지난해 기준 국내 주파수조정용 ESS 설치용량 376MW

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 전기의 안정적인 수급과 주파수, 전압 등 전기 품질을 중요시하는 공장, 병원, 데이터 센터 등은 일반적으로 ESS를 무정전전력공급장치(UPS)로 사용하고 있다. 전력수요가 낮은 시간에 여유 전력을 ESS에 저장했다가 수요가 높은 시간에 전력을 공급해 피크수요에 대응하는 부하 평준화로 사용하기도 한다.

이러한 활용은 사용자의 전기요금을 줄일 수 있는 한 가지 방법이다. 또한, 태양광, 풍력 등 발전시간이 불규칙한 신재생에너지와 ESS를 결합해 신재생에너지의 불안정한 출력 변동성을 완화하는 목적으로 사용하기도 한다.

48MW 규모의 주파수조정용 ESS가 구축된 경산 변전소 전경 [사진=보성파워텍]

주요 국가가 ESS 설치를 의무화하거나 신재생에너지와 결합해 설치하는 경우 보조금을 지급하며 시장 확대를 위해 노력하고 있다. 국내 역시 신재생에너지 연계형 ESS에 REC 가중치 부여, 공공기관 ESS 설치 의무화 등 정부 정책을 통해 ESS 확산에 집중하고 있다. 올해 상반기 피크저감용 ESS 시장은 전년 대비 266배 증가했다. 태양광·풍력 등 신재생에너지 연계 ESS 시장 역시 가중치를 통해 전년 대비 16배 증가했다.

많은 국가에서 기본적인 발전용량에 따라 참여하는 전력시장이 존재하며 이외에 주파수조정, 전압조정 등 전력시장의 부가적인 기능을 담당하기 위해 보조서비스 시장을 운영하고 있다. 국내 전력시장도 미국의 모델을 벤치마킹해 도입됐기 때문에 유사한 점이 많다.

특히, 재생에너지 연계의 경우 태양광·풍력 등 신재생에너지 발전자원의 증가가 예상되면서 향후 주력시장으로 더욱 관심을 모으고 있다. 가정용 에너지 관리시스템도 가정용 BTM(Behind The Meter) 시장에서 저비용 소규모로 많은 수요 증가가 예상되고 있다.

많은 보고서에서, 다양한 ESS 종류 중 주파수조정에는 리튬이온배터리가 적합한 것으로 보고되고 있다. 리튬이온배터리는 에너지밀도가 높고, 동작속도가 빠르며, 설치면적이 적게 소요되는 장점을 갖고 있기 때문이다. 업계에서는 리튬이온배터리 기술의 발전으로 인해 배터리 생산단가가 상당히 낮아졌지만 일반 사용자의 보급 확대를 위해서는 생산단가를 더 낮춰야 할 필요가 있다고 입을 모으고 있다.

또한, 국내의 경우 신재생에너지의 발전용량 비율이 낮고 전기사용자의 피크를 낮춰 얻는 이익보다는 주파수조정에 활용하는 것이 경제성 확보에 유리한 것으로 분석되고 있다. 더불어 ESS를 주파수조정 서비스에 활용하게 되면 주파수조정 예비력으로 확보하고 있는 기존 발전기에서 생산되는 전기를 최대로 생산할 수 있어 에너지의 효율적 활용이 가능한 부분도 있다.

주파수조정용 ESS 구축현황 [자료=한국전력]

한전은 국내 주파수조정용으로 설치된 376MW 규모의 ESS 상업운전이 시행되면서 전기품질 확보와 전력계통 운영효율 향상과 함께 매년 약 620억원의 전력구입비 절감을 기대하고 있다. 또한, 지난 4년간 주파수조정용 ESS사업에 참여한 기업들은 배터리 충방전 속도를 최대 1.6배까지 향상시키는 등 기술적 성장을 이뤘으며 이를 바탕으로 현재 미국, 유럽, 아시아 등에 약 1조2,000억원의 해외 수출을 달성했다. 한전은 향후 신재생출력 안정화용 및 피크절감용 ESS 분야로 활용범위를 넓혀 ESS 산업 생태계를 조성할 계획이며, 국내 사업 경험을 기반으로 주파수조정용 ESS의 해외 기술 수출도 지속 추진할 예정이다.

이러한 정책적 집중 지원 결과, 세계 최대 규모의 사업화에도 성공을 거두고 있으며 해외시장 진출을 위한 실적도 잘 쌓아가고 있다. 현재 전 세계에 운영되고 있는 ESS 프로젝트는 총 735건이며 설치용량은 2,057MW가 설치돼 있는 것으로 파악된다. 미국이 314건으로 가장 많은 프로젝트를 추진 중이며 한국, 중국이 뒤를 잇고 있다. 배터리 종류별로는 리튬이온 계열의 배터리가 70%를 넘게 차지해 현재 트렌드를 확인할 수 있다.

부하 평준화, 전압 및 주파수 조정, 비상전원, 독립전원, 분산발전에 적용할 수 있는 ESS는 태양광발전 시스템 및 배터리 등의 가격 하락과 자가소비에 대한 인센티브 증가가 주요 성장 동인으로 꼽힌다. 이와 관련해 가정용 태양광 ESS 시장은 2017~2021년 68%의 성장이 예상되며 72억달러 규모 수준까지 커질 것으로 전망되고 있다.

[이건오 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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