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HOME KEPRI홍보 보도자료['20/6/8, 압축공기-양수 하이브리드 발전 시스템]2020-06-11 15:41:18
- 작성자 :
- 박상빈
- 조회수 :
- 1421
<압축공기-양수 하이브리드 발전 시스템> 전기 수요지 인근 대규모 에너지저장시스템으로 주목
□ 한전 전력연구원(원장 김숙철), 정부의 제3차 에너지기본계획에 따라 재생에너지 비중을 30% 이상으로 높일 경우 예상되는 문제는 비용증가, 전기공급의 불안정성 등이다. 가격과 안정화 문제를 어떻게 해결할 것인지를 두고 전문가들 사이에도 의견이 팽팽하다. 에너지저장시스템(ESS)으로 전력공급 안정성 문제를 일부 해결할 수 있지만 문제는 비용이다. 한전 전력연구원(원장 김숙철)에서 에너지 저장을 위한 다양한 연구가 활발히 진행중이다. 비용과 안정화 문제를 해결할수 있는 방안의 하나로 논의되는 것이 양수다.
□ 양수발전은 장기간 에너지 저장이 가능해 일단 장점이 충분하다. 국내에서 청평, 삼랑진 등 7기의 양수발전소가 이미 운용 중이며 정부는 향후 3기의 양수발전소를 추가로 건설할 계획이다. 양수발전은 야간에 상부저수지로 양수 저장하고 주간에 수차를 돌려 발전하는 방식으로 물의 위치에너지를 이용(h = 300 ~ 800m)한다. 최대 출력이 5000MW에 달하며 높은 효율과 (84%) 짧은 기동시간(3분 이내)으로 대용량 에너지 저장분야의 최적의 대안이 될 수 있다. 그러나 양수발전도 석탄, LNG 등 화석연료에 비해서는 발전단가가 비싸다.
□ 발전 단가도 비교적 높은(500~4600$/kW) 반면 충분한 저수용량과 낙차를 확보하는 부지가 필요한데, 환경문제들이 걸림돌이 되면서 국내에서 더 이상의 부지를 찾기는 매우 어렵고 인·허가 및 건설기간이 과다(10년)하게 소요되는 단점이 있다. 현재는 환경문제는 물론 건설기간을 단축할 수 있는 다양한 기술들이 나오고 있다.
□ 이중 압축공기 발전은 야간에 공기를 압축 저장하고 주간에 가스터빈을 돌려 발전하는 방식으로 고압의 공기압(70기압)을 이용한다. 미국, 독일 등 소수의 국가에서 소규모로 운용 중이다. 이 방식은 발전단가가 비교적 낮으며(500 ~ 1500$/kW), 운전방식이 비교적 단순한 장점이 있다. 반면 출력(300 MW 이하)과 효율이 비교적 낮고(25~40 %) 부하변동 대비 기능이 낮으며(기동시간 20분), 효율 향상을 위해 추가 가열하는 경우 온실가스가 배출돼 환경성 문제 때문에 일반화되지 못하고 있다.
□ 현재 압축공기-양수 하이브리드 발전 시스템은 한전이 ‘KEPCO 2030’ 기술전략을 통해 신재생에너지, 청정 융복합 발전 등 8대 핵심 전략기술을 선정하고 출력 보정 기능한계와 이에 따른 계통사고의 가능성을 줄일수 있는 다양한 연구를 진행 중이다. 압축공기-양수 하이브리드 발전 <그림 참조> 은 야간 또는 전력 여유가 많은 시기에 공기를 압축 저장하고 주간 또는 전력의 여유가 없을 때 공기압을 가한 물로 수차를 돌려 발전하는 방식이다.
양수발전과 달리 높이차가 없이 압축된 공기의 운동에너지를 통해 높이차를 구현하며 높은 출력과 효율을 모두 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 특히 발전에 필요한 시설을 지하화할 경우 부지 선정의 어려움을 해소하고 발전시설이 필요한 도심지 인근에도 대규모 에너지 저장시설의 설치가 가능할 것으로 판단된다.