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문제 정의
SMES의 가장 큰 장점인 빠른 충방전속도로 어떠한 응용이 가능한지에 대해 논하여 보도록 하자. 아래표는 SMES를 제외하고 가장 충방전속도가 빠르다는 EDLC의 동일용량에서의 실제 제작된 제원을 중심으로 표현한 비교표이다.
하지만, 사람의 힘(물리적)만으로 가능한 일(수송, 가공 등)이 이제 거의 없기 떄문에 어떠한 방법을 이용해서라도 에너지를 저장할 수 있는 기술을 개발하여야 하는 세상이 되었다. 본고에서는 물리적으로 에너지를 적재하는 것이 아닌 전기에너지의 저장에 대해서 언급하고 그 중 초전도마그넷을 이용한 에너지저장장치의 활용성에 대해서 언급해 보도록 한다.
대상 데이터
160GJ급이 된다. 1GJ급 SMES 2.160대 규모이다. 이와 같이 SMES의 로드레벨링응용까지는 많은 시간과 노력이 필요할 것 같다.
성능/효과
결론적으로 SMES는 겨울철 김장김치와 같은 방식의 장기적 전기에너지저장방식이 아닌, 여름철 입맛 없을 때, 먹을 수 있는 배추겉절이 같은 방식의 순시에너지보상방식이 현재로서는 유용한 개발방향인 것 같다.
Flywheel도 시간 당 최소 1%에서 최대 10%까지 저장에너지가 마찰에너지로 사라지지만, SMES도 마찬가지로 영구전류운전모드가 산업기술대학교 이회균 교수의 특허에서와 같이 물리적으로는 가능하지만, 대용량 응용에서 본다면, 전력변환소자를 거치지 않고 폐회로를 구성할 수 없다는 단점이 있다. 이는 쉽게 환산이 가능한데, 평균 100A의 운전전류에서 단일 전력변환소자의 전압강하가 1V라면 순시 100W의 전력을 소비하게 되어 1MJ용량은 3시간 내에 모두 사라지고 만다는 결론에 도달한다.
종합하여 보면 전기에너지 저장장치로서 SMES가 가장 좋은 선택인 것 같은데, 상용화에 있어 가장 중요한 가격부분에서 현재로서는 너무도 취약한 단점을 가지고 있다. 저자의 자체비교분석결과에 의하면 초전도 선이 kAm당 30$정도에서 판매된다면 충분히 가격경쟁력을 확보할 수 있다고 정리되고 있는데, 현재로서는 100$/kAm를 상회하고 있다.
아래그림에서와 같이 비교분석하여 보면 고온초전도에너지저장장치는 가격부분을 제외하고는 아주 우수한 전력 저장성능을 자랑한다. 특히, 충방전속도에 있어서는 다른 어떤 전기에너지 저장장치보다도 우수하며, 수명도 반영구적이고 효율도 아주 우수하다. 하지만 소규모 전기에너지 저장으로서는 부적합하며 대용량 에너지저장 분야 및 순시부하변동 보상에 아주 유리한 장점을 가지고 있다.
아래표는 SMES를 제외하고 가장 충방전속도가 빠르다는 EDLC의 동일용량에서의 실제 제작된 제원을 중심으로 표현한 비교표이다. 표에서와 같이 순시적력 출력기능이 동일용량에서 최대 약 13배 이상 SMES가 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
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