전력망 에너지를 저장하는 CO₂ 배터리, 전 세계로 확산

• 이탈리아 Energy Dome이 개발한 CO₂ 기반 장기 에너지 저장 시스템이 전력망 규모의 재생에너지 저장을 실현
• 사르데냐 섬의 첫 상용 플랜트는 2,000톤의 CO₂를 밀폐 시스템 내에서 압축·팽창시켜 200MWh 전력을 생산
• Google, 인도 NTPC, 미국 Alliant Energy 등이 2026년부터 각국에 설치 계획, 데이터센터와 주택 전력 공급에 활용 예정
• CO₂ 배터리는 지형 제약이 없고 희귀 광물 불필요, 수명은 리튬이온보다 약 3배 길며 비용은 30% 저렴
• 장기 에너지 저장(LDES) 의 상용화를 앞당기며, 재생에너지의 불안정성을 보완하는 핵심 기술로 부상

CO₂ 배터리의 구조와 작동 원리

• 사르데냐 오타나 지역의 시설은 밀폐된 돔 내부의 CO₂를 압축·액화·팽창시키는 순환 시스템으로 구성
  • 압축 시 CO₂는 약 55bar까지 가압되고, 냉각 후 액체 상태로 저장
  • 방전 시 액체 CO₂를 가열·기화해 가스 팽창 터빈을 구동, 전력을 생산
• 전체 충전·방전 과정은 약 10시간이 소요되며, 하루 단위로 반복 운전 가능
• 사용되는 CO₂는 순수 제조 가스로, 불순물이나 수분이 없어 장비 부식 방지에 유리

전 세계 확산 계획

• 인도의 NTPC Limited는 2026년 카르나타카 Kudgi 발전소에 첫 해외 플랜트를 완공 예정
• 미국 Alliant Energy는 위스콘신에서 2026년 착공해 18,000가구 전력 공급 목표
• Google은 유럽·미국·아시아태평양 주요 데이터센터 인근에 설치해 24시간 청정에너지 공급 추진
  • 표준화된 모듈형 구조로 “plug and play” 설치 가능
  • Google은 이 기술을 통해 대규모 상용화 단계로 진입시킬 계획

장기 에너지 저장(LDES)의 필요성과 경쟁 기술

• 태양광·풍력 발전의 잉여 전력을 장시간 저장해 8시간 이상 전력 공급 가능한 시스템 필요
• 기존 리튬이온 배터리는 4~8시간 저장 한계와 경제성 문제 존재
• 대체 기술로 나트륨, 철-공기, 바나듐 흐름식 배터리, 압축공기·수소·메탄올 저장, 중력식 저장 등이 연구 중이나 상용화 제약 있음
• 양수발전은 장기 저장이 가능하지만, 지형 제약과 긴 건설 기간이 문제
• CO₂ 배터리는 지형 무관·공급망 확보·경제성 우수 등의 장점을 가짐
  • 리튬이온 대비 30% 저렴, 수명은 약 3배 연장

중국의 참여와 기술 경쟁

• China Huadian Corp. 과 Dongfang Electric Corp. 이 신장 지역에 CO₂ 저장 시설 건설 중
  • 보도에 따르면 100MW~1,000MW 규모로 추정되나 구체적 수치는 불명확
• Energy Dome CEO Claudio Spadacini는 중국 기업들이 “매우 유사하지만 대형 규모의 시스템” 을 개발 중이라 언급

안전성과 환경적 고려

• CO₂ 돔은 스포츠 경기장 높이 수준으로, 동일 용량의 리튬이온 설비보다 약 2배 넓은 부지 필요
• 160km/h 강풍까지 견디며, 폭풍 예보 시 CO₂를 압축 저장 후 돔을 반나절 내에 수축 가능
• 만약 파손 시 2,000톤 CO₂가 방출되며, 이는 뉴욕–런던 왕복 항공편 15회분 배출량에 해당
  • 인근 인원은 70m 이상 거리 유지 필요
• CEO는 이 배출량이 석탄 발전소 배출에 비해 미미하다고 설명

기술적 특징과 효율성

• 핵심 기술은 터보 기계 밀봉, 열에너지 저장, 응축 후 열 회수 방식으로, 비용 절감과 효율 향상 실현
• 모든 구성품은 기존 산업 공급망에서 조달 가능
• 돔은 반나절 만에 설치 가능, 전체 플랜트는 2년 이내 완공 가능
• 평지 5헥타르면 설치 가능해 지역 제약이 적음

산업적 의미

• CO₂ 배터리는 장기 저장·저비용·지형 무관성을 결합한 새로운 전력망 솔루션
• 재생에너지의 간헐성 문제를 해결하고, 데이터센터 및 국가 전력망 안정화에 기여
• Google과 주요 전력회사의 참여로 글로벌 상용화 가속화 전망