[투데이에너지 송명규 기자] 정부는 지난 2016년 10월부터 ESS(에너지저장장치)와 연계한 태양광과 풍력발전기에 REC 가중치를 추가로 부여하는 등 ESS 보급 확대와 시장 선점을 위한 정책적인 지원을 아끼지 않았다. 이렇게 신성장동력으로 주목받던 ESS가 2017년부터 28건의 사고가 발생하면서 ESS의 안전성에 대한 논란이 이어져왔다. 이에 최근 정부가 조사결과를 발표해 배터리결함 등을 원인으로 지목했지만 화재에 대한 우려로 인한 산업 위축은 크게 나아지지 않고 있다.
특히 배터리 제조사뿐만 아니라 태양광 등 ESS와 연계해 재생에너지 발전단지사업을 진행해온 중소기업들을 중심으로 그 여파는 아직까지 큰 상황이다. 이에 ESS산업이 안정화를 되찾기 위해 필요한 점은 무엇인지 짚어보고자 한다. /편집자 주
올해 정부의 발표가 진행될때까지 약 2년여에 가까운 시간동안 ESS 화재원인 규명이 장기화되면서 ESS산업의 조기 쇠퇴까지 우려될 정도로 ESS산업의 위축이 이어져왔다. 이에 정부와 산업계의 긴밀한 협업을 바탕으로 위기 상황을 극복해야 한다는 주장이 이어졌던 것도 사실이다.
2016년 당시 전기에너지를 저장했다가 필요할 때 공급하는 설비인 ESS는 전력산업의 판도를 바꿀 ‘게임체인저’로 급부상했었다.
전기에너지는 저장이 어려워 생산과 동시에 소비되는 것이 일반적이다. 반면 저장이 가능해지면서 에너지 이용 효율성이 비약적으로 향상될 것이라는 기대를 받은 것이다. 또한 수요와 공급의 불일치로 발생하는 주파수 변동의 대응 수단이며 간헐성이 높은 태양광•풍력 등 재생에너지 발전원의 출력 안정화와 최대 부하 관리를 목적으로 ESS 보급이 빠르게 확대됐다.
글로벌 ESS 시장 또한 선진국들의 보급 장려 정책으로 시장 확대가 이뤄지고 있으며 한국의 경우는 리튬이온 이차전지 기술력을 바탕으로 ESS산업 초창기부터 공급을 주도했고 수요 측면에서도 세계 5위권의 시장으로 평가받았다.
그러나 2017년 8월부터 2019년 10월까지 국내에서 총 28건의 ESS 화재사고가 발생하면서 안전성에 대한 우려가 심화됐다.
■ 화재, 왜 발생했나?
ESS 업계는 최근 화재와 관련 가혹한 배터리 운영환경을 주요인 중 하나로 지목하고 있다.
수익을 보다 많이 내기 위해 배터리 제조사가 제시하는 최대치의 충전율로 사실상 고정하다시피 하는 운영환경이 배터리 수명을 단축시키고 문제를 일으킨 원인이 될 수 있다는 것이다.
화재사고와 관련해 산업통상자원부는 2019년 1월부터 6월까지 ‘민관합동 ESS 화재사고 원인조사위원회’(1차 사고조사위)를 가동해 전년도까지의 사고 원인 조사결과를 발표했지만 이후에도 화재 5건이 발생하면서 산업 내 혼란이 더욱 가중됐다. 이에 2019년 10월 ‘ESS 화재 2차 조사위원회’가 발족돼 조사활동을 진행했지만 당초 연말로 예정됐던 결과 발표가 늦어졌고 반복되는 화재사고에 명확한 원인 규명과 근본적 재발방지 대책이 미흡하다는 지적 속에 ESS 안전성에 대한 시장의 신뢰가 올해 초까지 회복되지 못한 상황이었다.
당시 산업부는 전기적 충격에 대한 배터리 보호시스템, 운영환경관리 등 제조•설치•운영 단계별 관리소홀이 연이은 ESS 화재사고의 원인이라고 발표하고 제조•설치•운영•소방 각 단계별 종합안전강화대책을 추진한다고 밝힌 바 있다.
과학적이고 객관적인 사고원인 규명을 통한 근본적인 문제해결을 위해 ‘민관합동 ESS 화재사고 원인조사위원회’를 설치하고 약 5개월여에 걸쳐 조사활동을 실시했다.
특히 사고원인으로 △전기적 충격에 대한 배터리 보호시스템 미흡 △운영환경 관리 미흡 △설치 부주의 △ESS 통합제어•보호체계 미흡 등 4가지 요인을 확인했다.
이에 정부가 제도의 미비점은 인정하지 않은 채 업체에 모든 잘못을 넘겼다는 비판과 함께 국내 ESS산업의 안전성 확보에도 기여하지 못했다는 평가가 이어졌다.
특히 조사 이후에도 추가적으로 화재가 발생하면서 안전성에 대한 신뢰도는 바닥을 쳤다.
ESS 화재사고 조사단은 지난해 8월 이후 발생한 5건의 ESS 화재사고의 경우 과충전과 내부 손상 등 배터리 결함이 원인으로 조사됐다.
조사단은 발화지점 배터리가 소실돼 원인분석에 어려움이 있었으나 종합적인 조사•분석을 근거로 결과를 도출했다고 밝혔다. 그 결과 충남 예산, 강원 평창, 경북 군위, 경남 김해는 유사 또는 동일사업장에서 발화지점과 유사한 방전 후 저전압, 큰 전압편차를 보인 배터리 등을 종합적으로 분석해 배터리 이상이 화재원인이라고 추정했다.
또한 경남 하동은 노출된 가압 충전부에 외부 이물이 접촉해 화재가 발생된 것으로 추정했다.
조사단은 높은 충전율 조건(95% 이상)으로 운영하는 방식과 배터리 이상 현상이 결합돼 화재가 발생한 것으로 추정했으며 충전율을 낮춰 운전하는 등 배터리 유지관리를 강화하는 것이 화재 예방에 기여할 것으로 판단했다.
또한 조사단은 일부 ESS 사업장에서 배터리 운영기록 저장•보존과 운용에 대한 관리가 미흡해 사고예방과 원인규명에 어려움이 있었다는 점을 고려해 신규뿐만 아니라 기존 ESS에도 시스템•배터리 운영기록을 저장하고 보존하는 장치를 설치하는 것이 필요하다고 판단했다.
■ 산업초기 보급 가속화 ‘화’ 초래
2017년 8월 전북 고창 변전소의 풍력연계용 ESS에서 첫 화재가 발생한 이후 2019년 5월까지 총 24곳의 ESS 시설에서 화재가 발생하면서 2019년 1월 민관합동 ESS 화재 사고원인 조사위원회가 출범했으며 정부는 인명피해 우려가 있는 공장 및 상업용 ESS 시설에 대해 가동중단을 권고해 국내 ESS시설 총 1,490곳 중 35%인 522곳이 가동을 중단한 바 있다.
화재사고 이후 올해 2차 조사결과가 발표될 때까지 신규 ESS사업에 대한 투자는 ‘제로’에 가까운 수준으로 하락해 정부의 산업 육성 정책이 실패한 것 아니냐는 우려까지 나왔었다.
국내 ESS 산업 생태계가 위기에 빠진 원인으로 △단기 보급성과에 치우친 한시적인 지원제도 △시스템 차원의 통합 관리 체계 미비 △단편적인 정책과 정책의 일관성 부족에 따른 불확실성 등이 지적됐다.
전문가들은 ESS가 에너지신산업의 일환으로 출시돼 적극 보급된지 몇년밖에 되지 않는다는 점에 주목해야 한다고 지적한다.
태양광, 풍력 등의 발전량이 늘어날 수록 ESS시장은 자연스럽게 확대될 수밖에 없는 구조인데 이런 성장은 세계 각국의 ESS 지원 정책들이 생겨나면서 더욱 가속도가 붙고 있다는 것이다. 이에 우리나라도 ESS의 양극소재 등 각종 소재들에 대한 적절한 환경과 조건들의 다양한 실증을 거치면서 설비의 최적화를 규격화 했어야 하는데 태양광설비에 ESS를 설치하면 가중치를 최고 5배까지 보조해주는 제도의 경제성만 계산하고 급속하게 규모를 확대시켰던 것이 문제의 발단이 됐다고 지적하고 있다.
설비의 안전성에 대한 검증이 부족한 상태에서 확대하다보니 여기저기서 트러블이 생기게 됐으며 기술축적이 미흡한 상태에서 보급을 가속화한 것이 원인을 제공했다는 것이다.
■ 안전성 강화 과정 중소기업 위축 우려
최근 정부가 ESS 화재조사를 마무리하고 제조•설치•운영기준 등을 강화해 안전성을 확보하고 있지만 국내시장의 수요 부진은 불가피할 것으로 보인다. 특히 각종 안전조치 등에 대한 리스크가 적은 대기업과 달리 상대적으로 영세한 중소기업의 사업위축이 우려된다.
하나금융경영연구소가 최근 발표한 에너지산업 이슈 보고서에 따르면 최근 발생한 국내 ESS 화재는 제품 및 운영관리 등의 문제가 복합적으로 작용해 발생한 것으로 나타나면서 정부가 제조, 설치 및 운영상의 기준을 강화해 ESS의 안전성을 확보하고 있는 상황이다.
특히 정부는 ESS 시장회복을 위해 REC 가중치 연장 등의 단기인센티브를 제공하겠다고 발표했지만 민간을 중심으로 안전성에 대한 심리적 장벽이 높아져 국내 ESS 수요확대는 당분간 제약될 것으로 우려했다. 또한 안전성 리스크를 줄이기 위해 평판 리스크가 낮고 대응력이 우수한 대기업에 수주가 집중되는 반면 상대적으로 영세한 중소업체의 ESS사업은 위축될 것으로 분석된다.
하나금융경영연구소는 정부가 제조 설치 및 운영상의 기준을 높여 ESS의 안전성을 확보하고자 하고 있으며 침체됐던 ESS시장 회복을 위해 REC 가중치 연장 등의 단기 인센티브를 지원할 예정이라고 설명했다.
산업부는 현재 ESS산업의 질적인 성장과 경쟁력 제고를 위해 배터리 및 PCS의 기술개발 지원, ESS 협회 설립을 통해 업계 소통과 협업 확대 등을 추진해 나가고 있다.
제조적인 측면에서는 ESS시스템 안전 국제표준을 도입하고 배터리, PCS 등 주요부품 KC인증을 강화할 예정이다. 산업부가 최근 관련업계에 배포한 지침에 따르면 배터리 보호장치 성능 및 통합제어 프로토콜 규정 등 세부기준을 마련하고 옥내설치 용량을 총 600kWh로 제한하며 옥외는 별도의 전용건물 내 설치하도록 했다.
또한 전기적 충격에 대한 보호장치 설치를 의무화하고 긴급 시 비상정지 및 모니터링시스템을 구축하도록 했다.
관리적인 측면에서 배터리 만충전 후 추가충전을 금지하고 제조사 권장범위 내 온•습도, 분진 관리를 진행하도록 했으며 법정검사주기를 기존 4년에서 1~2년으로 단축하고 임의 개보수시 제재조항을 신설했다.
특히 ESS를 특정소방대상물로 지정해 소방, 방화시설을 의무화하고 ESS에 특화된 화재안전기준을 마련했으며 화재 대응 표준작전 절차 제정 등을 진행할 예정이다.
안전조치 이행을 위해 업계의 비용증가가 불가피하나 장기적으로 제품에 대한 불신 제거 및 산업의 질적 성장을 위해 필요한 과정으로 받아들여지고 있다. 이에 따라 적절한 운영환경 구현을 위해 ESS 설치비용이 과거보다 상승할 것으로 예상되며 ESS프로젝트의 수익성도 다소 낮아질 전망이다.
특히 국내 ESS시장은 안전성 확보에 대한 심리적 저항으로 시장규모 확대가 제한되고 평판 리스크가 낮고 대응력이 우수한 대기업 중심으로 수주가 집중될 것으로 보인다.
하나금융경영연구소는 공공부문에선 시장 활력제고를 위해 전략적으로 ESS 발주를 재개할 수 있지만 민간부문은 안전성에 대한 심리적 장벽이 상승해 수요가 회복되기까지 다소 시간이 필요할 것으로 분석했다.
또한 용도별로 볼 때 피크저감 등보다는 REC 가중치 연장 효과로 신재생에너지 연계용 수요가 상대적으로 회복속도가 빠를 것으로 예상했다. 최근 신재생에너지 발전 증가로 REC가격이 하락하며 태양광 발전의 수익성이 낮아지고 있어 이를 보완하기 위한 ESS 연계 수요가 늘어날 가능성이 존재한다는 것이다.
정부의 에너지전환 정책 실현을 위해 ESS가 필수불가결한 수단인 만큼 과도기가 지나면 다시 성장궤도에 진입할 것으로 예상된다.
정부 조사결과 ESS시스템의 안전성은 배터리 자체보다 ESS 운영방법이나 설치 및 환경에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타나 향후 시공 및 설치업체의 평판리스크가 중요해질 것으로 보인다.
또한 글로벌 ESS시장이 빠르게 확대되고 있는 추세로 ESS에 대한 성장성은 여전히 밝은 편인 것으로 나타났다.
■ ESS, 안하면 ‘안돼’
전세계 산업의 발달로 산업용 전기사용이 많아지고 있으며 소득의 증대에 따른 전기용품 사용 증가로 전력사용량이 급격히 증가하고 있다. 이같은 전기소비 패턴의 변화는 시간대별 부하 변동뿐만 아니라 하절기 및 동절기같은 계절별 부하에서도 차이가 커지는 경향을 보이고 있다.
여름과 겨울철 전력사용 급증에 따른 대규모 정전사고, 신재생에너지 보급 확산 등 다양한 환경변화에서 기인한 전력 불확실성에 대비하기 위해 고용량•저비용의 ESS의 필요성이 확대되고 있다. 신재생에너지 발전원의 보급 확산은 새로운 ESS를 필요로 하고 있다. 시간대별, 계절별 최대 부하가 지속적으로 증대하면 이에 대응하기 위해 전력공급설비를 늘려야 한다.
그러나 최대 부하에 대응하기 위해 전력설비를 증설할 경우 하절기 및 동절기를 제외한 시기의 유휴설비가 늘어나게 돼 설비 이용률이 떨어지게 된다. 전력설비 증설 및 유지 등에 따른 경제성 측면에서도 문제가 발생된다.
이에 전력부족 현상을 해결하기 위해서 장기적으로는 전력공급 확충, 전력수요관리 및 신재생에너지 보급 등을 위한 신개념 ESS의 필요성은 점점 높아지고 있다. 이에 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시켜 전반적인 부하율을 향상시킬 경우 발전단가를 낮출 수 있으며 전력설비 증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감하게 돼 전기요금 인하 등의 추가적인 효과도 기대하게 된다. 수요가 늘어난 만큼 공급시장을 잡아야 한다는 의미다.
태양광 ESS를 이용하게 되면 원하는 시간에 전력 생산이 힘든 태양광 에너지를 미리 저장해두었다가 필요한 시간대에 사용할 수 있게 된다. 날씨와 시간에 따라서 발전량의 변동 폭이 큰 태양광의 한계를 보완하기 위한 필수 시스템이라고 할 수 있다.
무엇보다 전기를 저장한 후에 피크타임인 오전 10시에서 오후 4시를 피해서 공급하는 전력량에 REC 가중치를 부여해 보다 높은 수익성을 기대할 수 있다는 점에서 에너지효율적인 측면과 경제적인 측면에서도 긍정적인 부분이 많은 것이 ESS시스템이다. 이에 따라 안전성 강화를 통해 지속적인 투자를 유치하고 산업이 지속적으로 성장해나갈 수 있도록 해야되는 것이다. 이를 위해 미흡한 관리체계부터 바로잡을 방안과 노력이 중요해보인다.
■ 위기를 기회로
이에 ESS산업 위기를 극복하기 위한 단기 대책으로 ‘국민 불안 해소 및 위축된 산업 현장의 활력 회복’이 필요하다고 강조되고 있다.
사고조사위가 발화 원인을 규명해 불안을 해소해 나가고 있는 만큼 신규 ESS 사업자가 시장에 진입할 수 있도록 정책 지원을 통해 투자 유인을 이끌어야 하며 ESS 산업 육성과 위기 대응을 위한 컨트롤 타워를 구성해야 한다는 것이다.
업계는 중장기적으로는 정부 주도의 육성정책에 따른 재정 부담을 줄이고 민간 주도의 시장형성을 유도하는 데 주력할 필요가 있다고 강조하고 있다. 포괄적인 네거티브 규제로의 전환, 공공 테스트베드 및 민•관 협력체계 구축, 이차전지 기술경쟁력 고도화를 위한 연구개발 주력 등이 필요하다는 것이다.
특히 시스템 차원의 통합관리체계가 없는 만큼 안전성 강화를 위한 제도개선이 시급하다는 지적이다. 전문가들에 따르면 ESS는 여러 기업들이 제조한 부품들이 통합된 시스템으로 구성돼 개별 부품 차원의 시험•인증과는 별도로 통합된 시스템 차원에서 안전성 검증이 필요하다.
반면 국내에는 시스템 수준에서 기술적 검증을 수행할 수 있는 테스트베드가 없었으며 통합적인 관리 체계도 미흡했던 것이 사실이다.
이에 ESS산업 위축 문제를 극복하기 위해 단기적으로 국민 불안 해소 및 산업 현장의 활력을 회복시키는 것이 중요할 것으로 보인다. 국민 불안을 해소하고 시장의 신뢰를 회복하기 위해서는 발화 원인을 명확히 규정하고 충분히 예방이 가능하다는 점을 입증해야 한다.
ESS설비의 화재는 단순한 사고가 아니라 국내시장의 수요 부진까지 이어질 수 있다는 점에서 이를 예방하기 위한 안전대책이 끊임없이 요구된다. 물론 ESS화재가 국내에서만 발생하는 부분이 아니지만 재생에너지산업을 중심으로 한 에너지전환을 정책으로 내세워 집중 추진하고 있는 국가라는 점에서 주목을 받을 수밖에 없기 때문이다.
특히 과학적인 사실 여부를 떠나서 안전성을 우려하는 심리적 장벽이 높아질 수밖에 없다. 이는 결국 국내 ESS 수요확대의 제약으로 이어지며 향후 글로벌시장에서의 위축까지 초래할 위험성이 높다.
ESS를 넘어 미래 에너지전환을 기반으로 성장해나갈 것으로 주목받는 관련된 모든 산업의 위축으로 이어질 수도 있다는 것이 가장 위험한 부분이다.
결국 방법은 이번 ESS 화재가 왜 또 발생했는지에 대한 철저한 분석이 앞으로도 지속적으로 이어져야 되며 최근 발표한 안전강화 대책 및 설치기준에 문제점은 없는지 꼼꼼히 살펴보는 것 뿐이다. ESS가 재생에너지전환의 핵심이라고 강조했듯 언제든지 안심하고 쓸 수 있는 설비라는 점도 입증해야 한다.