2020년 ESS 세계 3대 강국, 23조원 세계시장을 잡아라

이차전지에 신재생에너지의 미래가 있다!

김 정 원 기자

지난 8월 27일 서울 포스코P&I에서 ‘그린카/전력저장시스템(ESS)용 중·대형 이차전지 미래전망 세미나(이하, 이차전지 세미나)’가 개최됐다.

이번 세미나에는 국내 이차전지 사업을 주도하고 있는 기업의 담당자 70여명이 참석했다.

정부, 2020년까지 5,000억원 지원

유용신 지식경제부 에너지기술팀 사무관이 ‘정부의 에너지 정책 및 전력저장시스템 산업 육성 방향’이란 주제로 세미나의 첫 문을 열었다.

유 사무관은 생산된 전력을 그리드에 저장했다 전력이 필요한 시기에 공급하는 ESS는 안정적 전력공급 뿐만 아니라 신재생에너지의 불규칙한 출력을 조절할 수 있는 효율적인 방법이기에 중요하다고 설명했다. 태양광, 풍력 등 예측하기 어려운 자연에서 에너지를 공급받아야 하는 신재생에너지는 10%만 초과 생산돼도 전력망이 불안정해지기 때문에 ESS 설치가 필수라고 강조했다. 

2010년 미국과 일본 등 일부 선진국을 중심으로 약 850MW, 2조원 규모의 시장이 형성돼 있는 ESS는 신재생에너지 확산과 글로벌 전력 수요 증가에 따라 2020년까지 49GW 규모에 23조원의 세계시장을 형성할 것으로 전망했다.

특히, 일본이 후쿠시마 원전사태를 계기로 전격적으로 신재생에너지와 ESS 보급 정책에 힘을 쏟고 있어 시장 규모는 빠르게 늘어날 것으로 보이며, 우리나라도 현재 리튬이온전지, 나트륨-황전지와 레독스전지 등 대형 배터리 및 압축공기저장시스템을 개발했다. 현재 대구시에서 10kWh급 가정용 리튬이온전지 실증 사업을 펼치고 있으며, 9월 중 90가구에 설치를 완료할 예정이라고 밝혔다.

ESS를 신성장동력화 해 세계시장에서 우위를 점하겠다는 정부 계획도 전했다. 우리나라는 삼성SDI와 LG화학의 선전으로 리튬이온전지 부문에서 2011년 기준 39%의 세계시장 점유율을 보이고 있지만, 전체 ESS로 지원을 확대해 2020년까지 세계시장의 30%를 점유하고, 미국, 일본 등과 함께 세계 3대 강국으로 도약한다는 마스터 플랜을 제시했다. 이를 위해 2015년까지 50만kW, 2020년까지 200만kW 규모의 ESS를 보급하고, 공공건물을 시작으로 단계별 설치 의무화와 대규모 신축건물에 대한 설치 의무화 등 검토 중인 정부 계획을 밝혔다. 

또한 정부는 민간 분야의 ESS 활성화를 위해 내년에 ESS를 에너지절약시설 융자사업 지원대상과 에너지절약시설 투자세액공제 대상에 포함시킬 예정이고, 설치비용 10% 공제와 계시별 요금제 확대, 선택형 피크요금제 도입 등 ESS 촉진방안 기본계획을 추진하고 있다. 더불어 2011년부터 2020년까지 정부는 에너지미래기술 공고와 중대형 과제 공고를 통해 5,000억원의 지원사업을 펼치는 등 ESS를 적극적으로 지원사격할 방침이다.

유용신 사무관은 “현재 리튬이온전지를 기준으로 가정용 ESS 설치비용은 2,000만원 가량이고, 가정용 태양광발전 설치비용은 1,500만원으로 ESS의 경제성이 떨어진다”고 지적한 뒤, “그러나 레독스전지를 사용할 경우 ESS 설치비용이 1/3~1/4까지 떨어질 수 있다”고 말해 기술개발이 뒤따른다면 ESS가 보다 급격하게 확산될 수 있는 가능성을 제기했다.

값싼 전기료 대신 피해 예방으로

신장환 LG경제연구원 책임연구원은 ‘그린카/전력저장시스템용 이차전지 시장 동향 및 전망’이란 주제로 두 번째 강연을 이어갔다.

이차전지 시장을 그린카와 ESS 두 부분으로 나눠 진단한 신 책임연구원은 “1세대 전기차(그린카)의 등장은 매력적이었지만, 시장 출시 5년이 지난 현 시점에서 시장 점유율이 0.1%도 안 된다”면서 “실패한 전기차와 마찬가지로 ESS의 등장도 매우 매력적으로 보인다”고 지적해 차별적인 매력을 지니지 않으면 지금의 기대와 스포트라이트가 모두 사그라질 수 있다고 경고했다.

특히 ESS용 이차전지에 대해 “초기 설치비가 비싸기 때문에 더 이상 낮은 전기료를 부각시키는 것으로 사용자의 마음을 움직이기 어렵고, 이보다 더 효율적인 ESS의 장점을 부각시켜야 한다”고 강조했다.

지난 2011년 여수와 울산 등 대규모 산업단지가 겪은 블랙아웃 피해액이 약 1,800억원대에 이르는 점을 상기시키며, 신 책임연구원은 “1시간 정도의 비상전력 공급용 ESS는 여수 석유화학단지의 경우 100~200억원 정도면 설치가 가능하기 때문에 충분히 접근할 수 있다”고 주장했다.

또한 태양광 등 신재생에너지의 본격적인 등장에 맞춰 에너지 밀도가 높은 ESS의 필요성이 증대되고 있는 현상을 설명하며, “최근 수요기업들이 이차전지 시장을 주도하고 있는 점은 매우 긍정적”으로 평가했다.

이차전지, 효율과 안전성 높여야

세 번째 연사로 나선 김상범 SK이노베이션 배터리사업개발부 생산기술팀장은 ‘전력저장시스템을 위한 리튬이온전지 소재/부품/제조 기술개발과 응용’이란 강연을 통해 리튬이온전지에 들어가는 혼합물의 혼합 순서만 바뀌어도 생성물의 특성이 변한다고 설명했다. 김상범 팀장은 ESS가 1MW의 전력을 저장하기 위해서는 1만개의 셀을 필요로 하는데, 단 1개만 불량이나 고장이 있어도 나머지 9,999개를 모두 버려야 한다면서 공정의 자동화를 통해 손실률을 얼마나 줄일 수 있는지가 현 시점 ESS 개발자들의 관건이라고 전했다.

이날 오전 세션의 마지막 강연으로 조병원 KIST 책임연구원이 ‘그린카/전력저장용 중대형 이차전지 기술현황 및 개발과제’를 발표했다. 조 책임연구원은 ESS, 전기차, IT 제품 등 용도에 따라 요구되는 이차전지의 성질이 다르기 때문에 사용되는 혼합물의 성질도 달라진다고 설명하며, 현재 연구 중인 마그네슘 이차전지의 장점을 전했다. 마그네슘의 경우 우리나라에 매장량이 많아 리튬전지에 비해 낮은 가격으로 생산이 가능하고, 에너지 밀도가 낮은 대신 안정적이고 친환경적이어서 ESS에 매우 적합하다고 강조했다.

오후 세션에서는 김익준 한국전기연구원 박사와 박순홍 포항산업과학연구원 박사, 김희중 세방전지 부장, 정명환 삼성SDI 박사 등이 슈퍼커패시터 및 나트륨-황전지, 납축전지, 리튬이온전지 등 개별 이차전지 시장에 대한 동향과 전망에 대해 강연했다.

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