[특집] 미래를 변화시킬 에너지 신기술 17選

[이투뉴스] 캐나다 정부 산하 팔러시 호라이즌 캐나다 연구소가 미래를 바꿀 17개 에너지 신기술을 최근 발표했다. 에너지 저장과 스마트 그리드, 전력 생산 등 3개 주요 영역으로 나눠진 이 기술들이 미래 에너지 업계의 판도 변화를 주도할 것으로 예상된다.

에너지 저장은 새롭고 비용 효과적인 방법들을 포함하고 있으며, 전기 발전은 아직 사용되지 않은 에너지원을 개발하거나 현재 사용 중인 에너지원에서 더 효과적으로 발전하는 방법 등을 제시하고 있다. 연구소는 구글 등의 기업과 정부, 대학 연구소 등의 전문가 조언을 바탕으로 언제 이 기술들이 과학적으로, 또는 경제적으로 실행 가능한지 전망했다. 주류 시스템 진입 시기에 대해서도 예상해 봤다.

급부상하는 에너지 저장(ESS) 
◇연료 전지 = 배터리와 달리 연료 전지는 산소 등 연료가 지속적으로 공급돼야 한다.  연료만 계속 주입된다면 연료 전지는 지속적으로 전기를 생산해 낼 수 있다. 천연가스터빈의 자리를 대신할 수도 있고 버스 등 대형 전기 차량에 전기발전 장치로 사용될 수 있다. 기술적으로 2013년 이미 가능했으나 2015년께나 돼야 주류 에너지 산업에 진입하고 2016년엔 경제적으로 이용 가능하다고 전문가들은 분석했다.

◇리튬공기 전지 = 재료 공학의 빠른 발전으로 고에너지 리튬 공기 전지가 등장했다. 리튬공기 전지는 전통적인 리튬 이온 배터리보다 5배 이상의 에너지 밀도를 가지고 있다. 내부 산화제 대신 대기 중 산소를 이용하는 이 배터리는 전기 자동차의 주행 거리를 대폭 늘릴 수 있다. 과학적으로 2017년 기술이용이 가능하고 주류 산업에 등장하려면 2018년, 경제적으로 2020년 이용할 수 있을 것으로 전망됐다.

◇수소에너지 저장과 수송 = 현존 전력망의 혁명은 전기가 아닌 수소의 수송과 저장에서 이뤄질 것으로 전망되고 있다. 에너지 수송 방법과 에너지 손실의 최소화, 저장량 최대화 등 다양한 분야에서 이용될 수 있기 때문이다. 과학적으로 2019년, 주류 시장에 2021년, 경제적으로 2022년 가능한 것으로 보인다.

◇열 저장 기술 = 태양열 패널이나 열병합열, 발전소에서 축적된 열을 격리된 보관소에 보내 추후 사용하게끔 하는 기술이다. 우주에서의 난방이나 가정집 온수 등 다양한 분야에서 이용될 수 있다. 과학적으로 2022년, 주류 시장에 2024년, 경제적으로 2027년 상용화 가능하다.

'미래 전력망' 스마트 그리드
◇1세대 스마트 그리드 = 전기 소비를 실시간으로 기록하고 발전소에 전송하는 시스템이다. 발전소는 이 정보를 바탕으로 사용 전력을 효율적으로 관리할 수 있다. 기술적으로 이미 가능하나 내년께 주류 시장에 진입하고 경제적으로 2016년부터 활용 가능 할 것으로 관측됐다. 

◇분산전원 시스템 = 대형 중앙 시설이 아닌 여러 소규모 에너지원으로부터 전기를 공급받는 형태다. 중앙 시스템은 규모의 경제로부터 오는 혜택을 받지만 수송 과정에서 전력이 손실되고 전력망에서 요구하는 시스템에 빠르게 적응하는데 비효율적이다. 분산 전원 시스템은 이러한 점을 보완할 수 있다. 과학적으로 2017년, 주류 시장에 2021년, 경제적으로 2022년 이용 가능하다.

◇스마트 에너지 네트워크 = 기존 인터넷 시스템을 연상하면 된다. 세계 수요량에 따라 열과 에너지, 천연가스 등을 먼거리 지역까지 보낼 수 있게 된다.  기술적으로 2019년, 주류 시장과 경제적으로 활용되려면 2020년까지 기다려야 한다.

새로운 전력 생산 기술
◇조류 터빈 = 수력 발전의 형태로 조류 에너지를 전기로 전환하는 식이다. 현재 소규모로 이용되고 있으나 더 큰 규모로 확대될 잠재성을 갖고 있다. 과학적으로 2015년, 주류 시장 진입과 경제성을 가지려면 2017년에나 가능할 것으로 전망됐다. 

◇마이크로 스털링 엔진 = 마이크로미터 규모의 발전기(발전소)로 에너지를 압축하고 확장시킨다. 가설에 의하면 그때 그때 필요할 때마다 에너지를 3D 프린터로 프린트 할 수 있다. 기술적으로 2020년, 주류 시장에는 2026년, 경제적으로 2027년 이용 가능할 것으로 점쳐졌다. 

◇태양광 모듈 조정 로봇 = 소형 로봇이 날씨 변화에 따라 태양광 모듈의 위치를 잡아주는 기술이다. 각 패널에 기계화된 트랙킹 시설을 설치하는 것보다 더 효율적이다. 현재 과학적으로 가능하다 주류 시장에는 2016년, 경제적으론 2017년부터 실행 가능하다. 

◇2세대 바이오연료 = 신개념 바이오연료 기술이 개발될 예정이다. 셀룰로오스 에탄올과 미세조류에서 추출한 바이오 디젤 등이다. 극소량 또는 제로에 가까운 온실가스를 배출하며 기존 연료와 같은 에너지를 생산할 수 있을 것으로 보인다. 과학적으로 2016년, 주류 시장에는 2017년에 진입하고 경제적으로 2021년 상용회 될 것으로 전망된다. 

◇태양광 투명 유리 = 적외선과 다른 가시 광선을 전기로 변환하는 태양전지를 장착한 투명한 유리다. 전체 건물이 지붕과 건물 외관에서 생산된 에너지를 이용할 수 있음을 의미한다. 기술적으로 2017년, 주류 시장에는 2020년, 경제적으로는 2021년부터 본격 적용된다.

◇3세대 바이오연료 = 3세대 바이오연료는 유기체의 유전자 조작을 통해 새로운 연료를 생산해 낼 것으로 예상된다. 예컨대 고효율 조류에서 수소를 바로 생산하는 기술이다. 자동차용으로 에너지 집약적 푸란(C4H4O)을 생산할 수 있다. 2022년 기술적으로 가능하고 주류 시장에 들어가는데 2024년, 재정적으로 2026년께 이용 가능할 것으로 전망됐다.

◇우주 태양광 발전 = 빛 에너지를 모아 마이크로파로 지구에 전송할 수 있다. 이 시스템의 장점은 지구에서보다 훨씬 더 많은 에너지를 모을 수 있다는 것이다. 우주에서 태양광 에너지를 전송할 때 대기권 온실가스의 영향을 받지 않는다고 알려져 있다. 기술적으로 2025년, 주류 시장에는 2027년, 경제적으로 2028년 이후에나 이용 가능할 것으로 보인다.

◇소형 원자로 = 작고 봉인된 형태의 원자로로 배나 비행기를 움직일 수 있다. 이 원자로의 길이는 수십mdp 불과하다. 현재 10MW의 전력을 공급하는 것이 가능하고 빠른 시일내에 50MW용량도 가능할 것으로 예상되고 있다. 과학적으로 2022년, 주류 시장 진입과 경제성 확보는 2023년께로 전망된다. 

◇관성 밀폐 핵융합 = 연료의 관성에 의존해 핵 융합을 일으키는 새로운 방식이다. 관성 밀폐의 상태를 확보하기 위해  열핵 연료를 포함한 캡슐이 고밀 고온 상태에서 압축된다. 기술적으로 2013년 완성됐으나 2021년에나 주류 시장 진입과 경제적 상용화가 가능한 것으로 점쳐졌다. 

◇토륨 원자로 = 토륨은 원자력 발전소에서 연료로 사용될 수 있다. 토륨은 기존 사용후핵연료보다 10~1만배 짧은 방사능 폐기물을 배출하며 100% 순수 사용가능한 동위원소로 농축이 필요하지 않다. 과학적으로 2025년, 주류 시장에 들어가려면 2026년, 재정적으로는 2027년 상용화가 가능할 것으로 예상된다.

<시애틀=조민영 기자 myjo@e2news.com>