"모래로 전기 만든다"…기상천외 신개념 배터리 화제

모래를 활용해 열 에너지를 저장했다가 전력을 공급하는 핀란드의 에너지 저장 스타트업이 새로운 모래 배터리를 개발해 시험 중이다.

과학 매체 라이브사이언스는 ‘폴라 나이트 에너지(Polar Night Energy)’의 새로운 모래 배터리 기술을 취재하기 위해 핀란드 포르나이넨에 위치한 기존 모래 배터리 시설을 방문했다고 최근 보도했다.

핀란드 발케아코스키에 건설될 전력-열-전력 변환 모래 배터리의 개념 설계 (이미지=폴라 나이트 에너지)

기존 모래 배터리는 ‘전력→열’ 변환 방식으로 작동한다. 재생에너지로 생산된 잉여 전력을 이용해 모래를 최대 400도까지 가열한 뒤 저장하고 필요 시 활용하는 구조다. 저장된 열은 온수나 증기, 고온 공기 형태로 공급된다. 모래는 열을 천천히 방출해 저장 효율이 높고, 작동 과정에서 유해 물질을 거의 배출하지 않는 장점이 있다.

이번에 개발된 새로운 모래 배터리는 ‘전력→열→전력’ 방식으로, 저장된 열을 다시 전기로 변환해 전력망에 공급할 수 있도록 설계됐다. 기존 모델에 비해 더 높은 온도에서 작동해 에너지 효율을 끌어올린 것이 특징이다.

폴라 나이트 에너지의 기존 모래 배터리 시설. 100MWh의 전력을 저장할 수 있다. (사진=폴라 나이트 에너지)

이 회사 토미 에로넨 공동 창업자 겸 최고경영자(CEO)는 인터뷰에서 “새로운 모래 배터리는 기존 전력→열 방식과는 근본적으로 다른 기술”이라고 설명했다. 특히 기존 설비가 수직 원통형 저장 구조를 채택한 것과 달리, 신형 배터리는 수평 구조로 설계된 점이 핵심적인 차이로 꼽힌다.

엔지니어들은 향후 저장된 열에너지를 다시 전력으로 변환해 전력망에 공급하는 시험에 착수할 예정이다. 회사 측에 따르면 새로운 배터리의 전력 변환 효율은 약 30~35% 수준으로, 이는 연소 기반 발전소와 유사한 수준이다.

폴라 나이트 에너지는 해당 기술이 전력망 안정화와 탄소 배출 저감, 화석연료 의존도 감소에 기여할 것으로 기대하고 있다. 특히 열과 전기를 동시에 공급할 경우 전체 시스템 효율은 최대 약 90%까지 높일 수 있다고 강조했다.

새로운 모래 배터리 시설은 현재 핀란드 헬싱키 북쪽으로 약 150㎞ 떨어진 발케아코스키에서 시범 운영 중이다. 2025년 10월 착공된 이후 수주 내 시험 가동이 시작될 예정이며, 시범 운영 기간은 약 2년 반으로 계획돼 있다. 회사는 이미 상용 제품 설계에도 착수한 상태다.