[에너지데일리 송병훈 기자] 에너지전환 시대. 이에 맞물려 ESS(에너지저장장치, Energy Storage System)에 대한 관심은 그 어느 때보다 높아지고 있다. 이미 많은 사람들이 알고 있지만 한 번만 더 설명하자면, ESS는 전기를 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있도록 해 주는 일종의 ‘대형 배터리’다. 태양광·풍력 등 간헐적 발전특성을 가지는 신재생에너지 전력을 안정적으로 사용, 공급할 수 있도록 돕는다.
특히 ESS를 기반으로 하는 에너지 효율화 사업은 정부의 ‘에너지신산업 육성을 위한 8대 모델’중 하나로, ESS와 비상발전기를 활용한 분산형 전원 확산 및 친환경 에너지 보급은 물론 에너지 시장 창출과 일자리 확대를 기대하고 있다. 현재 국내외 주요 도시들이 경쟁적으로 이 사업을 추진하고 있어 시장확대가 예상된다.
ESS는 크게 배터리와 PCS(전력변환장치, Power Conditioning System), PMS(전력제어시스템, Power Management System), 계통연계설비로 구성된다. 여기에서 언급하고자 하는 LS산전은 자체 개발한 PCS 기술로 국내 시장은 물론 글로벌 시장의 ESS 사업을 주도하고 있다. 이미 자체 건물 곳곳에 ESS를 구축, 피크에너지 절감 및 전력요금 절감 효과를 거두고 있다.

▲ 소용량서 대용량까지, ESS 제품 풀 라인업 확보

LS산전은 기존에 보유하고 있는 전력전자기반 자동화 인버터 및 태양광인버터 기술을 기반으로 스마트에너지 핵심사업인 ESS용 PCS 기술을 확보하고, 글로벌 시장 공략에 박차를 가하고 있다.

LS산전은 3kW급부터 1MW급 ESS 자체 생산 기술을 확보하고 있다. LS산전은 일찌감치 ESS 시장 확대를 예상하고 기존 사업 분야인 자동화, 전력전자 핵심기술을 기반으로 ESS용 PCS개발에 역량을 집중했다.

LS산전은 지난 2009년 제주 스마트그리드 실증사업 Smart Renewable 분야에 한국전력 컨소시엄으로 참가, 신재생발전원(풍력발전기)과 연계한 EES를 성공적으로 구축함으로써 신재생에너지 발전원의 출력안정화 ESS 운영기술을 확보했다.

지난 2013년 8월에는 제주 스마트그리드 실증사업의 성공적 구축과 스마트그리드 분야 기술역량 등을 인정받아 ‘스마트그리드 보급지원사업’의 ESS 공급업체로 부산 동래시장, 부산산업용품유통단지 등 2곳에 1MWh급 ESS를 구축하고, 피크부하 저감 및 전기요금 절감에 기여하고 있다. 지난 2015년에는 정부가 국내 ESS시장 창출을 위해 추진하고 있는 주파수조정용 ESS 시범사업에 참여, 신안성변전소에 52MW규모의 주파수조정용 ESS를 구축 완료하는 등 사업 성과가 가시화되고 있다.

▲ '태양광 연계 ESS' 테스트베드, 민간기업 최초 '비상전원용 ESS'

LS산전이 자사 청주사업장에 ‘태양광 발전 연계 ESS 설비’ 구축을 완료하고, 이를 비즈니스 모델로 삼아 관련 사업을 본격화 하고 있다.

LS산전은 지난해 3월부터 약 2개월에 걸쳐 계통연계설비부터, 태양광 모듈과 인버터, ESS용 PCS, PMS(전력관리시스템; Power Management System) 및 EPC에 이르기까지 사업 전 분야에 걸쳐 자체 기술과 역량을 투입한 시스템 구축을 완료하고 충·방전과 전력판매를 시작했다.

LS산전 청주사업장 기준으로 기존 태양광 발전의 경우 연간 전력판매 매출은 약 5.7억원으로 추산되지만 ESS로 충전된 에너지를 판매할 경우 약 2억원 수준의 추가 매출이 발생할 것으로 기대하고 있다. LS산전 사업장이 타 업종에 비해 상대적으로 에너지를 적게 쓰는 공장임을 감안하면 에너지 다소비 사업장에 스마트팩토리가 도입될 경우 예상되는 매출은 훨씬 더 클 것으로 기대된다.

뿐만 아니라 LS산전은 민간기업 최초로 경기도 안양에 위치한 지상 9층, 지하 3층 규모의 R&D캠퍼스에 1MWh급 비상전원용 ESS를 설치했다. 이를 통해 비상상활 발생 시 기존의 디젤비상발전기를 가동하지 않고, ESS만으로 정전 시 최대 2시간 20분 동안 전기를 공급할 수 있어 피난이나 소방활동을 지원이 가능하다.

특히 비상전원용 ESS는 이산화탄소를 배출하지 않고 소음·진동이 없을 뿐만 아니라 정전 후 즉시 전기 공급이 가능해 위기상황 발생 시 빠른 대응이 가능한 장점이 있다.

LS산전 관계자는 “지난 2011년 순환정전 당시 비상발전기의 60%가 작동하지 않아 피해를 더 키웠는데, ESS는 실시간으로 작동여부를 파악할 수 있어 이런 문제를 방지할 수 있다”고 설명했다.

정부는 지난 2016년 2월 ESS를 비상전원용으로 활용할 수 있도록 관련 규정을 개정하는 등 ESS 산업 육성 차원에서 예산 확보 및 전기요금 할인 인센티브 등 비상전원용 ESS 설치를 적극 지원하고 있다.

▲ PEBB 모듈화 ESS 신제품 ‘Modular Scalable PCS’ 출시

LS산전은 지난 1월 고객 맞춤형 중대용량 ESS용 PCS 신제품 ‘LS산전 Modular Scalable PCS’를 출시했다.

‘Modular Scalable PCS’는 LS산전의 전력변환 분야 핵심 기술과 모터제어속도를 통해 에너지사용량을 절감시키는 전력전자 기반 산업용 드라이브(인버터) 분야 글로벌 수준의 제조 역량을 바탕으로 독자 개발한 제품이다.

LS산전은 ESS용 PCS(전력변환장치)의 핵심 부품인 PEBB(펩. Power Electronic Building Block)을 125kW~158kW 용량 단위로 모듈화 해 스마트 독립 운전기능을 탑재하고, 이를 국내 최대 수준인 16대 병렬 연결을 실현, 확장성과 안정성, 그리고 경제성이 획기적으로 개선됐다는 평가를 받고 있다.

PEBB은 직류(DC)·교류(AC) 차단기와 함께 PCS를 구성하는 일종의 변환기다. 직류로 배터리에 저장된 전력에너지를 교류로 변환, 양방향 전력제어를 통해 ESS와 계통이 안정적으로 연계될 수 있도록 해주는 핵심 부품이다.

지금까지 PCS는 고객이 원하는 전력변환용량에 맞춰 kW, MW 단위 일체형 구조로 수주 후 설계, 생산하는 방식으로 사용 중 용량 변경 등에 어려움을 겪어 왔으나, LS산전 ‘Modular Scalable PCS’는 모듈화된 PEBB이 병렬로 연결돼 있어 기본 250kW에서 2.5MW까지 최대 10배까지 확장이 가능하다.

LS산전은 개별 PEBB 모듈에 독립운전기능을 탑재하고, 자체 개발한 ESS 스마트 운영 시스템을 통해 사용 중 일부 PEBB 고장 발생시 부분 운전을 통해 전체 시스템 정지 시간을 최소화하는 등 안정성을 확보했다.

또한 경제성 측면에서도 전력 변환 부하 용량에 따라 PEBB 최적 운영(변환 부하가 전체 용량 25%시 PEBB 1/4만 사용)이 가능해져 에너지 효율이 글로벌 최고 수준인 98%에 달한다. 콤팩트 설계를 통해 제품 사이즈도 기존 대비 30% 축소돼 고객 측면에서 공간 효율성을 한층 높인 것도 장점이다.

▲ 북미 최대 Parker Hannifin 'ESS 사업부' 인수

최근에는 ESS 분야 북미 최대 기업인 ‘Parker Hannifin(파커 하니핀)’의 EGT(Energy Grid Tie) 사업부를 인수, LS산전의 북미 법인 산하 자회사인 LS Energy Solutions(에너지 솔루션스)를 출범시켰다.

이에 따라 기존에 양사가 보유한 글로벌 최고 수준의 제품, 기술역량이 결합돼 ESS를 비롯한 스마트에너지 사업 역량을 한층 강화, 글로벌 시장 확대에 더욱 속도를 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다.

특히 LS산전은 이번 손자회사 설립을 통해 양사 누적 공급실적 700MW 수준으로, 산업용(유틸리티, C&I) ESS 시장에서 세계 최대 규모의 레퍼런스를 보유하게 됐다.

또한 한국은 물론 미국, 아시아, 중남미, 유럽, 호주 등 글로벌 영업 네트워크와 생산, R&D 시설 및 인력도 공유할 수 있게 돼 전략 신제품 개발, 생산 역량 강화를 통해 북미를 중심으로 글로벌 시장 공략을 본격화 할 계획이다.

LS산전 CEO 구자균 회장은 “오는 2030년까지 설치될 ESS 누적 용량은 약 125GW로 2016년 대비 약 66배 이상 증가하고 한국과 미국, 중국 등 8개국이 전체 설치 용량의 약 70%를 차지할 것으로 전망된다”며 “선제적 투자를 통해 시장 선점은 물론 향후 산업 트렌드를 주도하는 글로벌 플레이어가 되는 것이 장기적인 목표”라고 밝혔다.

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