[솔라투데이 박관희 기자] 지난 2010년 창업부터 지금까지 바나듐 레독스 플로 배터리 ESS에 매진하고 있는 에이치투는 연구 개발부터 제조에 이르기까지 모든 핵심공정을 인하우스로 진행하고 있다. 전문성을 기반으로 하겠다는 의지이자 고객의 요구에 유연하게 대응하기 위한 노력이고, 현재의 에이치투를 있게 한 경쟁력이라고 하겠다.

2014년 세종시에 설치된 ESS 시스템 [사진=에이치투]

에이치투가 제공하고 있는 제품은 바나듐 레독스플로전지다. 레독스플로전지는 기존의 이차전지와 달리, 전해질 내 활물질의 산화 및 환원을 통해 충·방전되는 배터리 시스템으로 전기에너지를 전해질에 저장하는 전기화학적 배터리이다. 관련해 바나듐을 활물질로 사용하는 바나듐 레독스 플로전지(이하 VRFB)가 가장 대표적인 제품이라 할 수 있다.

대용량화에 용이한 VRFB
에이치투의 VRFB는 반영구적인 충방전사이클 등 장주기 운영에 강하다는 이점이 있다. 사이클 수명 및 보관 수명이 긴 VRFB는 2만 사이클 및 20년 이상의 수명을 가지며, 이는 현재 상용화 되어 있는 이차전지 중 가장 긴 수명이다. 오랜수명은 유지 보수비용을 획기적으로 절감할 수 있는 근거가 된다.

에이치투 VRFB의 또 다른 장점으로 에너지 용량이 완벽하게 분리되어 있다는 점이다. 출력은 스택 개수 및 크기에 의해 결정이 되고 에너지는 별도의 탱크에 저장되는 전해질의 양에 의해 결정되기 때문에 고객의 요구사항에 따라 출력과 에너지 용량을 쉽게 조합할 수 있다. 이같은 점으로 VRFB는 kW 단위부터 수십 MW까지 다양한 출력의 에너지저장장치에 응용될 수 있는 것이다.

에이치투 문은용 이사 [사진=솔라투데이]

한편으로, 전기차 충전스테이션용 ESS의 경우 플로우배터리를 적용하기에 매우 적합한 솔루션이다. 순간적인 피크 파워를 요구하는 것이 아니라 일정하게 충전출력을 내면서 상대적으로 많은 양의 전기를 저장하기 때문에 태양광이나 소형 풍력과 같은 클린에너지 발전원과 연계할 경우 전기 저수지 역할로서 적합하다.

에이치투 문은용 이사는 이에 덧붙여 안정성도 확보할 수 있다고 강조했다. “배터리는 폭발과 발화의 위험이 있는데, VRFB는 수계 전해질이다 보니 물을 기반으로 해서 폭발의 위험이 원천적으로 낮다”고 소개하며, “화재의 위험이 낮다는 점은 ESS가 대용량화 되었을 때 확실히 유리한 점으로 작용하게 된다”고 밝혔다.

실제 일본과 독일에서 선행 연구된 플로배터리는 이미 상당량의 축적된 데이터를 보유하고 있다. 가역적인 반응을 보이는 플로배터리는 많은 사이클링이 이뤄지더라도 배터리 용량 유지에 큰 영향을 받지 않는 것으로 알려졌고, 이런 장점에 더해 생산기술, 스택설계 등 가격경쟁력과 솔루션을 제공할 수 있는 기업은 세계적으로도 에이치투를 포함해 몇군데에 지나지 않는다.

리튬이온배터리와 플로배터리는 상호보완 관계
미국 나사 등에서 본격적으로 연구되고, 최근 신재생에너지가 부각되면서 플로배터리도 덩달아 많은 관심을 받고 있다. 문 이사도 “이차전지 기술이라면 리튬이온배터리와 플로배터리가 기술의 축이라고 할 수 있다”고 밝히고, “리튬이온전지와는 특성이 달라 단편적인 비교가 무리이긴 하지만 정격용량 200kW 라고 할 때, 1MWh 5시간 기준이라고 하면, ESS 시스템 측면에서 보면 리튬이온전지와 가격이 비슷하거나 저렴하다”고 말했다.

에이치투에서는 리튬이온전지가 먼저 시장에 진입했고, 규모의 경제를 이룬 상태라 주파수조정용도의 ESS 사업에 먼저 진출했다. “아직까지 REC 참여가 이뤄지지 않는 등 어려운 점이 있지만 플로배터리의 비전이 확실한 만큼 지금의 애로사항은 단기적이라고 생각한다. 정부에서도 최근 플로배터리에 대한 중요성을 인식하고 있기 때문이다”고 현황을 설명했다.

문 이사는 “실질적으로 리튬이온과 플로배터리는 ESS분야의 양대 기술의 축이고, 리튬이온이 출력의 불안정성을 개선하는 데 효과적이며, 플로배터리는 에너지 저장에 유리한 만큼 태양광 연계시 상호보완적으로 운용되면 좋을 것이다”는 의견을 밝혔다.

올해 온산공단에 설치된 600kWh VRFB ESS 프로젝트 [사진=에이치투]

마이크로그리드 사업에 집중 
최근 에이치투가 주목하고 있는 사업이 해외 마이크로그리드 사업이다. 마이크로그리드는 독립운전을 기본으로 하고 전력망을 보조적 수단으로 활용해 에너지용량이 큰 플로배터리가 적합하기 때문이다.

앞서 밝힌 상호보완적으로 운용한 예가 바로 몰디브 독립형 태양광 ESS 프로젝트다. 문은용 이사는 “몰디브에 구축하는 ESS는 VRFB 250kWh에 60kWh 리튬이온 배터리를 장착한 하이브리드 모델로, 신속한 출력 성능이 요구될 때는 리튬이온 전지가 작동하고, 평상 시 충·방전 때는 VRFB가 작동한다”며 태양광발전 등과 연계해 안정적인 계통 운영은 물론 경제성까지 뛰어나다고 평가했다. 2018년까지 실증 사업을 벌일 예정이고, 국산 VRFB가 해외에 구축되는 최초의 사례이다.

에이치투는 하반기 몰디브 실증이 끝나면 몰디브의 다른 섬이나 해외 마이크로그리드 진출을 본격화 할 계획이다. 관련 시장은 용량이 중심이 되는 장주기성 ESS 시장이 비즈니스 모델로 각광받고 있고, 이를 제도적, 환경적인 측면에서 탄력을 받고 있기 때문이다.

대용량 ESS 프로젝트 성공적 가동
지난 3월 에이치투는 울산 온산공단 내 조선기자재 제조업체에 600kWh급 VRFB ESS를 구축하고 성공적인 가동에 들어갔다. 이전 프로젝트의 규모가 100kWh 정도였으니 국내 최대 용량인것은 당연지사이다. 에이치투의 VRFB ESS 시스템이 적용된 조선기자재 회사는 연간 전기료 9,000만원 가량 절감이 가능하고, 6년 내 투자 설치비를 회수하게 된다.

문 이사는 “국내 최대 상용화 용량이라는 점에서 의미를 찾을 수 있고, 내부적으로도 많은 성취감을 느끼게 한 프로젝트다. 최초 VRFB의 성공적인 프로젝트라는 타이틀을 얻게 된 만큼 마이크로그리드 사업을 통해 해외 업체와 경쟁시에 우리나라를 대표한다고 생각하고 임할 생각이다”고 말했다.

[박관희 기자 (editor@infothe.com)]

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