한전 전력연구원은 차세대 에너지저장기술인 (출력) 100kW/(용량)1MWh급 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB, Vanadium Redox Flow Battery)를 개발하고 장기실증에 돌입했다.
VRFB는 수계 전해질을 사용하기 때문에 리튬이온전지에 비해 인체 유해성, 화재 위험성이 낮고, 에너지의 장시간 저장 및 활용이 가능하다는 장점이 있음. 또한 에너지 저장부인 저장탱크를 별도로 설치하기 때문에 저장용량을 다양화 할 수 있으며, 대용량화가 용이하다.
한전 전력연구원은 VRFB 효율 개선을 위하여 핵심 기술인 고출력‧고에너지밀도 스택(stack) 설계기술과 활성도가 높은 전극 코팅기술 및 고순도 전해액 제조기술 등을 확보하였음. 이러한 기술을 바탕으로 공인인증기관(한국기계전기전자시험연구원)에서 스택 효율 81.3%, 단전지 효율 87.3%을 검증받아 국내 최고의 기술수준을 확인했다.
개발이 완료된 요소기술들을 도입하여 전력연구원은 두산에너빌리티(주), 코리드에너지(주)와 협력을 통해 VRFB 시스템을 국산화하여 100kW/1MWh급 시작품을 제작하였음. 시작품은 나주 혁신산단에 위치한 전력연구원 산하 에너지신기술연구원 내에 설치했으며, 충‧방전시간이 각각 10시간으로 장주기 충‧방전이 가능함. 이로 인해 신재생에너지 저장과 전력계통 부하 관리는 물론, 발전소나 변전소를 대체하는 등의 다양한 용도로 사업화 모델 확대가 가능하다.
VRFB 시스템은 올해 2월에 시운전을 완료하였으며, 이후 5월부터 10월까지 시스템 성능과 내구성을 확인하기 위한 장기 신뢰성 검증시험을 진행하고 있다.
아울러 본 시스템을 활용하여 에너지신기술연구원은 전력을 심야시간에 충전하고, 낮시간에 방전함으로써 연구원 내의 전력부하를 평준화하고, 피크부하를 저감하는 등의 다목적 시험을 병행하고 있다. 이와 같이 VRFB 시스템을 운영함으로써 전력구입비용을 절감했으며, 지속적으로 성과를 확인할 계획이다.
향후 전력연구원은 현재의 소형(수백 kW급)의 시스템을 수백 MW급으로 대용량화 하고, 원격 모니터링과 실시간 에너지 배분이 가능한 통합운영기술을 개발할 계획임. 이를 통해 보다 효율적으로 신재생에너지를 저장하고, 출력 변동성을 저감시켜 전력계통의 안정화에 기여할 것이다.
전력연구원 관계자는 “신재생에너지 확대 보급에 따른 잉여전력 이슈를 해결하고 안정적으로 전력계통을 운영하기 위해 VRFB를 비롯한 다양한 중장주기‧대용량 에너지저장기술 개발에 박차를 가하여 탄소중립에 공헌할 것이다”라고 밝혔다.
