태양광발전 비용은 2030년 즈음에는 화석연료 발전소를 가동하는 비용보다 저렴해질 것으로 예상되고 있으며, 태양광발전에 의한 전력공급량은 앞으로도 증가할 것으로 예측됩니다. 그러나 언제든지 안정적으로 발전할 수 있는 것이 아닌 태양광발전의 보급으로 양수발전과 같은 잉여전력을 저장하는 시스템이 필요하게 되었습니다.
미국전기전자학회(IEEE)의 학회지 IEEE Spectrum가 비교적 저비용인 에너지 저장수단으로 주목받고 있는 '중력에너지 저장시스템'에 대해 설명합니다.
Gravity Energy Storage Will Show Its Potential in 2021 - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/energy/batteries-storage/gravity-energy-storage-will-show-its-potential-in-2021
Gravity Energy Storage Will Show Its Potential in 2021
Gravitricity and Energy Vault are pioneering a radical new alternative to batteries for grid storage
spectrum.ieee.org
스위스 출신의 스타트업인 Energy Vault가 상업테스트를 시작하고 있는 'CDU Arbedo Castione'는 높이 110미터의 타워에 설치된 6개의 크레인이 무게 35톤의 콘크리트 블록을 상하운동시켜 최대 80메가와트시의 에너지를 저장할 수 있는 중력에너지 저장시스템입니다. 콘크리트를 이용한다는 점에서 '콘크리트 배터리'라고도 불립니다.
Energy Vault의 CEO인 로버트 피코니 씨에 따르면, 재활용 비용이 많이 드는 리튬이온 배터리와 달리 콘크리트 배터리에 사용되는 콘크리트는 폐기된 콘크리트를 재활용하여 만들어지므로 환경 부하가 적다고 합니다. 또한 콘크리트 배터리는 리튬이온 배터리와 같은 양의 에너지를 절반의 비용으로 저장할 수 있습니다. 또한 리튬이온 배터리는 서서히 열화되어 교환이 필요하지만, 콘크리트 배터리는 교체할 필요가 없습니다.
Energy Vault는 2019년 1억 1000만 달러(약 1130억 원)의 자금조달에 성공했으며, 2021년에는 콘크리트 배터리의 운용을 시작할 예정입니다.
콘크리트 배터리의 외형은 아래의 동영상에서 확인할 수 있습니다.
Commercial Demonstration Unit August 2020 - Arbedo-Castione - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=k3fy1u7Gj1w
스코틀랜드에 본사를 둔 Gravitricity도 실용단계에 가까운 중력에너지 저장시스템을 개발하고 있습니다. Gravitricity가 개발하는 중력에너지 저장시스템은 폐기된 깊이 1km의 입갱(vertical shaft)를 이용하여 무게 500 ~ 5000톤의 추를 상하시킴으로써 에너지를 출력합니다.
Gravitricity의 프로젝트 개발매니저인 크리스 얀데루 씨에 따르면, Gravitricity의 중력에너지 저장시스템은 하나의 무게추를 이용하여 에너지를 관리함으로써 필요한 전력을 신속하고 단시간에 입출력할 수 있다고 합니다.
Gravitricity의 중력에너지 저장시스템은 2021년 스코틀랜드에서 시험운용을 개시할 예정이며, 얀데루 씨는 "신호를 받은 후 1초 이내에 에너지를 입출력할 수 있는 시스템을 개발하는 것이 목표입니다"라고 말합니다.
미국의 기업 Gravity Power는 지하에 대량의 물을 저장한 후 그 물로 거대한 피스톤을 상하로 움직여 에너지를 저장하는 시스템을 개발하고 있습니다.
이 시스템으로 6.4기가와트시의 에너지를 저장하기 위해서는 800만 톤 무게의 피스톤이 필요합니다. 800만 톤의 거대한 피스톤을 생산하는 것은 불가능해 보이지만, Gravity Power의 설립자인 짐 휘스케 씨는 "현대의 기술로는 800만 톤의 피스톤을 충분히 제조할 수 있다"고 주장합니다.
IEEE Spectrum은 "이러한 중력에너지 저장시스템은 리튬이온 배터리를 이용한 시스템에 비해 경제적이지만, 여전히 고액의 비용이 필요합니다. 하지만 세계 각국이 기후변화의 심각성을 인식한다면, 이러한 시스템에 기꺼이 돈을 지불할 것"이라고 예측합니다.
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