현대일렉트릭 ESS 조감도. /사진=현대일렉트릭 제공

-버려지는 전기, 에너지저장장치(ESS)로 잡는다

정부의 신재생에너지 도입 의지가 굳건하다. 2030년까지 신재생에너지 비중을 20%까지 늘리기 위해 탈 원전 정책과 함께 미세먼지를 줄이기 위한 노후 석탄화력발전소의 가동을 줄이는 상황.
신재생에너지의 도입속도가 빨라질 것으로 예상되는 가운데 전력효율성을 높이는 데 필수인 에너지저장장치(ESS)시장 성장세가 주목받고 있다.

ESS는 전력을 저장장치에 담아뒀다가 전기가 필요할 때 공급해 전력사용의 효율성을 높이는 시스템이다. 피크타임에 전력 부족을 방지하고 태양광과 풍력 등 신재생에너지의 상용화를 가능하게 하는 핵심설비로 꼽힌다.


산업통상자원부에 따르면 ESS의 세계시장 규모는 지난해 25억6000만 달러에서 2020년 150억달러, 2025년에는 292억달러로 급성장할 것으로 전망된다.
코캄 ESS 미국 듀크에너지 설치 사례. /사진=코캄 제공

◆ESS, 신재생에너지 블루오션

이에 업체들도 대규모 시설을 구축하며 달라질 에너지환경을 대비한다.
현대일렉트릭은 세계최대규모의 산업용 ‘에너지저장장치'와 ’공장에너지관리시스템'을 현대중공업 울산 본사에 구축한다고 6일 밝혔다. 현대중공업과 울산시, KEPCO 에너지솔루션의 ‘에너지효율화사업 공동추진’ 계획에 따른 것으로 오는 10월까지 설치를 마칠 계획이다.

현대일렉트릭이 수주한 ESS는 산업시설용으로는 세계 최대 용량인 50MWh로, 1만5000여명이 하루 동안 쓸 수 있는 양이다.

산업통상자원부와 네비건트 리서치 등에 따르면 ESS의 세계시장 규모는 올해 26억달러에서 2021년 55억달러로 연평균 약 20%가량 성장할 것으로 예상된다. 정부에서 올해부터 건축허가를 받는 공공기관 건물에는 ESS를 의무적으로 설치하도록 하면서 내수시장 역시 빠르게 성장해 2020년 5000억원 규모로 성장할 전망이다.

KT는 융합형 ESS사업을 추진한다. 인공지능(AI) 에너지관리플랫폼 ‘KT-MEG’을 통해 고객 맞춤형 최적운전 서비스, ESS 운영관리 솔루션 제공, KT-MEG을 통한 실시간 관제 등을 통해 차별화된 서비스를 제공한다고 6일 밝혔다.


ESS는 DR(수요반응 자원)과 융합하면 DR자원 추가등록 및 전력 피크요금을 절감할 수 있고 태양광발전 등 신재생발전과 연계하면 안정적인 전원공급과 REC(Renewable Energy Certificate) 판매수익을 극대화할 수 있다. 또 공장이나 공공기관 등 전기사용량이 많은 건물은 요금을 절감할 수 있다.

이미 지난 5월부터 국내최대 아연괴 생산업체 ‘영풍 석포제련소’에 ESS 피크제어 및 DR을 결합해 국내 최초·최대인 33MWh 규모의 ESS를 구축했다.

해외에서의 실적도 눈에 띈다. LG CNS는 해외수출로는 최대규모의 ESS시스템을 괌에 수출하는 성과를 거뒀다.

LG CNS는 지난 5월 미국령 괌에 40MW규모의 ESS시스템 구축사업을 수주하고 괌 전력청(GPA)과 최종 계약을 체결했다. 괌은 현재 전통적인 화력발전에 의존 중이며 40MW ESS는 기존 화력발전기 1기에 해당하는 규모다. LG CNS는 ESS시스템 구축과 함께 25년간 운영 및 유지보수를 진행한다.
LS산전 청주2사업장에 설치된 2MW급 태양광 발전 솔루션. /사진=LS산전 제공

◆ESS 관련특허도 꾸준히 증가

특허청에 따르면 우리나라는 ESS용 리튬 이차전지 분야에서 관련 특허출원이 늘어나는 것으로 나타났다.
지난 10년(2007~2016년)간 ESS용 리튬 이차전지의 특허출원은 총 279건이었으며, 연평균 출원건수가 2007~2010년에는 16.5건에 불과했지만 2011년부터 2013년에는 31건, 2014~2016년에는 40건으로 증가했다.

출원인 동향을 살펴보면 국내출원인이 53%로 국외출원인보다 많았다. 국내출원인 중 기업체가 78%로 가장 큰 비중을 차지했고 다음은 대학⋅연구소(17%), 개인(5%) 순이었다. 출원건수는 엘지화학(59건), 바스프(BASF)(15건)가 많았다.

이처럼 ESS에 관심이 늘어난 배경은 기존 전력체계는 피크타임 수요에 맞춰 발전용량을 확보하기 때문에 전력수요와 공급 간 불균형이 심했기 때문이다. 또 신재생에너지는 자연에 의존하는 발전원리 탓에 전력생산량 변화폭이 커서 안정적 수급에 단점을 드러낸다. 이에 ESS를 활용하면 전력수요가 적은 시간에 생산된 전력을 저장해두고 수요가 많은 시간에 공급하는 ‘부하 평준화’를 가능케 한다.

ESS로는 리튬 이차전지, NaS전지, 레독스 플로우 전지 등의 전지 방식, 위치에너지를 이용한 양수발전 방식, 플라이휠(Flywheel)을 이용한 기계식이 있다.

이 중 리튬 이차전지가 높은 에너지밀도, 높은 에너지효율, 용량변화 편의성 등의 장점을 갖춰서 ESS용으로 적합하다는 게 업계의 평. 최근 제조비용 하락으로 ESS용으로 활발히 도입되는 추세다.

손창호 특허청 에너지심사과장은 “신재생에너지가 주목받는 시점에서 에너지를 저장해 효율적으로 사용할 수 있는 ESS용 리튬 이차전지 분야의 시장성장이 기대된다”면서 “이를 뒷받침하기 위한 국내 기업들의 특허출원 증가가 예상된다”고 전망했다.