[서울파이낸스 박시형 기자] 한국전력이 전력연구원, ㈜비나텍과 함께 하이브리드 ESS에 적용되는 MW급 주파수 조정용 슈퍼커패시터 시스템을 개발·실증하는 연구과제를 진행중이라고 24일 밝혔다.
각 기관은 2023년 12월까지 △MW급 장수명·고용량 슈퍼캡 개발 △슈퍼캡-배터리 하이브리드 ESS 기반 구축·운영기술 개발 △2억4000만원/MW 이하 경제적 슈퍼캡 모델 확보 등 과제를 수행한다.
신재생에너지는 기상조건에 따라 발전량이 변하기 때문에 출력 파형도 상당히 불규칙적이다. 이를 일정한 출력으로 바꿔주는 주파수 조정이 필요한데, ESS를 단독으로 사용할 경우 잦은 주파수 변동으로 충방전 횟수가 증가해 배터리 화재와 수명 단축 등 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위해 한전 등은 주파수 조정이 필요한 전력의 상당부분을 슈퍼커패시터에 맡기고, 나머지는 배터리에서 조정하는 하이브리드형 ESS 모델을 개발 중이다.
슈퍼커패시터는 전기를 수초~수십초의 짧은 시간동안 충·방전 할 수 있는 장치다.
슈퍼커패시터와 배터리의 협조 운전을 실제 계통에 실증하는 기술은 선진국에서 시도됐으나, 커패시터 운용 등 기술이 필요해 아직 실증단계까지는 도달하지 못했다.
전력연구원은 그래핀 소재를 활용한 슈퍼커패시터를 380셀 직렬로 연결해 전력 저장량을 100kW로 확대, 주파수 조정용 뱅크로 제작하는 기술을 개발했다.
전력연구원은 이 경험을 바탕으로 계통연계 시스템의 경제적인 사업화 모델로 개발을 추진 중이다.
특히 2023년까지 슈퍼커패시터의 에너지 밀도를 2배 이상 향상시켜 30초 이상 MW급 출력을 낼 수 있는 고용량 시스템을 개발할 예정이다.
또 사업화 모델을 확보해 한전의 기술적 우위와 다양한 수요 기반을 바탕으로 세계시장 선점을 위한 전략적 아이템으로 활용할 계획이다.
사업의 연장선에서 한전은 지난 23일 전북 고창전력시험센터에서 MW급 수퍼커패시터 계통연계시스템을 구축하고 주파수 조정용 하이브리드 ESS의 계통 적용을 위한 실증시스템 준공식을 개최했다.
한전 전력연구원 관계자는 "대용향 MW급 수퍼커패시터-ESS 하이브리드 설계·운영기술이 향후 에너지 시장에서 신재생에너지의 간헐성을 보완해 탄소중립을 실현하는 중요한 한 축으로 자리매김할 수 있기를 희망한다"고 말했다.
