[표지로 읽는 과학] 저수지 높이차로 만드는 친환경에너지

사이언스 제공

이번 주 국제학술지 ‘사이언스’ 표지에는 스위스 양수발전소 ‘낭 드 드랑스(NDD)’ 전경이 실렸다. 중형 도시에 동력을 공급할 수 있는 거대한 배터리 역할을 하는 발전소다.  

양수발전소는 낮은 저수지에서 높은 저수지로 물을 퍼 올렸다가 전기가 부족할 때 높은 저수지의 물을 낙하시켜 전기를 생산하는 발전소다. 

2022년 스위스 서남부 발레주에서 운영이 시작된 NDD는 전 세계에서 가장 큰 에너지 저장장치 중 하나다. 전력 수요가 적은 야간에 잉여 전기를 이용해 하부 저수지에서 상부 저수지로 425m 높이를 거슬러 물을 끌어 올린다. 6초 동안 올림픽 수영장을 가득 채울 정도의 속도로 물을 펌프질할 수 있다.  

전력 수요가 최고조에 이르는 낮에는 물이 아래로 떨어지면서 터빈이 회전하고 백만 가구로 전력을 공급할 수 있는 1700MW(메가와트)의 전력이 생산된다. 

양수발전소는 기후 위기로 더욱 관심이 높아지고 있다. 과학저널리스트 로버트 컨직은 사이언스 26일 발행호를 통해 “석탄과 가스 사용을 줄이려면 태양 전지와 풍력 터빈이 훨씬 많이 필요하다”며 “하지만 날이 흐리거나 바람이 잔잔해 태양열이나 풍력을 활용할 수 없을 때 간헐적으로 전기를 출력할 수 있는 다른 수단이 있어야 한다”고 말했다. 양수발전소가 친환경에너지를 생산하고 저장하는 중요한 역할을 할 수 있다는 설명이다. 

현재 양수발전소 건설 선두주자는 중국이며 스위스, 오스트리아, 호주 등도 건설에 박차를 가하고 있다. 호주에 건설 중인 한 양수발전소는 최대 에너지 저장 기록을 보유할 것으로 예상된다. 1주일 동안 300만 명에게 전기를 공급할 수 있는 수준의 에너지를 저장할 수 있을 것으로 보인다. 

양수발전소를 건설하려면 용수가 풍부한 환경 등의 조건이 갖춰져야 한다. 경제적, 시간적으로 소모되는 비용이 크다는 점은 건설의 걸림돌이다. 미국 연방정부도 양수발전소 건설을 장려하고 있지만 수십 년이 소요되는 건설 기간과 투자 대비 수익 창출이 불확실한 사업이라는 점에서 전력회사와 투자자들의 참여를 유도하기 쉽지 않다. 

단 태양열과 풍력만으로 석탄과 가스가 생산하는 모든 에너지를 대체할 수 없다는 점에서 양수발전소의 잠재적 이점, 효율적인 건설 방법 및 운영 방식 등에 대한 고민이 필요한 상황이다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]