이차전지에 의한 전력저장은 콤팩트하고 여러 가지 용도로 이용할 수 있는 가능성이 있다. 또한 기술적으로도 높은 레벨이므로 큰 관심을 받으며 대규모 연구개발이 진행되고 있다. 이번 호부터 환경대책, 부하평준화, 모바일용 최신 기술로 각광받고 있는 이차전지에 대해 몇 회에 걸쳐 개관한다. - 편집자 주개요나트륨-유황전지(NAS 전지)는 야간의 전력을 저장하여 낮 시간에 이용하는 것으로, 부하평준화를 실시하고 전력설비의 합리적 이용을 촉진하기 위해 개발·도입한 전지이다.이 전지는 전기요금을 줄임과 동시에 순시전압 저하대책 등 부가가치를 갖춘 상품으로 소비자에게 도입되고 있다. 이번 장에서는 도쿄전력(주)에서 개발한 NAS 전지의 현황과 향후 전망에 대해 설명한다. NAS 전지의 개발 배경전력수요는 주간과 야간, 그리고 계절에 의해서 큰 차이가 난다. 이때까지 전기는 저장할 수 없는 것으로써 발전(發電)할 때만 사용할 수 있었다. 그 때문에 전력회사에서는 한여름의 낮 시간에 발생하는 최대전력에 대비하여 발전소나 유통설비를 증강해야만 했다. 다소 여유가 있는 야간에 전력을 저장하여 주간에 그것을 방출해 사용할 수 있으면, 전력설비의 효율적 운용이 가능해져 발전·유통설비로의 투자억제가 가능해진다. 전력회사에서는 피크 시간대를 대비하여 양수발전소를 건설하여 대응해왔는데, 수요지 주변에 설치 가능한 전력저장설비가 있으면 보다 효과적인 대책이 될 수 있다. 나트륨-유황전지(이하 NAS 전지)는 콤팩트하기 때문에 수요지 주변에 분산설치가 가능하고, 부하평준화 효과로 인해 설비투자를 억제할 수 있으며, 송전손실의 저감 뿐 아니라 화석연료비율이 낮은 야간 전력의 사용에 의한 CO2의 삭감도 기대할 수 있다는 이점이 있다. 또한 최근에는 전기사업법의 개정에 의한 전력의 자유화로, 소비자는 자기가 원하는 가격이나 서비스를 제공하는 전력공급자를 선택할 수 있는 등 전기사업을 둘러싼 상황은 계속 변화하고 있다. 이런 상황에서 전력저장기술은 부하평준화 뿐만 아니라 무정전 전원기능, 자연 에너지 등 변동하는 전원의 출력 보상이라고 하는 점에서 크게 부각되고 있다.도쿄전력(주)에서는 1983년에 NAS 전지의 개발을 착수하였고, 1984년부터는 일본 가이시(주)와 협력하여 베타 알루미나, 단전지, 모듈 전지의 개발을 진행해왔다. 1992년에는 이제까지의 기술개발성과를 기본 삼아 실용원형기 50kW급 전지의 실증시험을 실시, 각 소(所)에서 여러 가지 실증시험을 거쳐 상품화하였으며, 2002년부터 소비자에게 본격적으로 판매를 시작하였다. 단전지는 소형 단전지부터 개발을 시작, 각종 기술개량을 거쳐 현재는 성능, 안전성, 내구성, 코스트의 모든 면에서 기술적으로 성숙한 대형 단전지(T5형)를 개발 중이다.NAS 전지는 재료로 나트륨과 유황을 사용하고 있기 때문에, 개발 당초 설치하는데 있어 소방법의 규제에 어느 정도 제약이 있었다. 도쿄전력(주)는 개발에 안전에 가장 중점을 두었으므로 설계면에서 다중 안전구조 등 여러 가지 방법을 채용, 연구를 계속하며 안전성 실험을 계속 반복하여 실시해 왔다. 특히 1994년에는 전문가와 소방행정에 관련된 사람들로 구성된 위원회의 지도 아래, 전지의 낙하·화재·침수와 같은 재해시 안전성 확인시험을 실시하여 안정성을 확인받았다. 이것으로 1999년에 소방청이 규제를 완화하여 설치·운전에 있어 제약이 거의 없어졌다. 단전지 및 모듈 전지의 개발(1) NAS 전지의 원리NAS 전지는 부극활물질에 ‘나트륨’, 정극활물질에 ‘유황’, 고체 전해질로 ‘베타 알루미나’라는 세라믹을 이용하는 전지이다. 베타 알루미나는 나트륨 이온만을 통과시키는 성질을 가진 세라믹으로, 이 베타 알루미늄을 사이에 두고 부극과 정극 사이를 나트륨 이온이 이동하는 것으로 충·방전이 이루어진다. (<그림 1> 참조)