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• [포커스] 세계 최초 상업 운전 장주기 에너지저장기술 ‘LAES’ 소개

  송고일 : 2026-04-15
  
  

  [투데이에너지 이종수 기자] 15~17일 여수엑스포컨벤션센터에서 개최되는 ‘2026년 한국에너지학회 춘계학술대회’에서 재생에너지의 변동성(간헐성)으로 인한 전력 계통 불안정 문제를 해결할 수 있는 장주기 에너지 저장 기술이 소개되어 큰 관심을 모았다.

  15일 오후 2시부터 세미나실1에서 ‘재생에너지 대규모 도입을 위한 동기 조상(synchronous Condensing) 기능을 가진 장주기 에너지 저장 설비, LAES의 역할’이라는 주제의 특별세션이 진행되었다.

  도쿄대학교 전기공학과 오기모토 카즈히코 교수가 ‘에너지 시스템 통합-장주기 에너지 저장의 역할’을 주제로 발표하고 있다. /이종수 기자

  이번 특별세션은 일본 스미토모중공업이 주관하고 일본 도쿄대학교 전기공학과 오기모토 카즈히코 교수가 좌장을 맡았다.

  오기모토 교수는 전력 시스템 전체를 설계·분석하는 에너지 시스템 통합 전문가로 통한다.

  일본 정부는 2040년 회계연도까지 전체 발전량 중 재생에너지 비중을 40~50%로 확대할 계획이다. 이에 따라 일본에서 장주기 전력 저장뿐만 아니라 전력 계통 안정화에도 기여할 수 있는 에너지 저장 기술의 필요성이 커지고 있다.

  오기모토 교수는 이번 세션에서 ‘에너지 시스템 통합-장주기 에너지 저장의 역할’을 주제로 발표했다.

  오기모토 교수는 재생에너지 시대 안정적인 전력망을 운영하기 위해서는 △장시간 에너지 저장 △계통 안정화 기능 △수요·공급 통합 제어 등 3가지를 동시에 충족할 수 있는 기술이 필요하다고 밝혔다.

  단순히 재생에너지 전력을 저장만 하는 게 아니라 ‘액화 공기 에너지 저장(LAES) 기술’과 같이 계통 기능을 가진 에너지저장시스템(ESS)이 필요하다는 설명이다.

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

  오기모토 교수는 “액화 공기 에너지저장시스템은 계절과 시간대에 따라 변동하는 태양광·풍력 발전 전력을 최대한 활용하기 위해 수요를 초과해 생산된 잉여 전력을 저장하고, 전력 수요가 높은 시간대에 다시 전력을 계통에 송전할 수 있어 장시간 저장 설비로서 뛰어난 특성을 지니고 있다”라며 “또한 단순한 저장 기능에 그치지 않고, 동기발전기를 활용한 에너지 저장 설비이기에 관성력 제공, 전압 유지 등 전력 공급 측의 조정력 역할도 수행할 수 있다”고 밝혔다.

  한편 오기모토 교수는 이번 특별세션에 앞서 지난 14일 전남 나주에 있는 한국에너지공과대학교(캔텍)에서 교수진과 학생들을 대상으로 한 특강에서도 큰 관심을 받았다.

  스미토모중공업의 신스케 아키모토 프로젝트 매니저가 히로시마가스 LNG 터미널 부지 내에 구축한 액체공기 에너지저장(LAES) 플랜트를 소개하고 있다. /이종수 기자

  오기모토 교수의 발표에 이어 스미토모중공업의 신스케 아키모토 프로젝트 매니저가 자사의 LAES 설비를 소개했다.

  신스케 아키모토 프로젝트 매니저의 발표에 따르면 스미토모중공업은 세계 최초로 영국의 하이뷰(Highview)와 함께 히로시마 가스의 LNG 터미널 부지 내에 출력 5MW, 저장용량 20MWh(4시간) 규모의 하츠카이치 액체공기 에너지저장(LAES) 실증 플랜트를 구축해 상업 운전 중이다.

  이 설비는 도매 전력시장에서 최소 운전 출력 2MW, 수급 조정 시장에서는 3MW, 용량 시장에서는 5MW 규모로 참여하고 있다.

  LAES는 장주기 에너지 저장(Long Duration Energy Storage, LDES)을 위한 핵심기술로 부상하고 있으며, 기가와트시(GWh)급 대용량에서도 신뢰성과 유연성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 저장용량과 방전용량을 독립적으로 조정할 수 있어 전력수급 변동에 대한 적응력이 높다.

  특히 재생에너지 비중 확대에 따라 발생하는 출력제한 문제를 완화하고 잉여전력을 효율적으로 저장함으로써 100% 재생에너지 전력 시스템으로의 전환을 가속할 수 있다.

  LAES는 배출가스와 폐기물이 없고 전 구성요소의 재활용이 가능하며, 30년에 달하는 설계수명 동안 성능저하가 미미하다.

  전력 계통 측면에서 LAES는 인구 밀집지역이나 단락용량(short circuit capacity)이 부족한 지역에서 계통 안정도를 강화하는 역할을 한다. 재생에너지 확대에 따라 중요성이 커지고 있는 계통관성(inertia) 부족 및 단락용량 저하 문제에 대응할 수 있는 기술적 해법을 제공한다.

  LAES 플랜트는 50MW급 이상의 방전용량과 8시간 이상의 저장 시간을 기본으로 하며, 확장이 용이해 경제성도 높다. 지역난방 열원, 고압 공정용 스팀 백업, LNG 인수기지의 냉열 활용을 통한 왕복 효율 개선 및 설비 투자비 절감 등의 부가적인 기능도 제공한다.

  또한 전기를 생산하는 방전 단계 외에도 전력계통의 안정성 강화를 위한 보조적 기능을 수행할 수 있다. 특히 전기 출력이 요구되지 않는 시간대에는 터빈과 발전기를 기계적으로 분리(decoupling)한 후 외부 기동전력을 활용해 발전기를 무부하 상태로 운전함으로써 동기조상기와 유사한 역할을 할 수 있다.

  스미토모중공업 관계자는 “LAES는 에너지 저장 설비로서의 기능을 넘어, 재생에너지 확대에 따라 약화되고 있는 전력계통의 관성과 전압 지지 능력을 보완하는 중요한 계통 안정화 수단으로서 활용될 수 있다”고 설명했다.

  스미토모중공업의 기술 파트너인 하이뷰(Highview)는 현재 영국 맨체스터 외곽의 캐링턴) 지역에서 첫 번째 상업용 LAES 플랜트를 건설 중이다. 설비는 50MW, 300MWh 규모로, 단계적으로 시장에 도입될 예정이다. 1단계인 ‘Stability Island’는 2026년 말 준공을 목표로 하고 있으며, 2단계 전체 LAES 플랜트는 2027년 말 완공될 예정이다.

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