[신재생에너지] 구글이 채택한 ‚CO2 배터리’, 신재생에너지 저장 기술 게임체인저

[녹색경제신문 = 박진아 유럽 주재기자] 이탈리아의 친환경 에너지 기업인 에너지 돔(Energy Dome)이 미국의 거물 다국적 IT 기업 구글(Google LLC)과 전략적 사업 협력 관계를 체결했다고 발표해 빅 테크 업계가 친환경 청정에너지 솔루션 투자에 진심임을 확인시켰다고 로이터 통신이 7월 25일(금요일=이탈리아 밀라노 시간) 보도했다.

이렇게 해서 구글은 갑부 빌 게이츠 前 마이크로소프트 창업자, 중동국 오만의 국부펀드, 네덜란드의 다국적 화학 및 에너지 인프라 건설 기업인 보팍(Royal Vopak N.V.)에 이어서 이 유망 이탈리아 청정 에너지 스타트업에 자본을 제공하는 투자자 목록에 오르게 됐다. 구글이 에너지 돔에 제공하게 될 투자 금액은 비공개로 부쳐졌다.

구글을 비롯한 글로벌 빅 테크 기업들은 최근 인공지능 모델과 클라우드 서버 사용량 증가로 인한 에너지 수요 폭증 추세 속에서 안정적 에너지 확보와 탄소중립 기본법이 제시한 2030년까지 일주일 7일 하루 24시간 탄소 배출 제로(Net Zero) 운영 목표치를 달성해야 하는  이중 압력을 받고 있다.

구글은 에너지 돔 사가 보유한 이산화탄소(CO2) 기반 에너지 저장 기술이 녹색 에너지 전환 목표 달성에 기여할 만한 에너지 솔루션이라 판단한 듯하다. 특히, 풍력과 태양광 같은 신재생에너지는 기후 변화에 따른 공급의 불규칙성 때문에 보다 안정적인 에너지 저장 기술이 절실한데 CO2 저장 기술은 획기적 해법이 될 수 있다.

에너지 돔은 2020년 이탈리아 북부 산업 도시 밀라노에서 창업한 신재생에너지 기술 스타트업이다. 지난 15년에 걸친 연구 끝에 이산화탄소(CO2) 배터리를 이용해 풍력, 태양광, 지열, 바이오 가스 및 바이오매스 등 신재생 에너지원으로 생산된 에너지를 장기간 보관했다가 전기로 재가공・배급할 수 있는 자체 기술 개발에 성공했다.

에너지 돔의 특허 CO2 저장 시스템은 수집된 이산환탄소 기체를 액상화시켜 저장했다가 필요시에 다시 이산화탄소 기체로 전환시키는 원리를 응용한다. 이 저장 솔루션을 ‚CO2 배터리’라 칭하는 이유는 그래서다.

CO2 배터리 시스템의 가장 큰 장점은 저렴한 건설 비용이다. 리튬-이온 또는 구리 등 비싸고 구하기 어려운 광물류를 원료로 한 기성 전지와는 달리, 에너지 돔의 이산화탄소 기체-액체 전환 공정에 필요한 저장 설비와 시설은 강철, CO2, 물 만 있으면 건설이 가능하며, 기타 필요한 장비와 부품들 — 예컨대, 파이프, 압축기, 터바인 등 —은 시중에서 구해 설치할 수 있다. 그 결과, CO2 저장소 시설 건설 비용은 리튬-이온 배터리 제작 가격의 절반에 불과하다.

CO2 배터리의 작동 원리도 의외로 단순하다. 

돔(dome) 모양의 구조의 거대한 저장 시설 안에 강철 소재의 벽돌을 층층이 쌓아  기체 상태의 이산화탄소를 채운다. 이 저장소에 전류를 내보내 CO2 기체를 액상 형태로 압축시킨 후 대형 탄소광(carbon steel) 탱크에 저장한다. 이때 압축 공정에서 발생된 열은 별도의 벽돌 모양의 강구(steel shot)와 규암(quartzite) 배터리에 저장했다가 CO2 기체화 공정에 사용한다.

순수 이산화탄소는 일반 공기 보다 훨씬 밀도가 높기 때문에 같은 공간이라 하더라도 일반 공기 보다 10배 많은 양의 CO2를 응축시켜 저장할 수 있다.  

에너지가 필요할 때, 액체 상태의 CO2는 뜨거운 강구・규암 배터리로 급속 가열시키면 다시 CO2 기체로 전환돼 팽창하면서 다시 CO2 돔 저장고 안을 꽉 채운다. 이 일련의 CO2 기체-액체 전환 과정에서 발생한 전력은 인근의 풍력 터바인을 회전시키는 전력으로 공급돼 다시 신재생에너지 발전에 사용된다.

CO2 배터리는 주변 환경과 조건에 맞춰 크기를 변형할 수 있는 단순한 모듈러 디자인을 띠고 있어 설치에 융통적이다. 

업체는 2022년 이탈리아 서부 사르데냐 섬에 상업용 에너지 돔 CO2 배터리 저장고 제1호를 건설해 가동에 들어갔고, 이어서 2024년부터 노르웨이 풍력 에너지 기업 외르스테드(Ørsted)와 사업 계약을 맺고 풍력 발전 단지 공급용 CO2 배터리 설비 시설 두 대를  공급해 실용성을 검증받았다.