KR20140015076A - 에너지 저장 시스템 및 이를 이용한 에너지 저장 및 회수 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 밀폐 가능한 내부 공간을 구비하는 저장 탱크와, 물을 저장하기 위한 공간을 구비하며 상기 저장 탱크와 상기 레저버 사이의 물의 교환이 가능하도록 상기 저장 탱크에 연결되는 레저버와, 상기 저장 탱크와 상기 레저버 간의 물의 이동을 선택적으로 허용 또는 차단할 수 있는 유로와, 상기 저장 탱크 내의 공기가 압축되도록 상기 레저버의 물을 상기 저장 탱크로 강제 주입할 수 하는 펌프와, 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력에 의해서 상기 저장 탱크에서 상기 레저버로 이동되는 물을 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 저장 시스템 및 이를 이용한 에너지 저장 및 회수 방법{Energy storage system and method for storing energy and reharvesting the stored energy using the same}
본 발명은 에너지를 저장해두기 위한 에너지 저장 시스템 및 이를 이용한 에너지 저장 및 회수 방법에 관한 것이다.
신재생 에너지와 같이 단위 시간당 발전량이 일정하지 않은 발전 시스템의 경우는 단위 시간당 발전량을 평활하게 해주기 위하여 에너지를 임시적으로 저장할 필요가 있다.
잉여 전력 에너지를 임시적으로 저장하기 위한 설비로는 양수 발전소 또는 압축 공기 저장(Compressed Air Energy Storage: CAES) 시스템 등이 현재 사용되고 있다.
양수 발전은 잉여 전력을 이용하여 물을 높은 곳으로 이동시킴으로써 전기 에너지를 위치 에너지로 변환시키는 에너지 저장 방법이다. 이러한 양수 발전은 물을 낙차를 형성하기 위하여 시설이 거대해지기 때문에 설치에 많은 비용이 든다는 문제가 있다.
한편, 압축 공기 저장 시스템은 양수 발전에 비해서 발전 설비의 규모가 작은 장점을 가지지만, 공기 압축시에 발생하는 열이 외부로 소산되면서 에너지가 손실되는 문제가 있다. 또한 공기를 배출하면서 전력을 생산하는 경우, 공기가 팽창하면서 온도가 떨어지므로 공기의 부피가 감소되어 발전 효율이 낮아지는 문제도 있다.
본 발명의 일 실시예는 양수 발전에 비해서 적은 규모로 설치가 가능하며, 기존의 압축 공기 저장 시스템에 비해서 열 에너지의 손실이 적음은 물론, 전력 생산시에 공기 온도 강하에 따른 효율 저하를 효과적으로 억제할 수 있는 에너지 저장 시스템 및 이를 이용한 에너지 저장 및 회수 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 밀폐 가능한 내부 공간을 구비하는 저장 탱크와, 물을 저장하기 위한 공간을 구비하며 상기 저장 탱크와 상기 레저버 사이의 물의 교환이 가능하도록 상기 저장 탱크에 연결되는 레저버와, 상기 저장 탱크와 상기 레저버 간의 물의 이동을 선택적으로 허용 또는 차단할 수 있는 유로와, 상기 저장 탱크 내의 공기가 압축되도록, 상기 레저버의 물을 상기 저장 탱크로 강제 주입할 수 하는 펌프와, 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력에 의해서 상기 저장 탱크에서 상기 레저버로 이동되는 물을 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 구비한다.
또한, 상기 발전기는 상기 저장 탱크에서 상기 레저버로 물이 이동하여 상기 펌프의 수차가 역회전하면, 상기 펌프의 수차의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 것일 수 있다.
또한, 상기 저장 탱크 내부의 공기에 물을 분무하기 위한 분무 장치를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 분무 장치는 상기 펌프로부터 물을 공급받으며, 그 물을 상기 저장 탱크 내부의 공기로 분무하는 것일 수 있다.
또한, 상기 레저버는 호수이며, 상기 저장 탱크는 상기 호수의 하측의 지하에 매립되는 것일 수 있다.
또한, 상기 레저버는 바다이며, 상기 저장 탱크는 상기 바다 저면의 지하에 매립되는 것일 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 저장 탱크 내의 공기의 양을 조절할 수 있도록, 공기 주입 유로(510) 및 공기 배출 유로를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력이 증가되도록, 상기 저장 탱크 내에 압축 공기를 강제 주입할 수 있는 압축기를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 저장 탱크 내의 압축 공기를 선택적으로 배출시킬 수 있는 공기 배출 유로를 더 구비하며, 상기 공기 배출 유로로 배출되는 상기 압축 공기로부터 전력을 생산하는 터빈 발전기를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 저장 탱크 내의 압축 공기를 선택적으로 배출시킬 수 있는 공기 배출 유로를 더 구비하며, 상기 저장 탱크에서 배출된 상기 압축 공기로 연료를 연소시켜 연소 가스를 형성하는 연소기를 더 구비하며, 상기 연소기에서 배출되는 상기 연소 가스를 이용하여 전력을 생산하는 터빈 발전기를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 터빈 발전기를 통과한 상기 연소 가스의 열을 상기 저장 탱크에서 배출되는 압축 공기로 전달하는 재생열교환기를 더 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에너지 저장 및 회수 방법은, 밀폐 가능한 내부 공간을 구비하는 저장 탱크에 내에 물을 강제 주입하여 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계와, 상기 저장 탱크를 밀폐시켜 상기 저장 탱크 내의 압력을 유지하는 단계와, 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력에 의해서 상기 저장 탱크 내의 물을 배출하는 단계와, 상기 배출되는 물의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기의 에너지 저장 및 회수 방법은 압축기로 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계는 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력이 미리 정해진 압력에 이를 때까지 수행되며, 상기 저장 탱크 내에 물을 주입하여 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계는 상기 저장 탱크 내에 압축 공기를 주입하는 단계 다음에 수행되어 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력을 더욱 상승시키는 것일 수 있다.
또한, 상기의 에너지 저장 및 회수 방법은 상기 저장 탱크 내의 압축 공기에 물을 분무하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장 탱크 내의 압축 공기에 물을 분무하는 단계는 상기 저장 탱크 내에 물을 강제 주입하여 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계와 동시에 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기의 에너지 저장 및 회수 방법은 상기 저장 탱크에 저장된 압축 공기를 배출하면서, 그 배출되는 압축 공기의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 단계를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기의 에너지 저장 및 회수 방법은 상기 저장 탱크에 저장된 압축 공기를 배출하고, 배출된 압축 공기로 연료를 연소시키는 단계와, 상기 연소 가스의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 단계를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기의 에너지 저장 및 회수 방법은 상기 전력 생산 단계를 거친 후의 상기 연소 가스의 열로 상기 저장 탱크에서 배출되는 압축 공기를 가열하는 재가열 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에 의하며, 양수 발전에 비해서 적은 규모로 설치가 가능하며, 기존의 압축 공기 저장 시스템에 비해서 열 에너지의 손실이 적음은 물론, 전력 생산시에 공기 온도 강하에 따른 효율 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 시스템의 작동 방식을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3A 및 도 3B는 도 1의 에너지 저장 시스템에 에너지가 저장되고 있는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 에너지 저장 시스템에 에너지가 저장되어 있는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 에너지 저장 시스템에 저장된 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 도면이다.
도 7은 도 6의 에너지 저장 시스템의 작동 방식을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 8 및 도 9는 도 6의 에너지 저장 시스템에 에너지가 저장되고 있는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 6의 에너지 저장 시스템에 에너지가 저장되어 있는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 6의 에너지 저장 시스템에 저장된 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 도 6의 에너지 저장 시스템의 일부를 다른 형태로 변경한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 다른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에 대해서 설명한다. 첨부된 도면에 있어서 동일한 부재번호가 부여된 구성요소는 실질적으로 동일한 구성임을 의미하므로, 중복적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 도면이다. 도 1을 참조하면 본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 저장 탱크(100), 레저버(200), 제1유로(150), 공기 주입 유로(510), 공기 배출 유로(520), 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420)를 구비한다.
저장 탱크(100)는 내부에 고압의 공기를 저장할 수 있도록 밀폐 가능한 내부 공간(102)을 구비한다. 저장 탱크(100)는 지상 또는 지하(G)에 설치될 수 있으나, 안정성 및 온도 유지의 측면에서 지하(G)에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.
레저버(200)는 내부에 물을 저장할 수 있도록 내부에 공간을 구비한다. 레저버(200)는 물(W)을 저장할 수 있는 것이라면 상측이 개방된 형태, 혹은 내부가 밀폐된 형태일 수도 있다. 레저버(200)는 지상에 설치될 수도 있고, 또는 지하(G)에 설치될 수도 있다.
제1유로(150)는 저장 탱크(100)와 레저버(200)가 서로 물(W)을 교환할 수 있도록, 저장 탱크(100)와 레저버(200)를 상호 연결한다. 제1유로(150)에는 물(W)의 이동을 허용 또는 차단할 수 있도록 제1밸브(151, 153)가 배치된다. 제1유로(150)는 저장 탱크(100)와 펌프/터빈(410) 사이에서 제2유로(152)와 제3유로(154)로 분기되는데, 제2유로(152)는 저장 탱크(100)의 하측부와 연결되며, 제3유로(154)는 분무 장치(300)와 연결된다. 제2유로(152)에는 물(W)의 이동을 허용 또는 차단할 수 있도록 제2밸브(155)가 배치되며, 제3유로(154)에도 물의 이동을 허용 또는 차단할 수 있도록 제3밸브(157)가 배치된다.
공기 주입 유로(510)는 저장 탱크(100)에 공기(A)를 주입할 수 있도록 저장 탱크(100)와 연결된다. 공기 주입 유로(510)에는 공기 주입 유로(510)의 개폐를 제어하기 위한 밸브(511)와, 저장 탱크(100)에 공기를 주입하기 위한 공기 펌프(512)가 설치된다.
공기 배출 유로(520)는 저장 탱크(100)에 저장된 공기(A)를 배출시킬 수 있도록 저장 탱크(100)와 연결된다. 공기 배출 유로(520)에는 공기 배출 유로(520)의 개폐를 제어하기 위한 밸브(522)가 배치된다.
한편, 본 실시예에서는 공기 주입 유로(510)과 공기 배출 유로(520)의 기능적인 측면을 강조하여 별도의 구성인 것처럼 설명하였으나, 공기 주입 유로(510)과 공기 배출 유로(520)는 상술한 기능을 수행하는 것인 이상, 반드시 물리적으로 분리되어 있을 필요는 없다. 즉, 공기 주입 유로(510)과 공기 배출 유로(520)는 각각 별개의 유로로 이루어지지 않고 하나의 유로를 시간적으로 나누어 사용하는 것일 수도 있다.
분무 장치(300)는 제3유로(154)와 연결되며, 저장 탱크(100)의 내부(102)에 물(W)을 분사하기 위한 분사 노즐을 구비한다. 즉, 분무 장치(300)는 제1유로(150)의 펌프(410)로부터 물을 공급받아 이를 저장 탱크(100)의 내부로 분사해준다. 분무 장치(300)의 분사 노즐은 저장 탱크(100)에 물을 분무할 수 있도록, 제3유로(154)로부터 유입되는 물을 작은 물방울의 형태로 만들어준다. 분무 장치(300)가 저장 탱크(100) 내에 물을 분무하면 저장 탱크(100) 내의 공기에는 수증기가 포화되거나 물론 작은 크기의 물방울이 부유하게 된다. 분무된 물 중에서 수증기 형태로 상태 변환하거나 공기(A) 중에 부유하는 것을 제외하고는 저장 탱크(100)의 하측에 액체 상태로 고이게 된다.
펌프/터빈(410)은 제1유로(150)에 배치되며, 제1유로(150)로 물(W)이 흐름에 따라서 그 수차가 정방향 및 역방향으로 회전된다. 즉, 펌프/터빈(410)은 물(W)이 레저버(200)에서 저장 탱크(100)로 이동할 때는 수차가 정방향으로 회전되어 펌프로서 기능하고, 물이 저장 탱크(100)에서 레저버(200)로 흐를 때는 수차가 역방향으로 회전되는 터빈으로서 기능할 수 있다. 본 실시예에서는 펌프/터빈(410)이 일체로 구성되어 수차의 회전 방향에 따라서 어떤 때는 펌프로 기능하고, 어떤 때는 터빈으로 기능하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 펌프와 터빈이 별도의 분리된 구성으로 이루어질 수 있다. 예컨대 제1유로(150)의 일부 구간을 각각 제1분기 유로(미도시)와 제2분기 유로(미도시)로 병렬적으로 분기시키되, 물(W)이 레저버(200)에서 저장 탱크(100)로 흐를 때는 제1분기 유로(미도시)만을 통과하도록 하고 물이 저장 탱크(100)에서 레저버(200)로 흐를 때는 제2분기 유로(미도시)만을 통과하도록 한 다음, 제1분기 유로에는 펌프를 설치하고 제2분기 유로에는 터빈을 설치하는 방법으로 펌프와 터빈을 별개로 설치할 수도 있다.
모터/발전기(420)는 펌프/터빈(410)에 연결되며, 펌프/터빈(410)의 수차의 회전에 따라서 함께 회전되는 회전자를 구비한다. 즉, 모터/발전기(420)는 상황에 따라서 펌프를 강제회전시키는 모터로 기능하거나, 터빈의 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 발전기로서 기능할 수 있다.
모터/발전기(420)가 모터로서 기능할 경우, 그 모터(420)는 외부로부터 전력을 공급받아 펌프(410)의 수차를 강제적으로 회전시킨다. 펌프(410)를 구동시키기 위한 모터(420)에 전력을 공급하는 전력원은 기존의 발전 설비, 예컨대 화력, 수력 발전소로부터 생산되는 여분의 전력일 수도 있고, 신재생 에너지 발전 설비, 예컨대 태양광 발전소, 태양열 발전소, 풍력 발전소, 조력 발전소, 파력 발전소 등일 수도 있다.
모터/발전기(420)가 발전기로서 기능하는 경우, 그 발전기(420)는 저장 탱크(100) 내의 공기(A)의 압력에 의해 물이 저장 탱크(100)에서 레저버(200)로 이동되어 제1유로(150)의 펌프/터빈(410)의 수차가 역회전하면 그 회전력을 이용하여 발전을 수행한다. 즉, 발전기(420)는 제1유로(150)의 펌프/터빈(410)이 터빈으로서 기능하는 경우에 터빈의 회전력을 전력으로 변환시켜 주는 역할을 한다.
한편, 본 실시예에서는 모터/발전기(420)가 모터와 발전기가 일체로 형성되어 상황에 따라서 모터 또는 발전기로서 그 기능이 변동되는 것으로 설명하였으나, 모터와 발전기는 일체형이 아니라 별개의 분리된 구성으로 이루어질 수도 있다. 예컨대 제1유로에 펌프 및 터빈이 별도로 설치되는 경우에는 펌프에는 모터가 연결되고, 터빈에는 발전기가 연결되는 형태로 이루어질 수도 있다.
발전기(420)에 의해서 생산된 전기 에너지는 발전 설비의 생산 전력이 부족한 경우에 이를 보충하는데 사용될 수도 있고, 신재생 에너지와 같이 단위 시간당 발전량이 변동되는 경우에 이를 평활하기 위해서 사용될 수도 있다.
다음으로 본 실시예의 에너지 저장 시스템의 작동 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 실시예의 에너지 저장 시스템의 작동 방법을 개략적으로 설명한 개략도이다.
도 2를 참조하면 본 실시예의 에너지 저장 시스템의 작동 방법은, 저장 탱크(100)에 공기를 주입하는 단계(S10), 저장 탱크(100)에 물을 주입하고 공기를 압축하는 단계(S20), 저장 탱크(100)를 밀폐하고 에너저를 저장하는 단계(S30), 저장 탱크(100)의 물을 배출하는 단계(S40), 배출되는 물의 압력으로 전기 에너지를 생산하는 단계(S50)를 구비한다.
저장 탱크(100)에 공기를 주입하는 단계(S10)는 저장 탱크(100)의 내부에 공기를 채워놓는 단계이다. 저장 탱크(100)에 공기를 채우기 위해서는 공기 주입 유로(510)를 개방하고 공기 펌프(512)를 가동시킴으로써 수행될 수 있다. 공기 펌프(512)는 저장 탱크(100)에 공기를 채워둘 수 있으면 충분하므로, 높은 압축비를 가지는 고출력의 압축기일 필요는 없다. 저장 탱크(100)에 공기를 주입하는 단계(S10)에서 공기가 과도하게 주입된 경우에는 공기 배출 유로(520)를 개방하여 공기를 대기 중으로 배출시킬 수도 있다.
저장 탱크(100)에 물을 주입하고 공기를 압축하는 단계(S20)는, 레저버(200)의 물을 저장 탱크(100)로 주입함으로써 레저버(200) 내의 공기를 압축하는 단계이다. 도 3A는 저장 탱크(100)에 물을 주입하고 공기를 압축하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3A를 참조하면 본 단계에서 레저버(200)의 물은 제1유로(150) 및 제2유로(152)를 통해서 저장 탱크(100)로 이동된다. 이때, 공기 주입 유로(510) 및 공기 배출 유로(520)는 모두 폐쇄된 상태이므로, 저장 탱크(100) 내의 공기를 압축되어 진다. 제1유로(150)로 물을 강제적으로 이동시키기 위해서 펌프(410)에 연결된 모터(420)이 가동되는데, 모터(420)는 발전소로부터 여분의 전력을 공급받아서 가동될 수 있다.
저장 탱크(100)에 물이 주입되어 저장 탱크(100) 내의 공기가 압축되면 열이 발생하는데, 공기의 압축에 의해서 발생된 열은 물(W)로 전달된다. 물은 비열이 매우 높은 물질로서 대량의 열량이 출입하더라도 온도의 변화가 매우 적은 성질을 가진다. 그러므로 본 단계에서는 저장 탱크(100) 내의 공기가 압축되더라도 압축에 의해 발생되는 열을 물이 흡수하여, 공기의 온도 상승이 효과적으로 억제될 수 있다. 즉, 본 단계에서 공기의 압축 과정은 등온 압축 과정과 유사한 형태를 가진다. 이와 같이 본 단계에서는 공기가 등온 압축 과정을 거치기 때문에, 압축 시 공기 온도의 상승에 따른 압축 효율의 저하 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
또한, 저장 탱크(100) 내의 물은 수증기 형태로 상태 변환하면서 등온적으로 열을 흡수하기도 하므로, 더욱 저장 탱크(100) 내의 공기의 온도가 상승하는 것을 추가적으로 억제해 줄 수 있다.
또한, 본 실시예와 같이 물을 펌핑하여 공기를 압축하는 경우, 공기 압축기를 이용하여 공기를 압축하는 경우에 비해 휠씬 용이하게 고압의 공기를 생성할 수 있다. 왜냐하면 공기 압축기의 경우는 100 bar 이상의 고압을 얻기 위해서 출력 및 규모가 매우 커져야 하는데 반해서, 액체 펌프의 경우는 비교적 손쉽게 100 bar 이상의 양정을 얻을 수 있기 때문이다. 이와 같이 본 실시예의 에너지 저장 시스템(1)은, 공기 압축기를 사용하는 경우에 비해서 설치가 매우 용이함은 물론, 에너지의 활용 효율 면에서도 매우 우수한 장점을 가진다.
한편, 저장 탱크(100)에 물을 주입하고 공기를 압축하는 단계(S20)는 저장 탱크(100) 내에 물을 분무하는 단계(S22)를 포함할 수도 있다. 도 3B는 저장 탱크(100)에 물을 분무하면서 저장 탱크(100) 내의 공기를 압축하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3B를 참조하면 레저버(200)의 물은 제1유로(150), 펌프(410), 제3유로(154) 및 분무 장치(300)를 거쳐 저장 탱크(100) 내로 유입된다. 분무된 물은 작은 입자의 형태로 공기 중에 부유하게 되므로, 저장 탱크(100) 내의 공기와의 접촉 면적이 매우 크다. 따라서 저장 탱크(100)로 유입된 물(W)과 저장 탱크(100) 내의 공기(A) 사이의 열교환이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 미립의 물은 신속하게 수증기로 상태 변환할 수 있기 때문에, 더욱 효과적으로 저장 탱크(100) 내의 공기의 온도 상승을 억제할 수 있다.
이상에서는 저장 탱크(100)에 물을 주입하여 공기를 압축하는 단계(S20)에 있어서 제2유로(152) 또는 제3유로(154)를 선택적으로 이용하는 것으로 설명하였으나, 제2유로(152)와 제3유로(154)를 상황에 따라서 선택적 또는 조합적으로 사용될 수도 있다. 예컨대 제2유로(152)를 통해서 저장 탱크(100)에 물을 주입하면서, 제3유로(154)를 통한 분무 장치(300)의 작동은 상황에 따라서 간헐적으로 이루어질 수도 있는 것이다.
저장 탱크(100)를 밀폐하고 에너지를 저장하는 단계(S30)는, 도 4에 도시된 바와 같이 저장 탱크(100) 내에 고압이 형성된 상태에서 제2유로(152), 제3유로(154), 공기 주입 유로(510), 공기 배출 유로(520)를 모두 폐쇄하여 저장 탱크(100)가 고압으로 유지되도록 하는 단계이다. 즉, 발전소에서 생산된 여분의 에너지는 펌프(410)에 연결된 모터(420)를 가동시킴으로써 압력 에너지의 형태로 저장 탱크(100)에 저장된다. 저장 탱크(100)에는 다량의 물이 저장되어 있어서 온도의 변화가 더디므로, 저장된 에너지의 일부가 열 에너지의 형태로 소산되는 것이 효과적으로 저감될 수 있다.
저장 탱크(100)에 물을 배출하는 단계(S40)는, 저장 탱크(100)의 물을 제1유로(150)를 통해서 레저버(200)로 배출하는 단계이다. 도 5는 저장 탱크(100)에 물을 배출하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제3유로(154)가 폐쇄된 상태에서 제1유로(150) 및 제2유로(152)가 개방되면 저장 탱크(100) 내의 공기의 압력에 의해서 물이 제1유로(150)의 터빈(410)을 거쳐 레저버(200)로 이동된다. 저장 탱크(100) 내의 압축 공기는 팽창하면서 저장 탱크(100) 내에 고여있는 물, 공기 중에 포함된 수증기의 응결에 따른 잠열로부터 열을 흡수한다. 따라서 압축 공기는 팽창에도 불구하고 온도가 일정하게 일정하게 유지, 즉 등온 팽창 과정에 유사한 열역학적 과정을 거치게 되므로, 팽창에 따른 온도 저하로 인한 압력의 손실이 효과적으로 감소될 수 있다.
배출되는 물의 압력으로 전기 에너지를 생산하는 단계(S50)는, 저장 탱크(100) 내의 압력에 의해서 물이 저장 탱크(100)에서 레저버(200)로 이동함에 따라서 제1유로(150)의 터빈(410)이 회전되어 터빈(410)에 연결된 발전기(420)가 전력을 생산하는 단계이다. 제1유로(150)에는 터빈(410)의 회전량 및 발전기(420)의 발전량을 조절할 수 있도록, 유량 및 수압을 조절하기 위한 유량 조절 밸브 및 수압 조절 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 발전기(420)에 의해서 생산된 전력은 타 발전소의 발전량을 평탄화하거나, 타 발전소의 전력 생산량이 전력 수요에 미치지 못할 경우 이를 보충하는 용도로 사용될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 본 실시예의 에너지 저장 시스템(1)의 경우는 압축 공기의 팽창 시에 등온 팽창 과정에 가까운 열역학적 과정을 거치게 되므로, 공기의 팽창 및 온도 저하에 따른 발전 효율이 급격하게 저하되는 현상이 효과적으로 감소될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 실시예의 에너지 저장 시스템은 저장 탱크(100)의 공기가 등온 과정을 따르기 때문에, 단열 과정을 따른 기존의 압축 공기 에너지 저장 시스템(CAES)에 비해서 에너지 저장 효율 및 에너지 생산 효율면에서 매우 우수함을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예의 에너지 저장 시스템(2)은, 저장 탱크(100), 레저버(200), 제1유로(150), 공기 주입 유로(510), 공기 배출 유로(520), 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420), 압축기(600) 및 공기압 터빈 발전기(700)를 구비한다. 본 실시예의 저장 탱크(100), 레저버(200), 제1유로(150), 공기 주입 유로(510), 공기 배출 유로(520), 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420)는 도 1의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
압축기(600)는 공기 주입 유로(510)에 설치되어, 고압의 공기를 저장 탱크(100)에 주입하는 역할을 한다. 압축기(600)는 단순히 저장 탱크(100)에 공기를 주입하는 것뿐 아니라, 저장 탱크(100) 내의 압력을 고도로 높일 수 있도록, 도 1의 에너지 저장 시스템(1)의 공기 펌프(512)에 비해서 압축비 및 출력이 매우 큰 압축기이다. 압축기(600)는 압축비 및 압축 효율을 높이기 위해서 다단으로 연결되며 인터쿨러를 구비하는 압축기일 수 있다.
공기압 터빈 발전기(700)는 공기 배출 유로(520)에 설치되어, 저장 탱크(100)에서 공기 배출 유로(520)를 따라 고압의 공기가 배출되면 공기의 압력 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 기능을 수행한다.
이하, 본 실시예의 에너지 저장 시스템(2)을 이용하여 에너지를 저장하였다가 필요한 경우에 저장된 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방법에 대해서 설명한다.
도 7은 본 실시예의 에너지 저장 시스템의 작동 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예의 에너지 저장 시스템(2)은 저장 탱크(100)에 압축 공기를 저장하는 단계(S100), 저장 탱크(100)에 물을 주입하여 압축 공기를 재압축하는 단계(S200), 저장 탱크(100)를 밀페하고 에너지를 저장하는 단계(S300), 저장 탱크(100)의 물을 배출하는 단계(S400), 배출되는 물의 압력을 이용하여 발전하는 단계(S500), 저장 탱크(100) 내의 압축 공기를 배출하는 단계(S600) 및 배출되는 압축 공기를 이용하여 발전하는 단계(S700)를 거치면서 작동한다.
저장 탱크(100)에 압축 공기를 저장하는 단계(S100)는 공기 주입 유로(510)의 밸브(511)를 개방하고, 압축기(600)를 이용하여 강제적으로 저장 탱크(100) 내의 공기압을 증가시키는 단계이다. 본 단계는 저장 탱크(100) 내에 물을 분무하는 단계(S110)를 더 구비할 수 있다. 도 8은 공기를 저장 탱크(100) 내에 공기를 압축함과 동시에 물을 분무하여 온도를 유지시키는 것을 개략적으로 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(100) 내의 공기를 압축함과 동시에 물을 분무하여 주면 공기의 압축에 따른 온도 상승 및 압축 효율의 저하 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
저장 탱크(100)에 물을 주입하여 압축 공기를 재압축하는 단계(S200)는, 압축기에 의해서 미리 정해진 압력까지 공기의 압축이 완료된 이후에 펌프(410)로 물을 저장 탱크(100)에 강제 주입함으로써 저장 탱크(100) 내의 공기를 추가적으로 압축하는 단계이다. 도 9는 저장 탱크(100)에 물을 주입하여 압축 공기를 재압축하는 단계를 개략적으로 도시한 것으로, 도 9를 참조하면 본 단계에서 저장 탱크(100)의 공기 주입 유로(510)는 폐쇄되며 제2유로(152) 및/또는 제3유로(154)를 통하여 저장 탱크(100)에 물이 주입된다. 일반적으로 펌프(410)는 압축기(600)의 압축 한계치보다 높은 압력 수두를 만들 수 있으므로, 저장 탱크(100) 내의 공기의 압력이 높아진 상태이더라도 이보다 더 높은 압력으로 물을 강제적으로 주입시킬 수 있다. 저장 탱크(100)에 물이 주입되는 과정에서 공기는 재차 압축되기 때문에, 공기의 온도의 상승을 더욱 억제하기 위하여 분무 장치(300)로 물을 분사시킬 수도 있다. 본 단계에서 저장 탱크(100) 내의 공기를 압축하기 위한 펌프(410)는 잉여 전력에 의해서 가동될 수 있다.
저장 탱크(100)를 밀폐하고 에너지를 저장하는 단계(S300)는, 도 10에 도시된 바와 같이 저장 탱크(100)에 연결된 제2유로(152), 제3유로(154), 공기 주입 유로(510) 및 공기 배출 유로(520)를 모두 차단하고 저장 탱크(100)를 밀폐시켜 압력을 유지함으로써, 압력 에너지를 저장하는 단계이다. 저장 탱크(100) 내에는 다량이 물이 들어있으므로 온도가 매우 일정하게 유지될 수 있다.
저장 탱크(100)의 물을 배출하는 단계(S400)는, 제2유로(152)를 개방하여 물을 저장 탱크(100)에서 레저버(200)로 이동시키는 단계이다. 이 단계에서 물은 제2유로(152) 및 제1유로(150)를 통해 이동하며, 제1유로(150)에 배치된 터빈(410)을 회전시킨다.
배출되는 물의 압력을 이용하여 발전하는 단계(S500)는, 제1유로(150)를 이동하는 물의 압력에 의해서 터빈(410)이 회전됨으로써, 터빈(410)에 연결된 발전기(420)가 터빈(410)의 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 단계이다. 도 11은 배출되는 물의 압력을 이용하여 발전하는 단계를 개략적으로 도시한 것으로, 도 11를 참조하면 제1유로(150)를 흐르는 물에 압력에 의해서 터빈(410) 및 이에 연결된 발전기(420)가 작동된다. 즉, 저장 탱크(100)에 압력의 형태로 저장되어 있던 에너지는 전기 에너지의 형태로 변환되는 것이다. 제1유로(150)에는 터빈(410)을 통과하는 유량 및 압력을 제어할 수 있도록 유량 조절 밸브(미도시) 또는 압력 조절 밸브(미도시)가 배치될 수도 있다.
저장 탱크(100)에서 물이 배출되면서 저장 탱크(100)의 압력이 낮아지더라도, 저장 탱크(100) 내의 수증기의 잠열 및 저장 탱크(100) 내의 고여있는 물이 가진 열량에 의해서 저장 탱크(100) 내의 온도는 비교적 일정하게 유지될 수 있다. 따라서 발전 효율의 급격한 저하가 효과적으로 억제될 수 있다.
저장 탱크(100) 내의 압축 공기를 배출하는 단계(S600)는, 저장 탱크(100) 내에 들어있는 고압의 공기를 공기 배출 유로(520)로 배출하는 단계이다. 저장 탱크(100) 내의 압축 공기를 배출하는 단계는, 저장 탱크(100)에서 물을 배출하여 발전을 수행한 이후에 수행될 수도 있고, 저장 탱크(100)의 물을 배출하여 발전함과 동시에 수행될 수 있다.
배출되는 압축 공기를 이용하여 발전하는 단계(S700)는 공기 배출 유로(520)로 배출되는 공기의 압력을 이용하여 터빈을 돌리고 터빈의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 단계이다. 도 12는 이러한 과정을 개략적으로 도시한 것으로, 도 12를 참조하면 공기압 터빈 발전기(700)을 돌리기 위하여 고압의 공기를 배출하면, 공기가 팽창되면서 열을 흡수하게 되는데, 그 열은 수증기의 잠열 및 액체 상의 물로부터 공급될 수 있다. 따라서 본 실시예의 경우, 공기가 배출되면서 팽창되더라도 공기의 온도의 급격한 저하 및 이에 따른 출력의 급격한 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 본 실시예의 압축 공기를 이용하여 발전하는 단계(S700)는 도 12에 도시된 바와 같이 공기 배출 유로(520)에 터빈 및 발전기를 설치하는 형태로 이루어질 수도 있으나, 발전량을 높이기 위해서 압축 공기로 연료를 연소시키는 방법도 고려될 수 있다.
도 13은 배출되는 압축 공기를 이용하여 연료를 연소시켜 발전하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 13을 참조하면, 공기 배출 유로(520)로 배출되는 압축 공기는 연소기(710)로 유입되어 연료와 혼합되고, 연소 반응에 의해서 고온 고압의 연소 가스를 형성한다. 연소 가스는 터빈(720)으로 유입되어 터빈(720)을 회전시킴으로서 발전기(700)가 더 큰 출력으로 전력을 생산할 수 있도록 한다. 이때, 터빈(720)을 통과한 연소 가스는 배기 유로(530)을 통해서 외부로 방출되는데, 방출에 앞서서 재생열교환기(900)로 유입된다. 재생열교환기(900)는 방출되는 연소 가스의 열을 이용하여 연소기(710)로 주입되기 전의 압축 공기를 가열해 주는 역할을 한다. 연소기(710)로 주입되기 이전의 압축 공기가 가열되면 압축 공기의 온도, 부피 및 압력이 상승하게 된다.
이와 같이 압축 공기로 연료를 연소시켜 발전기를 가동시키는 경우에는, 단순히 압축 공기의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 경우에 비해서 고온 고압의 연소 가스를 얻을 수 있으므로 발전기의 출력이 증가한다. 또한, 연료의 양을 제어함으로써 발전기의 전력 생산량을 비교적 일정하게 가져갈 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이, 본 실시예의 에너지 저장 시스템(2)은, 압축기(600)를 이용한 공기의 압축과 물 펌핑에 의한 공기의 압축을 조합하여 사용함으로 공기의 압축 효율 및 발전 효율이 기존의 CAES 시스템에 비해서 매우 우수하다.
한편, 상기의 실시예에서는 압축기를 이용한 공기의 압축이 수행된 다음, 펌프(410)에 의한 공기의 재압축이 수행되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 압축기(600)를 이용한 공기의 압축과 펌프(410)에 의한 공기의 재압축은 동시에 이루어질 수도 있고, 만일 압축기(600)의 압축 성능이 펌프(410)의 양정에 비해서 우수한 경우에는 펌프(410)에 의한 공기의 압축이 먼저 이루어지고 압축기(600)에 의한 공기의 압축이 이후에 이루어질 수도 있다. 각 공기의 압축 과정에서는 압축 공기에 의한 온도 상승을 방지할 수 있도록, 저장 탱크(100)에 물을 어느 정도 채워두거나 저장 탱크(100) 내로 물을 분무하는 것이 바람직할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에 대해서 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 14를 참조하면 본 실시예의 에너지 저장 시스템(3)은 저장 탱크(100), 레저버, 제1유로(150), 공기 주입 유로, 공기 배출 유로, 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420)를 구비한다. 저장 탱크(100), 레저버, 제1유로(150), 공기 주입 유로, 공기 배출 유로, 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420)의 기능에 대해서는 상술한 실시예의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
도 14에 도시된 바와 같이 본 실시예의 에너지 저장 시스템(3)에 있어서, 레저버는 인공 호수 또는 자연 호수일 수 있다. 또한, 본 실시예의 에너지 저장 시스템(3)의 저장 탱크(100)는 레저버의 하측 지하에 매립되는 형태로 설치될 수 있다. 이와 같이 레저버가 호수이고, 그 아래에 저장 탱크(100)가 설치되는 경우, 저장 탱크(100)의 설치를 위한 별도의 공간을 확보할 필요가 없다. 또한, 레저버의 주변에 시민들을 위한 휴식 공간을 조성함으로써 시민들의 편의를 향상시킬 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(3)에 따르면, 주변에 설치된 신재생 에너지 발전 설비(10), 예컨대 풍력 발전의 출력을 효과적으로 평활시킬 수 있음은 물론, 주민들의 생활 환경 향상에도 크게 도움이 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에 대해서 설명한다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 도시한 것으로, 본 실시예의 에너지 저장 시스템(4)은 저장 탱크(100), 레저버, 제1유로(150), 공기 주입 유로, 공기 배출 유로, 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420)를 구비한다. 저장 탱크(100), 레저버, 제1유로(150), 공기 주입 유로, 공기 배출 유로, 분무 장치(300), 펌프/터빈(410), 모터/발전기(420)의 기능에 대해서는 상술한 실시예의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
본 실시예의 에너지 저장 시스템(4)은 레저버로서 바다를 이용한다. 이와 같이 바다를 이용하는 경우에는 수량이 부족할 염려가 없다. 또한, 바다 저면의 지하는 계절에 따른 온도 변화가 거의 없으므로, 저장 탱크(100)를 바다 저면의 지하에 매립함으로써 저장 탱크(100)를 항상 일정한 온도로 유지할 수 있다. 저장 탱크(100)의 온도가 일정하게 유지되면 압축 효율도 일정하게 유지될 수 있으므로 에너지 저장 능력을 계절에 무관하게 유지할 수 있다.
또한, 해안에는 조력 및 파력 발전의 설치가 가능하며, 바람이 많기 때문에 풍력 발전소를 설치하기도 유리한 입지를 가지므로, 이러한 신재생 에너지 발전 설비(10)와 함께 본 실시예의 에너지 저장 시스템(4)을 해안에 설치함으로써 신재생 에너지 발전 설비(10)를 더욱 효율적으로 운영할 수 있도록 해준다.
이상, 본 발명의 일부 실시예에 따른 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 방법에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다른 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
예컨대 상기 실시예의 에너지 저장 시스템(1,2,3)은 분무 장치(300)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 에너지 저장 시스템(1,2,3)은 별도의 분무 장치(300)를 구비하지 않을 수도 있다. 만일 에너지 저장 시스템이 별도의 분무 장치를 구비하지 않는 경우에는 저장 탱크(100) 내의 물의 표면적이 넓어지도록, 저장 탱크(100)가 수평 방향으로 넓은 형태로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기의 실시예에서는 제1유로(150)에 설치된 발전기(420)를 이용하여 전력을 생산하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 에너지 저장 시스템은 제1유로(150)에 발전기(420)를 이용하지 않고 공기 배출 유로(520)에 설치된 공기압 터빈 발전기(700)만을 이용하여 전력을 생산할 수도 있고, 제1유로(150)의 발전기(420)와 공기 배출 유로(520)의 발전기(700)를 동시에 이용하여 전력을 생산하는 것일 수도 있다.
이외에도 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있음은 물론이다.
1,2,3 ... 에너지 저장 시스템
100 ... 저장 탱크
150 ... 제1유로
200 ... 레저버
300 ... 분무 장치
410 ... 터빈
420 ... 펌프 및 발전기
510 ... 공기 주입 유로
520 ... 공기 배출 유로

Claims (19)

  1. 밀폐 가능한 내부 공간을 구비하는 저장 탱크와,
    물을 저장하기 위한 공간을 구비하며, 상기 저장 탱크와 상기 레저버 사이의 물의 교환이 가능하도록 상기 저장 탱크에 연결되는 레저버와,
    상기 저장 탱크와 상기 레저버 간의 물의 이동을 선택적으로 허용 또는 차단할 수 있는 유로와,
    상기 저장 탱크 내의 공기가 압축되도록, 상기 레저버의 물을 상기 저장 탱크로 강제 주입할 수 하는 펌프와,
    상기 저장 탱크 내의 공기의 압력에 의해서 상기 저장 탱크에서 상기 레저버로 이동되는 물을 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 구비하는 에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전기는,
    상기 저장 탱크에서 상기 레저버로 물이 이동하여 상기 펌프의 수차가 역회전하면, 상기 펌프의 수차의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 것인 에너지 저장 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내부의 공기에 물을 분무하기 위한 분무 장치를 더 구비하는 에너지 저장 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분무 장치는,
    상기 펌프로부터 물을 공급받으며, 그 물을 상기 저장 탱크 내부의 공기로 분무하는 에너지 저장 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레저버는 호수이며,
    상기 저장 탱크는 상기 호수의 하측의 지하에 매립되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레저버는 바다이며,
    상기 저장 탱크는 상기 바다 저면의 지하에 매립되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 공기의 양을 조절할 수 있도록, 공기 주입 유로 및 공기 배출 유로를 더 구비하는 에너지 저장 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 공기의 압력이 증가되도록, 상기 저장 탱크 내에 압축 공기를 강제 주입할 수 있는 압축기를 더 구비하는 에너지 저장 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 압축 공기를 선택적으로 배출시킬 수 있는 공기 배출 유로를 더 구비하며,
    상기 공기 배출 유로로 배출되는 상기 압축 공기로부터 전력을 생산하는 터빈 발전기를 더 구비하는 에너지 저장 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 압축 공기를 선택적으로 배출시킬 수 있는 공기 배출 유로를 더 구비하며,
    상기 저장 탱크에서 배출된 상기 압축 공기로 연료를 연소시켜 연소 가스를 형성하는 연소기를 더 구비하며,
    상기 연소기에서 배출되는 상기 연소 가스를 이용하여 전력을 생산하는 터빈 발전기를 더 구비하는 에너지 저장 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 터빈 발전기를 통과한 상기 연소 가스의 열을 상기 저장 탱크에서 배출되는 압축 공기로 전달하는 재생열교환기를 더 구비하는 에너지 저장 시스템.
  12. 밀폐 가능한 내부 공간을 구비하는 저장 탱크에 내에 물을 강제 주입하여, 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계;
    상기 저장 탱크를 밀폐시켜 상기 저장 탱크 내의 압력을 유지하는 단계;
    상기 저장 탱크 내의 공기의 압력에 의해서, 상기 저장 탱크 내의 물을 배출하는 단계;
    상기 배출되는 물의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 단계를 포함하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    압축기로 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계를 더 구비하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계는,
    상기 저장 탱크 내의 공기의 압력이 미리 정해진 압력에 이를 때까지 수행되며,
    상기 저장 탱크 내에 물을 주입하여 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계는,
    상기 저장 탱크 내에 압축 공기를 주입하는 단계 다음에 수행되어, 상기 저장 탱크 내의 공기의 압력을 더욱 상승시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 압축 공기에 물을 분무하는 단계를 더 포함하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 저장 탱크 내의 압축 공기에 물을 분무하는 단계는,
    상기 저장 탱크 내에 물을 강제 주입하여 상기 저장 탱크 내의 공기를 압축하는 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 저장 탱크에 저장된 압축 공기를 배출하면서, 그 배출되는 압축 공기의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 단계를 더 구비하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 저장 탱크에 저장된 압축 공기를 배출하고, 배출된 압축 공기로 연료를 연소시키는 단계와,
    상기 연소 가스의 압력을 이용하여 전력을 생산하는 단계를 더 구비하는 에너지 저장 및 회수 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전력 생산 단계를 거친 후의 상기 연소 가스의 열로 상기 저장 탱크에서 배출되는 압축 공기를 가열하는 재가열 단계를 더 구비하는 에너지 저장 및 회수 방법.
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