한전, 풍력·태양광 단점 메우는 '하이브리드 저장소' 만든다

= 한국남동발전(사장 직무대행 손광식)은 17일 제주시 한경면 두모리 탐라해상풍력발전㈜에서 탐라해상풍력발전 준공 기념식을 개최했다. 제주시 한경면 두모리 탐라해상풍력발전㈜에서 준공한 탐라해상풍력발전단지 전경. (한국남동발전 제공)2017.11.17/뉴스1

풍력, 태양광 등 신재생 에너지의 기상 조건에 따른 발전량 변동성 문제를 극복하기 위해 한국전력이 하이브리드 에너지 저장장치 개발에 나섰다.

한전 전력연구원과 (주)비나텍은 24일 하이브리드 ESS(에너지 저장장치)에 적용되는 MW(메가와트)급 주파수 조정용 '슈퍼커패시터'를 개발하기 위한 연구과제를 진행하고 있다고 밝혔다. 지난 23일에는 전북 고창전력시험센터에서 경제성과 성능 등을 검증하기 위한 실증시스템 준공식도 가졌다.


슈퍼커패시터는 배터리와 유사한 역할을 하는 일종의 에너지 저장장치로 기존 리튬형 배터리에 비해 빠른 출력을 자랑한다. 전기자동차에 적용하면 슈퍼커패시터는 출발과 급가속시에 사용되며 리튬형 배터리는 속도를 유지하는 환경에서 작동한다.

이러한 특성으로 슈퍼커패시터는 단주기 활동에 적합하며 리튬형 배터리는 중주기용으로 사용된다. 다만 신재생 발전 에너지의 경우 슈퍼커패시터의 용량 문제로 리튬형 배터리만 사용돼 왔다. 변전소에서 사용하려면 MW급 슈퍼커패시터가 필요하나 현재까지 한전 전력연구원에서는 100kw(키로와트)급 그래핀 슈퍼커패시터만 상용화에 성공한 상태다.

한전은 2023년까지 MW급 고용량 슈퍼커패시터를 개발한다는 계획이다. 하이브리드 시스템처럼 슈퍼커패시터와 리튬형 배터리를 동시에 설치해 상황에 따라 사용하게 되면 두 에너지 저장장치의 수명이 연장되며 유지 비용이 대폭 감소한다. 전기 품질도 향상된다.


한전 전력연구원에 따르면 계통환경에 따라 리튬형 배터리도 10년 정도 사용가능하게 설계했으나 슈퍼커패시터와 함께 사용하면 15년까지로 연장된다. 유지보수 비용도 대폭 줄어든다. 리튬형 배터리의 경우 충·방전 과정에서 열이 발생해 에어컨 등 공조 시스템이 필요하다.

슈퍼커패시터는 기존 배터리와 다른 저장 방식을 사용하기 때문에 충·방전시에도 낮은 온도가 유지된다. 한전 전력연구원은 슈퍼커패시터와 리튬형 배터리를 함께 사용하면 유지보수 비용이 기존 대비 4분의 1 가량으로 줄어들 것으로 예상했다.

한전 전력연구원 관계자는 "대용량 MW급 슈퍼커패시터-ESS 하이브리드 설계·운영 기술이 향후 에너지 시장에서 신재생에너지의 간헐성(기상조건에 따른 발전량 변동)을 보완해 탄소중립을 실현하는 중요한 한 축으로 자리매김할 수 있기를 희망한다"고 밝혔다.