네바다주 Gamebird Pit 현장에서 진행된 ARES North America의 실험은 GravityLine 시스템이 고정식 모터와 체인 시스템을 사용해 총 약 340톤에 달하는 두 개의 질량을 약 55%에 해당하는 경사의 비탈면 위로 이동시킬 수 있음을 보여 주었다. 그러나 질량이 실제로 이동한 높이는 약 36미터에 불과하며, 이로 인해 저장되는 총 중력 에너지는 약 33킬로와트시밖에 되지 않는다.
이 수치는 CleanTechnica에서 Michael Barnard가 제시한 평가의 핵심이다. 그는 철도 선로를 따라 고체 질량을 위아래로 이동시키는 방식의 에너지 저장이 타당한지에 대해 비판적인 입장을 취한다. 기본 공식은 단순하다. 중력 에너지는 질량에 중력과 높이를 곱한 값이다. 시스템은 질량이 하강하는 동안 짧은 시간에 수 메가와트에 이르는 출력을 낼 수 있지만, 순간 출력이 높다고 해서 대규모 에너지 저장량을 보유한다는 뜻은 아니다.
ARES 실험이 실제로 입증한 것은 무엇인가?
글에 따르면 Gamebird 실험은 2024년에 발표된 이전 평가와 비교해 중요한 공학적 세부 사항을 변경했다. 이전 평가에서는 경사형 시스템에 사용되는 기존 케이블의 힘이 이동 가능한 질량의 크기를 제한할 것으로 예상했지만, ARES의 설계는 체인 구동 시스템을 사용해 이러한 제약을 극복한다.
그러나 필자는 주요 상업적 문제가 바뀌지 않았다고 본다. 고체 질량의 낮은 에너지 밀도 때문에 유용한 규모의 전력을 저장하려면 막대한 물질 재고가 필요하다는 것이다. Barnard는 제한적인 Gamebird의 높이를 근거로 개념을 판단하지 않기 위해 유효 높이가 400미터이고, 20시간 동안 20메가와트를 생산하는 발전소, 즉 400메가와트시의 저장 용량을 갖는 시나리오를 가정했다.
이 시나리오에서 시스템은 더 이상 경사면 위에서 자갈을 저렴하게 운반하는 장치에 그치지 않는다. 특별히 설계된 운반차에 배치된 수십만 톤의 질량과 함께, 상부와 하부의 저장 야적장, 운행 선로, 고정식 모터, 운송 및 제어 시스템, 유지보수 통로, 그리고 일부 장비가 고장 나더라도 저장된 에너지에 접근할 수 있도록 보장하는 일정 수준의 운영 중복성이 필요하다.
양수식 수력 저장 및 배터리와의 다른 비교
이 글은 이 설계를 양수식 수력 저장과 비교한다. 양수식 수력 저장 역시 같은 중력 원리를 이용하지만, 질량의 각 부분마다 별도의 구조물을 제작할 필요가 없다. 물은 저수지에 머물고, 공용 수로 또는 관을 통해 이동하며, 질량의 각 단위마다 금속 구조물이나 바퀴 또는 주차 공간이 필요하지 않다.
리튬 이온 배터리는 재료 집약적인 제조가 필요하지만, 영구적인 공장과 세계적인 공급 시장의 혜택을 받는다. 이를 통해 저장 프로젝트 개발자는 지리적으로 적합한 각 부지 근처에 중장비 제조 시스템을 구축하는 대신 표준화된 모듈을 구매할 수 있다.
필자의 관점에서 철도 기반 중력 저장은 두 모델의 단점을 결합하면서 장점은 온전히 얻지 못한다. 양수식 수력 저장처럼 적합한 지리적 입지에 의존하지만, 여기에 제조 산업 시스템과 마찬가지로 대규모의 이동 장비를 추가한다. 글은 각 운반차가 제작, 검사, 일정 관리 및 유지보수를 필요로 하며, 운반차가 고장 나면 질량 자체가 높은 위치에 남아 있더라도 저장된 에너지의 일부를 이용할 수 없게 될 수 있다고 지적한다.
실제로 무엇이 달라지는가?
제시된 계산은 높이만 높인다고 문제가 해결되지 않는다는 점을 보여 준다. 시스템이 50미터가 아니라 100미터까지 올라가면 이론적으로 질량 하나당 에너지를 두 배로 늘릴 수 있지만, 더 낮은 높이에서 같은 에너지에 도달하려면 차이에 비례해 질량을 늘려야 한다. Barnard는 이것이 콘크리트로 채운 강철 운반차를 수천 대 더 제작하고, 이를 상부와 하부에 집결시키는 것을 의미한다고 본다.
또한 이 글은 채석장이 골재, 도로 및 훼손된 산업용 토지의 존재와 같은 비교적 유리한 조건을 제공하지만, 반드시 큰 높이를 제공하는 것은 아니라고 지적한다. 반대로 높은 곳에 위치한 부지는 저렴한 골재, 중공업 기반시설, 송전선, 저장에 적합한 공간 또는 수월한 지반공학적 조건이 부족할 수 있다. 따라서 경사가 매우 가파른 언덕을 찾는 것만으로는 충분하지 않으며, 여러 조건이 동시에 충족되어야 한다.
글은 또한 2026년 영국의 장주기 저장 조달에 10시간을 넘는 지속 시간을 갖는 리튬 이온 배터리 프로젝트가 포함되었다고 언급한다. 이는 20시간 저장이 자동으로 기계식 대안에 광범위한 여지를 남긴다는 가정을 약화시킨다.
편집적 해석
이 자료의 핵심 가치는 ARES 시스템이 이동할 수 없다는 점을 입증하는 데 있지 않다. 실험은 그 반대임을 입증한다. 더 중요한 질문은 대규모 전력망 서비스를 제공하는 데 필요한 물질적·운영적 기반시설을 정당화할 만큼 이러한 이동에서 충분한 에너지가 나오는지 여부다. 이 글은 이에 대해 강한 부정적 답변을 제시하며, 이는 필자의 견해이지 여기에서 독립적으로 입증된 결론은 아니다.
실제 메가와트시당 비용, 장비 수명, 유지보수 계획 및 내재 배출량을 비롯한 일부 질문은 여전히 열려 있다. Barnard는 이 프로젝트의 배출량을 상세히 계산하지 않았다고 밝히지만, 강철과 시멘트 및 중장비를 사용하면 상당한 탄소 부담이 발생할 것으로 예상한다. 따라서 이 자료는 완성된 경제성 연구나 전과정 평가가 아니라, 물리학과 설계 요건에 기반한 비판적 분석 평가로 읽어야 한다.