가스를 기반으로 하는 전력 저장 기술은 규모와 실행 측면에서 더욱 진지한 단계에 들어섰지만, 가장 중요한 질문은 아직 해결되지 않았다. 단일 실증 시설을 건설할 때가 아니라 프로젝트를 반복할 때에도 경쟁력 있는 비용으로 저장 서비스를 제공할 수 있는가? Michael Barnard의 분석은 중국, 미국 및 유럽의 최근 프로젝트를 바탕으로 이 질문을 검토하며, 규모 확대가 아직 경제성의 비슷한 개선을 입증하지 못했다고 결론 내린다.
더 큰 프로젝트, 그러나 증거는 여전히 제한적
지난 2년 동안 중국 Huai’an에서는 출력 600메가와트, 저장 용량 2.4기가와트시의 압축공기 저장 시설이 가동을 시작했다. 또한 순출력 500메가와트, 저장 용량 4,000메가와트시인 Hydrostor의 Willow Rock 프로젝트가 캘리포니아에서 인허가 절차를 진행하고 있다. 다른 기술 분야에서는 Highview Power의 출력 50메가와트, 저장 용량 300메가와트시 액체공기 저장 시설이 건설 단계에 들어섰으며, Energy Dome은 사르데냐에서 이산화탄소를 이용하는 출력 20메가와트, 저장 용량 200메가와트시 시설을 개발했다.
이 프로젝트들은 실험실과 이론적 시연의 범위를 훨씬 넘어섰지만, 이것만으로 산업의 확장 가능성이 입증되는 것은 아니다. 거대한 기계를 건설하는 것은 공학적으로 실행할 수 있음을 보여줄 뿐이며, 두 번째, 열 번째 또는 백 번째 프로젝트에서도 고객들이 같은 기술을 선택할 것임을 보여주지는 않는다.
열적·공학적 복잡성이 여전히 문제의 핵심
저렴한 가스를 이용할 수 있다고 해서 저렴한 저장 시스템이 만들어지는 것은 아니다. 가스를 압축하면 열이 발생하므로, 팽창 전에 에너지를 회수하기 위한 열 저장 장치, 열교환기, 배관 및 제어 시스템이 필요하다. 액체공기 저장은 여기에 극저온 냉각 공정, 단열 탱크, 열과 냉기의 회수뿐 아니라 압축기와 팽창기도 추가한다.
Energy Dome 설계에서 이산화탄소를 사용하는 것은 중요한 열역학적 개선이다. 액체공기와 비교할 때 이산화탄소는 보다 관리하기 쉬운 온도와 압력에서 응축되기 때문이다. 그러나 그렇다고 해서 가스를 압축하고 냉각·응축·저장한 뒤 다시 가열하고 팽창시키는 완전한 산업 시설이 필요 없게 되는 것은 아니다.
효율성이 이 기술들에 뚜렷한 우위를 제공하지는 않는다
성숙한 양수식 수력 저장 시스템의 왕복 효율은 약 80%에서 시작하는 반면, 국제에너지기구(IEA) 자료에 따르면 2025년 전 세계 배터리 저장 시스템 가격은 2020년 수준의 약 3분의 1로 하락했다. 2025년에 발표된 비판적 검토는 독립형 액체공기 저장 시스템의 효율을 일반적으로 50%에서 60%로 평가하며, 외부의 열이나 냉기를 활용할 경우 더 크게 개선될 수 있다고 본다.
한편 California Energy Commission 직원들의 Willow Rock 프로젝트 평가는 왕복 효율을 약 60%로 추정한다. 이 프로젝트에는 압축기와 터빈으로 구성된 네 개의 열차, 공동 열 저장 탱크, 굴착된 암반 공동 및 길이 19마일의 송전선이 필요하다. 양수식 수력 저장에 적합한 조건이 부족하고 8시간에 걸친 저장이 필요한 지역에서는 이 해법이 합리적일 수 있지만, 그렇다고 쉽게 반복 가능한 산업 제품이 되는 것은 아니다. 비용이 굴착, 지질공학 작업, 수자원 관리 및 부지마다 필요한 건설로 이동하기 때문이다.
실제로 무엇이 달라지는가?
일부 프로젝트는 액화천연가스 재기화 시설 인근에서 이용 가능한 냉기를 사용하거나 잉여 산업 열을 활용하는 등 특정한 지역 조건의 혜택을 받는다. 그러나 이러한 경우의 타당성은 인접한 부지, 그 시설의 운영 일정, 그리고 저장에 사용하지 않았다면 해당 열이나 냉기가 갖는 가치에 달려 있다. 따라서 특정 시설은 성공할 수 있지만, 그 기술이 여러 시장에서 반복 가능한 일반적 선택지로 전환된다는 뜻은 아니다.
장수명에 대한 주장도 비슷한 도전에 직면한다. Energy Dome은 순효율이 70%를 넘고 수명이 30년 이상이며 용량이나 성능 저하가 없다고 발표한다. 그러나 상업 시설은 이 점을 입증할 만큼 30년에 가까운 기간 동안 운영되지 않았다. 이산화탄소 분자가 화학적으로 분해되지 않는다는 사실이 압축기, 터빈, 펌프, 밸브, 베어링, 씰, 열교환기 및 저장 탱크가 유지보수나 교체 없이 작동한다는 뜻은 아니다.
첫 번째 모델에서 반복 가능한 시장으로
사르데냐의 Energy Dome 프로젝트는 유럽투자은행의 지원을 받고 있으며, 유틸리티 규모에서 기술을 개발하기 위한 초기 프로젝트로 간주된다. 이는 혁신 자금의 합리적인 사용이다. 그러나 성숙한 프로젝트가 지원 없이 상업적으로 경쟁력을 갖게 될 것임을 입증하지는 않는다.
분석은 학습 곡선만으로 비용 하락에 대한 기대를 정당화할 수 없다고 강조한다. 배터리는 셀과 모듈, 전력전자 장치의 대규모 제조 혜택을 받는 반면, 압축 가스 시설은 여전히 부지, 기초, 압력 용기, 열 저장, 배관, 계통 연결 및 현장 운영과 연계되어 있다. 또한 굴착과 지하 작업은 다른 프로젝트가 하나 더 실행된다고 해서 자동으로 대량 생산 제품으로 전환되지 않는다.
편집자 해설: 실제 변화는 이 기술들이 도면과 소규모 모델에서 대형 실증 시설로 이동했다는 점이며, 이는 주목할 만한 공학적 진전이다. 그러나 상업적 성숙도의 기준은 아직 충족되지 않았다. 프로젝트 하나를 건설할 수 있었기 때문이 아니라, 경제적 성능이 배터리나 양수식 수력 저장보다 우수하기 때문에 프로젝트가 반복되어야 한다. 현재로서는 특정 지역의 용도에 대한 가능성은 열려 있지만, 출처는 아직 광범위한 규모에서의 경쟁력을 입증할 증거를 제시하지 않는다.