빌리티의 ‘장주기 열에너지 저장 시스템 적용 사례 및 고온 열저장 매체 개발 계획’, 만에너지솔루션(MAN-ES, 스위스 에너지기업)의 ‘히트펌프 활용 카르노배터리 신사업 사례’가 발표됐다. 한국과학기술원은 ‘창업 기업의 카르노배터리 개발 현황’을 공유하고 학계의 동향을 소개했다.


■ 워크숍을 주관한 에너지연 조준현 박사는 “워크숍을 통해 국내 연구기관과 기업이 모여 카르노배터리 국내연구 활성화와 향후 로드맵에 대해 논의하는 생산적인 자리였다”라며, “세계적으로 기술 개발 초기 단계인 카르노배터리 분야에서 유관기관의 협력과 역량 결집을 통해 한국이 퍼스트무버로서 기술 우위를 가지기를 기대한다.”라고 말했다.

[사진자료] 에너지연 조준현 박사가 카르노배터리 연구현황에 대해 발표하고 있다


□ 한편, 조준현 박사는 국제에너지기구(IEA)에서 발족한 카르노배터리 국제공동연구프로그램에 한국 대표로 참여하고 있으며 글로벌 기술, 신사업, 정책 방향 설정 등에 한국의 의견을 전달하고 있다.

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