LG화학·삼성SDI 등 대기업 에너지 저장사업에 가속 붙인다

Special Report 1 l 에너지저장장치(ESS) 시장 l ② 민간기업

 

LG화학·삼성SDI 등 대기업 에너지 저장사업에 가속 붙인다
맥스컴·프로파워 등 중소업체 ESS 신제품 발표로 시장 점유 나서

 

 

차세대 먹거리로 떠오르고 있는 ‘에너지저장장치(ESS)’ 사업에 내로라하는 국내 기업들이 속속 뛰어들고 있다. 지난 3월 LG화학은 주주 총회를 통해 ‘ESS 설비 및 관련 제품 제조’를 사업 목적에 추가했다.
ESS는 배터리 여러 개를 묶어 전력이 남는 시간에 충전했다가 전력공급이 부족할 때 사용할 수 있도록 한 장치다. 풍력ㆍ태양광 등 발전량이 불규칙한 신재생 발전원 출력을 안정적으로 만들고 전력생산 비용을 줄일 수도 있다.

 

 

LG그룹, 차세대 미래 먹거리로 ‘ESS’ 주력

LG그룹이 차세대 미래 먹거리로 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)를 정하고 전략적 육성에 나섰다. 최근 정부가 ESS 핵심기술에 대한 관심을 표명하고, 수요관리 중심으로 에너지 정책 패러다임을 전환하겠다고 나서면서 ESS에 대한 시장의 관심이 뜨겁다. LG화학, LG CNS 등 계열사들이 신재생에너지에 ESS를 결합한 신개념 전력시스템 개발에 박차를 가하고 있다.
정부는 지난 1월 분산형 발전시스템 구축과 신재생에너지 보급을 11%까지 확대 목표 등을 주요 골자로 한 2차 에너지기본계획을 발표했다. 에너지 세율조정과 전기요금 체계 개선, ESS 설치 인센티브 제공 등을 통해 2035년까지 전력수요의 15%를 달성하겠다는 계획이다.
ESS는 전력을 저장해 필요할 때 사용함으로써 전력 이용 효율을 높이는 시스템이다. 전기요금이 저렴할 때 전력을 저장한 후 전기요금이 비싼 피크 시간대 사용할 수 있다. ESS가 전기분야에서 오랫동안 유지된 ‘생산-소비’ 이원 구조를 ‘생산-저장-소비’로 재편하는 에너지 혁명 꿈의 기술로 꼽히고 있는 이유다. 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 출력 안정 등 에너지 활용 효율성도 높일 수 있어 에너지 분야의 핵심 성장동력으로 평가받는다.
정부와 지방자치단체도 ESS와 신재생에너지를 결합한 ‘에너지 자립 섬(자립형 마이크로 그리드)’ 구축에 뛰어들었다. 도서 지역에 설치된 디젤발전기 대신 신재생에너지 발전원을 활용해 에너지 자립을 달성한다는 목표다.
글로벌 시장조사업체인 네비건트 리서치에 따르면 ESS 세계시장 규모는 2020년 47조원, 2030년 120조원까지 성장할 전망이다. 한국 시장의 경우 2017년 연 9,000억원까지 커질 것으로 예상한다.

 

 

 

 

핵심기술 결집 ‘태양광·ESS 결합’… 마이크로그리드 솔루션 구축

LG그룹은 태양광을 이용한 신재생에너지원에 ESS를 결합한 전력시스템을 신성장동력으로 보고 기술 역량을 확보하는데 역량을 결집하고 있다.
LG는 태안 태양광발전소에 태양광과 ESS를 결합한 ‘마이크로그리드 솔루션’을 구축했다. 이로써 발전소 운영에 드는 전력을 자체 생산할 수 있게 됐다. LG CNS가 개발한 이 시스템은 LG전자의 태양광 패널과 LG화학의 144kWh 규모의 ESS 배터리를 장착, 발전량과 전력 소요량에 따라 실시간 효율적 사용과 저장이 가능하도록 한 에너지관리시스템(EMS, Energy Management System)이다.
이 시스템을 통해 발전소 운영에 필요한 전력 약 60%를 자체 생산할 수 있게 됐다. 연간 전기비용만 5,000만원 가량 아낄 수 있다. 낮 동안에는 태양광발전을 통해 생산된 전기를 바로 발전소 운영에 사용하고 사용 후 남은 전기를 ESS에 저장했다가 밤에도 사용한다.
LG는 LG전자의 태양광 모듈, LG화학의 ESS 배터리, LG CNS의 EMS를 포함한 전력 관리 솔루션 등 각 계열사가 핵심 분야의 기술 역량을 구축하고 있다. 신재생에너지 발전원과 ESS 및 EMS를 결합한 마이크로그리드 분야에서 경쟁력을 갖췄다는 평가다.
전기차 배터리 분야에서 세계 1위를 달성한 LG화학은 ESS 시장에서 눈에 띄는 성과를 내고 있다. LG화학은 최근 직접 생산한 2차 전지를 적용해 전북 익산과 충북 오창 공장에 각각 23MW, 7MW 규모의 ESS를 설치키로 했다. 이번에 구축하는 ESS는 총 30MW급 국내 최대 규모다.
ESS 가동으로 연간 13억원의 전기료를 절감할 수 있다. LG화학은 대규모 ESS 기술력과 신뢰성을 검증해 이 시장의 주도권을 더욱 강화해 나간다는 계획이다.
LG화학은 LG전자, GS칼텍스, 한국전력 등과 함께 제주도 스마트그리드 실증사업의 3개 프로젝트(Smart Place, Smart Transportation, Smart Renewable)에 참여했으며, 전남 신안군 팔금도에 구축되는 1MW급 ESS에 배터리를 공급하기로 했다. 지난해 5월엔 SCE의 북미 최대 ESS 실증사업인 테하차피 풍력단지의 신재생에너지 전력안정화용 ESS 배터리 공급 계약을 체결하는 등 해외 ESS 시장 공략에도 적극적으로 나서고 있다.

 

 

삼성SDI, 전기차·전력저장장치 배터리 시장 공략

삼성SDI는 리튬이온 2차전지 배터리 세계 시장점유율 1위의 기술력과 경쟁력을 바탕으로 전기자동차 및 전력저장장치(ESS) 시장을 적극적으로 공략하고 있다.
우선 지난해 6월 삼성SDI 배터리를 장착하고 출시된 첫 번째 양산 전기차인 ‘크라이슬러 F500e’는 미국 시장에서 큰 인기를 끌고 있으며, 독일에서부터 단계적으로 판매가 시작된 BMW의 전기자동차 ‘i3’도 사전예약 주문량만 벌써 1만대에 달한다. 연비가 무려 리터 당 39km인 후속모델인 ‘i8’은 사전 주문단계부터 매진 사례다. 고성능 스포츠카의 양대 명가 페라리와 포르셰의 전기차에도 삼성SDI의 배터리가 적용됐다.
이 같은 인기의 비결은 세계 최대 수준의 에너지 용량인 60Ah급 배터리다. 60Ah급 고용량 배터리는 기존의 저용량 30~40Ah급에 비해 같은 공간 안에 많은 에너지를 저장할 수 있는 기술이 적용되면서 배터리의 무게를 줄이고 동시에 자동차 내 배터리 공간을 줄여 디자인 제약을 덜었다.
ESS도 삼성SDI가 시장 선점을 위해 주력하고 있는 사업 중 하나다. ESS는 심야나 전기요금이 저렴한 시간에 송전망에 연결된 대용량 배터리에 전력을 충전하고, 이를 전력수요 피크시간이나 전기요금이 비싼 시간에 사용하는 에너지저장장치다.
삼성SDI는 지난 2010년 지경부가 추진한 ‘세계 시장을 선점할 10대 핵심소재(WPM, World Premium Materials)’ 개발 사업에서 ‘고(高)에너지 이차전지용 전극 소재’ 분야 주관기업으로 선정돼 ESS 관련 과제를 수행하고 있다. 같은 해 ‘10kWh급 리튬이온전지 에너지저장시스템 실증사업’이 지경부 국책 과제로 최종 선정됨에 따라 삼성SDI는 작년 말까지 대구시를 대상으로 해당 실증사업을 실시하기도 했다.
이를 통해 경쟁력을 입증한 삼성SDI는 지난 2011년 10월부터 일본의 니치콘사와 가정용 ESS 독점 공급을 시작해 지난해에는 일본 가정용 ESS 시장의 약 3분의 2 이상을 점유했다. 또 일본의 이토추 상사를 통해 패밀리마트와 같은 일본 지역 내 편의점, 소규모 점포에도 ESS를 공급 중이다.
한편, 삼성SDI는 현재 매출의 약 16%를 차지하고 있는 소형 뉴 애플리케이션용 제품과 자동차 전지, ESS 등의 비IT제품 매출 비중을 2020년까지 72%로 늘여 기존의 IT 중심의 사업구조를 신규 비즈니스 영역으로 확대해 나간다는 계획이다.

 

 

 

 

효성, 전남 가사도에 에너지저장장치 공급

효성은 전남 진도군 가사도에 풍력·태양광 등 신재생에너지 발전시스템과 연계한 에너지저장장치(ESS)를 공급하기로 했다고 지난 3월 13일 밝혔다.
육지의 전력을 끌어와 쓰기 어려운 곳으로 그동안 자체 디젤발전기로 전기를 생산해 왔으나 이번 프로젝트로 친환경 신재생에너지 발전시스템이 갖춰진다. 가사도는 면적 6.4km2에 주민 380여 명의 주민이 살고 있다.    
ESS는 전력변환장치(PCS)와 리튬이온 배터리로 구성돼 전기를 저장했다가 필요할 때 쓰는 저장장치다. 이번에 설치되는 ESS는 1.25MW 용량으로 국내 도서지역에서는 가장 크다. 효성은 8월 말까지 ESS 설치를 끝내면 섬 내 160여 가구에 안정적으로 전력을 공급할 수 있을 것으로 기대했다.   
효성은 작년 말 제주도에 풍력발전연계용 ESS를 설치했으며 삼성SDI 기흥사업장에도 1MW급 ESS를 구축했다. 또 홍콩전력청과도 400kW급 ESS 수주 계약을 체결하는 등 해외시장 개척에도 나서고 있다.

 

 

맥스컴, 에너지저장장치(ESS) 개발

중소기업들의 에너지저장장치를 독자 개발하고 시장에 적극적으로 나서고 있어 저장장치 시장은 대기업과 중소기업 간 시장 선점 경쟁도 치열해질 전망이다.
다양한 산업분야의 전력제어 기술을 보유한 맥스컴(대표 박경선)의 에너지저장장치(ESS)가 국내 전력·에너지 시장에서 주목을 받고 있다.
맥스컴은 지난 2010년 정부의 스마트그리드 제주 실증사업 신재생에너지 분야에서 현대중공업 컨소시엄에 참여해 1MW급 대용량 풍력발전기용 ESS를 개발, 실증사업을 완료했다. 사업을 통해 상호운용성 성능과 신재생에너지 전력계통연계형 ESS 기술의 사업성을 검증받았다는 평가다.
지난해 10월에는 산업통상자원부가 2015년부터 구축하는 스마트그리드 확산사업에도 현대중공업 컨소시엄에 참여해 예비사업자로 선정됐다. 사업은 ESS 기반의 국가 스마트그리드 산업의 상용모델을 제시하고 전력피크관리, 정전예방, 분산형 발전 등의 시장을 창출할 예정이다.
맥스컴의 ESS는 양 방향 충·방전이 가능한 전력제어 기술로 최대 1MW급 용량까지 제품화가 가능하다. 맥스컴은 ESS 핵심장치인 전력변환장치(PCS)와 충방전 기술을 보유했다. 이 때문에 회사의 ESS는 고객 요구에 따라 직류(DC)의 입력범위를 자유롭게 설계할 수 있어 신재생에너지와 전력분야의 자유로운 적용이 가능하다.
이 같은 전력제어 기술로 맥스컴은 리튬이온 이차전지에 이어 니켈수소와 연축전지 기반의 다양한 ESS 솔루션을 개발하며 사업영역을 확장하고 있다. 2012년 광역경제권 선도 사업 육성사업에 세방전지와의 컨소시엄에 참여해 니켈수소(Ni-MH)를 이용한 저가형 1MW급의 풍력변동 출력 안정화용 ESS와 양 방향 컨버터를 개발했다. 또, 한국전기연구원이 추진하는 연축전지 기반의 전력 수요관리용 2.4MWh급의 ESS 개발에 500kW급의 PCS를 개발할 예정이다.
1994년에 창립한 맥스컴은 무정전전원공급장치(UPS), 인버터·컨버터, 전력 주파수 변환기, 배터리 충전기 등을 개발·생산해 왔다. 지난해에는 경기도 화성시에 제2공장을 세우고 태양광용 PCS, ESS 등을 위한 연구개발(R&D)과 제품 생산에 주력하고 있다.

 

 

 

 

프로파워, 스스로 전력 생산하는 ESS 개발

국내 처음으로 연료전지와 리튬이온 배터리를 결합한 하이브리드 에너지저장장치(ESS)가 나왔다. 전기 공급이 단절된 독립전원 환경에 유용할 전망이다.
프로파워(대표 고병욱)는 직접메탄올연료전지(DMFC)와 리튬이온 이차전지를 결합한 4.5kWh급 ESS를 개발했다고 밝혔다. 메탄올과 물만 주입해도 전기를 생산하는 DMFC와 리튬이온 배터리가 가진 각각의 단점을 서로 보완해 장점은 극대화했다는 평가다.
초기 투자비용은 일반 리튬이온 배터리를 장착한 ESS와 비교해 두 배가량 높지만 외부 전원 충전 없이 자체 전력 생산이 가능하고 운영비용은 거의 들지 않는다. 1리터당 500원 하는 3%의 메탄올과 97%의 물로 이뤄진 DMFC에서 생산한 전기를 이차전지에 저장했다가 헤어드라이어 등 급격한 정격 출력을 발생시키는 가전제품에 활용한다. 프로파워는 메탄올과 물의 비율을 제어하는 기술을 보유했다.
이 장비는 2kW급 DMFC와 2.5kWh급 리튬이온 폴리머 이차전지와 PCS 등으로 구성된다. 이는 두 가구(4인 가구 기준)가 하루 동안 사용할 수 있는 전기 사용량과 맞먹는다. 프로파워는 국가 전력망이 부족한 동남아, 아시아, 아프리카 등을 대상으로 시장 공략에 나설 방침이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - LG화학·삼성SDI 등 대기업 에너지 저장사업에 가속 붙인다