Battery circularity for community shared energy storage system: the new city-district of Dietenbach in Freiburg, Germany

향후 수십 년 동안 세계는 매우 특정한 종류의 폐기물이라는 거대한 산에 직면해 있습니다. 바로 전기 자동차의 배터리입니다. 수백만 대의 차량이 주행 수명이 다함에 따라, 그 동력 장치들을 관리해야 할 과제가 남게 될 것입니다. 오랫동안 초점은 사람들이 이러한 자동차를 구매하도록 유도하고 필요한 도로와 충전소를 구축하는 데 맞춰져 왔으나, 배터리가 더 이상 차량을 구동하기에 충분하지 않게 되었을 때 어떻게 처리할지에 대해서는 상대적으로 주의를 기울이지 않았습니다. 여기서 '제2의 생애(second life)'라는 개념이 등장합니다. 중고 책이 새로운 독자를 찾을 수 있는 것처럼, 퇴역한 자동차 배터리는 종종 원래 용량의 약 80%를 유지하며 여전히 상당한 양의 전력을 보유할 수 있습니다. 이 무거운 팩들을 원자재를 얻기 위해 즉시 분해하는 것은 에너지 집약적이고 비용이 많이 들지만, 대신 이를 가정과 지역 사회의 전기를 저장하는 용도로 재용도화할 수 있습니다. '배터리 순환성(battery circularity)'이라고 알려진 이 접근 방식은 이 가치 있는 자원들을 가능한 한 오랫동안 사용 상태로 유지하는 것을 목표로 하며, 새로운 광물을 채굴해야 하는 필요성을 줄이고 우리 에너지 시스템의 전반적인 환경 영향을 낮추는 것을 목표로 합니다.

오슬로 대학교의 아리안 마주니(Arian Mahzouni)라는 연구자는 이 개념이 실제 환경에서 어떻게 작동할 수 있는지에 대해 면밀히 조사하였으며, 독일 프라이부르크의 디텐바흐(Dietenbach)라는 새로운 동네에 초점을 맞췄습니다. 이 지역은 2040년까지 최대 16,000명을 수용하도록 설계된 지속 가능한 생활의 모델로서 기초부터 구축되고 있습니다. 도시 계획가들은 이미 지붕과 벽면에 방대한 태양광 패널 네트워크를 배치하여, 특히 햇빛이 강한 여름철에 엄청난 양의 깨끗한 전기가 잉여 발생할 것으로 예상하고 있습니다. 그러나 전력을 생성하는 것은 싸움의 절반일 뿐입니다. 동네에는 밤이나 흐린 날을 위해 그 여분의 에너지를 저장할 방법이 필요합니다. 마주니의 연구는 퇴역한 전기차 배매터리가, 특히 '커뮤니티 공유 에너지 저장(community shared energy storage)' 시스템으로 사용될 때 해결책이 될 수 있는지를 조사합니다. 이 모델에서는 모든 가구가 각자 비싼 배터리를 구매하고 유지하는 대신, 동네가 하나의 크고 중앙 집중적인 저장 장치를 공유합니다. 이러한 공유 방식은 많은 가구가 자원을 모을 수 있게 하여 모두의 비용을 낮추고 전력의 흐름을 관리하기 쉽게 만듭니다.

연구에 따르면, 이러한 제2의 생애 배터리를 커뮤니티 환경에서 사용하는 것은 실용적이고 저렴한 길을 제시합니다. 오래된 자동차 배터리를 재용도화함으로써, 동네는 새로운 저장 시스템을 구매하는 높은 비용을 피할 수 있을 뿐만 아니라 재료를 즉시 재활용해야 하는 필요성을 늦출 수 있습니다. 이 연구는 디텐바흐의 사회적 구조가 이러한 종류의 프로젝트에 특히 적합하다고 강조합니다. 프라이부르크시는 협력적 주거 그룹과 협동조합의 강력한 역사를 가지고 있으며, 이곳에서 이웃들은 자신들의 주거 공간을 구축하고 관리하기 위해 함께 협력합니다. '비넨스톡(Bienenstock)' 협동조합이나 '프라이뢰메(FreiRäume)' 건축 그룹과 같은 단체들이 이미 이 새로운 구역을 계획하기 위해 형성되고 있습니다. 이러한 그룹들은 집단적인 의사결정을 내리도록 설계되어 있으므로, 공유 배터리 시스템을 관리하기 위한 자연스러운 플랫폼을 제공합니다. 연구진은 이러한 커뮤니티 그룹이 이 새로운 기술의 운반체가 되어, 주민들이 스스로 전기를 생산, 저장 및 공유하는 자립형 에너지 허브로 동네를 변화시킬 수 있다고 밝혔습니다.

하지만 이를 현실로 만드는 과정에는 상당한 장애물이 존재합니다. 연구는 기술과 사회적 그룹은 준비되었지만, 규칙과 규정은 아직 갖춰지지 않았다고 지적합니다. 가장 큰 과제 중 하나는 안전입니다. 이 배터리들은 자동차에서 사용되었기 때문에 각기 다른 이력을 가지고 있습니다. 어떤 것은 격하게 주행되었을 것이고, 어떤 것은 부드럽게 주행되었을 것이며, 어떤 것은 극한의 온도에 노출되었을 수도 있습니다. 사용된 배터리를 테스트하고 인증할 명확하고 통일된 표준이 없다면, 특히 이들이 대형 저장 장치에 함께 묶여 있을 때 화재나 오작동의 위험이 있습니다. 현재, 사용된 배터리를 제2의 생애를 위해 안전한지 평가하는 단일한 글로벌 규칙집은 존재하지 않습니다. 연구진은 이러한 시스템이 널리 채택되기 전에 정부와 산업계 리더들이 배터리의 수집, 운송 및 테스트에 대한 공통 가이드라인에 합의해야 한다고 주장합니다. 이러한 표준이 없다면, 잠재적인 안전 위험이 투자자와 주민들을 모두 겁먹게 할 수 있습니다.

연구에서 확인된 또 다른 주요 장애물은 참여할 수 있는 권한의 문제입니다. 프라이부렉 시는 임대 주택의 절반을 저렴한 사회적 주택으로 만들겠다는 목표를 포함하여 이 새로운 구역에 대한 야심 찬 계획을 가지고 있지만, 건설 비용의 현실이 정작 혜택을 입어야 할 사람들을 배제할 위협을 가하고 있습니다. 1단계 건설을 위한 토지 가격은 이미 매우 높으며, 향후 세입자들에게 예상되는 임대료는 지역 평균보다 상당히 높습니다. 이는 경제적으로 취약한 주민들이 커뮤니티 에너지 프로젝트를 통해 공과금을 낮출 수 있음에도 불구하고, 그들이 이 동네에서 밀려날 수 있는 상황을 만듭니다. 만약 부유한 주민들만이 디텐바흐에 살 수 있다면, 커뮤니티 공유 에너지 저장 시스템은 사회적 포용을 위한 도구가 아니라 사치스러운 기능이 될 위험이 있습니다. 연구는 이러한 경제적 장벽에 대한 세심한 주의를 기울이지 않는다면, 이 프로젝트가 정의롭고 지속 가능한 에너지 전환이라는 목표를 달성하는 데 실패할 수 있다고 경고합니다.

궁극적으로, 논문은 디텐바흐 프로젝트가 성공할 수 있는 재료를 갖추고 있지만, 이들을 하나로 묶어줄 더 강력한 프레임워크가 필요하다고 결론짓습니다. 물리적 공간은 이를 위해 설계되고 있고, 태양광 에너지는 풍부하며, 사회적 그룹들도 형성되고 있습니다. 부족한 것은 사용된 배터리의 안전을 다루고 이 새로운 에너지 시스템의 혜택이 부유한 사람들뿐만 아니라 모든 주민에게 공유되도록 보장하는 조율된 정책적 접근 방식입니다. 연구진은 국가 정부가 안전한 제2의 생애 배터리의 수집과 사용을 지원하기 위해 세금 감면이나 보조금과 같은 인센티브를 제공해야 한다고 제안합니다. 또한 산업계와 대중 모두에게 신뢰를 줄 수 있는 통일된 표준 세트가 필요함을 강조합니다. 만약 이러한 조각들이 제자리를 찾는다면, 디텐바흐 동네는 도시가 어떻게 잠재적인 폐기물 문제를 깨끗하고 공유된 에너지의 원천으로 바꿀 수 있는지를 보여주는 강력한 사례로서 전 세계에 본보기가 될 수 있습니다. 이 연구는 이것이 이미 해결되었다고 주장하는 것이 아니라, 사회적 및 규제적 도전 과제들이 기술적 도전 과제들과 마찬가지로 창의적으로 해결된다면, 이는 미래를 위한 실행 가능하고 필수적인 방향임을 밝히고 있습니다.