포스팅 목차
기후 악화가 고조되면서 그린에너지에 대한 관심과 투자가 더욱 커지고 있습니다. ESS 에너지 저장 장치 사업은 그린에너지 사업에 필수적으로 따라오는 사업인데요. ESS 에 대한 전반적인 이해와 세계적인 시장과 전망에 대해 알아보겠습니다.
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1. ESS 에너지 저장 시스템이란?
ESS는 Energy Storage System의 약자로 에너지를 저장했다가 필요에 따라 외부에 공급하는 에너지 저장 시스템입니다. 즉 효율적으로 에너지를 저장 및 관리하는 시스템입니다.
태양광 발전은 낮에만 전력 생산이 가능합니다. 밤에는 해가 없으니까요. 풍력 발전 또한 바람이 불 때만 전력 생산이 가능합니다. 그런데 전기는 태양광 발전과 풍력 발전이 돌아갈 때에만 필요한 것이 아니죠? 따라서 생성된 전력을 저장해 두었다가 필요한 시기에 적절하게 공급할 시스템이 필요합니다. 그것이 바로 ESS 입니다.
ESS를 보다 쉽고 간결하게 소개해주는 영상이 있어서 공유드립니다.
1) ESS 에너지 저장 장치 구성
ESS(Energy Storage System)의 구성은 크게 아래와 같습니다.
- 배터리 (Battery) : 리튬이온배터리입니다. 요새는 전기차가 유명해지면서 누구나 알고 있죠.
- BMS (Battery Management System) : 배터리의 상태를 제어하는 장치입니다. 배터리 전압, 충전상태, 발열 등을 모니터링하여 배터리의 안전을 관장하는 장치입니다.
- PCS (Power Conversion System) : 전기에너지를 받아 배터리를 충전하거나 외부로 저장한 전력을 방출하기 위해 전기를 변환하는 장치입니다.
- EMS (Energy Management System) : 배터리 및 PCS의 상태를 관리ㆍ제어하고, 중앙 제어실과 연동되는 운영시스템입니다.
전기차량에 사용되는 리튬이온배터리에 대해 아직 잘 모르시는 분들께서는 아래 포스팅을 참고해주세요.
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2) ESS 에너지 저장 장치 종류
ESS는 전력이 생산되는 소스에 따라 종류가 나뉩니다. 크게는 아래와 같이 4가지로 나눌 수 있습니다.
- 가정용 ESS : 주택의 태양광 패널과 연계해 사용합니다.
- 상업용 ESS : 사무실, 학교, 공장과 같은 상업용 건물에 설치합니다.
- 전력망용 ESS : 화력 발전소, 태양광/풍력 발전소, 변전소 등에 설치합니다.
- UPS (Uniterruptible Power Supply) : 테이터 센터, 통신 시설 등에서 전력이 갑자기 끊겼을 때 사용합니다.
2. ESS 가 필요한 이유와 사용처
ESS 에너지 저장 장치가 필요한 이유와 사용되는 용도에 대해 대표적인 경우는 아래와 같습니다.
1) 비상용 전기
가끔 정전 등과 같은 이유로 한전에서 보내오는 전기를 사용할 수 없을 때가 있습니다. 일반 가정집이야 잠시 참으면 그만이지만, 전기가 꼭 필요한 시설은 그렇지 못합니다. 응급한 환자가 있는 병원이나 보안이 매우 중요한 은행 등이 있습니다.
이러한 시설은 "비상용 전기"가 필요합니다. 위와 같이 예기치 못한 일이 벌어졌을 때에 전기를 계속 사용할 수 있게 할 수 있죠. ESS의 주요한 역할 중 하나라 할 수 있습니다.
2) 효율적인 전력 관리
태양력 발전과 수력 발전은 상시 전력을 생산하지 못합니다. 태양이 쨍한 낮시간에만 가능하고, 바람이 불 때에만 가능합니다.
ESS는 이렇게 낭비되는 전력, 그리고 불안전한 패턴으로 생산되는 전력을 저장해 두었다가 필요한 시간대에 공급하는 시스템입니다. 에너지 저장으로 전력의 낭비를 최소화하여 효율적인 전력관리가 가능하게 하죠.
3) 비용 절약
심야전기는 주간보다 비용이 저렴합니다만, 사용자가 많지 않기 때문에 낭비되기 쉽습니다. 심야 시간에 ESS로 사용되지 않는 전력을 저장했다가 사용량이 많은 주간시간에 사용하여 비용을 절약할 수 있습니다.
4) 전력의 안정성
일정하게 전력을 사용하지 않고 사용량이 들쑥 날쑥한 곳들이 있습니다. 이렇게 부하 변화가 심한 곳에 ESS 를 사용한다면, 안정적으로 전력을 공급할 수 있습니다.
3. ESS 에너지 저장 장치 시장 규모와 전망
전 세계적으로 그린 에너지, 탄소 중립 등 기후 악화와 청정 지구에 대한 법적 강제가 커져만 가고 있습니다. 2050년까지 탄소 중립 사회 실현을 위해서는 무엇보다 재생에너지를 표준 에너지로 삼아야 합니다.
이에 가장 필요한 것은 효율적으로 에너지를 관리하는 것이죠. 이를 위한 ESS의 역할이 중요해지고 있고, 세계적으로 많은 회사들이 ESS 사업에 관심을 보이고 있고, 실제로 시장 진입을 하고 있습니다.
1) ESS 시장 전망과 규모
글로벌 ESS 에너지 저장 장치 시장은 지속적인 우상향 성장세를 보이고 있습니다.
2023년 3월 24일 블룸버그 뉴에너지파이낸스(BNEF)에 따르면 2030년까지 연평균 23% 성장이 전망된다고 합니다. 특히 아시아태평양 국가들이 2030년 전 세계 ESS 신규 설치 중 44%가량을 차지해 성장을 주도할 것이라고 예상했는데요. 이 중에선 중국의 비중이 큽니다.
또한 가이드하우스 인사이트는 오는 2029년까지 ESS 시장이 1,880억 달러 (한화로 약 210조 원)까지 성장할 것이라고 전망했습니다. 이 정도면 전기차, 리튬이온배터리와 더불어 차세대 성장 산업이라 말할 수 있을 것 같습니다.
2) 주요 국가들의 정책 및 투자 현황
세계 주요 국가들의 ESS 에너지 저장 장치 사업에 대한 투자 현황을 공유드립니다.
| 주요 국가 | 주요 정책 및 투자 |
| 미국 | ESS 설치 의무화, 세제 혜택, RPS에 ESS 포함 등 연방 정부 및 주 정부 차원의 다양한 정책 추진 |
| 중국 | 13차 5개년 계획 등 중장기 계획에 ESS 포함 도입기를 거치고 있으며 연구 및 지원 체계화 단계 |
| 일본 | 설치 보조금 지원, FIT지원, 세제 혜택 등 대지진 이후의 정책에 따라 비상전원 확보 차원 |
| 호주 | 대정전('16년) 이후 안정성 있는 국가 에너지 정책 추진 세계 최대 규모(100MW) ESS 구축 등 |
| 프랑스 | 태양광 발전 자가 소비용 ESS 설치 시 자금 지원 원자력 발전 축소 정책에 따른 신재생 에너지 확대 |
※ 해당 내용의 출처는 LG에너지솔루션-BATTERY INSIDE 입니다.
3) 우리나라의 ESS 사업
LG에너지솔루션을 비롯한 대한민국 K 배터리 기업들이 한때 글로벌 ESS 에너지 저장 장치 시장을 주도했던 적이 있습니다. ESS 화재 사건이 터지고 미숙한 대응으로 인해 생긴 틈으로 저렴한 중국 기업들이 파고들면서 현재는 많이 밀리고 있습니다.
LG에너지솔루션과 삼성SDI의 글로벌 ESS 시장 점유율은 2020년에 55%를 육박했었지만 2022년에는 14.8%에 그쳤습니다. 전기차 배터리와 마찬가지로 중국 기업들은 LFP 배터리를 이용한 저렴한 ESS로 시장을 장악하고 있죠.
대표적으로 CATA과 BYD(비야디)가 있는데요. ESS 전력저장장치는 전기차와는 다르게 출력에 대한 민감도가 다소 낮기 때문에 저렴한 LFP가 보다 선호되고 있다는 것이 가장 큰 이유입니다.
LFP배터리와 삼원계 배터리의 차이에 대해서는 아래 포스팅에 정리가 되어있으니 필요하신 분들은 참고해 주세요.
LFP 배터리의 성장세와 중국의 경쟁력
최근 테슬라를 비롯한 완성차 업체들이 LFP 배터리를 선택하는 추세입니다. 보급형 전기차량에 들어가는 LFP의 글로벌 시장 점유율은 중국이 압도적으로 높은데요. LFP 배터리의 시장성과 추세,
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우리나라 정부도 올해 초에 "에너지 저장 장치(ESS) 산업 육성방안 마련추진"에 대한 보도 자료를 발표하고 TF를 수립하여 국내 기업들의 글로벌 ESS 시장 경쟁력을 갖추기 위한 지원책을 마련하고 있습니다.
해당 보도자료에 ESS 사업에 대한 꽤 디테일한 내용들이 있습니다. 궁금하신 분들은 아래 파일을 참고하시면 됩니다.
오늘은 이렇게 ESS 사업에 대한 전반적인 이해를 위한 포스팅을 작성해 봤습니다. 많이 부족한 내용이지만 여러분들께 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠네요. 다음에는 내용을 조금 더 보충하고, 국내 기업에 대한 이야기를 다뤄봐야겠습니다.
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