[영상] 전기 만드는 기차?…‘재생에너지’ 기차로 가둔다

　　　ARES사가 만든 레일 스토리지 콘셉트 영상

언덕 위부터 아래까지 철로가 깔렸고, 철로 위엔 콘크리트 덩어리로 만들어진 기차가 있다.

ARES 홈페이지 캡처

이 기차는 전기의 힘으로 모터를 돌려 언덕 위로 올라간다. 올라간 기차가 다시 아래로 내려갈 땐 바퀴에 달린 발전기로 전기를 만든다. 기차가 올라가면서 전기를 사용하고, 내려오면서 다시 전기를 만드는 셈이다.

전기를 사용해서 열차를 위로 올려두기만 하면, 언제든 전기가 필요할 때 열차를 아래로 내려보내면서 전기를 만들 수 있다. 그러니까 언덕 위로 올린 열차에 위치에너지 혹은 중력에너지의 형태로 전기를 저장할 수 있게 된다는 얘기다.

이것이 미국 에너지저장장치(ESS) 개발업체 ARES의 신기술 '레일 스토리지'(rail storage)의 기본 원리다. ARES사는 위 영상처럼 기차를 활용해 풍력발전 등으로 만든 재생에너지를 저장하는 ESS를 개발 중이다.

ARES 홈페이지 캡처

이미 캘리포니아주 테하차피(Tehachapi)에 시험용 철로를 설치해 기술을 개발해왔던 ARES가 지난달 초 미국 재무부 산하 국토관리국의 정식 승인을 받아 'ARES NEVADA' 프로젝트를 시작했다. 네바다주 파럼프(Pahrump) 지역에 5.5마일(8.8Km) 길이의 철로를 설치해 '레일 스토리지' 기술을 시험하는 프로젝트다. ARES는 2019년 완공을 목표로 내년 초 공사를 시작할 예정이다.

에너지저장장치(ESS)는 왜 중요할까

발전기로 만들어진 전기는 사용하지 않고 그냥 두면 사라진다. 이 때문에 이를 담아 두는 에너지저장장치(ESS)가 중요하다. 우리가 흔히 사용하는 건전지도 일종의 ESS다.

한국기계전기전자시험연구원 전지평가센터의 장동훈 센터장은 "일반적으로 전기는 저장이 불가능하므로 일정 수준의 예비전력을 유지하기 위해서 쓰지 않을 전기도 만들어야 하는 불편함이 있었다"며 "하지만 에너지저장장치(ESS)를 만들어 전기를 저장하게 되면 그만큼 만들어야 하는 전기를 줄일 수 있다"고 설명했다.

언제든 가지고 있어야 할 여유분을 저장해둔 전기로 사용하면 그만큼 전력낭비를 줄일 수 있다는 의미다.

특히 태양광이나 풍력, 수력처럼 발전량을 임의로 조정할 수 없고 발전량 자체에도 변동성이 큰 재생에너지의 경우에는 ESS의 역할이 더욱 중요하다.

이 때문에 수력발전소 같은 경우 ESS의 한 형태로 양수발전 설비를 갖춰 전력 사용량을 조절하기도 한다. 양수발전이란 이미 만들어졌지만 쓸 필요가 없는 전기를 사용해 펌프로 물을 끌어올린 후, 나중에 전기가 필요할 때 물을 아래로 흘려보내면서 다시 전기를 만드는 기술이다. 양수발전에서 물이나 '레일 스토리지'의 기차는 모두 전기를 사용해 위로 올린 후 위치에너지를 활용한다는 점에서 비슷한 원리로 작동된다.

우리나라 한국전력 같은 경우 리튬이온 배터리형 ESS를 이용한다. ARES사가 굳이 열차형 '레일 스토리지'(rail storage) 개발에 집중하는 이유는 배터리형에 비해 환경오염이 덜하고 친환경적이라는 이유에서다.

레일스토리지 실현 가능성은?

전문가들은 이론적으로는 실현 가능한 기술이라고 평가했다. 전자부품연구원 에너지변환연구센터의 송성근 센터장은 "양수발전이랑 비슷한 개념인데, 신재생에너지는 발전량의 변동성이 크니까 레일 스토리지를 통해서 ESS 형태로 (변동성 문제를) 해결하자는 콘셉트"이라고 말했다.

레일 스토리지를 ESS로 활용해 전기를 저장하면서 필요할 때 전기를 쓸 수 있게 만든다는 얘기다.

그는 "풍력발전 등 신재생에너지 단지 내에 유휴 부지를 이용할 수 있다면 구현 가능한 괜찮은 시스템이 될 것"이라며 "다만 레일 스토리지만을 위해 단지를 조성하기는 무리일 것"이라고 덧붙였다.

풍력발전단지는 통상 언덕 같은 주변보다 고지대에 위치해 때문에 주변에 유휴 부지가 많다면 활용 가능한 기술이 될 수 있다. 다만 우리나라 같은 경우에는 유휴 부지가 충분하지 않아 적용이 어려울 것이라고 설명했다.