[에너지데일리 최일관 기자] 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)는 전기를 전력 계통에 저장했다가 전력이 가장 필요한 시기에 공급해 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 이에 따라 ESS은 발전자원, 수요자원, 신재생 출력 안정화, 전력품질 향상 등 다양한 용도로 사용할 수 있어 새로운 에너지산업의 핵심으로서 크게 주목받고 있다.  이에 발맞춰 ESS는 신재생에너지 및 전기차 보급 확산에 맞춰 시장이 급격히 커지고 있다. 미국ㆍ일본 등 선진국 중심으로 형성된 ESS 시장이 국내에서도 개화기에 접어들었다.
ESS를 무정전전원공급장치(UPS) 전원으로 채택한 데이터센터를 필두로 다양한 분야에 수요가 일기 시작했다. 특히 정부가 ESS 보급ㆍ확대에 팔 걷고 나서면서 시장에 활기를 불어 넣고 있다. 하지만 아직은 수익성이 담보되지 못하고 있으며, 기술적인 측면은 물론 사업화 측면에서도 많은 어려움을 겪고 있다. 에너지산업의 차세대 핵심으로 꼽히고 있는 ESS의 국내외 시장 동향과 보급확대 방안 등을 짚어본다.

▲국내외 시장 동향…미국, 일본 등 선점

ESS 시장규모는 오는 2020년까지 47조원에 달할 전망이다. 또 다른 시장조사업체는 같은 기간 58조원 규모까지 성장할 것으로 내다보고 있다.

현재 ESS 시장은 미국, 일본 등 일부 선진국을 중심으로 2010년 기준 약 2조원 규모의 초기시장이 형성됐으며, 약 850MW의 저장용량이 보급됐다.

그 중에서 전력계통용이 80%, Ancillary 서비스용이 20% 가량을 차지하고 있으며, 전력계통용 시장은 미국이 약 78%로 최대시장을 형성하고 있다.

또 수용가 및 재생가능 에너지 관련 수요가 전체의 70% 이상을 차지할 것으로 예상되고 있다. 시장은 2~10시간 용량의 ESS 시장이 주류가 될 것으로 전망되고 있다.

빌딩용 전력저장장치 시장은 5년내에 50억USD 이상의 시장을 형성할 것으로 전망되고 있다. 또 향후 레독스 흐름전지와 리튬이온 기반의 배터리가 건물 전력저장장치 시장을 선도할 것으로 예측되고 있다.

신재생에너지와 같은 부가적인 가치를 포함해 2020년에 최대 1500억USD의 시장이 형성될 것으로 예상되고 있다.

ESS는 그동안 일본이 대표적이었으나 최근엔 국지적 시장에 제한되지 않고 글로벌 시장으로 확대되는 추세다.

국내의 경우 도서지역에 독립발전형 신재생에너지발전과 연계해 납축전지 및 Ni-Cd 전지를 중심으로 수십억 규모의 시장이 형성돼 있는 것으로 추정되고 있다.

또한 RPS 제도에 의한 신재생에너지 확대, 정부의 에너지저장의무화 계획 등으로 급격한 시장 확대가 예상되고 있다.

국내 ESS 시장은 본격 상승세에 접어들고 있다. 삼성SDI, LG화학 등 업체가 ESS 사업에 박차를 가하고 있다. 또한 중소기업들도 속속 시장에 뛰어들고 있다.

국내 ESS 시장은 데이터센터와 전기차 등이 선도할 전망이다. 리튬이온 ESS를 무정전전원공급장치(UPS) 전원으로 채택한 데이터센터가 조만간 가동에 들어간다. 확산되는 전기차도 ESS 시장 활성화의 기폭제가 될 전망이다.

▲해외 ESS 추진현황…사업화단계 진입

일본과 미국 등 선진국 위주로 기술개발 및 실증을 활발하게 진행하고 있으며, 일부 상용화에 성공하는 등 사업화단계에 진입하고 있다. 독일, 프랑스 등 유럽국가들도 신재생 에너지 발전과 연계한 에너지 저장장치 도입 확대를 적극 추진 중이다.

일본은 지난 2012년부터 ESS 설치 보조금으로 250kW 이상 설치시 초기설치비의 1/3 수준으로 지원하고 있으며, 가정용 ESS와 신재생에너지 발전용 ESS 등의 분야에서 다양한 기술 개발을 추진하고 있다. 기술은 LiB와 NaS 등에서 강세를 보이고 있다.

Sharp사는 2008년 11월, LiB 사업을 위해 DNP, 다이와 House와 합작법인인 Elly Power를 설립한 바 있다. 또한 파나소닉·NEC 등 일본 주요 IT기업을 중심으로 다양한 형태의 사업도 선보이고 있다.

일본은 한국 전자업계에 빼앗긴 가전·소형 이차전지 시장 탈환에 ESS를 활용한다는 전략이다.

후쿠시마 원전 사태를 계기로 이차전지 산업을 전폭 지원하는 등 ESS를 확대해 부족한 전력을 대체하는 다양한 사업이 이미 활발하게 진행 중이다.

미국 캘리포니아주는 2010년 9월 ESS 설치 의무화 법안을 승인하고, 세계 최초로 각각 2014년부터 공급 전력의 2.25%, 오는 2020년까지는 5% 의무설치를 골자로 규제를 제정했다.

또 공공기관, 벤처기업 및 대형 전력회사를 중심으로 기술개발 및 실증사업을 적극 추진하기로 하고, 2009~2010년에 DOE 산하 연구기관인 ARPA-E에서 총 9200만달러를 LiB, Capacitor, Flow Battery, CAES, Flywheel, SMES 등의 전력저장기술에 투자했다.

2010년 6월에는 뉴욕 Westover 발전소내 44MW 화력발전설비에 20MW급 LiB ESS를 설치하였다.

유럽은 이미 ‘Sol-ion’ 프로젝트를 추진하며 2020년까지 유럽 내 태양광 발전 시설의 12%의 ESS를 설치한다는 방침이다.

Sol-ion 프로젝트에는 프랑스 경제성과 독일 환경부의 공동지원 하에 프랑스의 Saft사와 독일 Conergy 사 등이 참여하고 있는 국책과제다. 이 프로젝트에서는 태양광 주택의 에너지 자급을 위한 LiB 도입의 타당성을 평가하기 위한 과제로 2008년 8월부터 75개 시스템에 대한 실증사업을 추진하고 2012년까지 이를 사업화하는 것을 목표로 하고 있다.

중국은 부족한 전력 사정을 개선하기 위해 에너지 저장장치 개발에 총력을 기울이고 있다.

중국의 경우 74.5% 수준인 석탄 화력발전 비중을 2020년까지 61.4%까지 낮추는 대신 태양광, 풍력 등 신재생에너지를 확대하기 위해 ESS를 함께 늘릴 것으로 전망되고 있다.

중국은 주요 도시를 제외하면 송배전 시설이 제대로 갖춰져 있지 않아 풍력 발전량의 40% 가량을 버리고 있다.

또 태양광 발전이 최적화 돼 있지 않다. 현재는 태양광으로 발전한 전기를 저장하지 못하고 버리고 있는 실정이다. 이 때문에 중국 정부는 ESS 실증 프로젝트를 지속적으로 확대할 방침으로 확인되고 있다.

날이 갈수록 심각해지고 있는 대기오염에 대처하기 위한 중국 정부의 대응도 ESS 시장을 키우는 요인이다. 이산화탄소 배출을 줄이기위한 신재생에너지, 전기차 등에 대한 투자는 ESS와 이차전지 수요증가로 이어지기 때문이다.

▲ 한국-‘K-ESS 2020'발표 1700MW급 보급

현재 정부는 에너지 저장장치 산업 육성을 위해 다양한 정책을 내놓고 있다. 2020년까지 1700MW급 에너지 저장장치를 보급하고, 세계 3대 에너지 저장장치 강국으로 도약하겠다는 ‘K-ESS 2020'을 발표했다, 또한 전력계통에 에너지 저장장치를 연계·운영하는 기술의 실증과 보급도 추진하고 있다.

최근엔 ESS에 대해 전기저장뿐만 아니라 공급도 가능한 발전설비로 인정하고 저장된 전력을 한전과의 계약을 통해 직접 판매하거나 전기요금에서 상계토록 관련 제도를 정비했다.

투자회수기간을 단축할 수 있도록 ESS에 충전할 때 사용하는 전력요금을 할인하는 에너지저장장치 맞춤형 요금제를 새롭게 시작한다. 충전전력의 요금단가를 현행대비 10% 할인하고 2017년까지 한시적으로 적용하는 특례를 도입키로 했다.

또한 에너지관리공단은 대규모 신재생 에너지 프로젝트인 융·복합지원사업을 추진하고 있다. 그 가운데 인천광역시, 군산시, 신안군, 제주도에서는 태양광, 풍력, 지열 등 신재생에너지로 생산한 전력을 에너지 저장장치에 저장했다가 전력 사용이 많은 시간대에 공급할 예정이다.

특히 제주도는 국내에서 처음으로 에너지 저장장치 사용이 의무화돼 앞으로 신재생에너지 설비 용량에 따라 일정량 이상의 에너지 저장장치를 설치해야 한다. 그동안 제주도는 날씨로 인해 태양광, 풍력 발전기 등에서 생산되는 전력량이 불규칙했지만 에너지 저장장치로 전력의 안정적인 공급이 가능해질 전망이다.

▲ 시급한 개선책은…ESS 발전자원 인정

정부는 최근 산업화 전략(K-ESS 2020)을 수립하고 ESS 저장 기술 개발·설비 투자를 통해 2020년까지 세계시장 점유율 30%를 확보한다는 목표다. 하지만 이를 받쳐주기엔 국내 시장 환경은 여전히 열악하다는 게 업계 공통된 시각이다.

업계는 정부가 ESS 보급 확산을 위한 법 규정 및 지원책을 개선해야 한다고 목소리를 높이고 있다.
가장 시급한 정책으로 ESS를 발전자원으로 인정하는 제도 개선을 꼽는다.

현재 ‘전기사업법’에 ESS가 발전원으로 규정돼 있지 않아 ESS를 통해 저장된 전력은 전력거래 시장에서 거래할 수 없기 때문이다.

이 밖에도 디젤과 가스터빈 발전기 외에 ESS를 비상발전기로 인정하는 방안도 필요하다는 지적이다.

소방법상 화재, 정전에 대비해 일정 규모 이상 대형 건물에는 비상발전기 설치가 의무화돼 있다. 하지만 디젤 발전기나 가스터빈 발전기로만 국한돼 있어 ESS 활용이 사실상 제한된다.

기존 발전기에 비해 정비 요소가 현저히 작아 유지·관리가 쉽고, 설치 장소에 제약이 적어 공간 활용에 유리하지만 제도에 가로막혀 시장이 조성되지 않고 있다.

여기에 공공부문 및 전력다소비 기업에 대한 의무화와 인센티브 정책이 필요한 상황이다.

정부가 전기다소비 사업장에 ESS 설치를 지난해 6월부터 권장하고 있지만 초기 투자비가 높아 실제 설치율은 극히 낮기 때문이다.

이에 정부는 ESS 설치 실적을 점검, 설치실적 부진 시 단계적인 의무화와 함께 ESS 시장 활성화를 위해 ESS 설치 수요자에게 인센티브를 제공하는 방안이 필요하다.

업계 관계자는 “다른 선진국가는 실적 확보를 위해 정부와 업체가 ESS 기반 사업모델 개발을 앞다퉈 추진 중”이라며 “우리가 발 빠르게 대응하지 못한다면 경제성을 따지는 시장원리가 작동하기 전에 한국의 ESS 산업은 길을 잃고 말 것”이라고 말했다.