에너지: 모래가 친환경 에너지?..핀란드서 세계 최초로 개발 중인 '모래 배터리'

• 맷 맥그래스
• BBC 환경 전문 특파원

 

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핀란드 연구진이 개발한 모래 배터리

핀란드 연구진이 충전 한 번에 수개월 동안 전력을 저장할 수 있는 '모래 배터리'를 세계 최초로 개발해 주목된다.

연구진은 이 배터리가 친환경 에너지의 주요 문제인 지속적인 공급 문제를 해결할 수 있다고 밝혔다.

이 배터리는 모래를 사용해 태양열이나 풍력 전기로 만들어진 열로 충전하는 방식이다.

약 500도의 열을 저장할 수 있으며 에너지가 요금이 비싼 겨울에 집을 따뜻하게 할 수 있다.

그동안 핀란드는 주 연료인 가스를 주로 러시아로부터 공급받아왔다. 하지만 최근 우크라이나 전쟁 이후 심각한 전력난을 겪어왔다.

러시아는 최근 핀란드가 북대서양조약기구(NATO)에 가입하기로 결정한 이후 가스와 전기 공급을 중단했다.

특히 춥고 긴 겨울을 앞두고 핀란드 현지 정치권과 여론은 난방과 전기 공급에 대한 우려가 커지는 상황이었다.

그러나 핀란드 서부의 작은 발전소에 마련된 이 '모래 배터리' 기술은 이런 우려를 덜어줄 수 있을 것으로 기대를 모은다.

이곳에는 이 장치의 핵심 약 100톤의 모래가 회색 저장소에 쌓여있다.

모래는 필요한 전력을 저장하는 가장 간단하고 효율적인 방법일 수 있다.

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모래 배터리

최근 기후변화와 연료가격 상승으로 새로운 재생 에너지 생산에 대한 투자가 급증하고 있다.

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태양광 패널과 풍력 발전기는 국가 전력망에 빠르게 추가될 수 있지만, 이러한 장치는 한 가지 큰 문제점을 갖고 있다.

즉 햇볕이 없고 바람이 불지 않을 때에는 전력 생산에 차질이 있다는 것이다.

전력 공급망에 재생 에너지를 추가한다는 건 결국 태양열과 풍력 외에 다른 에너지원을 늘려야 한다는 것을 의미한다.

이러한 문제를 가장 쉽게 해결할 대안이 바로 대규모 배터리다.

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배터리 공장에서 사용되는 모래

현재 대부분의 배터리는 리튬으로 만들어진다. 이는 많은 공간을 차지하는 것은 물론 비용도 많이 든다. 또 제한된 양의 초과 전력만 처리할 수 있다.

하지만 핀란드의 젊은 기술자들은 칸칸패 마을에 모래로 만든 배터리를 처음으로 설치했다. 이들은 이 상업적 목적의 배터리가 에너지 '저장' 문제를 가장 효율적인 비용과 방식으로 해결할 것으로 기대하고 있다.

이 제품을 개발한 '폴라 나이트 에너지' (Polar Night Energy)의 설립자 마르쿠 일뢰넨은 "우리는 이용 가능한 친환경 전기가 있을 때마다 이 에너지를 재빨리 저장소에 넣을 수 있기를 원했다"고 말했다.

이 장치는 핀란드 해당 지역 난방 시스템을 운영하는 바타얀코스키 발전소에 설치됐다.

원리는 도체를 통해 전류를 전달해 열 에너지를 얻는 저항 가열 방식으로 모래를 최대 500도까지 가열하고, 열 교환기를 통해 모래에서 순환되는 뜨거운 공기를 생성하는 방식이다.

모래는 열을 저장하는 데 매우 효과적이다. 특히 시간이 지나도 열 손실이 거의 발생하지 않는 특징을 가졌다.

연구진은 모래 배테러 장치가 몇 달 동안 모래를 500도에서 유지할 수 있다고 밝혔다.

결국 에너지 가격이 더 상승하는 상황이 오면, 모래 배터리가 발생하는 뜨거운 공기를 통해 물을 데워서 각 가정과 사무실은 물론 지역 수영장에도 보낼 수 있다고, 연구진은 설명했다.

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모래 배터리 아이디어를 고안한 핀란드 연구원 마르쿠 일뢰넨과 토미 에로넨

비용 절감 효과

모래 배터리에 대한 아이디어는 탐페레시의 펄프 공장에서 처음으로 고안됐다. 시의회는 작업 공간을 제공함과 동시에 이 작업을 시작하기 위한 자금까지 제공했다.

도시 에너지 및 기후 전문가인 엘리나 세페넨은 "가장 추운 겨울철에 몇 시간 동안만 작동하는 발전소가 있다면 많은 비용이 들 것"이라며 "하지만 에너지를 유연하게 사용하고 저장할 수 있는 해결책이 있다면 비용 측면에서 많은 도움이 될 것"이라고 말했다.

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모래 배터리는 수영장의 물을 따뜻하게 유지할 수 있게 한다

현재 가장 큰 과제는 이 기술을 확장해 실제 일상에 변화를 줄 수 있는지 여부다. 그리고 기술을 사용해 열뿐만 아니라 전기를 만들 수 있을지도 주요 관심사다.

모래를 전력 공급에 사용할 경우 효율성은 극히 떨어진다.

하지만 장기적인 관점에서 봤을 때, 친환경 에너지를 장기간 열로 저장하는 건 산업계에도 큰 기회이다.

아직도 식품 및 음료, 섬유 그리고 의약 산업에선 아직 공정 과정에서 화석 연료에 의지하고 있기 때문이다.

미국의 국립 재생 에너지 연구소도 '친환경 전력'을 위한 실용적인 배터리를 개발을 위해 모래에 눈을 돌리고 있다.

하지만 핀란드가 처음으로 상업적인 목적으로 이를 시도하고 있다.

바타얀코스키 발전소 책임자인 펙카 파시는 "이 에너지 방식은 정말 간단하지만, 우리는 새로운 아이디어가 마음에 들었다"면서 "세계 최초로 이런 일을 하게 된 것"이라고 의미를 부여했다.

"조금 엉뚱하지만, 원한다면 성공할 거라고 생각합니다."

 

 

모래 배터리에 대한 아이디어, 탐페레시의 펄프 공장, '폴라 나이트 에너지' (Polar Night Energy)의 설립자 마르쿠 일뢰넨