켄텍, 압축기 없는 신개념 에너지 저장 기술 개발

황지현 한국에너지공과대학교 교수.

액화수소의 극저온 특성을 활용해 압축기 없이도 고효율 에너지 저장이 가능한 혁신 기술이 국내에서 개발됐다.

한국에너지공과대학교(KENTECH, 총장직무대행 박진호)는 황지현 교수 연구팀이 ▲LH2 냉열 시스템 ▲질소 냉매 시스템 ▲액화 공기 에너지 저장 시스템 ▲전력 생산을 연계한 신개념 통합 에너지 저장 시스템을 개발했다고 23일 밝혔다. 이 시스템은 기존 LNG 냉열을 활용한 에너지 생산·저장 시스템보다 효율성과 경제성이 월등히 뛰어난 것으로 평가된다.

연구팀이 개발한 신개념 통합 에너지 저장 시스템은 기존 LNG 냉열 개념처럼 전기에너지가 많이 사용되는 On-peak 기간과 상대적으로 에너지 사용이 적은 Off-peak 기간으로 나눠서 설계됐다. 차별점은 On-peak 기간에는 LNG 냉열보다 훨씬 온도가 낮은 LH2 냉열을 활용한다는 것이다. 이를 통해 하루 8~12시간 전기 생산이 가능하게 최적 시스템을 구현했으며, 활용된 LH2는 모두 기화돼 소비처에 공급된다. 이는 향후 전 세계적으로 구축될 액화수소 인수기지에 적용돼 추가 에너지를 효율적으로 저장할 수 있을 것으로 기대된다.

LH2 냉열과 질소 냉매 활용 신개념 에너지 저장 시스템.

연구팀이 개발한 가장 획기적인 부분은 Off-peak 기간의 최적 에너지 저장 시스템 개념이다. 기존 LNG 냉열 대신 LH2 냉열을 사용해 공기를 액화하는 방식으로, 기존에 필수적으로 사용되던 공기 압축기가 불필요하게 된다. 에너지 효율이 극대화되며 경제성 부분도 크게 향상될 수 있다.

또 질소 냉매 시스템 개념을 공기 액화 시스템에 접목해 효율을 추가적으로 극대화하며, 압축기가 전혀 필요 없는 신개념 액화 공기 에너지 저장 시스템을 개발했다.

LH2 냉열을 이용한 신개념 액화 공기 시스템은 향후 그린수소 생산에 있어 재생에너지 전기생산의 간헐성을 해결하는 대용량 에너지 저장 시스템 설계 모델이 될 것으로 예상된다.

본 연구에서는 신개념 액화 공기 에너지 저장 시스템을 개발하고, Energy, Exergy 및 Techno-Economic (기술-경제) 분석을 통해 NPV (Net Present Value), IRR (Internal Rate of Return), PBP (Payback Period) 등 미래 신기술로써의 가능성을 평가했다.

이 시스템은 공기 압축기가 불필요해 유지 보수 문제를 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있으며, 상용화를 통해 그린수소 에너지섬에 적용될 수 있을 것으로 전망된다.

연구의 교신 저자인 켄텍 황지현 교수는 "전남 신안 해상풍력단지 개발을 위한 그린수소 에너지섬 사업이 전세계적으로 많은 관심을 받고 있지만, 재생에너지의 간헐성 문제가 선결과제다"며 "배터리 등 여러 기술이 대안으로 평가받고 있지만, 대용량 고효율 ESS(Energy Storage System) 기술에 대한 명확한 대안이 부족한 상황에서 본 연구에서 개발된 LH2 냉열 활용 신개념 에너지 저장 시스템이 강력한 대안이 될 것이다"고 강조했다.

호남취재본부 민찬기 기자 coldair@asiae.co.kr