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• [탐방] 日 하츠카이치 LAES 발전소

  송고일 : 2026-03-27
  
  

  본지가 구성한 일본 산업시찰단이 히로시마 가스의 LNG 터미널 부지 내에 구축된 액체공기 에너지 저장 실증 플랜트에 대한 설명을 듣고 있다. /이종수 기자

  [투데이에너지 이종수 기자]

  정부가 2030년까지 100GW 목표로 재생에너지 확대를 추진함에 따라 장주기 에너지 저장 기술에 관심이 커지고 있다. 배터리 에너지저장장치(BESS)는 단주기 저장에는 효과적이지만 대규모 확장성 등의 측면에서 한계가 있다. 이의 대안으로 ‘액화 공기 에너지 저장 기술(LAES)’이 주목받고 있다.

  본지는 지난 16일 에너지 기업 등으로 구성된 산업시찰단을 이끌고 일본 도쿄 빅사이트에서 열린 ‘2026 월드 스마트 에너지 위크’ 행사(3월 17~19일)와 연계해 스미토모중공업이 세계 최초로 상업 운전 중인 하츠카이치 LAES 발전소를 방문했다. /편집자주

  액화 공기 에너지 저장(Liquid Air Energy Storage, LAES) 기술은 남는 전력을 이용해 공기를 극저온(영하 150~196℃ 이하)으로 냉각해 액체 상태로 저장한 뒤 전력이 필요할 때 다시 고압 기체로 전환해 터빈을 돌려 전력을 생산하는 시스템이다.

  재생에너지 비중 확대에 따라 발생하는 출력제한 문제를 완화하고 잉여전력을 효율적으로 저장할 수 있는 기술로 평가된다.

  일본 히로시마가스 LNG 터미널 설비 /이종수 기자

  하츠카이치 액체공기 에너지저장(LAES) 실증 플랜트 전경 /스미토모중공업

  스미토모중공업은 기술 파트너인 영국의 Highview와 함께 히로시마 가스의 LNG 터미널 부지 내에 출력 5MW, 저장용량 20MWh(4시간) 규모의 하츠카이치 액체공기 에너지저장(LAES) 실증 플랜트를 구축하고, 지난해 12월 1일 상업 운전을 개시했다.

  이 설비는 도매 전력시장에서 최소 운전 출력 2MW, 수급 조정 시장에서는3MW, 용량 시장에서는 5MW 규모로 참여하고 있다.

  스미토모중공업 관계자는 “전력 계통과의 연계 운전과 실제 전력시장 참여를 통해 장주기 에너지 저장 설비로서의 운전 안정성과 시장 대응 능력을 종합적으로 확인할 것”이라며 “외부 냉열원의 활용을 통한 공정 효율 개선과 에너지 절감 효과를 실증적으로 분석해 LAES 시스템의 성능을 고도화할 계획”이라고 밝혔다.

  일본 산업시찰단이 액체공기 에너지 저장 실증 플랜트 설비를 견학하고 있다. /이종수 기자

  이 설비가 LNG 터미널 부지에 설치된 이유는 LNG(액화천연가스)를 기화하는 과정에서 발생하는 냉열을 활용할 수 있기 때문이다. LAES는 재기화 과정에서 발생하는 냉열을 다시 액화 단계에 재활용함으로써 전체 공정의 효율을 높일 수 있다.

  스미토모중공업 관계자는 “히로시마 가스는 LAES에서 회수되는 열에너지를LNG 기화 공정의 에너지원으로 활용하고 있고, 스미토모중공업은 LNG 플랜트에서 발생하는 냉열을 공기 액화 공정의 냉각원으로 활용함으로써 전체 공정 효율이 약 5~15% 수준까지 개선될 것으로 보고 있다”고 설명했다.

  8시간 이상 저장 기본…지역난방 열원 등 부가 기능도

  하츠카이치 LAES 설비는 액화 공기 저장탱크, 극저온 펌프, 터빈 발전기, 압축기 등으로 구성되어 있다. 저렴한 유휴 전력을 사용해 주변 공기를 흡입, 극저온으로 냉각해 액체로 만드는 ‘충전’, 액체공기를 단열 저압 탱크에 보관하는 ‘저장’, 전력이 필요할 때 액체공기를 가열해 기체로 바꾸는 ‘팽창’, 부피가 약 700배 팽창하는 고압의 공기로 터빈을 구동해 전기를 생산하는 ‘발전’ 등 총 4단계로 작동한다.

  스미토모중공업 관계자에 따르면 LAES 플랜트는 공기만을 사용해 배출가스나 폐기물이 발생하지 않아 친환경적이고, 30년 수명 후 시스템 전체를 재활용할 수 있다. 또 50MW급 이상의 방전 용량과 8시간 이상의 저장 시간을 기본으로 하고, 확장이 용이해 경제성도 높다. 지역난방 열원, 고압 공정용 스팀 백업 등의 기능도 가능하다.

  BESS + LAES 조합 모델 가능

  특히 장주기 전력 저장에 적합한 이 기술은 전력 수급의 균형을 조정하는 기능에 그치지 않고, 방전 단계에서 동기식 발전기(synchronous generator)를 활용하기에 전력 계통에 지속적이고 안정적인 관성(inertia)과 무효전력(reactive power)을 제공함으로써 계통 안정화에 기여할 수 있다.

  액체공기 에너지저장 플랜트 설비 중 하나인 터빈 발전기 /이종수 기자

  또 전기 출력이 요구되지 않는 시간대에는 터빈과 발전기를 기계적으로 분리한 후 외부 기동 전력을 활용해 발전기를 무부하 상태로 운전함으로써 동기조상기와 유사한 역할을 할 수 있다.

  계통 관성, 무효전력 등을 제공하기 어려운 배터리 에너지저장장치(BESS)를 지원할 수 있어 BESS와 LAES를 조합하는 모델도 가능하다.

  스미토모중공업 관계자는 “LAES는 에너지 저장 기능을 넘어 재생에너지 확대에 따라 약해지는 전력 계통의 관성과 전압 유지 능력을 보완하는 중요한 계통 안정화 수단으로 활용될 수 있다”고 강조했다.

  스미토모중공업은 일본 시장에서 주요 전력회사와 대규모 풍력·태양광 발전사업자를 중심으로 LAES 사업을 추진하고 있다. 일본에는 설비 구축 비용을 보전할 수 있는 제도로 ‘장기 탈탄소 전원 용량 경매 제도’가 마련되어 있어 장주기 에너지 저장 설비의 사업성 확보에 중요한 역할을 하고 있다.

  장주기 에너지 저장에 대한 정책적 지원과 제도 정비가 본격적으로 진전되고 있는 호주와 북미 지역을 중심으로 한 사업 기회도 모색하고 있다.

  출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)