한국에너지공과대학교(켄텍)는 황지현 교수 연구팀이 △LH2 냉열 시스템 △질소 냉매 시스템 △액화공기 에너지 저장 시스템 △전력 생산을 연계한 신개념 통합 에너지 저장 시스템을 개발했다고 23일 밝혔다.

이번 시스템은 기존의 LNG 냉열 기반 에너지 생산·저장 방식에 비해 효율성과 경제성이 크게 뛰어난 것으로 평가된다.

연구팀이 개발한 신개념 통합 에너지 저장 시스템은 기존 LNG 냉열 시스템처럼 전기 사용이 많은 On-peak 기간과, 상대적으로 사용량이 적은 Off-peak 기간을 구분해 설계됐다. 주요 차별점은 On-peak 기간에 LNG 냉열보다 훨씬 낮은 온도의 LH2 냉열을 활용한다는 점이다. 이를 통해 하루 8~12시간 동안 전력 생산이 가능한 최적화된 시스템을 구현했으며, 사용된 LH2는 모두 기화돼 소비처로 공급된다. 이 시스템은 향후 전 세계적으로 구축될 액화수소 인수기지에 적용돼, 추가적인 에너지 저장 수단으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구에서 가장 혁신적인 부분은 Off-peak 기간의 에너지 저장 방식이다. 기존에는 공기를 액화하는 과정에 LNG 냉열과 함께 공기 압축기를 필수적으로 사용했지만, 연구팀은 이를 LH2 냉열 기반 방식으로 대체함으로써 압축기 없이도 공기 액화가 가능하도록 했다. 이로 인해 에너지 효율은 극대화되고, 경제성도 크게 향상될 수 있다.

또한 연구팀은 질소 냉매 시스템 개념을 공기 액화 시스템에 접목해 효율을 한층 더 끌어올렸으며, 압축기가 전혀 필요 없는 신개념 액화공기 에너지 저장 시스템을 개발했다.

LH2 냉열을 활용한 새로운 액화공기 시스템은 향후 재생에너지 전력 생산의 간헐성을 해결할 수 있는 대용량 에너지 저장 시스템 설계 모델로 주목받고 있다.

이번 연구에서는 신개념 액화공기 에너지 저장 시스템을 개발하고, 에너지 효율(Energy), 엑서지(Exergy), 기술·경제성(Techno-Economic) 분석을 통해 NPV(순현재가치), IRR(내부수익률), PBP(투자 회수 기간) 등 주요 경제성 지표를 종합적으로 검토해 미래 기술로서의 가능성을 평가했다.

연구의 교신저자인 황지현 교수는 “전남 신안 해상풍력 단지 개발을 위한 그린 수소 에너지 섬 사업이 전세계적으로 많은 관심을 받고 있지만, 재생에너지의 간헐성 문제가 선결과제”라며 “배터리 등 여러 기술들이 대안으로 평가받고 있지만 대용량 고효율 ESS 기술에 대한 명확한 대안이 부족한 상황에서 이번 연구에서 개발된 LH2 냉열 활용 신개념 에너지 저장 시스템이 강력한 대안이 될 것”이라고 강조했다.




이승홍 기자 photo25@gwangnam.co.kr