압축 공기 에너지 저장

Compressed-air energy storage

공기를 꾹꾹 눌러 땅속 동굴에 담아 두면 전기를 저장할 수 있을까요?

무슨 일이 일어났나

압축 공기 에너지 저장은 전기가 남을 때 공기를 눌러 땅속 공간에 담아 두었다가, 전기가 필요할 때 그 공기가 팽창하는 힘으로 전기를 다시 만듭니다. 독일 훈토르프(1978 년)와 미국 앨라배마 매킨토시의 발전소는 땅속 소금 동굴에 공기를 저장합니다(미국 에너지부).

공기를 누르면 열이 생기고, 꺼낼 때는 팽창하며 식는 공기를 데워 주어야 합니다(미국 에너지부). 꺼낼 때 연료를 태우는 비단열 방식은 왕복 효율이 46~54 %, 압축 열을 따로 저장해 두는 단열 방식은 왕복 효율 상한이 70 % 입니다.

시뮬레이터에서 10 kW 로 1 시간 공기를 누르면 넣은 에너지는 36.0 MJ(10 kWh)입니다. 왕복 효율 50 % 면 18.0 MJ 를 되찾고 18.0 MJ 는 열로 흩어지지만, 70 % 면 25.2 MJ 를 되찾고 10.8 MJ 만 흩어집니다.

눌린 공기로 동력을 나르는 생각은 오래되어, 1896 년부터 파리는 압축 공기로 집과 공장에 동력을 보냈습니다. 매킨토시 발전소는 110 MW 에 땅속 저장 공간이 270,000 m³ 입니다(미국 에너지부).

💡 생활 속 예시

자전거 바퀴에 펌프로 바람을 넣다 보면 펌프 통이 따뜻해집니다 — 공기를 누를 때 열이 생기기 때문입니다.
입구를 잡았던 풍선을 놓으면 풍선이 휙 날아가는 것처럼, 눌린 공기에는 일을 할 수 있는 에너지가 담겨 있습니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

압축기 — 남는 전기로 공기를 눌러 저장 공간에 밀어 넣습니다.
땅속 저장 공간(소금 동굴) — 눌린 공기를 담아 둡니다.
열 처리 장치 — 누를 때 생긴 열을 버리거나 따로 저장하고, 꺼낼 때 식는 공기를 데웁니다.
팽창기 · 발전기 — 나오는 공기가 팽창하는 힘으로 발전기를 돌립니다.

전기가 남으면 압축기가 공기를 눌러 땅속 공간에 넣습니다.
누를 때 생긴 열은 버리거나(비단열) 따로 저장합니다(단열).
전기가 필요해지면 저장한 공기를 내보내며 데웁니다.
팽창하는 공기가 발전기를 돌려 전기를 전력망으로 보냅니다.

확인된 값

1978 년 독일 훈토르프 — 첫 전력망 규모 «비단열(diabatic)» 압축 공기 저장: 1978 출처
미국 앨라배마 매킨토시 — 110 MW · 지하 저장 270,000 m³: 110 MW 출처
훈토르프 · 매킨토시는 땅속 소금 동굴에 압축 공기를 저장: salt caverns 출처
공기를 누르면 열이 생긴다: compression generates heat 출처
꺼낼 때는 팽창하며 식는 공기를 데워야 한다: heat during discharge 출처
비단열 방식 — 꺼낼 때 연료를 태우며 왕복 효율 46~54 %: 46–54 % 출처
단열 방식 — 압축 열을 저장해 왕복 효율 상한 70 %: 70 % 출처
1896 년부터 파리는 압축 공기로 집과 공장에 동력을 보냈다: 1896 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 역학과 에너지 · 열과 에너지
한국 2022 · 통합과학2 · 환경과 에너지

출처

https://www.energy.gov/sites/default/files/2023-07/Technology%20Strategy%20Assessment%20-%20Compressed%20Air%20Energy%20Storage_0.pdf(확인 2026-11-12)

이어서 보기

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