에너지산업의 패러다임 변화와 ESS 시장 전망

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 2014년 전 세계적으로 판매된 가정용 ESS가 3만5,000대에 달한다. 파워월이라는 가정용 ESS를 공개한 테슬라는 일주일 만에 5만5,000대의 예약 판매를 이뤄냈다.

리튬이온배터리의 글로벌 시장을 선도하는 국내기업인 LG화학, 삼성SDI 등도 가정용 ESS를 앞다퉈 출시하고 있다. 한 조사기관의 발표에 따르면, 올해 전 세계 가정용 ESS 시장은 1,259MWh 규모이며 2020년 약 1,889MWh로 연평균 15% 가량 성장할 것으로 전망하기도 했다. 

소형화된 산업용 ESS도 눈에 띄게 늘고 있으며 소비자의 문턱을 낮추기 위한 렌탈 서비스 등 다양한 비즈니스 전략이 나오고 있다. 이는 미래 에너지산업의 패러다임 변화와 밀접한 관계를 맺고 있으며 향후 글로벌 ESS 시장의 폭발적인 확대를 전망케 한다.

소규모 발전 및 가정용 ESS 관심 늘어
ESS를 활용한 수익의 대표적인 구조는 전기요금의 차액을 활용하는 것이다. 전기요금이 싼 시간대에 전기를 저장하고 비싼 시간에 방전하면서 누적되는 차액을 통해 투자회수를 하는 방식이다.

태양광 발전과 연계할 경우, 발전이 가능한 낮 시간에 저장하고, 전기를 많이 쓰는 아침과 밤 시간에 꺼내 쓰거나 판매할 수 있다. 그리드 패리티 도달 정도에 따라 시간대별로 다른 전기요금의 차이를 이용해 차익거래를 하거나 독립형 마이크로 그리드로 활용할 수 있다. 

국내에서도 ESS 시장이 급성장하고 있으며 정부의 ESS 활성화 정책에 기대 단기간 내 성장세는 꾸준하게 유지될 것으로 보인다. 특히, 100kW의 소규모 태양광 발전사업자 및 가정용 태양광 사업과 연계한 ESS 시장이 크게 늘어날 것으로 보이며 활발한 해외시장 진출과 함께 각 지역의 흐름에 맞춘 기업의 비즈니스 전략도 다양해질 것으로 보인다. 

고용량 가정용 ESS 수요 증가 
최근 삼성SDI는 높은 에너지 전환 효율을 자랑하는 신제품 ‘고전압 가정용 ESS 배터리 모듈’을 선보였다. 이 제품은 기존 가정용 ESS와 비교해 높은 전압에 따른 우수한 에너지 전환 효율이 특징이다. 기존 제품의 경우 태양광 발전으로 생성된 고전압 전력을 ESS에 저장하기 위해 고비용의 주변 장치들이 필요한 단점을 대폭 보완한 제품이다.

태양광 발전으로 생성된 전력을 가정에서 사용하기 위해서는 전류 변환 과정이 필요하고 이 과정에서 전력 손실이 발생하는데 ESS 배터리 모듈의 전압이 높을수록 손실이 최소화 돼 에너지 효율이 향상된다. 또한, 배터리 셀의 크기 변경 없이 내부 소재 혁신을 통해 용량을 20% 이상 늘렸고 모듈 설계도 최적화했다.

LG화학도 최근 전시회에서 13.1kWh의 대용량 주택용 ESS ‘RESU13’을 새롭게 소개했다. RESU13은 48V 라인업에 추가되는 모델로 기존에 가장 큰 용량이었던 9.8kWh의 ‘RESU10’ 대비 배터리 용량이 34%나 향상됐다. 올해 3분기 내 시장에 공급될 예정이며 LG화학이 기존에 판매하던 RESU 제품(48V : 3.3kWh, 6.5kWh, 9.8kWh, 400V : 7kWh, 9.8kWh) 라인업과 함께 적극적으로 시장을 공략할 예정이다.

소비자 니즈에 충실한 ESS 제품 출시
2018 세계 태양에너지 엑스포에서도 이러한 시장의 흐름을 엿볼 수 있었다. 보성파워텍은 올해 하반기 정식 출시를 앞두고 있는 ‘BARUNE 60’을 소개했다. BARUNE 60은 올인원 타입의 소용량 ESS 제품으로 운반 및 설치가 용이하며, 구매자의 니즈에 따라 시스템 용도 및 용량을 변경할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 운반 및 설치가 용이하도록 SKID 타입으로 배터리의 충전 및 방전을 위한 PCS, 신재생에너지 연계 수배전반으로 패키지 됐다. 

이맥스파워의 All-In-One ESS는 ESS를 위한 제품요소와 설치시공에 필요한 배터리, PCS, 수배전반을 1.2m 높이 이하의 외함에 담은 제품으로 100kW 태양광발전소에 특화된 제품이다. 높이가 낮아 별도 장비 없이 설치 및 유지보수가 가능하며, 그늘에 위치해 직사광선 노출 최소화로 냉난방 비용 절감이 가능하다. 또한, 배터리 외함의 모듈화 설계로 용량 증감이 용이하고, 부하 및 사용율 분석을 통한 최적용량 분석이 반영돼 경제성을 확보했다는 장점을 갖고 있다.

이번 전시회에서는 ESS에 대한 소비자의 문턱을 낮추기 위한 현대중공업그린에너지의 태양광 ESS 렌탈 서비스도 눈길을 끌었다. LG화학과 업무 협약을 통해 최고품질과 성능의 배터리를 공급받아 ESS를 제작·설치할 계획으로 렌탈기간 동안 고객의 렌탈료 외 추가 비용 부담 없이 유지보수(O&M)를 책임지는 조건을 갖췄다.

미래 에너지신산업 연계 활용
기후변화에 대응하는 글로벌 에너지전환의 흐름에 따라 신재생에너지 시장은 계속해서 성장할 것이고, 신재생에너지 비중이 높아질수록 이를 보완해줄 장치들의 필요성이 높아지고 있다. 필연적으로 ESS 시장이 열리고 있는 것이다. 특히, 온실가스 감축 및 전력설비 노후화, 공급부족, 전력계통 해소 등의 이슈에 ESS의 활용도는 더욱 다양해질 것으로 보인다. 

각각의 사이트에 설치된 ESS를 하나의 운영망으로 묶어 거대한 가상발전소(VPP)를 운영하거나 마이크로그리드, 전력거래 등의 새로운 에너지신산업과 연계해 그 역할이 더욱 커져 보다 효율적인 전력 서비스가 가능해 질 것으로 기대된다. 

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