중국이 ‘에너지 저장 기술’ 연구개발과 상용화에서 직면한 과제

중국이 ‘에너지 저장 기술’ 연구개발과 상용화에서 직면한 과제

최근 2년 간 에너지 저장 산업의 지위가 급속히 향상되고 있는 상황이다. 하지만 현재 에너지 저장 시장은 상용화 운행 단계에 들어서지 못하고 있다. 중국 내 관련 전문가들은 “기술 연구개발, 원가 감소는 에너지 저장 산업이 직면한 중대한 과제에 속하며 중국은 현재 에너지 저장을 지원할 수 있는 기술과 시범 프로젝트가 부족하며 기술 지원에서 응용에 이르기까지의 각 단계의 진입 장벽이 매우 큰 문제점을 조속히 해결해야 할 필요가 있다”고 지적하고 있다. ‘중국과학원(中國科學院)’ 산하 ‘공정 열 물리 연구소’의 천하이성(陳海生) 교수는 에너지 저장 산업 발전과 관련 기술 연구개발과 관련하여 “에너지 저장 산업은 신흥 산업으로서 현재의 이슈는 관련 기술에 대한 연구개발이며 중국은 정부 차원에서 기술발전을 추진할 수 있는 과학연구 정책을 제정, 실행하여 중국 에너지 저장 산업의 기술 발전, 공정 시범 및 산업화 진척을 대폭 추진해야 할 것”이라고 강조하고 있다. 신에너지 산업을 발전시키는 것은 탄소 배출을 감소시킬 수 있는 주요 루트로 되고 있다. 하지만 신에너지 산업의 대규모 발전은 반드시 에너지 저장 산업과 매칭되어야 한다. 중국 정부는 지난 2009년도부터 에너지 저장 관련 기술 연구개발을 적극 추진하고 있다. 중국 ‘국가 과학기술부’, ‘국가 발전 및 개혁위원회’, ‘국가 공업 및 정보화(信息化)부’ 등 관련 부처들은 ‘전문 연구개발 기금’을 조성하여 에너지 저장 관련 기술 연구개발을 추진하였으며 중국 ‘국가 첨단기술 산업화 프로젝트’인 ‘863 계획’과 ‘국가 중대 기초과학 연구 프로젝트’인 ‘973 계획’ 실행을 통해 에너지 저장 기술 연구개발을 추진하였다. 중국의 에너지 저장 기술은 기초가 취약하지만 중국 정부와 과학기술계의 높은 중시를 받고 있는 상황이다. 중국 내 에너지 저장 산업에 종사하는 기업체들은 자체의 독자적인 기술 개발 역량을 대폭 강화하고 있는 동시에 국제 협력을 통해 외국의 선진기술을 적극 도입하여 외국 선진기술과의 결합을 통해 새로운 기술혁신을 추진하고 있다. 연구개발 비용 면에서 기술이 성숙된 부분적인 기업체들은 산업기반에 의존하고 있으며, 대부분의 에너지 저장 산업에 종사하는 기업체들은 벤처 투자에 의존하여 기술개발과 산업 발전을 추진하고 있는 상황이다. 2011년부터 2015년까지 실행되는 중국 ‘국가 12차 5개년 계획’에서 ‘대규모 에너지 저장 기술’은 4건의 ‘중대 선행기술 연구’ 중에서 2위를 차지하고 있는 상황이다. ‘중국과학원’ 산하 ‘다롄(大連) 물리화학 연구소’ 장화민(張華民) 교수는 “중국 정부는 ‘대규모 에너지 저장 기술’에 대한 연구개발과 응용 시범 작업에 대한 지원을 대폭 강화하여 중국의 재생가능에너지 보급과 응용을 대폭 추진함으로써 미래 국제 경쟁에서 유리한 위치를 차지할 수 있도록 해야 할 것”이라고 강조하고 있다. 현재 중국에서 ‘대규모 에너지 저장 기술’ 연구개발과 산업화는 풍력발전, 태양광발전 기술 연구개발과 산업화에 비해 크게 뒤떨어져 있는 상황이다. 이런 상황을 개변하려면 미국과 일본 등 선진국에서의 에너지 저장 기술 연구개발에 대한 정부의 지원 정책을 벤치마킹하여 ‘대규모 에너지 저장 기술’ 연구개발을 추진하고 특히 핵심기술에 대한 연구개발을 강화하고 독자적인 혁신을 실현하여 중국 자체의 강점과 특색을 보유한 ‘대규모 에너지 저장 기술’을 발전시켜야 할 것이라고 장화민 교수는 주장하고 있다. 풍력발전과 태양광발전을 통해 생산된 전력(電力)이 전력망에 공급될 경우, 일정 비율을 초월하여 전력망에 전력이 공급되면 전력망의 안전한 운행은 큰 도전에 직면하게 된다. 이런 상황에서 반드시 ‘대규모 에너지 저장 기술’을 이용하여 에너지 저장을 실현하고 신에너지의 효율적인 응용을 실현해야 한다. 에너지 저장 시스템은 ‘압축 공기 에너지 저장 발전소’의 ‘고 팽창 비율 터빈(Turbine) 기계’ 등 여러 가지 특수한 설비들이 필요한 상황이며 이런 상황은 중국의 기계 설계 제조산업으로 하여금 새로운 기술 도전에 직면하게끔 하고 있다. 중국은 에너지 저장 산업에 필요한 관련 기술 연구개발을 강화하고 에너지 저장 시스템의 핵심기술을 확보하여 에너지 저장 산업의 지속적인 발전을 실현해야 한다고 중국 내 과학자들을 강조하고 있다. 중국은 지금까지 에너지 저장 기술 연구개발에서 ‘리튬이온전지’를 집중적으로 연구개발해 온 상황이다. MW급 이상의 ‘대규모 에너지 저장 전지’를 개발하는데 있어서 ‘리튬이온전지’는 실제 응용 과정에서 여러 가지 기술 난제에 부딪치게 되며 여러가지 기술 난제들은 정밀 검증을 통해야만 상용화가 가능하게 되기 때문에 중국에서의 에너지 저장 기술 연구개발을 추진하는 면에서 ‘리튬이온전지’에만 주력하는 것은 리스크가 존재한다고 장화민 교수는 주장하고 있다. 미래 전기자동차의 동력 전지가 요구하는 에너지량 밀도는 500~700Wh/kg 수준에 달하고 있다. 때문에 ‘고 에너지량 밀도의 리튬유황전지’, ‘전체 고체 상태의 리튬이온전지’ 및 ‘금속 공기 전지’ 개발이 성공되면 현재의 ‘리튬이온전지’ 기술은 퇴출될 위험에 직면하게 되기 때문에 중국은 새로운 ‘대규모 에너지 저장 기술’ 연구개발을 적극 추진해야 할 것이라고 장화민 교수는 강조하고 있다.