하이브리드 공기압축 양수발전 시스템

개념

이 시스템은 기존 양수발전의 '물의 위치에너지'와 압축공기저장(CAES)의 '공기 압력에너지'를 결합하고, 기계적 직결 기술을 통해 에너지 회수율을 극대화한 차세대 장주기 에너지 저장 장치(LDES)입니다.

100년전에 이런 방법을...

1900년대 초반, 캐나다와 미국의 광산(코발트 광산 등)에서 전기가 부족하던 시절, 오직 물의 낙차만을 이용해 드릴이나 기계를 돌릴 압축공기를 생산했던 아주 기발하고 효율적인 기술입니다.

그 원리는 놀랍도록 단순하지만 과학적입니다. 움직이는 부품(피스톤, 모터)이 하나도 없이 오직 물리학 법칙만으로 작동합니다.

작동 원리 3단계 (The Mechanism)

이 시스템은 거대한 'U자관' 형태를 땅속 깊이 묻어둔 구조라고 보시면 됩니다.

1. 흡입 (Suction & Mixing): "물살이 공기를 빨아들이다"

• 강이나 댐에서 물을 끌어와 수직 파이프(Downflow Pipe)로 떨어뜨립니다.

• 파이프 입구에는 작은 공기 구멍들이 뚫려 있는데, 물이 빠르게 빨려 들어갈 때 발생하는 진공 효과(벤츄리 효과)에 의해 대기 중의 공기가 물속으로 함께 빨려 들어갑니다.

• 이때 물과 공기방울이 섞인 '거품 물' 상태가 됩니다.

2. 압축 (Compression): "깊을수록 세진다"

• 공기방울을 머금은 물이 수직 갱도를 타고 땅속 깊이(약 70~100m) 내려갑니다.

• 내려갈수록 수압(Hydrostatic Pressure)이 강력해집니다. 물기둥의 무게가 공기방울을 짓누르기 때문입니다.

• 작았던 공기방울은 엄청난 수압에 의해 부피가 줄어들며 고압의 압축공기로 변합니다.

3. 분리 (Separation): "공기는 위로, 물은 아래로"

• 가장 깊은 바닥에는 넓은 분리 챔버(Separation Chamber)가 있습니다.

• 여기서 물의 흐름이 느려지면, 가벼운 압축공기는 천장으로 떠올라 모이고, 물은 바닥으로 가라앉습니다.

• 천장에 모인 고압 공기(약 8~9bar)는 파이프를 통해 광산 현장으로 보내지고, 남은 물은 다시 지상으로 배출됩니다.

3. 시스템의 차별점 (Why it is Special)