그리드 에너지 저장장치 Long Duration Energy Storage의 의미, 기존 배터리 (리튬이온) 보다 각광받는 이유

Long Duration이라는 이름으로 요즘 뜨는 에너지 저장장치들이 있다. 예를 들면 아래 웹사이트와 같은 예가 있다. (수력(pumped hydro), 기계적 에너지 저장장치(stacked blocks), 플로우 배터리 (flow batteries) 등이 있다.)

https://www.greentechmedia.com/articles/read/most-promising-long-duration-storage-technologies-left-standing

정의를 보면 8시간 혹은 12시간 이상 쓸 수 있는 배터리라고 한다. 하지만 알다시피 충전 또는 방전을 느리게 하면 어느 배터리든지 오랬동안 사용할 수 있다. 그래서 리튬이온전지나 다른 종류의 전지도 이와 같이 같은 용도로 사용할 수 있다고 생각할 수 있는데, 아니다. 다른 의미가 있다.

보통의 전기화학 반응을 이용하는 배터리의 경우에 높은 전력으로 배터리를 사용하면 배터리의 사용시간이 적다. 즉, 빠른 충방전을 하면 높은 전력을 얻을 수 있는 반면 그 사용시간이 줄어든다는 것이다. 전력과 사용시간이 서로 연관이 있고, 그게 반비례라는 이야기다.

하지만 높은 전력으로 오랬동안 사용해야한다면 어떻게 되겠는가. 이것이 현재 그리드 에너지 저장장치의 요구 사항이다. 높은 전력으로 오랬동안 사용하기이다.

그러면 리튬이온전지 같은 전기화학 에너지 저장장치도 높은 전력으로 오랬동안 사용할 수 있다고 생각할 수 있다. 맞다. 하지만 그에 상응하는 에너지가 아주 많은 전지를 설계하고 만들어야 한다. 즉, 아주 비싸진다. 가격 때문에 다른 메커니즘을 가진 

하지만 무게당 에너지나 부피당 에너지를 아주 낮지만, 비교적 높은 전력을 아주 저렴한 가격에 오랬동안 공급할 수 있다면 어떠한가. 이것이 Long Duration Energy Storage이다. 

쉬운 예를 하나 남긴다. 수력발전을 예로 들자. 수력발전은 시설을 한번 완비하면 에너지 생산비용이 아주 조금든다. 그리고 같은 전력으로 더 오래 사용하고 싶은 경우에 수력발전소를 하나 더 지을 필요가 없다. 물을 더 오래 흘리면 되는 것이다. 부피당 에너지나 무게당 에너지는 리튬이온전지 보다 훨씬 낮지만, 리튬이온전지보다 높은 전력을 오랬동안 흘릴 수 있다. 다른 예시도 다 이런 원리이다. 

앞으로 태양열이나 풍력을 위한 대규모 에너지 저장장치가 필요하고, 이들은 높은전력과 오랜 사용시간을 요구하기 때문에, 기존에 핸드폰이나 자동차용으로 개발된 리튬이온전지가 적합하지 않은 것이다. 더 나은 대책을 찾고 그들이 활발히 개발중이다.