[해외신기술동향] 초전도 에너지 저장 기술 개화

체중 60인 사람을 중량 1톤 이상의 가솔린 차량으로 운반하고 있는 것이 현실이다. 이 경우 에너지 변환효율은 30% 이하로 전동기의 3분의 1선에 불과하다. 가솔린으로 대표되는 현대의 에너지는 이같은 저효율은 물론 자원고갈과 공해라는 부담을 주고 있다. 따라서 고효율 청정에너지에 대한 요구는 끊임없이 계속되고 있다.

지난 86년에 있었던 고온 초전도체의 발견은 에너지에 관한 새로운 가능성을 제시하고 있다. 1대1에 가까운 에너지 변환효율을 기대할 수 있는 초전도기술이 실용화하면 에너지의 혁명이 일어날 것으로 예상되고 있다. 초전도기술의 개화는 21세기에 들어서면서 이뤄질 것으로 기대된다.

초전도 에너지 저장(SMES)은 초전도기술 응용의 대표적인 예로 들 수 있다. 전력은 가장 편리하게 에너지로 사용할 수 있는 것이기는 하지만 저장하기 곤란하다는 결점이 있다. 1, 2차전지로 구분되는 현재의 저장기술로는 사용규모나 시간의 제약이 불가피해 이를 활용할 수 있는 기기나 기술이 한계를 보일 수밖에 없다. SMES는 이같은 전력에너지의 결점을 극복할 수 있는 기술이다. 물론 실용화까지는 이용하기 쉬운 초전도재료의 개발 등 많은 과제가 아직 남아 있다.

전력을 쉽게 저장할 수 있다면 태양에너지를 비롯한 재생에너지의 효과적인 이용도 가능하게 된다. 한 마디로 다양한 에너지자원의 활용이 가능해지는 것이다.

이와 관련, 미국 에너지부의 경우 에너지전략으로 1천8백메가줄(MJ) SMES의 개발을 추진한다. 정부가 8백50만달러, 민간이 1천6백50만달러 등 총 2천5백만달러를 개발비로 투입한다. 이들이 개발하려는 것은 저온 초전도체를 사용하는 에너지 저장기술이다.

그러나 에너지 저장기술의 실용화를 노린다면 장기적으로는 액체질소 냉각으로 만들어진 고온 초전도체를 사용한 SMES 개발을 목표로 할 필요가 있는 것으로 분석되고 있다.

금속산화물인 고온 초전도체는 마이너스 1백62도인 LNG에서도 만들 수 있는 재료가 출현하고 있지만 일반적으로는 異방향 전도성과 高자계 격자용해 등의 문제를 해결할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 따라서 현재 니오브 합금계 초전도체 가운데 임계온도가 높아 실용가능성이 큰 재료개발이 추진되고 있다. 지금까지 개발된 재료 가운데 가장 좋은 재료로 평가되고 있는 것은 니오브 게르마늄 합금이다.

금속산화물이나 합금을 막론하고 액체질소의 온도에 비해 임계온도가 높은 초전도자석을 개발할 수만 있다면 SMES의 실용화에는 새로운 돌파구를 마련하게 된다. 이 때가 되면 태양광 등 다양한 에너지들이 전력화돼 생활에 폭넓게 이용되면서 가솔린에 집중돼 발생하고 있는 에너지 관련문제도 크게 해소될 것으로 예상된다.

<박주용 기자>