ESS, 어디에 쓰는 물건인고?

 

 

 

지난 2013년 여름, 대한민국은 사상 최악의 전력난으로 몸살을 앓았습니다. 급증하는 전력수요를 공급이 따라가지 못하면서 자칫 모든 전력이 끊어지는 블랙아웃(대정전) 사태가 코앞까지 왔었습니다. 그 전력난 극복을 위해 기업은 물론이고 각 가정마다 전기 아껴 쓰기에 각고의 노력을 기울였는데요.

 

우리나라뿐만 아니라 세계 곳곳에서도 이런 전력난 현상을 찾아볼 수 있습니다. 개발도상국의 경우에는 특히 그 정도가 심합니다. 인구가 급증함에 따라 전력소비도 기하급수적으로 증가하고 있지만 사회기반시설의 건설은 더디니 공급이 그 수요를 따라가지 못하는 것이죠.

 

사실 전력부족은 늘상 있는 일은 아닙니다. 여름이나 겨울철 냉•난방 수요가 몰리는 계절에 집중적으로 전력부족 우려가 생깁니다. 가장 간단하게 생각할 수 있는 해결책은 그 모든 수요를 감당할 수 있는 발전소를 세우는 것입니다. 그러나 그렇게 되면 과도한 자원낭비가 됩니다. 사람의 활동이 줄어드는 야간이나 계절상으로 봄•가을에는 냉•난방 수요가 급격히 줄어들어 오히려 유휴전력이 과도하게 넘치게 됩니다. 그렇다고 발전소를 가동하지 않으면 그만큼 손실이 커지겠죠?

 

그렇다면 해결책은? ESS를 소개합니다

 

 

 

그 해결책으로 떠오르는 것이 바로 ESS(Energy Storage System)입니다. ESS란 일종의 ‘대형 배터리 시스템’인데요. 심야에는 전기 수요가 적고 전기료가 저렴해지기 때문에 이 시간에 전기를 끌어와 배터리에 저장해 두었다가 전기수요가 급증할 때나 전기료가 상대적으로 비싸질 때 저장했던 전기를 이용하는 것입니다.

 

또한, 짧은 시간 동안 전력공급량이 전기수요량에 못 미칠 때 ESS를 사용해 전력 수급을 원활하게 하는 것이죠. 이 장치를 이용하면 새로운 발전소를 건설하지 않아도 전력을 안정적으로 공급, 사용할 수 있게 됩니다. 배터리의 성능이 계속 향상됨에 따라 발전소를 건설하는 비용보다 그 발전소와 맞먹는 효율을 낼 수 있는 ESS 시스템을 구축하는 비용이 훨씬 더 저렴해진 것도 ESS가 부각된 이유 중 하나입니다.

 

 

 

 

또한 ESS는 스마트그리드와 밀접한 관련이 있습니다. 스마트그리드란 전력망에 IT기술을 더해 전기 공급자와 소비자 사이에 실시간으로 정보를 교환하면서 최고의 에너지 효율을 찾는 기술을 말합니다. 가격이 저렴한 유휴전력을 확보하고 확보한 전력을 수요가 몰리는 시간대에 사용하는 것이 스마트그리드의 장점 중 하나인데, 그러기 위해서는 ESS가 꼭 필요하기 때문입니다.

 

ESS 비하인드 스토리

 

 

 

ESS라는 개념이 갑자기 ‘짠’하고 나타난 것은 아닙니다. 에너지저장의 개념은 처음 원자력 발전소가 개발될 때 양수발전이라는 방식으로 시작됐어요. 기존의 화석연료를 사용하던 발전소들은 발전단가가 비싸기 때문에 전력수요가 많을 때는 활발하게 운영하다가 전력수요가 떨어지면 발전소 가동을 축소하거나 중단하는 것이 가능했습니다.

 

반면에 원자력발전소는 발전단가가 싸지만 한번 발전을 시작하면 바로 멈출 수 있는 구조가 아니었지요. 그래서 양수발전이라는 개념이 나왔습니다. 양수발전은 전력 수요가 떨어지는 야간에 물을 높은 곳으로 끌어올려서 모아두었다가 전력수요가 올라가는 낮에 낙차를 이용해 또 다른 수력 발전을 하는 방식입니다. 그런데 이런 양수발전은 자연의 지형지물을 이용하다 보니 건설에 한계가 있습니다. 반면에 ESS 시스템은 어디에나 건설이 가능하지요.

 

 

 

 

여기에 더해 각종 휴대용 전자기기에 들어가는 배터리의 발달과 더불어 전기자동차 배터리 개발로 배터리의 성능이 개선되고 생산량이 어마어마해졌죠. 그 덕분에 배터리 가격이 급격하게 낮아졌고 덕분에 전기 저장의 개념이 실현될 수 있는 환경이 조성된 것입니다.

 

 

이제는 ESS 시대! 국가별 ESS 활용 사례

 

 

 

한국전력이 추진중인 제주 조천 변전소 ESS 프로젝트는 국내 최대 규모의 ESS 시스템입니다. 리튬이온 배터리를 활용해 1MWh급 ESS 8대를 병렬로 연결한 이 시스템은 전력소모가 적은 시간대에 전기를 저장해 두었다가 전력소모가 가장 많을 때 전기를 다시 방출하여 부하 변동량을 고르게 하고 피크 시간대 부하량을 낮추는 역할을 합니다. 이 시스템에 사용된 8MWH급 ESS는 연간 10억 원 이상의 전기료 절감 효과를 가져옵니다.

 

이외에도 한국전력은 2017년까지 총 6560억 원을 들여 전국 주요 변전소에 50만kW의 ESS를 설치할 계획이라고 합니다.

 

 

 

 

세계 곳곳에서도 ESS의 중요성을 인식하고 국가적 차원에서 움직임을 보이고 있습니다. 미국, 특히 캘리포니아주에서 세계 최초로 ESS 설치 의무화 법안을 제정했습니다. 그 법안내용을 살펴보면 2014년까지 공급전력의 2.25%의 ESS를 2020년까지 공급전력의 5%까지 ESS를 의무적으로 설치해야 합니다.

 

유럽도 이미 Sol-ion라는 프로젝트를 추진 중이며 2020년까지 유럽 내 태양광발전 시설의 12%에 ESS 설치를 목표로 하고 있습니다.

 

ESS 강국 일본에서도 원전 사고 이후 신재생에너지와 함께 ESS 보급강화에 나서도 있습니다. 정부에서 총 230억 엔의 보조금 예산을 책정해 ESS도입비용의 최대 1/3 정도를 지원하는데요. 가정용 ESS설치 시 최대 100만엔, 기업용 ESS설치 시에 1억 엔 가량을 지원한다고 합니다. 주 정부와는 별도로 지방자치단체들은 ESS도입비용을 최대 2/3까지 지급한다고 하니 그 중요성을 실감할 수 있습니다.

 

 

ESS시스템의 활용

 

 

 

ESS를 단순히 전력 비용 절감의 목적으로만 사용하는 것은 아닙니다. 인도나 동남아 지역의 경우에는 잦은 정전사태와 전력품질 저하로 인해 ESS를 활용한 전력공급 안정화가 크게 대두되고 있습니다. 더 나아가 태양광 및 풍력발전 등의 신재생 에너지와 ESS를 결합해 화석연료를 전혀 사용하지 않고도 전력 자급자족을 할 수 있는 시스템을 구축할 수 있습니다.

 

현재 세계 에너지 기업들의 화두는 태양광과 ESS를 결합한 다양한 융합 에너지 솔루션을 개발하고 고효율 제품을 생산하는 것입니다. 특히 일본에서는 안정적인 전력공급이 필요한 병원이나 공공기관에 ESS 설치를 의무화할 예정이라고 하네요.

 

 

효성의 신성장동력 ESS를 소개합니다

 <효성이 수상한 '2013 프로스트 앤 설리번 대한민국 어워드 제품전략상' 상패의 모습>

 

효성은 국내 시장 확대는 물론 지난 해 말 국내기업 최초로 해외 수주에도 성공했으며, 최근에는 국책과제도 수주하는 등 ESS 사업을 확대하고 있습니다. 효성은 ‘2013 프로스트 앤 설리번 대한민국 어워드’에서 ‘제품전략상(Product Line Strategy in ESS intergration Award)’을 수상하며 국내, 국외 ESS부분에서 인정받고 있음을 증명했습니다.

 

효성이 수상한 ‘제품전략상(Product Line Strategy in ESS intergration Award)’은 기술력을 바탕으로 고객의 니즈와 제품 수요를 면밀히 파악해 뛰어난 성과를 이룬 기업에 수여하는 상으로, 프로스트 앤 설리번 측은 효성이 ESS 분야에서 다양한 사용처에 적용 가능하기에 최적화된 솔루션 기술을 보유하고 있고 시장확대 능력이 우수하다고 평가했습니다.

 

효성은 이 외에도 제주 조천변전소 및 행원풍력단지 등에 신재생에너지와 기존 전력계통의 보조서비스용으로 총 5MW 규모의 ESS를 구축한 바 있으며, 전력거래소(KPX), 전기연구원과 공동으로 국책과제를 수행중입니다. ESS, 이만하면 효성의 신성장동력이라고 자랑할 수 있겠죠?

 

 

 

 

화석연료는 언젠가는 고갈될 것이고 또 사용할수록 자연을 오염시킨다는 단점이 있습니다. 그렇기 때문에 갈수록 신 재생에너지 활용의 중요성이 강조되고 있는 것이죠. 그러나 물과 바람, 태양을 이용하는 신 재생에너지는 있다가도 없고, 없다가도 있는 특성상 공급이 불안정하다는 게 문제입니다. 그걸 보완할 수 있는 것이 바로 ESS 시스템이기 때문에 앞으로 ESS의 중요성은 날로 커질 것입니다. 효성은 앞으로도 ESS 분야에서 최고라는 자부심을 가지고 더 좋은 세상을 만들기 위해 열심히 뛰겠습니다!

 

 

 

☞ 효성, 'ESS 에너지 저장 시스템 사업' 뜬다!

☞ 경력개발, 즐기는 사람이 성공한다! 윤준일 차장