[ESS기술과 축전설비 1] 에너지저장시스템, 본격 활용위한 단계 진입 리튬 ESS 등 활용성 일부 경제성 도달
온실가스 감축과 에너지비용의 감소를 위한 에너지저장시스템의 개발에 자금과 기술력이 집중되고 있다. 특히, 여러 가지 기술로 분화되어 발달되어 지던 에너지저장기술은 최근 리튬이온을 이용한 밧데리 기술의 발달로 리튬이온 분야가 규모의 경제성을 기반으로 새로운 시장의 가능성을 열어가고 있는 상황이다. 한편, 국내에서는 리튬이온 배터리의 기술력을 바탕으로 주파수 조정용 ESS의 활용, 예비력 확보를 위한 ESS 활용 등이 다각적으로 검토되고 있다.
정리 김동기 기자
100여 년 전 정립되어진 전력시스템이 새로운 환경을 직면하고 있다. 온실가스의 위협과 에너지 비용의 증가 등의 문제로 기존과는 다른 새로운 형태의 시스템이 요구되고 있는 것이다. 이 같은 시대적 요구의 필요성으로 최근 에너지저장시스템에 관한 효용성이 새롭게 부각되며 본격적인 기술 및 시장성의 진입에 관한 검증이 활발히 이뤄지고 있다. 국내의 경우에도 에너지 비용의 증가와 점점 증가되는 송전선로 확충의 어려움 등의 문제점이 에너지저장시스템 필요성을 높이고 있다. 특히 국내의 경우 밧데리 분야에서 세계적인 생산력을 확보하고 있는 상위권 업체들이 보유하고 있고 높은 기술력을 보유하고 있는 ICT분야에서도 경쟁력을 확보하고 있는 점을 바탕으로 신재생에너지나 마이크로그리드와 연계된 에너지저장시스템의 도입 및 기술 개발이 활발히 진행되고 있는 상태이다.
에너지저장시스템의 개념
에너지저장시스템이란 전기 수요가 적을 때 생산된 전력을 전력계통에 저장했다가 전기 수요가 높을 때 저장된 전기를 공급해 주는 시스템이다. 에너지저장시스템은 5가지 요소 △PCS(Power Conditioning System △PMS(PowerManagement System) △Battery △BMS(Battery Management System △변압기, 차단기, 케이블 및 계전기류 등으로 구성된다. 에너지저장기술이란 화학, 동역학, 위치에너지 같은 여러 에너지 형태를 활용해 전기로 변환시킬 에너지를 저장하는 기술이다. 에너지저장시스템의 저장방식은 크게 물리적 저장방식과 화학적 저장방식으로 구분된다. 물리적 에너지저장방식에는 양수발전, 공기 압축식 전력저장(CAES:Compressed Air Energy Storage), Flywheel 등이 있으며 고출력 에너지를 신속하게 저장할 수 있는 반면에 초기 시설투자가 많이 소요된다. 화학적 에너지저장방식에는 리튬이온(Li-ion) 배터리, 나트륨 유황전지(NaS), VRB(Vanadium Redox Battery) 등이 있다.
주요에너지 저장 기술
ESS 경제성 확보와 정책지원
지난 3~4년간 ESS의 가격이 하락했고 실증을 통한 신뢰성을 확보했을 뿐만 아니라 새로운 수요처가 생기면서 경제성을 확보하기 시작하고 있다. 특히 일부 리튬이온 ESS의 활용에서는 이미 경제성을 확보한 상태로 국내에서도 마이크로그리드, 주파수 조정용 ESS 등 그 활용폭이 더욱 확대될 것으로 예상되고 있다. 또한 산업용 전력의 경우 수요 관리를 위해서 ESS를 설치하도록 의무화 하는 방안도 검토되고 있다. 앞에서도 설명했지만 여러 가지 에너지저장장치중 리튬이온은 ESS는 규모의 경제를 통한 합리적 가격에 가장 가깝게 접근해 있는 것으로 알려지고 있다. 따라서 그동안 리튬이온 ESS의 최대 단점으로 꼽히던 고비용의 문제는 어느 정도 해소될 것으로 전망된다. 또한 국가별 ESS의 활용화를 위한 정책적 지원도 활발하게 진행되고 있다. 독일의 경우 ESS R&D분야에 2014년까지 2억 유로를 투자할 계획이며 '태양광발전 + ESS'의 구매 보조금 정책을 추진하고 있기도 하다. 일본의 경우 2012년 3월 ESS도입 보조금을 확정했으며 해당 분야에 210억 엔의 예산을 책정했다. 또한 지방자치단체별로 산업용과 가정용 ESS에 보조금을 지급하는 정책을 실시하고 있기도 하다. 미국도 Self-Generation Incentive Program을 통해 PV연계 ESS를 대상으로 최대 $2.0/W 지급하고 있다. 또한 Peak 발전량에 따른 ESS도입 법안을 통해 2020년까지 피크전력의 5% 감당할 예정이다. 이외에도 국내에서는 현재 한전 주도로 주파수 조정용에 사용되는 ESS의 구축을 본격화하고 있다. 한전은 2017년까지 6,250억을 투자 주파수조정용 ESS 500MW를 구축할 예정이다. 또한 에너지자립섬 등 마이크로그리드를 기반으로 신재생에너지와 ESS를 연계해 활용하는 방안도 다양하게 검토되거나 현재 실증을 진행하고 있는 단계이다.
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