일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.11.26

백화요란(百花燎亂)의 에너지 저장 기술
미국에서 곧 시작되는 중력 축전 시스템
500MWh 규모의 시스템이 반년 만에 준공 가능?

전력을 위치 에너지로서 저장한다는 점에서 양수 발전(Pumped-storage hydroelectricity)과 동일하고, 고전적이면서 전혀 새로운 축전 기술인 ‘중력 축전’. 에너지 밀도는 양수 발전과 마찬가지로 매우 낮지만, 낮은 발전 비용과 높은 내구성, 적은 손실, 그리고 짧은 건설기간 등 우수한 점이 많다. 제안되고 있는 실현 방법이 다양하고, 이용 장소도 공중, 지하, 바닷속 등 다방면에 이른다. 이미 투자자들의 지지를 얻어 사업화가 추진되는 사례도 나오고 있다.

전기 에너지를 위치 에너지로 변환한다는 점에서 양수 발전과 같지만, 입지의 제약이나 전력 손실이 많다는 점 등, 양수 발전의 몇몇 단점을 보완할 수 있는 ‘중력 축전 시스템’을 개발한 벤처기업들이 잇달아 등장하고 있다.

그 선두를 달리는 것이 스위스의 에너지볼트(Energy Vault)이다. 이미 중력 축전 시스템의 사업화를 추진하고 있다. 에너지볼트에는 소프트뱅크 그룹 등 복수의 투자 회사들이 출자. 올 9월에는 미국 주식시장에 상장을 결정했고, 고객사 한곳도 공표했다.

공표한 고객사는 미국의 DG퓨얼스(Fuels)라고 하는 그린 연료 제조사로, 독자적으로 도입한 대규모 태양광 발전 시스템의 평준화에 에너지볼트의 중력 축전 시스템을 이용한다고 한다. 계약 용량 규모는 총 1.6GWh. 2022년 중반에 우선 500MWh 규모의 시스템이 미국 루이지애나 주에서 가동되며, 이후 캐나다의 브리티시컬럼비아 주, 미국 오하이오 주로 이어질 예정이다.

시스템은 소규모라고는 할 수 없지만 건설 기간은 약 반년. 양수 발전으로는 흉내 낼 수 없는 짧은 기간이다. 초기 투자액 단가는 테슬라의 축전지 시스템과 같은 수준으로, 향후 한층 더 낮아지게 된다면 수주에 박차가 걸릴 것으로 보인다.

-- 시스템은 벽과 드럼통뿐 --
이밖에 엘리베이터와 같은 무게 추의 승강기를 사용하는 영국의 그래비트리시티(Gravitricity)도 8MW급의 본격적인 시스템 실증에 들어간다. 미국의 그래비티파워(Gravity Power)는 거대한 무게 추를 수압으로 승강시키는 방법을 제안. 발전에 수력 발전 시스템을 사용할 수 있는 것이 메리트라고 한다.

영국 노팅엄대학의 연구팀에 따르면, 무게 추를 지탱하는 구조는 가능한 심플한 것이 비용 경감에 도움이 된다. 연구팀이 제안한 인프라의 대부분은 콘크리트 벽뿐으로, 와이어로 드럼통을 매달아 승강시킬 수 있다. 시산(試算)으로는 도입 비용이 50달러/kWh로, LIB의 1/6 정도이다. 하지만 콘크리트 벽의 높이가 100m 이상 되면 건설하기가 쉽지 않다.

-- 심해가 캐시카우(Cash Cow)? --
바다에서라면 무게 추를 지탱하는 거대한 구조물을 사실상 없앨 수 있다는 것이 프랑스의 싱크플로트솔루션(Sink Float Solutions)의 아이디어. 심해의 경우에는 승강 거리를 더 확보할 수도 있다. 무게 추는 컨테이너 등에 폐자재를 채운 것을 이용한 것으로, 1개 당 20만엔 정도. 이것을 수심 4,000m의 바다에서 승강시키면, LIB의 1/10 이하라고 하는 저가의 ‘축전 설비’로 변신한다.

문제는 수심이 얕은 바다가 많은 유럽에서는 적지(適地)가 적다는 것이다. 산리쿠(三陸)해안 등 깊은 바다가 많은 일본이 적지일지도 모른다.

-- 회생 전력으로 ‘발전’ --
중력 축전 시스템을 구현하는 방법에 대한 아이디어는 또 있다. 철도는 일찍부터 회생 전력을 이용해 왔다. 이 구조를 중력 축전 시스템과 결합시킨 곳이 미국의 레디니스리소스 그룹(Readiness Resource Group)이다.

레디니스리소스 그룹은 리니어 모터카(자기부상열차)를 사용하는 각종 운송 사업을 추진하는 기업으로, 산 위와 아래에서 리니어모터카의 대차를 이용해 무게 추를 승강시키는 시스템을 제안하고 있다. 리니어모터카는 레일과의 접촉으로 인한 동력 손실이 없으며, 위치 에너지를 회생 에너지로서 받아들이는 것도 용이하다. 하지만 공기와의 마찰이 해결해야 할 과제가 될 수 있다.

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