일본 동북(東北)대학과 마에카와(前川)제작소는 신재생에너지를 활용하면서 재해 시에 비상용전원으로도 사용할 수 있는 ‘전력‧수소 복합에너지 저장시스템’의 실증운전을 센다이(仙台)시의 정수장에서 개시했다.

정수장의 전력소비 이상을 출력하는 태양광 패널을 설치하고 잉여전력으로 수소를 제조‧저장한다. 일부 전력은 캐퍼시티 등의 전력저장장치를 위해 구름이 많이 낀 날씨 등 태양광의 출력이 단기간 감소될 경우 이를 보충한다.

실용단계에서는 정전이 3일 정도 계속돼도 전력 공급을 계속할 수 있는 규모로 해 비상시에도 정수장 등이 안정적으로 조업할 수 있는 시스템을 목표로 하고 있다.

이번 실증은 ‘신에너지‧산업기술종합개발기구’인 NEDO의 위탁사업으로 실시한다. 신재생에너지의 유효활용과 함께 2011년 동일본 대지진에 대한 교훈이 저변에 깔려 있다.

센다이시의 주요 정수장은 원래 24시간 정전에 대응할 수 있는 비상용 전원을 구비하고 있었지만 지진 등의 재해 시에는 정전이 최대 4일간 계속되기도 해 물 공급을 확보하기 위해 연료의 추가 확보 등에 어려움을 겪어 온 점을 감안했다.

이에 따라 이번 개발한 시스템은 연료가 불안한 신재생에너지를 최대한 활용하는 것으로 방향을 잡은 것이다. 태양광발전의 잉여전력으로 물을 전기분해해 수소를 제조하고 수소는 탱크에 저장해 놓고 악천후로 태양광이 발전할 수 없을 때는 연료전지로 발전한다.

전력저장장치도 병설하여 태양광 패널에 구름 등으로 일사량이 단기적으로 출력이 저하되는 경우에 전력을 보충한다. 수소와 전력 두 가지 에너지를 저장하는 방식을 채택해 신재생에너지의 출력 변동에 장단기를 대비한 시스템이다.

비상시에는 악천후가 3일간 지속돼도 3일간은 자립으로 운전이 가능하다.

실증 대상의 정수장은 실증단계에서 예상하는 50분의1 규모의 시스템을 구축한다. 기존 설비의 20kW 태양광 발전시스템 이외에 물 전기분해장치 및 연료전지, 수소가스터빈을 설치한다.

전력저장장치에는 응답 속도 및 크기를 고려해 전기 이중층 캐퍼시티를 채용했으며, 정수장 업무에 지장을 주지 않도록 우선은 모의부하를 사용하여 기술을 검증한다.

동북대 연구팀은 이번 시스템이 평상시에 사용할 수 있는 비상용 전원이 될 수 있다는 장점을 강조하고 있다.

일반적으로 태양광 출력 변동 대응 및 시설의 피크 전환에 활용하기 위해 비상시에 갑자기 조작할 경우 작동에 실수가 발생할 수 있는 사태를 회피할 수 있을 것으로 보고 있다.

NEDO는 출력이 변동하는 신재생에너지에서 얻은 전력을 수소로 저장‧이용하는 기술개발을 추진해 왔다. 다만 수소 제조과정에서 일정한 에너지 손실은 피할 수 없을 것으로 보고 이를 위해 비상용 전원과 같은 부가가치를 기다리는 시스템을 개발해 갈 방침임을 밝혔다.