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주유소에 안전한 ESS 구축...지능형 급속충전소 나온다
과기대, VRFB를 활용한 급속충전소 구축 연구 추진
주유소 수익↑·충전인프라 보급↑·전력 계통 안정화 기여
컴퍼니위·V플로우테크와 협업...향후 마이크로그리드 구축
오철 기자    작성 : 2021년 06월 03일(목) 16:46    게시 : 2021년 06월 04일(금) 10:19
기존 주유소를 활용하는 지능형 전기차 충전소 개념도.
[전기신문 오철 기자] #코로나19 장기화로 인해 주유소 휴·폐업 문제가 사회적 이슈로 대두되는 가운데 정부는 전기차 충전 인프라 보급 이슈도 함께 해결할 겸 기존 주유소에 전기차·수소차 충전 및 부가 서비스를 함께 제공하는 ‘융복합형 주유소’ 구축을 추진하고 있다. 하지만 급속충전기가 초급속화되면서 계약용량 증가에 따른 주유소 측의 비용 문제와 전력 당국의 계통 불안 문제가 부담스럽다. 에너지 저장 장치(ESS)를 구축해 보완하려 해도 화재 등 안전성 이슈가 꼬리를 잡는 상황이다.

기존 주유소에 화재에 안전한 ESS를 구축해 급속 충전시설 역할과 전력 계통 안정화에도 기여하는 ‘지능형 전기차 충전소’ 구축 실증 사업이 추진된다. 주유소 지하에 화재에 안전한 수용성 이차전지 ‘바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)’를 설치해 ESS로 활용하는 방안으로, 더욱 안전한 융복합형 주유소를 구축해 주유소 수익성 강화 및 급속충전 시설 보급에 기여하고 더 나아가 DC 마이크로 그리드로 활용하는 연구 사업이다.

VRFB는 바나듐 수용액을 양극과 음극 전해질로 사용하고 이들의 산화·환원 반응을 통해 충·방전하는 2차전지다. 전해액에 용해된 바나듐 이온을 양극 전해질과 음극 전해질에 담아 두 개 탱크에 보관하기 때문에 화재 위험이 낮다. 수명도 리튬이온 배터리보다 10배 이상 길고 가격도 같은 용량 기준으로 1/3 수준이라 차세대 ESS로 주목받고 있다. 전해액을 담을 큰 탱크가 필요하다는 게 단점이지만 이번 연구는 주유소 지하 탱크를 활용해 이를 커버했다. 또 싱가포르 업체의 기술력으로 효율도 80~90%로 끌어올렸다.

실증 사업은 한국산업기술진흥원의 ‘2021년도 글로벌스타 국제 공동 기술개발사업’ 연구과제로 추진된다. 3년 과제로 올해 7월에 시작하며 연간 5억원 규모다. 서울과학기술대학은 전체적인 마이크로 그리드 운전시스템을 개발하고 컴퍼니위(COMPANYWE)는 운영/전력거래 시스템을 담당하며 싱가포르의 V플로우 테크(VFLOW TECH)가 저유탱크 ESS 개발을 맡는다.

이번 사업은 급속충전소 수익뿐만 아니라 계통연계 서비스로 인한 부가수익 창출도 가능하다. 신재생에너지 발전과 연계해 잉여전력을 ESS에 저장해 전력 요금이 비쌀 때 판매할 수 있고 플러스 DR에 가입해 남는 전력으로 전해질을 충전하며 정산금을 받을 수도 있다. 실제 제주도 출력제어 이슈에 활용하기 위해 테스트배드를 제주에너지공사 인근에 구축할 계획이다.

또한 전송선로 혼잡시 유조차로 전해질 보충(충전)이 가능하다는 장점이 있다. ESS를 충전하는 채널이 다양해지는 것으로 전해질 운송에 대한 사업모델 창출도 가능하다. 관계자들은 이번 사업을 통해 화재로 위축됐던 ESS 시장에 신규투자를 끌어낼 것으로 전망했다.

사업은 궁극적으로 마이크로 그리드 구축을 목표로 하고 있다. 실증은 우선 500kWh VRFB ESS 개발을 시작으로 주유소에 100kWh급 상용 DC-DC 충전기 4기를 설치하고 PV 발전, 계통연계 인버터를 갖춘 DC-마이크로 그리드를 구축할 예정이다. 현재 플라스포, ADT 등 국내 PCS, 충전기 개발 업체와 협약 단계부터 협력하고 있으며 실증 사이트는 내년에 풍력발전소가 다수 위치한 제주에너지공사 홍보관에 설치한다. 향후 사업화 단계에서는 2MWh급 흐름전지 ESS가 구축된 지능형 전기차 충전소를 만든다는 계획이다.

이영일 서울과학기술대학교 전기정보기술연구소 교수.
연구를 주관하는 이영일 과기대 전기정보기술연구소 교수는 “탄소중립으로 가기 위해서는 계통의 불안정성을 흡수할 수 있는 범퍼 역할을 할 대용량 저장장치는 필수다. 하지만 리튬이온 배터리 화재 때문에 막혀있는 상황이다”라며 “이 실증사업은 단순히 주유소에 전기차 충전기를 설치하는 것을 넘어 사이트 곳곳에 계통 안정화 보완 장치를 두어 여러 곳에서 발생할 수 있는 계통 불안정성을 극복할 수 있는 시금석이 될 것”이라고 말했다.


오철 기자 ohch@electimes.com        오철 기자의 다른 기사 보기

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