Special Report l ESS / 시장현황

신재생·비상에너지로 매년 30% 성장 인기

불랙아웃(Black Out) 즉, 대규모 정전사태에 대한 우려가 커지면서 ESS(Energy Storage System, 에너지 저장시스템)에 대한 관심이 높아지고 있다.

특히 ESS는 정전 대비나 신재생에너지 사용 때 위력을 발휘한다.

미리 일정한 전력을 저장해 전력 비상상황에 안정적으로 대응할 수 있음은 물론 태양광, 풍력 등 기후의 영향을 많이 받는 에너지도 ESS가 있으면 늘 고른 양의 전력을 생산할 수 있기 때문이다.

이에 국내 기업들은 2020년까지 시설투자 13조원, 연구개발에 7조원을 투입해 중대형 ESS 기술 개발과 설비 투자에 나서고 있다. 정부도 2016년까지 200kW(3,200억원 규모)의 ESS 보급 사업에 나선다고 밝혔다.

세계 ESS시장 규모도 날로 커지고 있다. 2012년 14억달러(약 1조6,000억원)에서 매년 36% 이상 성장해 2020년에는 156억달러(약 17조8,000억원)로 증가할 것으로 예상된다.

정부, ESS시장선점 위해 6.4조원 민관 투자키로

정부는 가파르게 증가하는 미래 ESS 시장을 선점하기 위해 이번 전략을 준비하였으며, 2020년까지 세계 시장 30% 점유를 목표로 기술개발 및 실증, R&D 인프라 구축, 제도적 기반 구축 등의 전략과제를 추진해 나가기로 했다.

지식경제부는 2020년까지 총 6.4조원 규모의 R&D 및 설비 투자를 추진하되, 단기적으로는 상용화 R&D 및 실증, 중장기적으로는 원천 기술개발 지원에 중점을 두기로 했다.

‘선택과 집중’의 원리에 따라 3년내 MW급 이상의 시스템 개발 및 5년내 산업화가 가능한 기술 분야에서 4개 과제를 선정하여 향후 3~5년간 총 1,200억원 규모의 시장 주도형 기술개발을 추진하고 마그네슘 전지, 금속-공기 전지 등 새로운 방식의 원천 기술개발 및 미국, 일본 등 우수 기술 보유 국가와의 국제 공동 기술개발을 추진하게 된다.

제주도 조천 154kV 변전소에 Test Bed를 구축하여 총 8MW 규모의 파일럿 실증(’11~’14, 300억원 규모)을 추진하고 2015년 이후에는 345kV 이상의 변전소에 수십 MW 규모의 실증을 추진하여 보급을 확대해나가고 태양광, 풍력 등 신재생 에너지 발전소에 ESS를 설치하는 실증 사업을 추진하고 중장기적으로는 기존의 양수발전을 대체하는 수백 MW급 ESS 실증을 추진키로 했다.

개발에 성공한 ESS의 안전성·신뢰성 확보를 위한 기술개발과 장비 구축을 지원함(3년간 120억원 규모)과 동시에 ESS 인증에 관한 사항을 관련 규정에 반영하고 인증기관을 지정하는 등 제도적 기반을 강화한다.

수요자 지향적 인력 양성을 위해 기업이 원하는 교과과정(Track)을 대학에서 제공하는 체계를 구축하여 실무즉응형 학부 엔지니어 및 석박사급 고급 연구인력 양성을 지원하고 ESS 분야에서 세계를 리드할 최고 전문가 배출을 위해 대학 연구실에 10년간 장기적으로 원천성 R&D 및 인력양성을 지원하는 미래선도 인력양성 사업을 추진키로 했다.

ESS 국내 보급을 활성화하기 위해 주택 등에 신재생에너지 발전 설비와 함께 ESS를 설치할 경우 RPS 공급인증서 발급, 설치 보조금 지급 등을 검토해나가기로 했으며, 우리나라 전력망에 ESS를 실증·보급하기 위한 중장기 계획인 K-ESS 로드맵(~’30)을 수립함과 동시에 전기사업법 등 관련 규정에 ESS의 설치 및 운영에 관한 사항을 반영될 수 있도록 규정을 정비해나간다.

이에따라 중장기적으로 전력요금 현실화, 실시간 전력거래 등에 따라, ESS 설치에 의한 전력 요금 절감분이 증대되어, ESS 설치 서비스 수요가 증대될 전망이다.

출력이 불안정한 신재생에너지의 비율이 확대되어 전체 전력망이 불안정해지는 것을 미연에 방지하기 위해 일정 규모 이상의 전력회사, 발전회사를 대상으로 전기 공급량의 일정비율만큼 ESS 설치를 의무화하는 방안을 검토해나가기로 한데다 RPS 제도에 의해 신재생에너지 발전 의무 비율이 10%에 달하는 ’22년부터는 전력망 안정화를 위해 ESS 설치 의무화가 필요할 것으로 보인다.

김정관 차관은 “산·학·연과 정부가 명확한 비전를 가지고 공동의 노력을 기울이면 우리나라가 충분히 미래의 ESS 시장을 선점할 수 있다는 희망과 믿음을 가지게 되었다”고 언급하면서, “ESS 산업은 현재 시장형성기에 있으므로 R&D 투자 및 정책적 지원을 통해 경쟁국보다 발빠르게 대응한다면 반드시 좋은 결실을 맺을 수 있을 것”임을 강조했다.

광주시, ESS 기술개발 메카로 떠오를 전망

한편 광주시가 에너지저장시스템 기술개발의 메카로 떠오를 전망이다. 광주시는 전력수급 안정화 및 신성장 동력인 에너지저장 산업육성을 위해 에너지저장시스템 분야의 차세대 전력저장장치인 ‘레독스 플로우 전지(RFB, Redox Flow Battery) 기술개발사업’을 본격 추진한다고 밝혔다.

레독스 플로우 전지는 전해액에 포함돼 있는 활성물질이 산화, 환원돼 충전, 방전되는 시스템으로 활성물질의 화학적에너지를 직접 전기에너지로 저장시키는 전기화학적 축전 장치다.

광주시는 전력수급 불균형으로 시장 확대가 예상되는 에너지저장 산업을 육성코자 광주지역 기업과 대학, 연구기관이 참여하는 컨소시엄을 구성, 레독스 플로우 전지사업을 추진한 결과 올해 지식경제부 산업융합원천기술개발사업으로 선정됐다.

이에 따라 광주시는 내년부터 2017년까지 5년간 국비 50억원과 시비 15억원, 민자 25억원 등 총 사업비 90억원을 투입해 기술개발 및 산업화를 추진한다.

2014년까지는 5kW급 단위스택 개발에 주력해 단위셀 원천기술 확보를 통한 대용량 확대 기반을 마련하고, 2017년까지 20kW급 대용량 전지기술에 필요한 전해질, 전극, 바이폴라, 플레이트 이온교환막 등의 핵심기술 및 시스템을 확보하게 된다.

레독스 플로우 전지는 에너지저장시스템을 대용량화 해 원자력 등에서 발전된 전력 중 남는 전력을 저장한 뒤 피크시간대에 활용할 수 있는 스마트그리드 전력저장시스템에 활용할 수 있다.