원자력硏, 남아도는 전력저장시스템 개발

전기에너지를 효과적으로 저장할 수 있다면 수요가 적을 때 남아도는 전력을 저장, 부하가 많이 걸릴 때 공급함으로써 같은 전력설비로 공급량을 증가시킬 수 있다.

이처럼 남거나 소실되는 전기에너지를 기계적 회전운동에너지로 바꿔 저장한 뒤 필요할 때 전기로 재생하는 전력 저장시스템이 한국원자력연구소 원자력재료기술개발팀(팀장 홍계원·洪啓源)에 의해 최근 개발됐다.

지금까지 개발된 전력저장 방식으로는 축열, 축전지, 초전도에너지, 플라이휠 저장, 양수발전 등이 있다. 洪박사팀이 개발한 전력저장시스템은 플라이휠 저장 방식과 초전도에너지 저장 방식의 장점을 합한 「초전도체를 활용한 플라이휠 전력저장시스템」이다. 즉 플라이휠(Flywheel, 속도조절 바퀴)을 고속으로 회전시켜 전기에너지를 회전운동에너지 형태로 저장하되, 초전도체를 활용함으로써 효율을 극대화 한 것.

기존 플라이휠방식은 고속회전을 위해 기계식 베어링과 자기 베어링을 사용했는데, 기계식 베어링은 회전 마찰로 발생하는 열 때문에 속도 제한이 단점으로 지적됐다. 또 자기 베어링은 자석의 극간 반발력을 이용하기 때문에 공간에서 위치 고정을 위한 복잡한 설비를 필요로 하는게 문제였다.

이번에 洪박사팀이 개발한 전력저장시스템은 플라이휠 밑에 붙은 영구자석과 초전도체 사이에서 발생하는 반발력을 이용, 자기부상력을 얻음은 물론, 초전도체들 사이에 있는 비(非)초전도 물질에 의한 인력(引力)이 동시에 생겨 플라이휠이 공중에 뜬채 단단히 고정되는 효과를 가져온다.

이처럼 강력한 자기부상력과 인력을 동시에 갖게 돼 기계식 베어링에서와 같은 마찰에 의한 회전속도 제한이나 자기 베어링에서와 같이 부대설비 없이도 고속 회전이 가능, 설비 자체가 간편하면서도 효율성을 높일 수 있다.

앞으로 이 시스템의 운전 신뢰성이 확보될 경우 심야 잉여 전력 등 남거나 소실되는 전력을 저장하거나, 전기자동차의 배터리 대체품 등 저공해·고효율의 차세대 보조 전원장치로 이용할 수 있다. 또한 순간 정전에 따른 전력변동을 예방할 수 있어 정보통신망이나 반도체, 정밀화학 등 일반 산업체에서도 폭넓게 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.【정구영 기자】

洪啓源박사팀이 개발한 초전도체를 활용한 플라이휠 전력저장시스템. 플라이휠 밑에 붙은 영구자석과 초전도체간의 반발로 생긴 자기부상력으로 어린아이가 올라타도 둘 사이이의 간격이 좁혀지지 않는다.

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