[투데이에너지 박동위 기자] 최근 전력공급난으로 ‘블랙아웃’ 우려가 커지면서 전력저장장치(ESS: Energy Storage System)가 높은 주목을 받고있다. 전력저장장치가 전력피크 관리에 효과적인 수단이자 신성장동력산업으로서 그 중요성이 부각되고 있다.
전력저장장치는 태양광·풍력 등 신재생에너지의 전력저장, 계통 안정화, 대량 전력저장 등의 활용이 가능해 에너지효율의 대안으로 꼽힌다.
이에 전력저장장치에 대해 집중 분석해 보고 국내외 현황 및 전력저장장치산업에 대해서 알아본다.
■전력저장장치란
전력저장장치는 리튬이차전지와 같은 기존의 중소형 이차전지를 대형화하거나 회전에너지, 압축공기 등으로 대규모 전력을 저장하는 장치를 말한다.
특히 쓰고 남는 전기를 저장해 재활용함으로써 ‘전력저수지’ 기능을 수행하고, 정전 시 비상전원으로 활용, 전력부하 관리에도 유용하다.
즉 전력 수요가 적을 때나 혹은 심야 등 전기가격이 저렴할 때 전기를 저장했다가 수요가 많거나 전기가격이 비쌀 때 꺼내 쓰는 장치를 말한다.
지금까지 전기 공급은 저장이 어려운 전기의 특성 상 수요보다 공급이 많을 경우 남는 전기는 고스란히 버려져 왔다.
하지만 ESS를 활용해 버려지는 전기를 저장해 놓으면 최대 수요에 맞춰 수요가 적을 때 버려지는 전기를 저장해서 사용할 수 있다.
주요 전력저장 방식에는 LiB(리튬이차전지), NaS(나트륨황전지), Super Capacitor(슈퍼커패시터), CAES(압축공기저장시스템) 등이 있으며 이중 리튬이차전지는 최근 중대형 전기차용과 전력저장용 상용화에 성공해 초기 시장을 주도하고 있다.
리튬이차전지는 최근 카메라, 노트북, 스마트폰 등의 소형에서 전기차, 로봇, 선박, 비행기 등 중대형으로 사용범위가 확대되고 세계시장 규모도 급속히 팽창하고 있다.
■신재생에너지 확대 필수
전력저장장치는 신재생에너지의 확대·보급에도 필수적이다.
전력저장장치는 태양광·풍력 등 신재생에너지로 생산한 전기를 저장했다가 안정적으로 전기를 공급하는 역할이 가능하다. 신재생에너지는 기후에 따라 품질이나 발전량이 일정치 않고 조절이 불가능하기 때문에 안정적인 공급 및 품질 측면에서 관리가 필요하다.
하지만 전력저장장치가 도입되면 이러한 신재생에너지의 한계를 극복할 수 있다.
즉 시간과 장소에 따라 출력이 변동하는 신재생에너지의 출력 안정화에 기여하고 여름에 전기가 최대로 소요되는 시간대인 오후 2~4시 사이에는 저장했던 전력으로부터 계통망으로 공급해 전력피크 수요에 대응할 수 있다.
즉 신재생에너지 확대의 열쇠를 전력저장장치가 쥐고 있는 셈이다.
■ESS산업 현황 및 전망
전력저장장치는 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 초기 시장형성 단계에 있으며 전체 120만kW(2011년 기준) 중 전력계통용이 80%, 무정전전원장치(UPS) 등 보조 서비스용이 20%를 점유하고 있다. 전력계통용시장은 미국이 78% 정도를 차지하며 최대 시장을 형성하고 있다.
전력저장장치는 전 세계적으로 전력수요가 증가함에 따라 세계시장은 급팽창할 전망이다. 전력저장시장은 2010년 2조원 규모에서 2013년 11조2,000억원, 2015년 24조원에서 2020년에는 약 47조원 규모로 성장할 것으로 예측되고 있다.
저장용량으로 보면 2011년 120만kW에서 2020년 2,015만kW로 약 16배 성장할 것으로 예측되고 있다.
리튬이차전지시장도 2015년부터 전력저장용 비중이 확대될 전망이다.
특히 현재 리튬전지 가격은 양산기준으로 100만원/kWh 수준이며 시장 확대로 대규모 양산 시 가격은 급격히 하락할 전망이다. 업계의 대용량 리튬전지 개발 노력에 힘입어 대용량 전력저장장치 가격도 점차 하락할 것으로 전망되고 있다.
■국내외 ESS산업 동향
일본은 전력부족 문제해결과 리튬전지산업 육성을 위해 보급사업을 추진하고 있으며 리튬이차전지에서 주도권 확보를 위해 2012년부터 360억엔(한화 약 5,000억원) 규모의 ESS 설치 보조금사업을 추진하고 있다.
미국은 실증사업 추진과 함께 세계최초로 설치의무화 제도를 시행하고 있다. 대형 전력회사인 AES사를 중심으로 기술개발 및 실증을 적극 추진하고 있으며 캘리포니아 주는 ESS설치 의무화제도 법안을 제정하고 신규 설치되는 ESS에 대해 2,000달러/kW의 보조금을 지급하고 있다.
또한 유럽에서는 독일을 중심으로 신재생 연계 리튬이차전지 도입을 추진하고 있으며 독일 Conergy사, 프랑스 Saft사 등이 참여해 Solion(태양광·리튬 이차전지) 프로젝트를 추진하고 있다.
국내현황을 살펴보면 삼성SDI, LG화학 등 이차전지업계에서 전력저장용 사업 확장에 주력하고 있는 상황이다.
수익성확보를 위해 저원가, 초대형 셀(Cell) 및 팩(Pack), 배터리관리시스템(BMS) 개발에 박차를 가하고 있으며 초기시장 선점을 위해 실증사업에 집중하는 한편 일본, 독일 등 해외시장 진출도 활발히 추진 중이다.
또한 효성, 포스코ICT 등 전력제어장치(PCS)업계는 이차전지업계와 협력해 국내실증에 참여하는 한편 직접 전력저장장치 사업을 추진 중에 있다.
■국내 추진성과 및 방향
정부는 전력저장장치 보급촉진을 위해 △이차전지 경쟁력 강화방안(2010년 7월) △에너지저장 기술개발 및 산업화 전략(2011년 5월) 등 대용량 전력저장산업 육성 정책을 발표한 바 있다.
또한 △2012년 하계 전력수급 대책(2012년 5월) △에너지 고효율제품 보급확대 방안(2012년 6월) 등을 통해 전력저장장치 보급 활성화 방안을 마련키로 결정했다.
그러나 아직 국내 전력저장장치의 국내 기술개발 및 실증 수준은 미흡한 실정이다. 국내시장 형성이 더디게 진행되고 있어 신성장동력화에 걸림돌이 되고 있으며 성능 및 안정성 평가, 핵심 인력양성 등의 인프라 구축이 미흡한 실정이다.
또한 전력저장산업의 신성장동력화를 위한 미래 준비가 부족한 상황으로 종합지원시스템 구축, 중장기 발전전략 수립 등 정책적 지원확대가 필요해 보인다.
이에 정부는 지난 7월 대용량 전력저장장치 보급을 통한 전력수급 안정화 및 전력저장산업 육성을 비전으로 설정했다. 2020년까지 200만kW에 달하는 전력저장장치를 보급해 세계시장 50%의 점유율을 확보할 것을 목표로 하고 있다.
정부는 이를 위해 우선 초기 시장창출을 위한 보급촉진 지원방안을 마련하고 시험인증 인프라 구축에 집중할 계획이다. 중장기적으로는 시장 메커니즘에 의해 보급확산을 유도하고 전력저장산업의 신성장동력화에 주력한다는 방침이다.