중력에너지저장 기술 분석을 통한 국내 광산 적용 가능성 평가

초록

무탄소에너지 발전 비중 확대에 따라 전기에너지를 안정적이고 효율적으로 활용하고자 에너지저장장치 (ESS) 기술이 대두되고 있다. 국내에서는 높은 효율성과 빠른 응답성으로 배터리 에너지저장장치 (BESS)를 계통 안정화 ESS로 채택하고 활발한 연구를 진행하고 있으나 화재 위험, 공급망 리스크, 폐배 터리 측면에서의 제약이 존재하며, 이를 보완하고자 안전하고 지속가능한 ESS 기술들이 제안되고 있다. 본 논문에서는 여러 ESS 기술의 장단점, 수명, 왕복효율, 저장용량, 저장비용의 종합적인 성능 평가를 통 해 중력에너지저장(GES) 기술이 유망하다고 판단하였으며, 그 중에서도 유연성, 확장가능성, 효율성, 지속가능성, 안전성, 내구성, 경제적 장점을 갖는 고체 중력에너지저장(SGES)의 기술 현황을 분석하였 다. 또한, 여러 SGES 기술 중 국내 광산을 이용한 SGES 기술의 적합성을 제시하기 위해 다양한 규격의 케이블 직경과 권양기 출력을 조합하여 저장용량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 케이블 직경이 저장용량에 지배적인 영향을 미쳤으며 76.2 mm의 직경을 사용할 경우 최대 저장용량이 평가되었다. 국내 광산 수갱의 저장용량을 평가한 결과 3 MWh 이상의 저장용량을 갖는 곳은 장성광업소(2곳)이었 으며, 2 MWh 이상의 저장용량을 갖는 수갱은 삼척탄광(1곳), 함태탄광(1곳), 연화광산(1곳), 동원탄광 (1곳), 한덕철광(1곳)으로 총 5곳이었다. 1 MWh 이상의 저장용량을 갖는 곳은 16곳으로 평가되었으 며, 국내 모든 수갱의 저장용량을 평가할 경우, 60.52 MWh의 전력 저장이 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 통해, 향후 ESS로써 국내 광산 적용 가능성을 검토하고, 암반 안정성 및 실증 연구를 위한 기초자료를 마련하고자 하였다.

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