[고든 정의 TECH+] 바닷물 수압을 이용한 배터리, 신재생 에너지의 희망될까?

[서울신문 나우뉴스]

오션 배터리. 출처: 오션 그레이저

풍력과 태양 에너지 같은 신재생 에너지는 온실가스 배출이 없고 영구적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 점점 발전량이 늘어나고 있습니다.

하지만 에너지 생산 변동성이 매우 심하고 태양 에너지 같은 경우에는 밤에는 발전할 수 없다는 근본적인 한계 때문에 단독으로는 석탄이나 천연가스 발전소를 대체하기 어렵습니다. 따라서 전력이 초과 생산될 때 저장했다가 필요할 때 다시 공급하는 에너지 저장 시스템 (ESS)에 대한 연구와 투자가 활발합니다.

현재 에너지 저장 시스템의 주류는 리튬 계열 배터리나 혹은 물을 다시 높은 댐으로 옮겨 에너지를 저장하는 양수력 발전입니다. 전자는 리튬 이온 배터리가 너무 비싸다는 단점이 있고 후자는 설치할 수 있는 위치가 제한되어 있어 에너지를 필요한 만큼 저장하기 힘들다는 문제가 있습니다.

물론 리튬 자체도 한정된 자원입니다. 그래서 많은 연구자와 스타트업이 이 문제를 해결할 기발한 아이디어를 제시했습니다. 그중 하나는 바로 바닷물의 수압을 이용한 것입니다. 

네덜란드의 스타트업인 오션 그레이저 (Ocean Grazer)는 깊은 바다 밑의 높은 수압을 활용한 에너지 저장 시스템인 오션 배터리 (Ocean Battery)를 선보였습니다. 구조는 간단합니다. 바다 밑에 물을 저장할 수 있는 주머니인 '부레 (bladder)'를 놓고 지하에 물을 저장하는 콘크리트 탱크를 건설해 그 사이를 밸브와 터빈/펌프로 연결하는 것입니다. 

에너지를 저장할 때는 콘크리트 탱크 안에 있던 물을 펌프로 퍼내 부레에 넣습니다. 깊은 바다 밑에 있는 부레는 당연히 강한 수압을 받기 때문에 상당한 에너지가 저장됩니다. 에너지를 방출할 때는 부레에 저장된 물을 다시 콘크리트 탱크로 주입하는 데, 이때 강한 압력 덕분에 터빈을 강하게 돌릴 수 있습니다. 

원리상 수심이 깊을수록 수압이 더 강해져 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 하지만 시스템이 감당할 수 있는 수압에 한계가 있으므로 적당한 깊이의 바다에 설치할 계획입니다.

해상 풍력 발전기 근처에 설치된 오션 배터리. 출처: 오션 그레이저

예를 들어 해상 풍력 발전소가 건설된 바다가 이상적인 설치 위치가 될 수 있습니다. 바로 옆에 있는 만큼 전송 중 에너지 손실이 적고 풍력 발전소의 전력망을 이용해 송전이 가능해 추가 설치 비용이 들지 않기 때문입니다. 오션 그레이저 측은 2000만 리터의 물을 저장할 수 있는 오션 배터리 1기가 10MWh의 에너지를 저장할 수 있으며 20년 간 사용할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 에너지 전환 효율은 70% 정도입니다. 

수압 대신 부력을 이용해서 에너지를 저장하는 시스템은 이전에도 몇 차례 제안된 적이 있습니다. 예를 들어 공기로 팽창된 풍선을 케이블로 잡아당겨 바다 밑에 가라앉히면 부력의 형태로 에너지를 저장할 수 있습니다.

하지만 풍선에 가해지는 압력 변화가 심하고 풍선을 아래위로 계속 움직여야 하는 점 때문에 시스템의 신뢰성에 의문이 제기됐습니다. 오션 배터리 시스템은 부레에 가해지는 압력이 일정하고 움직이는 부분도 없어 시스템 안전성이나 해양 생물에 미치는 영향도 적을 것으로 기대됩니다. 

다만 실제로 작동하는 에너지 저장 시스템을 보여주기 전까지는 아직 제안에 불과합니다. 바닷물의 수압이나 부력을 이용한 에너지 저장 시스템이 신재생 에너지의 단점을 극복할 수 있는 보완책이 될 수 있을지 주목됩니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

▶서울신문 나우뉴스 통신원 및 전문 프리랜서 기자 모집합니다 나우뉴스(nownews.seoul.co.kr) [페이스북] [군사·무기] [별별남녀] [기상천외 중국] - 저작권자 ⓒ 서울신문사 -