[인더스트리뉴스 정형우 기자] 중국의 국가첨단기술기업 시능전기는 2015년부터 ESS 사업을 시작했다. 중국 내 대형 전력저장 프로젝트에 본래 전문분야인 전력변환장치 기술을 바탕으로 ESS에 사용되는 PCS 및 관련 장치를 개발, 적용하며 관련 기술을 축적했다.

현재 PCS 제품은 100kW에서 3,450kW에 이르기까지 다양한 용량의 최대전력을 커버할 수 있다. 최근에는 배터리 파트너 사와의 제휴로 본격적으로 올인원 타입의 ESS를 개발해 시판에 들어갔다. “고객의 요구에 따른 맞춤형 ESS 솔루션을 제공한다”고 말하는 시능전기의 쟝 정마오(Jiang Zhengmao) 사업 본부장을 만나 기업 비전에 대해 들어봤다.

시능전기 쟝 정마오(Jiang Zhengmao) 사업 본부장은 "인산철 배터리의 안전성과 시능의 전력제어기술을 접목해 현재의 침체된 ESS 사업 환경에 새로운 변화를 불러일으키고 신규 진입업체로서의 불리함을 극복할 계획"이라고 밝혔다. [사진=시능전기]

ESS 산업에서 시능전기가 최근 집중하고 있는 분야와 성과를 소개한다면?

시능전기는 최근 2년 동안 신재생에너지 계통 연계와 화력발전소 주파수 조정 영역에 집중했다. 그중 중국 내 최대 30MW/15MWh, 18MW/9MWh 화력발전소에 시능전기 ESS를 공급했다. 시능전기 ESS는 치열한 주파수 조정 시장에서도 안정적인 운영을 통해 안정성 및 신뢰성을 입증했다고 본다.

개인 발전소 영역에서도 시능은 한국시장을 겨냥해 한국의 비엠이와 함께 약 2년 간 협력하고 있다. 이를 통해 제품의 신뢰성과 안전성에 더욱 중점을 두고 PCS, 배터리, BMS, EMS 등 각 제품의 선진적인 고도의 기술력을 조합한 ESS를 개발했다.

시능전기가 주력하는 ESS 제품 및 솔루션의 특장점에 대해 소개한다면?

이번에 한국시장에는 2가지 모델이 출시된다. 먼저 소형 태양광발전소를 타깃으로 한 100kW급 모델로 최대 352kWh의 배터리가 10피트 크기의 컨테이너 내에 장착돼 있다. 다른 모델은 500kW 급으로 40피트 컨테이너에 최대 1,576kWh의 배터리가 장착돼 있으며, 두 모델 모두 배터리랙, PCS, EMS, 냉난방시스템, 소방시스템이 일체형으로 한 컨테이너에 설치돼 설치 및 운영이 용이하다.

그뿐만 아니라 인산철 배터리를 도입해 화재 안정성을 확보했고 고도의 기술이 집적돼 있으면서도 서로 독립적인 ESS 컨테이너식 모듈화 설계로 설치가 편리하다. 아울러 모래바람, 부식, 고온, 고랭, 높은 해발고도 등에서 강점을 갖춰 다양하게 적용할 수 있으며, 정부의 강화된 규제 사항을 설계단계에서부터 반영했다는 것도 큰 장점이다.

ESS 시장확대를 위한 시능전기의 전략과 더불어 비즈니스 경쟁력은?

이번 한국에 출시하는 올인원 ESS는 시능전기의 태양광 사업에 새로운 기회를 마련해 줄 것이란 기대가 크다. 한국 ESS 시장의 높은 기술적 요구와 규제 가운데서 성공적으로 안착한다면 세계적인 ESS 메이커로 자리매김할 것으로 예상된다.

한국의 ESS시장은 현재의 계통연계형 태양광발전소뿐만 아니라 풍력, 피크저감, 자가발전, 비상발전, 야간발전 등 다양한 형태의 애플리케이션이 가능한 시장으로 인식하고 있다. 또한 인산철 배터리의 안전성과 시능의 전력제어기술을 접목해 현재의 침체된 ESS 사업 환경에 새로운 변화를 불러일으키고 신규 진입업체로서의 불리함을 극복할 계획이다.

시능전기의 ESS에는 인산철 배터리를 사용했는데 리튬이온에 비해 어떤 장점이 있는지?

현재 ESS에는 대용량의 전기를 충전하고 방전할 수 있는 리튬이온 이차전지가 주로 사용되고 있다. 한국에서는 휴대폰이나 전기차 등의 용도로 작은 부피에 많은 전력을 담을 수 있는 배터리가 선호되다 보니 전력밀도가 높은 코발트, 니켈, 망간 등의 금속산화물을 양극재로 사용한 삼원계 배터리를 만들고 있다. 하지만 이런 희유금속들을 양극재로 사용한 삼원계 배터리는 가격이 비싸고 충방전을 반복함에 따라 저장할 수 있는 전력량의 감소가 상대적으로 크게 나타난다. 또한 온도가 높아지면 산화물에서 산소가 분리돼 나와 열 폭주를 일으키는 원인이 되기도 한다. ESS에서 한 번 불이 붙으면 전소될 때까지 끄지 못하는 이유다.

반면 인산철 배터리는 흔한 물질인 인산철을 사용하고 있기 때문에 원가 측면에서 이점이 있고 충방전을 함에 따라 줄어드는 충전용량감소도 적다. 따라서 배터리 수명이 길고 인산철 양극재의 특성상 높은 과전압이나 과전류에 대해서도 상대적으로 안정적이라서 폭발이나 화재 위험이 훨씬 낮다.

반면 전력밀도가 좀 낮아 상대적으로 부피가 커지고 배터리 제어가 좀 까다롭지만 낮은 가격, 화재에 대한 안전성, 높은 효율과 긴 수명 등의 장점은 인산철 배터리가 ESS 용도로 여타 배터리에 비해 최적의 조건을 갖추고 있다고 생각한다.

인도 남부 100MW 태양광 발전소에 설치된 시능전기의 ESS [사진=시능전기]

인산철 배터리를 통해 제작된 시능전기의 ESS가 갖춘 안전 솔루션은?

인산철 배터리의 적용 외에 시능전기의 ESS 안전성 설계는 ‘예방 위주, 방재 결합’의 원칙에 따라 고도로 집적돼 있으면서도 상호 독립적인 컨테이너식 모듈화 설계안으로 개발했다. 구체적으로 살펴보면 △ESS 시스템에 있는 케이블은 난연형 케이블로 선택하고 동력 케이블, 제어 케이블을 분리했다. △에너지저장시스템 컨테이너에는 온도 및 연기 감지 경보시스템과 소방핵심기기, PCS실에 분말소화기, 전기실에 고체에어로졸 소화 시스템을 갖췄다. △컨테이너 박스는 이중 강판, 중간 충전재로서 A급 방화난연암면을 적용해 천장/측벽에는 두께 50mm 이상의 난연재를, 바닥에는 두께 100mm 이상의 난연재를 각각 사용했으며 컨테이너는 보온, 단열, 난연 기능을 모두 갖췄고 내외부 장식재 등 모두 A급 불연재를 사용했다. △모듈형 통합 솔루션을 통해 BMS, PCS 및 EMS 등 전체 시스템을 서로 고도로 통합해 장비간의 정보공유 및 통신으로 신속한 대응이 가능하며, 시스템 이상을 발견했을 때 위험요소를 바로 차단하도록 설계했다.

안전한 ESS 구축 및 운영을 위해 선행돼야 할 조건이 있다면?

현재 이차전지로 대세를 이루고 있는 리튬이온전지는 그 구성상 필연적으로 화재의 위험성을 안고 있다. 화재의 위험을 원천적으로 해소할 수 있는 전고체 전지나 바나듐 흐름전지 등을 적용할 수 있다면 좋겠지만 아직 상용화에는 무리가 있으므로 차선책으로 인산철 배터리 등의 저위험 배터리를 적극 채용하는 쪽으로 유도해야 할 것이다. 또한 운영 시 정해진 충전율 등을 엄격하게 지킨다는 전제 하에 이상을 사전에 발견하기 위한 모니터링 시스템과 각 이상상황에 즉시 대응할 수 있는 자동화된 제어 시스템이 필수적이다. 물론 현재 정부에서 진행하고 있는 이격거리, 소방시설 등 각종 규제들은 실제 화재가 발생했을 때 피해를 최소화하는데 도움이 되겠지만 무엇보다 화재가 나지 않는 조건을 갖추는게 중요하다.

시능전기의 2020년 계획 및 목표는?

시능전기는 기존의 태양광 인버터를 기반으로 글로벌시장에서의 마케팅 네트워크 구축을 더욱 확대할 예정이다. 중국 이외의 시장으로 인도, 한국, 동남아시아, 중동, 유럽, 아메리카 및 기타 주류 태양광시장에 중점을 두고 점유율을 확대할 예정이며 한국시장에서의 ESS 경험을 바탕으로 다양한 형태의 ESS를 개발해 글로벌 시장에 대응해 나갈 계획이다.

[정형우 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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