친환경 배터리의 신소재가 개발됐다.
영국 BBC는 최근 핀란드 기업인 '폴라 나이트 에너지'가 충전 한 번에 수개월 동안 전력을 저장할 수 있는 '모래 배터리'를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.
해당 배터리는 현재 핀란드 서부 칸칸패 마을에 설치되어 있다. 연구진은 겨울철 가정 난방에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다고 전했다.
이번에 개발된 배터리는 모래를 사용해 태양열이나 풍력 에너지로 만들어진 열로 충전하는 방식으로 약 500도의 열을 저장 가능하다. 열 저장 능력을 가진 모래를 사일로에 넣고 가열을 통해 발생한 열 에너지로 지역 건물을 순환하는 물을 데우는 것이다.
모래는 열을 저장하는 데 효과적인 소재다.
여름철 모래사장은 발을 디디기 힘들 정도로 뜨거운 온도를 유지하지만 바다는 낮은 온도를 유지하는 현상은 열 저장과 비열 차이에서 비롯된 것이다.
물은 온도를 올리는 데 필요한 열량이 큰 반면 모래는 비교적 작은 열량으로도 온도를 올릴 수 있다. 물과 비교했을 대는 약 4배 가량의 에너지를 저장할 수 있다.
또한 시간이 지나도 열 손실이 거의 발생하지 않고 채굴에 큰 자원이 필요하지 않다. 아울러 리튬배터리와 달리 폐기 시 독성이 나오지 않아 친환경적 에너지 활용에 적합하다.
미국 국립 재생 에너지 연구소도 모래를 활용한 친환경 전력 개발을 진행 중인 것으로 알려졌으나 핀란드가 한 발 앞서 상용화 시도에 성공했다.
현재 대다수의 배터리는 리튬으로 만들어진다.
리튬 배터리는 과거 이용하던 납 배터리보다 더욱 크고 구조가 복잡하다. 분해 시 폭발 위험이 따르기도 한다.
이외에도 리튬 배터리는 제조 시 많은 환경 부담이 따른다.
리튬 배터리에 들어가는 희토류를 채굴하기 위해서는 약 227만3000리터 가량의 물이 필요하다. 배터리로 가공하는 과정에서도 다량의 전기를 사용하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 유럽을 중심으로 태양광 에너지 보급이 이뤄지고 있지만 이 역시 자연 환경에 따라 전력 생산이 균등하지 못하다는 단점이 있다.
모래를 활용한 배터리는 소재를 구하기 쉽고 장치도 비교적 간단해 다른 에너지 생산 방식보다 비용도 저렴하다. 모래 배터리를 개발한 폴라나이트에너지는 건설 비용이 킬로와트시(kW) 당 1만3400원(10유로) 미만이라고 설명했다.
이번에 개발된 배터리는 정격 전력 100kW 기준 8MWh의 에너지를 저장할 수 있으며 수명은 10년이다. 폴라나이트에너지는 설계와 관리에 따라 저장 용량은 최대 20GWhm 수명은 수십년까지 가능하다고 주장했다.
다만 모래배터리는 현재로서는 난방에만 활용이 가능하다는 단점이 있다. 전기 전환을 위해서는 추가 장치와 설치 비용이 필수적이기 때문이다.
펙카 파시 바타얀코스키 발전소 책임자는 "이번 에너지 발전 방식은 간단하지만 새로운 아이디어기도 하다"며 "추가 연구를 진행한다면 다른 방식의 활용도 가능할 것이라 생각한다"고 말했다.
[데일리e뉴스= 오현주 기자]
