미래 에너지 저장 기술 '카르노배터리' 선점하자, 에너지연 산학연관 워크숍

에너지연 조준현 박사가 17일 열린 워크숍에서 카르노배터리 연구 현황에 대해 발표하고 있다. 에너지연 제공

재생에너지 변동성 문제를 해결해 줄 미래 에너지 저장기술 '카르노배터리' 기술 선점을 위해 국내 산·학·연·관이 머리를 맞댔다.

한국에너지기술연구원(이하 에너지연)은 17일 대전 본원에서 워크숍을 열고 카르노배터리 기술과 정책 현황, 발전 방향 등을 논의했다. 이날 워크숍엔 에너지 저장·히트펌프 관련 산·학·연·관 전문가 70명가량이 참여했다.

카르노 배터리 기술은 안정적인 재생에너지를 사용하는 데 기반이 된다. 태양광이나 풍력 등 재생에너지는 날씨에 따라 변동성이 커 에너지를 저장했다가 필요할 때 활용하는 기술이 요구되는데, 현재는 리튬 기반 저장장치를 통해 에너지를 저장하고 있다. 이 리튬 기반 저장장치는 고비용·저수명과 안전성 문제로 대안 마련이 필요한 상황이다.

전 세계적으로 이를 대신할 기술로 주목되는 카르노배터리는 전기히터 또는 히트 펌프를 이용해 재생 전력을 600도 이상 고온 열에너지로 변환하고 돌, 모래, 금속 등 열매체에 저장한 뒤 필요할 때 다시 전력으로 변환하는 기술이다. 현재 개발 초기 단계지만 많은 전력을 10시간 이상 저장하면서 양수발전 수준의 저비용으로 운영할 가능으로 전망하고 있다. 미국과 독일 등이 해당 분야 연구에 집중하고 있으며 독일 기업이 세계 최고 수준이다.

운영 개념도. 에너지연 제공

국내서도 에너지연을 중심으로 카르노배터리에 대한 연구가 진행 중이며 앞으로 신규 사업도 추진된다. 이날 워크숍에 참여한 한국에너지기술평가원(KETEP) 안종보 ESS PD는 앞으로 국내서 추진될 카르노배터리 신규 사업 기획 추진 현황을 공유했다.

카르노배터리는 점차 가동 중단될 석탄화력발전소를 활용할 수 있다는 장점도 있다. 석탄화력발전소의 보일러 계통을 열매체 저장소로 교체하면 카르노배터리가 된다는 게 연구진의 설명이다. 화력발전의 원료인 석탄 대신 재생전력을 변환해 열매체에 저장된 열을 활용함으로써 나머지 설비 변동 없이 전력을 생산할 수 있다는 것이다. 이날 에너지연 조준현 에너지변환연구실 박사는 카르노배터리의 핵심 요소인 저비용·고온 저장 열매체 기술을 소개하며 가동 중단 발전소에 적용 가능한 열저장 시스템의 비전을 설명했다.

산업계 발표에선 두산에너빌리티 류제욱 상무가 장주기 열에너지 저장 시스템 적용 사례와 고온 열저장 매체 개발 계획을 공유했으며 스위스 에너지기업인 만에너지솔루션(MAN-ES)은 히트펌프 활용 카르노배터리 신산업 사례를 발표했다. 학계를 대표해 참여한 KAIST(한국과학기술원) 장대준 교수는 창업 기업의 카르노배터리 개발 현황을 공유하며 학계 동향을 소개했다.

에너지연 조준현 박사는 "워크숍을 통해 국내 연구기관과 기업이 모여 카르노배터리 국내 연구 활성화와 향후 로드맵에 대해 논의하는 생산적인 자리였다"며 "세계적으로 기술 개발 초기 단계인 카르노배터리 분야에서 유관기관과의 협력과 역량 결집을 통해 한국이 퍼스트무버로서 기술 우위를 갖길 기대한다"고 말했다. 임효인 기자