[친환경 에너지] 혁신적 지하 열 저장 기술로 신재생에너지 보관한다

핀란드의 에너지 기업인 반타안 에네르기아(Vantaan Energia)가 핀란드 반타아(Vantaa)에 세계 최대 규모의 열에너지 저장 시설 건설에 들어간다.

반타아는 핀란드의 수도인 헬싱키에서 북쪽으로 19km 거리(차로 20여 분 소요)에 위치한 핀란드 제4의 도시다.

‚바란토(Varanto, 핀란드 어로 저장소라는 의미)’라는 프로젝트 명으로 추진 중인 반타아 열 저장소 건설 프로젝트는 오는 2028년 완공될 예정으로, 전력 90기가와트/시 규모의 저장량을 수용할 수 있는 세계 최대의 암반 공동 지하 열에너지 저장소(cavern thermal energy storage, 이하 CTES)가 될 전망이다.

바란토 지하 열저장 설비 현장에 소요될 예산은 총 2억 유로(우리 돈 약 3,000억 원)으로 자금 대부분은 반타아 에너르기아 사가 직접 투자・공급해 수개월 내로 착공에 들어갈 계획이라고 한다.

바란토 열 저장소 건설 사업은 폭 20미터 높이 40미 크기의 암반 공동 3군데를 판 후 열 저장 설비 시스템을 매장하는 공사다. 

암반 공동은 육지 표면으로부터 지하 140미터 깊이, 해저 95미터가량 지점에 위치하게 된다. 매장 후 저장 시스템은 물로 채워지는데 지하 암반 공동 주변으로부터 받는 고(高) 압력에 따른 땅 온도 상승 현상으로 인해 저장수는 끓거나 증발 없이 섭씨 최고 140도 온도로 유지된다.

반타안 지하 열저장 시설 시스템은 인근서 공급되는 잉여 신재생에너지(풍력, 태양광 등)와 인근의 고열 쓰레기 소각 공장에서 파생된 소각열을 에너지로 활용한다.

반타안 에네르기아의 보고서에 따르면, 바란토 암반 공동 지하 열 저장 시설에서 발전되는 전력은 반타아 시(거주 인구 24만 7,000명)가 1년 동안 필요로 하는 전력 수급을 충분히 소화할 수 있는 생산량이다. 이는 전기차 배터리 약 130만 대를 충전시킬 수 있는 전력량과 같다.

핀란드는 북부 유럽 스칸디나비아권 이웃 국가들과 마찬가지로 ‚순환 경제’ 원칙 실천을 통한 파리 환경 협정이 선언한 탄소중립 노력에 진지하게 참여하고 있는 환경 혁신 기술 선진국인 만큼, 석탄과 천연가스 등 화석연료 구동식 에너지 시대 종결을 위한 신재생 에너지 기술 개발과 도입에 적극적인 국가들 중 하나다.

핀란드를 포함한 스칸디나비아권 국가에서는 천연가스 및 쓰레기 소각장 폐열이 가정용 난방용 가장 일반적인 지역난방 공급용 연료로 활용되는 게 일반적이다.

가령, 인구 25만 이하의 중도시 급의 반타아 시 또한 그동안 온수 가열 및 건물 실내 난방용으로 쓰레기 소각장과 석탄 및 천연가스를 원료로 하는 화력 발전소에서 전력을 생산해 공급해왔다.

이 도시 정부는 지난 2019년부터 천연가스식 화력발전소에서 목재 폐기물 소각도 할 수 있도록 설비 기능을 확장시켰다.

반타안 에네르기아 사는 오는 2030년 이전가지 석탄화력발전소를 이용한 화력발전 완전 폐지와 궁극적으로 천연가스 발전 방식에도 안녕을 고하고 신재생 에너지 체제로 100% 이행하는 것을 목표로 하고 있는 가운데, 지하 열 저장소 시스템이 중요한 가교 역할을 해줄 것을 기대한다.

화석연료에서 신재생에너지 체제로의 이행까지 현재 가장 절실하게 해결해야 할 숙제는 발전된 쓰레기 소각장에서 배출되는 폐열을 회수해 지하 열 저장소에 대용량으로 저장해 발전된 신재생 에너지가 소실되는 것을 막는 것이다.

배터리 같은 소형 에너지 저장 시스템으로는 태부족하고 대형 산업적 규모의 저자 솔루션이 절실한 현(現) 신재생 에너지 업계에서 지하 열저장 기술이 그에 대한 대안이 될 수 있다고 핀란드 반타안 에네르기아 사는 기대한다.

현재 글로벌 신재생 에너지 업계는 계절별로 바람이 부는 강도와 일조량 강약도가 달라 전기 발전량과 공급이 들쑥날쑥한 풍력 및 태양광 에너지원의 약점을 보완해 줄 안정적인 에너지 저장 시스템을 절실히 필요로 한다.

신재생 에너지 부문 전문 기술업체들의 혁신 기술 개발은 향후 글로벌 에너지 시장에서 환영받는 성장산업이라는 점에서 집중적인 연구개발과 해외사업 진출을 장려해 볼 만하다.