폐광이 ‘물 배터리’로 변신?…美 버려진 탄광, 청정에너지 저장소로 활용 가능성

미국 전역에 방치된 수천 개의 폐탄광이 재생에너지 저장 시설로 활용될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

15일(현지시각) 타임스오브인디아에 따르면 미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소 연구진은 폐탄광을 활용해 대규모 전력 저장 시설을 구축하는 이른바 ‘물 배터리’ 개념을 연구하고 있다.
이 아이디어는 풍력과 태양광 같은 재생에너지의 가장 큰 문제 가운데 하나인 전력 저장 문제를 해결할 가능성이 있다는 평가가 나온다. 동시에 석탄 산업 쇠퇴로 경제적 어려움을 겪는 광산 지역에 새로운 산업 기반을 제공할 수도 있다는 점에서 관심을 끌고 있다.

◇물 높낮이 이용하는 ‘양수식 수력 저장’

이 개념은 이미 널리 사용되는 양수식 수력 발전 원리를 기반으로 한다.

양수식 수력 저장은 서로 다른 높이에 있는 두 개의 저수지를 이용해 전력을 저장하는 방식이다. 전력이 남을 때 물을 높은 곳으로 끌어올렸다가 전력 수요가 증가하면 물을 다시 아래로 흘려보내 터빈을 돌려 전기를 생산한다.

전문가들에 따르면 현재 미국의 대규모 전력 저장 시스템 가운데 90% 이상이 이 방식에 의존하고 있다.
문제는 전통적인 양수식 발전소는 높은 산이나 가파른 지형이 필요하다는 점이다. 이런 지형이 없는 지역에서는 시설 건설이 어렵다는 한계가 있다.

◇폐탄광이 새로운 전력 저장 시설로 활용 가능

연구진은 이 문제를 폐탄광을 활용해 해결할 수 있다고 보고 있다.

지하 깊숙이 뚫린 탄광 갱도와 수직 통로를 하부 저장소로 활용하고 지상에 상부 저장소를 만들면 기존 양수식 발전과 같은 원리를 적용할 수 있다는 것이다.

미국에는 수백 미터 깊이의 폐광이 수천 개 존재한다. 이 높이 차이를 활용하면 충분한 수압을 만들어 터빈을 돌릴 수 있다.

또 기존 갱도와 통로를 활용할 수 있기 때문에 새로운 대규모 지하 구조물을 건설할 필요가 없어 비용을 크게 줄일 수 있다는 장점도 있다.

◇광산 지역 경제에도 새로운 기회

이 기술이 현실화될 경우 쇠퇴한 광산 지역 경제에도 긍정적인 영향을 줄 수 있다.

석탄 산업이 위축되면서 많은 광산 지역은 경제적 기반을 잃었다. 폐광을 에너지 저장 시설로 활용하면 엔지니어와 기술자, 유지관리 인력 등 새로운 일자리가 생길 가능성이 있다.

다만 실제 상용화를 위해서는 여러 기술적 검증이 필요하다.

◇광물 반응·지반 안정성 등 검증 필요

탄광 내부에는 오랜 채굴 과정에서 남은 광물들이 존재한다. 이 광물들이 물과 반응해 장비를 부식시키거나 터빈을 손상시킬 가능성이 있다.

또 탄광 갱도가 대량의 물 흐름과 압력을 견딜 수 있는지도 확인해야 한다.

연구진은 이를 위해 물 흐름과 화학 반응을 동시에 분석하는 고급 시뮬레이션 모델을 개발했다. 이 모델을 통해 특정 광산이 발전 시설로 적합한지 평가할 수 있다는 설명이다.

연구진은 폐광을 활용한 전력 저장 기술이 아직 초기 단계지만 재생에너지 확대 과정에서 중요한 역할을 할 가능성이 있다고 보고 있다.


김현철 글로벌이코노믹 기자 rock@g-enews.com