2025년 09월 15일
변화무쌍한 날씨에 따라 전력 생산량이 들쑥날쑥한 재생에너지는 우리에게 깨끗한 에너지를 선물하지만, 안정적인 전력 공급이라는 숙제를 안겨주기도 합니다. 😥 이러한 재생에너지의 ‘변덕’을 보완하고 전력망을 안정화하기 위한 혁신적인 대안으로 액체공기 에너지저장시스템(LAES)이 급부상하고 있습니다. 특히 국내 연구진의 눈부신 개발 성과는 이 기술의 상용화 시대를 앞당기고 있어 더욱 기대가 큰데요, 과연 액체공기 에너지저장시스템은 무엇이며, 국내에서는 어디까지 발전했을까요? 함께 자세히 알아보겠습니다!
목차 📚
- 1. 액체공기 에너지저장시스템(LAES)이란?
- 2. 국내 액체공기 에너지저장시스템 개발, 어디까지 왔을까?
- 3. LAES, 미래 에너지 시장의 핵심 솔루션
- 4. 상용화를 향한 LAES의 도전과 전망
1. 액체공기 에너지저장시스템(LAES)이란?
액체공기 에너지저장시스템(LAES, Liquid Air Energy Storage System)은 이름 그대로 ‘공기를 액체 상태로 만들어 에너지를 저장’하는 혁신적인 기술입니다. 작동 원리는 비교적 간단하지만, 그 효과는 매우 강력한데요. 먼저, 태양광이나 풍력 발전 등으로 인해 전력 생산량이 풍부하거나 전력 수요가 적은 시기에 잉여 전력을 활용합니다. 이 전력으로 대기 중 공기를 영하 175℃ 이하의 극저온으로 냉각시켜 액체 상태로 만듭니다. 이렇게 액화된 공기는 특수 단열 처리된 탱크에 저장되죠.
이후 전력 수요가 높아지거나 재생에너지 발전량이 부족할 때, 저장된 액체공기를 다시 기화시키고 팽창시켜 터빈을 구동하여 전기를 생산합니다. 이때 발생하는 냉열까지 다시 액화 공정에 재활용하여 시스템 효율을 높이는 것이 중요한 기술 포인트입니다. LAES는 배터리 기반의 에너지저장장치(ESS)와 달리 화재 위험이 없고, 양수발전처럼 지형적 제약이 없다는 점에서 차세대 대용량 장주기 에너지저장 솔루션으로 주목받고 있습니다. 이는 탄소중립 사회로의 전환을 위한 핵심 기술 중 하나로 평가받고 있습니다.
2. 국내 액체공기 에너지저장시스템 개발, 어디까지 왔을까?
우리나라에서도 액체공기 에너지저장시스템 개발에 박차를 가하고 있으며, 최근 매우 고무적인 성과들이 발표되었습니다. 특히 한국기계연구원(KIMM)은 액체공기 에너지저장시스템의 핵심 장치인 ‘터보팽창기’와 ‘콜드박스’를 순수 국내 기술로 독자 개발하고, 이를 활용한 공기액화 실증에 성공했다고 2025년 9월 11일 밝혔습니다.
주요 개발 성과: 한국기계연구원 연구팀은 분당 수십만 회 회전이 가능한 터보팽창기와 진공 단열 구조를 적용한 콜드박스를 개발하여, 하루 10톤 규모의 액체공기 생산을 실증하는 데 성공했습니다. 이는 국내 최초의 성과로, 1MWh의 전기를 생산할 수 있는 양입니다.
KIMM 연구팀은 이번 성공을 바탕으로 재생에너지 시대의 대용량 장주기 에너지 저장 기술 국산화를 본격 추진할 계획이며, 내년부터는 액체공기로 실제 전기를 생산하는 발전 시스템 개발 연구도 준비 중이라고 합니다. 현재 약 300kW 규모의 시스템을 500MW급으로 확장하여 상용화하는 것을 목표로 하고 있어, 향후 우리나라 에너지 시장에 큰 변화를 가져올 것으로 기대됩니다.
이 외에도 한국에너지공과대학교(KENTECH) 황지현 교수 연구팀은 LNG 냉열을 활용한 에너지 생산 및 저장 최적 시스템을 개발하는 등, 다양한 국내 연구기관과 기업들이 액체공기 ESS 기술 발전에 기여하고 있습니다.
3. LAES, 미래 에너지 시장의 핵심 솔루션
액체공기 에너지저장시스템이 미래 에너지 시장의 핵심 솔루션으로 주목받는 이유는 명확합니다. 기존 에너지저장 방식들이 가진 한계를 극복하는 동시에, 다양한 장점을 제공하기 때문인데요. 주요 장점들을 살펴보겠습니다.
- 대용량·장주기 저장 가능: 태양광, 풍력과 같은 재생에너지의 간헐적인 발전 특성을 보완하여, 대규모의 전력을 장시간 안정적으로 저장하고 공급할 수 있습니다.
- 입지 제약 최소화: 양수발전처럼 대규모 댐이 필요하거나 압축공기저장(CAES)처럼 지질학적 특성을 타지 않아, 도심이나 산업단지 등 다양한 곳에 설치가 가능합니다.
- 환경 친화적: 공기를 활용하므로 유해 물질 배출이 없고, 배터리에서 발생할 수 있는 화재 위험이 없어 안전성이 높습니다.
- 다목적 활용성: 전력 저장뿐만 아니라 냉난방 공급, 산업 현장의 폐열 활용 등 다양한 에너지 종합 솔루션으로의 확장 가능성을 가집니다.
- 긴 수명과 경제성: 30년 이상의 긴 시스템 수명을 가지며, 대규모 설치 시 리튬이온 배터리 대비 경제적인 운영이 가능합니다.
이러한 장점들은 액체공기 에너지저장시스템이 변동성 심한 재생에너지를 효과적으로 통합하고, 전력망 안정성을 높여 탄소중립 사회 구현에 필수적인 역할을 할 것이라는 기대를 모으고 있습니다. 또한, 기술의 국산화는 국내 에너지 안보 강화에도 크게 기여할 것입니다.
4. 상용화를 향한 LAES의 도전과 전망
액체공기 에너지저장시스템이 가진 잠재력은 엄청나지만, 상용화를 위해서는 여전히 몇 가지 도전 과제들이 남아있습니다. 초기 설치 비용 절감, 시스템 효율성 극대화, 그리고 대규모 시스템 통합 기술 개발 등이 그것입니다. 현재 영국 등 해외 선도 기업들이 LAES 기술 개발을 주도하고 있으며, 국내 연구진의 이번 성과는 해외 기술 독점에서 벗어나 국산화 경쟁력을 확보하는 중요한 전환점이 될 것입니다.
앞으로 국내에서는 터보팽창기와 콜드박스 개발을 넘어, 실제 발전 시스템 전체를 아우르는 통합 솔루션 개발에 집중할 예정입니다. 특히 산업 현장에 LAES가 적용될 경우, 고압 공기, 고온 및 저온 열원 등 다양한 용도로 활용될 수 있어 그 파급 효과는 더욱 클 것으로 예상됩니다. 전문가들은 지리적 설치 제약이 없고 환경 문제가 없는 액체공기 에너지저장시스템이 우리나라 환경에 적합한 대안이며, 상용화와 보급 확산에 크게 기여할 것이라고 전망하고 있습니다.
| 비교 항목 | 액체공기 ESS (LAES) | 리튬이온 배터리 ESS | 양수발전 |
|---|---|---|---|
| 주요 특징 | 공기 액화/기화, 화재 위험 ↓ | 전기화학 반응, 에너지 밀도 ↑ | 수력 이용, 대용량 저장 |
| 입지 제약 | 적음 (도심, 산업단지 등) | 적음 (공간 활용성 우수) | 매우 큼 (댐 건설 필요) |
| 안전성 | 매우 높음 (화재 위험 없음) | 상대적 취약 (열폭주, 화재 위험) | 높음 (환경 변화 영향) |
| 수명 | 30년 이상 | 5~15년 | 50년 이상 |
글 요약 📝
- 액체공기 에너지저장시스템(LAES)은 잉여 전력으로 공기를 액화 저장하고, 필요할 때 기화시켜 전기를 생산하는 친환경 대용량 장주기 에너지 저장 기술입니다.
- 한국기계연구원은 2025년 9월, LAES의 핵심 장치인 터보팽창기와 콜드박스를 국내 기술로 독자 개발하고 하루 10톤 규모의 액체공기 생산을 실증하여 상용화 기반을 마련했습니다.
- LAES는 입지 제약이 적고, 화재 위험이 없으며, 다목적 활용이 가능하다는 장점으로 재생에너지 중심의 미래 에너지 시장에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.
자주 묻는 질문 ❓
액체공기 에너지저장시스템이 기존 배터리 ESS보다 안전한가요?
네, 훨씬 안전하다고 볼 수 있습니다. 액체공기 에너지저장시스템은 공기를 액화하여 사용하기 때문에 리튬이온 배터리 ESS와 같은 열폭주로 인한 화재 위험이 전혀 없습니다. 따라서 인구 밀집 지역이나 산업 단지 등 안전에 민감한 곳에서도 안심하고 설치 및 운영이 가능합니다.
액체공기 에너지저장시스템은 어디에 주로 활용될 수 있나요?
액체공기 에너지저장시스템은 태양광, 풍력 발전소와 연계하여 생산된 잉여 전력을 저장하고 필요할 때 공급하는 기본적인 역할 외에도 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 대규모 산업단지에 설치되어 전력 저장과 함께 고압 공기, 고온 또는 저온의 열원을 공급하여 공정 효율을 높이거나, 냉난방 시스템에 활용하는 등 에너지 종합 솔루션으로서의 잠재력이 매우 큽니다.
글을 마치며 👋
기후 변화와 에너지 전환이라는 시대적 과제 속에서 액체공기 에너지저장시스템은 우리에게 새로운 희망을 제시하고 있습니다. 국내 연구진의 끊임없는 노력과 기술 개발로 이 시스템이 더욱 발전하고 상용화되어, 탄소중립 사회를 앞당기는 든든한 주역이 되기를 기대합니다. 깨끗하고 안정적인 미래 에너지를 향한 여정에 여러분의 많은 관심과 응원 부탁드립니다!