과제명 : 압축공기를 이용한 전력저장기술

분석구분

기술동향분석

과제수행자

김*설

분석일

2003-02-18 12:00:00.0

기술산업분류

에너지

작성기관

한국과학기술정보연구원

키워드

압축공기  전력저장  

과학기술표준분류

에너지 · 자원

내용

격지에 있는 대규모 발전소로부터 전력 소비자에게 단일 라인으로 전달되는 기존의 送電(송전) 시스템은 시대적 변화에 따른 다양한 요구에 부응하기 위해 변경될 시점에 이르렀다. 전력 이외에 기존 발전소의 열에너지를 이용과 환경 보호를 위한 태양광, 풍력, 폐기물 에너지 등의 재생 에너지의 발전 및 연료전지의 이용 등을 수용하려면 다수 電源(전원)과 소비자간 送受電(송수전)이 불가피하다.
현대의 전력 소비 패턴은 전력 소비가 특정 시간대에 집중하여 시간대별, 계절별로 전력 수요의 차가 날로 커지고 있다. 이에 따라 첨두에 대비한 발전설비가 이 시간 이외에는 효율적으로 이용되지 못하고 있다. 공급 측면의 대안은 비 첨두 시간의 잉여 전력을 저장하여 부하를 이전함으로서 부하를 평준화하고 기존 발전소들의 운전 항시화로 발전 효율을 향상하며 유지관리비를 절감하는 것이다. 지구 온난화 문제에 대응하여 부하 변동이 어려운 원자력 발전의 비중이 증가하면서 이를 보완하는 전력 저장의 중요성도 커지고 있다. 다량 전력 사용자도 전력 저장으로 운전비를 절감할 수 있다. 전기 요금은 실제 사용한 전력 에너지와 순간 최대 전력의 두 요소의 함수로 결정된다. 따라서 첨두 전력을 저장된 비첨두 전력으로 대체하면 최대 전력량의 감소가 결과적으로 전력 요금의 절감을 가져온다. 이를 위하여 전력요금 체계를 누진제에서 누감제로 개선하여 에너지 전환과정에서 불가피한 손실을 상쇄하고 효율적 전력 사용의 인센티브를 줌이 마땅하다.
초전도 저장과 Flywheel은 아직 연구단계인 전력저장 기술이며 축전지 이용법은 저장 능력이 작아 실질적인 대규모 에너지 저장기술은 양수 발전과 압축공기 저장뿐이다. 암염공동을 이용한 압축공기 시스템이 다른 전기 저장 시스템과 combustion turbine이나 combined cycle에 비하여 경제성이 우수하나 지하 암반을 굴착해야 하거나 공기 누출 방지를 위한 lining이 필요할 경우는 당연히 투자비가 증가한다.
양수 발전은 잉여 전기로 물을 표고가 높은 상부 저수지에 위치 에너지로 저장했다가 첨두 부하시 다시 하부 저수지로 흘려 발전하는 방식이다. 그러나 지형적 조건과 환경적 제약이 크다. 따라서 양수 발전의 건설비는 시간이 갈수록 증가하여 다른 첨두 대비 기술에 대해 경제성을 잃을 시대가 오리라 예견된다.
압축공기발전은 저장시설의 소요 규모가 작고 지하에 건설되어 환경적으로 안전하며 전력 소비지 가까이 건설할 수 있다. 압축공기 저장식 발전은 기존 기술의 연장으로 이미 실용화된 매력적인 시스템이다. 이 기술은 발전단가 절감, 부화의 평준화 외에도 부하변화 및 외부 온도 변화에 대한 heat rate가 비교적 균일하고, 짧은 시간 내의 start-up의 가능성, 큰 신뢰도 외에도 NOx 발생량이 상대적으로 적고 주파수 조정능력이 우수하며 원격 무인 운전이 가능한 장점이 있다. 따라서 양수발전에 대한 압축공기발전의 상대적 이점이 점점 커지고 있다.

분석물

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