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그리드용 전력 저장: 배터리의 선정

전문가 제언: ○ 전력의 수요는 수시로 변한다. 발전 단가가 가장 싼 원자력 발전은 부하의 수시 변동이 쉽지 않다. 따라서 원자력으로 전력 수요를 완전히 충당하는 것은 불가능 아니면 지극히 비경제적이다. 일반적으로 원자력은 기저부하를 담당하고 그 이상의 수요는 수력, 화력 등 부하 변동 면에서 유리한 발전 방식으로 보충하는 것이 보통이다.

○ 따라서 발전 및 그리드의 용량은 첨두 수요를 감당할 수 있어야 하는데 수요가 작을 때 이 용량은 충분히 가동되지 않아 효율이 떨어진다. 이 때 전기 저장 설비가 있다면 잉여 전력(예: 심야에 쓰고 남는 원자력 전기)을 저장하였다가 첨두 수요에 송전하여 효율을 높일 수 있다.

○ 그 밖에도 동력의 품질 개선과 무-정전 운전을 위해 전기를 저장하기도 한다. 이 경우 부하 평준화보다 저장 용량이 훨씬 적다. 전기 저장은 그 용량에 따라 우수한 저장 기술이 다를 수 있다. 몇 kWh의 에너지 저장 시스템에서 핵심 요소는 최소의 자기 방전으로 리튬-이온 배터리가 좋은 후보이나 플라이휠과 슈퍼커패시터가 더 좋은 선택이다.?그러나 이들 기술은 아직 현장 실험을 마치지 못했다.? 재생에너지용 소규모(수 kWh) 시스템은 독립성이 핵심 요소로 납 배터리가 성능과 비용 간의 가장 좋은 절충이다. 리튬-이온은 너무 비싸다. 수 백 kWh의 저장 시스템에서도 납 배터리가 리튬보다 여전히 선호된다. 다른 방법, 즉 압축공기(자기 방전), 연료전지(비싸고 낮은 에너지 효율) 및 산화/환원 유체배터리(높은 유지비)도 각각 문제가 있다.

○ 부하 평준화(몇 MWh)에는 압축공기와 산화/환원 유체배터리가 비용 면에서 최선의 선택이다. 납 배터리를 이용한 전기 저장은 1990년대 한국에너지기술연구소에서 연구한 바 있다. 현재 부하 평준화에 가장 많이 사용하는 기술은 양수발전이다. 높이가 다른 두 저수지를 이용하여 잉여 전력으로 물을 높은 저수지로 끌어 올렸다가 수요가 높아지면 낙차를 이용해 발전하는데 시스템의 효율은 약 65에서 80%이다. 우리나라에도 청평(20만kW×2), 삼랑진(30만kW×2), 무주(30만kW×2), 산청(35만kW×2) 및 양양(25만 kW×4)에 양수발전소가 가동 중이다.

저자: Dunn, B., Kamath, H., Tarascon, J.-M.
자료유형: 학술정보