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태양열발전을 위한 고온 열저장 기술현황

전문가 제언: ○ 태양열발전은 입사하는 태양복사선을 거울 또는 렌즈를 사용하여 집중시켜 태양열 집열기로 수집하고 이를 열전달매체를 통해 동력발생장치로 전달하여 전력 생산에 사용하는 시스템이다. 태양전지를 사용하는 태양광발전과 함께 미래 에너지기술의 하나로 평가되어 연구와 개발이 활발하게 진행되고 있으며 세계적으로 여러 발전소들이 건설 및 운영되고 있다. 태양열발전소는 태양광의 입사가 없는 야간이나 흐린 날의 발전을 위해 일반적으로 열저장장치를 설치하고 있다.

○ 미국 캘리포니아주의 Mojave 사막에 건설된 354MW 규모의 Solar Energy Generation Systems 발전소, 스페인의 Granada에 건설된 100MW 규모의 Andasol 발전소 등이 유명한 태양열발전소이다. 세계적으로 운전되고 있는 태양열발전소는 미국의 7기, 스페인의 8기를 포함하여 총 시설용량이 736.15MW이며 건설 중에 있는 발전소는 스페인의 24기를 포함하여 총 시설용량이 2,083MW에 달하고 있다. 그리고 현재 미국은 총 용량 5,600MW의 태양열발전소 건설을 계획하고 있다.

○ 태양열발전의 열저장장치에 사용되는 저장매체는 액체의 경우에 물, 오일, 소듐 및 용융염, 고체의 경우는 콘크리트와 세라믹스 등이 고려되고 있으나 현재 가장 유망한 저장매체는 용융염이다. 그 중에서도 60% sodium nitrate, 40% potassium nitrate의 혼합 용융염이 우수하다고 알려져 있다. 참고로 미국의 Solar One 발전소에서는 오일/암석을 사용하고 있으며 Solar Two 발전소에서는 nitrate salt를 사용하고 있다.

○ 태양열발전의 고온 열저장 연구에 대한 세계적인 동향은 용융염, 상변화물질 및 화학적 반응 등에 집중되고 있다. 우리나라에는 태양열발전소가 없으며 아직까지 건설계획도 없는 것 같다. 그러나 한국에너지기술연구원에서는 태양열 집광기술, 저장매체로의 용융염, 화학적 저장물질의 열적 특성에 관한 연구를 지속하고 있으며, 인하대학교 및 성균관대학교에서도 태양열 저장매체에 관한 연구실적을 발표한 바 있다. 장기적인 관점에서 미래 에너지시스템을 대비하기 위해서는 우리나라도 보다 적극적으로 태양열발전의 가능성을 검토해볼 필요가 있다.

저자: Antoni Gil, Marc Medrano, Ingrid Martorell, Ana Lazaro, Pablo Dolado, Belen Zalba, Luisa F. Cabeza
자료유형: 학술정보