켄텍 연구팀, LNG냉열 활용 신개념 에너지 생산 및 저장 최적 시스템 개발

LNG 냉열-싱글 혼합냉매-액화공기 통합 신개념 에너지 생산과 저장 최적 시스템../사진제공=한국에너지공과대학교

한국에너지공과대학교(이하'켄텍')는 황지현 교수 연구팀이 LNG냉열 활용 신개념 에너지 생산 및 저장 최적 시스템을 개발하고 기술-경제적 타당성을 분석한 연구결과를 발표했다고 30일 밝혔다.

황 교수 연구팀이 개발한 최적 에너지 시스템은 크게 전기에너지를 많이 사용하게 되는 온 피크(On-peak)기간과 상대적으로 에너지 사용을 적게 하는 오프 피크(Off-peak) 기간으로 나눠 설계됐다.


온 피크 기간에는 LNG 냉열을 활용해 하루 8시간에서 12시간까지 전기 생산이 가능하게 최적 시스템이 설계됐으며 이때 활용한 LNG는 전부 기화돼 소비처에 공급된다.

획기적인 부분은 오프 피크 기간에 제시한 최적 에너지 저장 시스템 개념이다. 오프 피크 기간에는 LNG 냉열을 이용해 공기를 액화하기 위해 압축기를 사용해 소요 동력을 획기적으로 줄였고, 공기를 액화하는데 일정 부분 활용해 효율을 최적화했다.

황 교수 연구팀은 또 질소를 이용한 싱글 혼합냉매 시스템 개념을 공기 액화 시스템에 접목해 효율을 극대화했다. 이를 통해 고효율, 경제적인 액화공기 에너지 저장 시스템을 개발했다.


LNG 냉열을 이용한 에너지 생산 및 저장 최적 시스템은 온 피크 기간에는 전기를 최대한 생산할 수 있고, 오프 피크 기간에는 공기를 이용한 에너지 저장이 가능해 전기가 많이 필요한 기간에 다시 사용할 수 있어 매우 경제적인 모델로 기대된다.

이번 연구에서는 개발된 신개념 에너지 생산 및 저장 최적 시스템에 대해 Energy, Exergy 및 Techno-Economic (기술-경제) 분석을 통해 NPV (Net Present Value, 순현재가치) 결과를 제시했으며, 이를 통해 상용화 가능성에 대해서도 자세히 언급했다.

황 교수는 "에너지 저장 시스템으로서 공기 액화 저장 시스템은 대용량 관점에서 매우 매력적인 기술이다. 하지만 효율적인 관점에서 어려움이 있었으며 이를 본 연구에서 제시한 LNG 냉열 개념에 적용하여 획기적인 기술 발전을 이룰 수 있게 됐다"며 "개발된 LNG 냉열을 활용한 에너지 최적 시스템을 향후 그린 수소 생산 시스템에 필수적인 에너지저장 시스템 (ESS:Energy Storage System)으로 활용하고자 하며, 이를 통해 수전해 기술 및 수소 액화 기술까지 연계한 매우 창의적인 신공정 통합 모델을 개발하겠다"고 말했다.

이번 연구결과는 수소 에너지 분야 세계적인 국제학술지 'Energy' (IF 9.0, Thermodynamics 분야 상위 3.4%)에 지난 23일자 온라인판으로 출판됐다.