최근 주요국의 ESS 추진 현황과...

WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 현안 분석

세계 에너지시장 인사이트 제13-8호 2013.3.1 3세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31 3

최근 주요국의 ESS 추진 현황과 시사점

에너지수요관리연구실 이성인 연구위원([email protected]),

에너지국제협력본부 조경연([email protected])

▶ 에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS)은 생산된 잉여 에너지를 그

자체로 또는 변환하여 저장하고 필요할 때 사용할 수 있는 장치 또는 시스템을

총칭함.

▶ 각국 정부는 ESS의 실증사업 및 보급 확대를 위해 발 빠르게 움직이고 있음.

정부 예산지원으로 ESS 실증사업 추진과 함께 보조금 지급, 세금 감면 등을 통

해 보급 확산을 서두르고 있음.

▶ 미국은 세계 최초로 의무화제도 도입, 세제혜택, 차별적 요금제도 등 연방정부의

지원정책을 바탕으로 보급 확산정책을 적극적으로 추진하고 있음.

▶ 일본은 신재생 발전소용, 가정용 등 다양한 분야에서 기술개발을 추진하고 있고

나트륨황 전지, LIB에서 앞선 기술력을 보유하고 있으며, 정부의 보조금 지원 및

기업체와의 협력을 통하여 ESS 시장창출을 가속화하고 있음.

▶ 독일은 프랑스와 공동으로 Solion 프로젝트를 추진하고 있음. 해당 프로젝트는

태양광 주택의 에너지 자립을 위한 리튬이온전지 도입 타당성을 평가하기 위해

약 75개 시스템에 대한 실증사업을 추진 중임.

▶ 국내 ESS 시장은 아직 초기단계로 기술 신뢰성과 경제성 확보를 위한 전략적

노력이 요구됨. 경쟁 우위에 있는 ICT 기술과 리튬이온전지 기술을 기반으로

ESS 시장창출에 보다 적극적이고 선제적으로 대응해 나간다면, 글로벌 ESS 시

장 확보 경쟁에서 우위를 차지 할 수 있을 것으로 예상됨

1. ESS의 개요

□ ESS 개념

ㅇ 에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS)은 생산된 잉여 에너지를 그

자체로 또는 변환하여 저장하고 필요할 때 사용할 수 있는 장치 또는 시스템을

총칭함.

- ESS는 생산 에너지를 기준으로 전기저장시스템(Electricity Storage System)과 열저장시스템(Thermal Storage System)으로 분류됨. 또한 저장형태 또는

방식에 따라 물리적, 화학적, 전자기적 방식으로 분류됨.

ㅇ 에너지저장기술(Energy Storage Technology)은 에너지를 저장하였다가 필요

한 시기에 사용할 수 있게 하는 기술임. 다양한 저장기술들이 개발, 실증, 상용

화되고 있음.

“에너지저장시스템(ESS)은 생산된 잉여 에너지를 그 자체로 또는 변환하여 저장하고 필요할 때 사용할 수 있는 장치 또는 시스템을 총칭”

현안 분석 WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly

4 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

전기 저장방식 에너지저장시스템 종류

물리적 저장

(mechanical)

ㆍ양수발전(PHS, Pumped Hydro Storage)

ㆍ압축공기저장장치(CAES, Compressed Air Energy Storage)

ㆍ플라이휠(flywheels)

화학적 저장

(electrochemical)

ㆍ리튬이온전지(LIB, Lithium Ion Battery)

ㆍ나트륨황전지(NaS)

ㆍ납축전지(Lead acid)

ㆍ흐름전지(RFB, Redox Flow Battery)

전자기적 저장

(electromagnetic)

ㆍ슈퍼 커패시터(Super-capacitor 또는 Ultra-capacitor)

ㆍ초전도에너지저장(SMES, superconducting magnetic energy storage)

< 저장방식에 따른 에너지저장기술의 분류 >

ㅇ 에너지저장기술 개발은 현재 전력 저장 위주로 진행되고 있으며, 가장 성숙된 에너

지저장기술은 양수발전임.

자료 : IEA(2014)

< 에너지저장기술 종류 및 기술 성숙도 >

□ ESS 구성요소

ㅇ ESS는 기본적으로 저장장치(저수지, 압축공기저장소, 배터리 등), 변환장치(PCS, 압축기/팽창기, 발전기 등), 제어장치로 구성됨.

- 배터리 ESS는 배터리(전지) 시스템과 배터리의 충·방전 상태 관리 및 제어를 위

한 배터리관리시스템(Battery Management System, BMS)을 기본으로 함.

- 배터리 ESS는 전력변환장치(Power Conditioning system, PCS)과 에너지관리

시스템(Energy Management System, EMS)으로 구성됨.

･ PCS는 추가적으로 생산된 전력의 주파수와 전압을 계통 및 부하 특성에 맞추

“ESS는 저장장치(저수지, 압축공기저장소, 배터리), 변환장치(PCS, 압축기/팽창기, 발전기), 제어장치로 구성”



어 변환하고 관리하기 위한 시스템

･ EMS는 모니터링하고 제어하기 위한 시스템

< 에너지저장시스템(ESS)의 구성요소 >

2. 주요국의 ESS 추진 현황

□ 전 세계 ESS 추진 현황

ㅇ 각국 정부는 ESS의 실증사업 및 보급 확대를 위해 발 빠르게 움직이고 있음. 정부 예산지원으로 ESS 실증사업 추진과 함께 보조금 지급, 세금 감면 등을

통해 보급 확산을 서두르고 있음.

자료 : BNEF(2014)

< 발표된(announced) 전 세계 ESS 프로젝트 현황 >

(단위: MW)

- 최근 에너지저장기술은 원가 및 성능 측면에서 기술진전이 빠르게 이루어지고 있

고, 산업계도 구체적인 성과가 예상되는 ESS 시장에 적극적인 관심을 보이고 있음.

- 에너지저장 시장은 성장 추세에 있음. 북미에서 여러 건의 입찰이 추진되고 있으

며, 일본과 한국에서도 관련 시장이 꾸준히 성장하고 있음. 유럽에서는 이탈리아

Terna社가 발주한 75MW급 프로젝트에 대한 관심이 높음.

“각국 정부는 예산지원으로 ESS 실증사업 추진과 함께 보조금 지급, 세금 감면 등을 통해 보급 확산을 서두르고 있음”


6 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

자료 : BNEF(2014)

< 완공된(commissioned) 전 세계 ESS 프로젝트 현황 >

(단위: MW)

자료 : BNEF(2013)

< 2013년 기술별･국가별 ESS 설치 현황 >

ㅇ 아직도 많은 ESS 프로젝트들이 정부 지원에 의해 추진되고 있으나, 최근 정부

지원 없이도 경제성을 확보하여 추진되고 있는 프로젝트들이 생겨나고 있음.

- AES Corp.社는 필리핀에서 20MW급 프로젝트, 아일랜드에서 50MW급 프

로젝트 등 총 2건의 프로젝트를 발표했음.

- 북미와 일본 등지에서 상업적인 목적으로 최종소비자를 대상으로 하는 ESS 프로젝트들이 추진되고 있음.

･ GE가 추진하고 있는 Discovery 과학센터(캘리포니아州 Orange County

에 위치)의 0.5MWh급 시스템, 북미 전역을 대상으로 하는 Arista Power

“많은 ESS 프로젝트들이 정부 지원에 의해 추진되고 있으나, 최근 정부지원 없이도 경제성을 확보하여 추진되고 있는 프로젝트들이 생겨나고 있음”



의 사업, 일본에서 IHI Corp.의 1MW~2.8MW급 프로젝트 등

ㅇ ESS 실증사례 및 보급정책을 살펴보면, 미국은 전력 노후화로 전력 계통용, 일본은

비상전원 확보를 위해 가정용 ESS 시장, 독일은 출력 변동성이 높은 신재생에너지

발전의 활성화를 위해 신재생에너지 발전용 ESS 시장, 그리고 한국은 전력 피크수

요 감축을 위해 건물 및 공장용 ESS 시장에 각각 정책 우선순위를 두고 있음.

국가 ESS 시장 필요성 시장형성 단계

미국 전력계통 노후화전력계통용 → 신재생에너지 발전용 →

가정용

일본원전사태에 따른

비상전원 확보

가정용 → 신재생에너지 발전용 →

전력계통용

독일신재생에너지 발전

활성화

신재생에너지 발전용 → 전력계통용 →

가정용

< 국가별 ESS 시장 필요성 및 시장발전 방향 >

□ 미국

ㅇ 미국은 공공기관 및 대형 전력회사를 중심으로 리튬이온전지(LIB), 흐름전지

(RFB), 압축공기저장장치(CAES), 플라이휠(Flywheels) 분야에 대한 기술개발과

실증을 적극적으로 추진하고 있음.

- 현재 미국에서는 에너지부(DOE) 산하 연구기관인 ARPA-E와 EPRI 등의 공공

기관과 AES, AEP를 비롯한 대형 전력회사 중심으로 기술개발과 실증사업이 활

발하게 이루어지고 있음.

･ 미국은 APRA-E을 통해 2009∼2010년 기간 동안 총 9,200만 달러의 자금을

리튬이온전지, 커패시터(하소물질), 흐름전지, 지하압축공기저장장치, 플라이

휠, 초전도에너지저장(SMES) 등 에너지저장기술에 투자했음.

･ AES社는 2010년 6월 뉴욕 웨스트오버발전소의 44MW 화력발전 설비에

20MW급 리튬이온전지를 설치했음.

ㅇ 미국은 세계 최초로 의무화제도 도입, 세제혜택, 차별적 요금제도 등 연방정부

의 지원정책을 바탕으로 보급 확산정책을 적극적으로 추진하고 있음.

- 미국은 전력 계통용 대형 ESS와 주거용 ESS를 대상으로 다수의 실증 사업

을 진행 중이며, 효과가 검증된 영역을 중심으로 ESS의 구체적 수준까지 제

도화하고 있음.

- 연방정부 및 州정부는 투자 촉진을 위한 감세와 보조금 지급 그리고 공공조

달 확대 등 시장형성을 위한 정책을 추진하고 있음.

･ 연방정부는 투자세 감면 및 감세 정책으로 기업의 투자를 촉진하고, 州

정부에서도 피크 발전량의 일정 부분에 대한 ESS 의무화 제도로 ESS 실

증 및 보급을 서두르고 있음.

- 캘리포니아州는 2010년 9월에 ESS 설치 의무화 법안을 제정하여 전력회사

“미국은 세계 최초로 의무화제도 도입, 세제혜택, 차별적 요금제도 등 연방정부의 지원정책을 바탕으로 보급 확산정책을 적극적으로 추진”


8 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

가 ESS를 설치하도록 의무화하고 있음.

･ 해당 법안에 따르면, 전력회사는 2014년 1월 1일부터 5년간 평균 공급전

력의 2.25%, 2020년까지는 5% 이상을 ESS를 이용하여 공급하도록 의무화

하고 있음.

･ 또한 캘리포니아州는 풍력 및 연료전지와 함께 설치되는 3MW 이하 ESS에

대하여 0.5~2달러/W의 보조금 지급프로그램(Self Generation Incentive

Program)을 운영하고 있음.

ㅇ 2014년에는 5건의 에너지저장 구매 프로그램(energy storage procurement programs)이 미국의 캘리포니아州와 하와이州, 그리고 캐나다의 온타리오州에서

발표되었음. 이 중 발표된 3건의 총 용량은 270MW이며, 2건의 입찰은 용량을 밝

히지 않음.

- 또한 캘리포니아州 공공시설위원회(California Public Utilities Commission, CPUC)는 현재 전력망 연계(interconnection)에 대해 부과되는 800달러의 요

금을 지붕형 PV에 연결되어 있는 에너지저장 장치에 한해서 면제할 계획임.

- 뉴욕市에 위치한 ConEd는 50KW 이상의 프로젝트 개발자에게 kW당 2,100달러의 인센티브를 지급하고 있음.

ㅇ 한편 독립계통운영자((Independent System Operator, ISO)와 지역송전망운영

자(Regional Transmission Organization, RTO)는 ESS의 전력시장 참여를 위

해 관련 제도를 개선하고, PJM은 주파수 조정을 위한 보조서비스 시장에 ESS의 참여를 허용하고 있음.

□ 캐나다

ㅇ 2014년 3월 온타리오 IESO(Independent Electricity System Operator)는 최대

35MW 규모의 에너지저장 프로젝트를 통해 그리드의 주파수 조정, 무효전력 보상

(reactive support)1), 전압 조정 등을 제공하는 내용의 제안요청서를 제출하였음.

- 이는 IESO와 온타리오州 전력청(Ontario Power Authority, OPA) 간 50MW의 ESS를 구매하는 온타리오州 장기 에너지계획의 1단계임. 2단계는 2014년

말에 진행할 계획임. 에너지계획 1~2단계의 목적은 에너지저장 서비스의 제공

및 비용 효율적 계약의 조직화를 위해 다양한 프로젝트 및 기술을 권장하고 혁신

적인 접근법을 발전시키는 것임.

- 온타리오州에서는 2014년 5월 현재 0.5MW급 프로젝트와 파이프라인을 통

한 7MW 프로젝트만이 완공된 상태임. 50MW 규모의 에너지저장 프로젝트

는 향후 수년 뒤에 실행 가능한 것으로 보고 있으며, 대규모 구매계약을 체

결하기 전에 비용과 성과를 평가할 것으로 예상됨.

1) 부하에서 유효하게 이용될 수 없는 전력을 무효전력(Reactive Power)이라 하며, 무효전력의 손실을 보상함으로써 전압안정도를 유지하는 것을 무효전력 보상이라 함.

“2014년에는 5건의 에너지저장 구매 프로그램이 미국 캘리포니아와 하와이州, 그리고 캐나다 온타리오州에서 발표되었음”



□ 일본

ㅇ 일본은 신재생 발전소용, 가정용 등 다양한 분야에서 기술개발을 추진하고 있고 나

트륨황 전지, 리튬이온전지(LIB) 등에서 앞선 기술력을 보유하고 있으며, 정부의

보조금 지원 및 기업체와의 협력을 통하여 ESS 시장창출을 가속화하고 있음.

ㅇ 일본은 나트륨황전지(NaS) 위주로 전력망 연계형 대규모 ESS의 실증과 보급 촉진

을 진행하고 있음.

- 도쿄전력과 NGK社는 공동으로 NaS 전지를 활용한 약 300MW 규모의 ESS를 설치·운영하고 있음.

- 그 외 ESS의 실증은 신에너지산업기술 종합개발기구(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO) 주관 하에 신재생에너지 출력

보정과 부하평준화를 목적으로 실증사업을 지원하고 있음.

ㅇ 2011년 대지진 이후 원자력 발전을 전면 가동 중단한 일본은 안정적 전력예비

율을 확보·유지하고 비상 정전에 대비하기 위해 ESS 설치를 적극적으로 지원

하고 있음.

- 일본은 가정용 납축전지의 보급으로 전력 공급의 불안감을 잠재우는데 효과

를 보았으며, ESS 설치 보조금의 지급 주체를 중앙정부와 지방자치단체의

이원체제로 운영하고 있음.

- 경제산업성 주도로 ESS 설치 보조금을 운영하고, 도쿄 지역에서는 도입비용의

2/3까지를 지원하며, 사이타마縣에서는 가정용 ESS에 대해 1kWh당 5만 엔을

지원하고 있음.

- 경제산업성은 전력부족 문제 해결과 리튬이온전지(LIB)산업 육성을 위해 2012년부터 ESS 보조금 사업예산을 확보하여 설치비의 최대 1/3을 보조함.

- 한편, NEDO는 2013년 8월 ‘이차전지 기술개발 로드맵 2013(Battery RM 2013)’을 수립하여 2020년까지 배터리 가격 200달러/kWh 수준, 수명 20년을

목표로 R&D를 추진하고 있음.

ㅇ 일본의 에너지저장 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 이러한 성장은 정부 차원에

서의 최종 소비자 지원과 공공사업 규모의 시스템 지원에서 비롯되고 있음.

- 일본 경제산업성은 예산 문제로 인해 중단되었던 ‘최종 소비자 보조금제도

(end-user subsidy programme)’를 2013년에 재개했으며, 공공사업 규모의 신

청을 지원하기 위해 지속적으로 자금을 마련할 계획임.

･ 리튬이온 배터리 에너지저장시스템 설치에 대한 일본의 2개년 보조금제도는

2012년 4월에 시작되었지만 예산문제로 2013년 9월 말 중단되었음. 그러나

경제산업성은 FY2014년에 1,000만 엔(908만 달러)의 예산을 확보할 수 있

었음.

“일본은 예산 문제로 중단되었던 ‘최종소비자 보조금제도’를 2013년에 재개했으며, 공공사업 규모의 신청을 지원하기 위해 지속적으로 자금을 마련할 계획임”


10 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

- 재개된 보조금제도는 비영리조직(NPO)인 ‘환경 개방형 혁신 이니셔티브

(Sustainable open Innovation Initiative, SII)’가 운영한다는 점과 소비자와

배터리 제조사/소매업자의 전반적인 설치 과정은 기존 제도와 유사함. 그러

나 보조금 산출 방식은 다름.

･ 기존 제도에서는 개인 소비자에게 100만 엔(9,800달러), 기업에는 1억 엔

(98만7,000달러)의 한도 선에서 적격비용(eligible costs)의 1/3까지 할당

되었음.

･ 재개된 보조금제도는 개인 소비자 및 기업에 지급하는 보조금의 한도를

동일하게 적용하지만 제조기업에게는 가격을 인하할 것을 권장함. 또한

SII는 보증된 제품 각각의 사양에 따라 ‘표준가격(standard price)’과 ‘목표가

격(target price)’을 배정함.

･ 보조금 금액은 소매가격과 표준가격을 다음의 표에 제시된 내용에 따라 환산됨.

보조금 금액

소매가격 > 표준가격 (소매가격 – 목표가격)･1/3

소매가격≤표준가격과 소매가격>2･목표가격 (소매가격 – 목표가격)･2/3

소매가격≤표준가격과 소매가격≤2･목표가격 소매가격･1/3

자료 : SII; BNEF(2014)

< SII의 보조금 환산 공식 >

- 또한 일본에서는 지붕형 PV설치가 에너지저장시스템의 설치에 있어 핵심 동인

으로 예상되며, Panasonic社와 Kyocera社는 이미 PV와 에너지저장 시스템을

전기 소매서비스의 일환으로 제공하겠다는 계획을 발표하였음.

- 전문가들은 일본에서 개인적으로 PV 시스템을 구매하기에는 아직 가격 부담이

있지만, 시스템 가격이 하락세에 있는 관계로 FY2016년에는 개인 구매가 가능

할 것으로 예상함.

ㅇ 경제산업성, 환경성, 지방정부 등은 레독스 흐름전지 등의 새로운 배터리 기술, 신재생에너지 통합(renewable integration), 주파수 조정 등 특정 응용 프로그램을

시험하기 위해 보조금을 지급함.

- 경제산업성은 공공사업 규모의 에너지저장 시장에 보조금을 지급함.

- 환경성과 지방정부는 그보다 규모가 작은 에너지저장 시장에 보조금을 지원함.

□ 독일

ㅇ 독일은 프랑스와 공동으로 Solion 프로젝트를 추진하고 있음. 해당 프로젝트는 태

양광 주택의 에너지 자립을 위한 리튬이온전지 도입 타당성을 평가하기 위해 약

75개 시스템에 대한 실증사업을 추진 중임.

ㅇ 독일 정부는 2013년 2월 태양광 발전에 연계된 ESS의 설치비용의 30%까지

“독일은 프랑스와 공동으로 Solion 프로젝트를 추진하고 있음. 해당 프로젝트는 태양광 주택의 에너지자립을 위한 리튬이온전지 도입 타당성을 평가하기 위해 약 75개 시스템에 대한 실증사업을 추진 중임”



보조금을 지원하기로 결정한 바 있음.

- 독일의 경우, 태양광 발전이 전체 발전량에서 차지하는 비중이 약 20%에 달함. 독일은 2020년까지 재생에너지 비중을 35%까지 확대할 계획이며, 재생에너지와

연계되는 ESS에 대한 보조금 지원으로 확대정책을 추진하고 있음.

ㅇ 독일에서는 최종 소비자 지원을 위한 시장이 성장 추세에 있으며, 저금리 대출

을 제공하고 주거용·상업용 PV 및 저장시스템에 보조금을 지급하는 ‘Kfw 프로그램 275(KfW Programme 275)’를 통해 2014년 1월 약 4,000개의 에너지저

장시스템이 설치되었음.

- 또한 보조금을 받지 않고 설치된 저장시스템의 개수도 비슷한 것으로 추정되고

있음.

- Kfw 프로그램을 이용하지 않는 원인으로 소규모의 대출금과 낮은 대출금리로

인해 지역 은행이 관련 홍보에 소극적이며, 소비자들 역시 대출에 대한 부담감을

가지고 있기 때문인 것으로 분석됨.

ㅇ 한편, 독일에서는 재생에너지법(EEG) 도입에 따른 비용 증가로 재생에너지에

대한 혜택이 줄어드는 추세에 있으며, 이는 에너지저장시스템에 대한 혜택에도

영향을 미침.

- 개정된 재생에너지법에 따라 2014년 8월 1일부터 10kW를 초과하는 태양광 에

너지의 신규 시스템으로부터 생산된 전력을 자가 소비할 경우, kWh당 0.0438유로(0.05달러/kWh)의 세금이 부과될 예정임. 그러나 이러한 세금은 주거용 에너

지저장 프로젝트에는 적용되지 않지만, 상업용에는 적용됨.

□ 이탈리아

ㅇ 이탈리아에서는 Terna社가 ‘그리드 개발 계획(Grid Development Plan)’과 ‘그리드 방어 계획(Grid Defence Plan)’에 따라 에너지저장 용량을 할당하고 있

음. Terna는 두 가지 프로그램을 통해 최대 75MW 규모의 계약을 추진하고 있

으며, 2014년 5월 기준 45MW을 계약한 것으로 추정됨.

- 2013년 12월 이탈리아 에너지규제당국(Regulatory Authority for Electricity Gas and Water, AEEG)은 에너지 시스템에 대한 가이드라인을 발표했음.

- AEEG의 목표는 에너지저장 개발자를 위해 그리드 연결 요건을 명확하게 하고, 네트워크에서의 저장에 대한 기준을 제시하는 것임. 이미 개발에 착수한 시험 프

로젝트(pilot project)에는 적용되지 않지만 최종 소비자 수준을 목표로 함. 다음

의 두 가지 요점이 특히 관계가 있는 것으로 보임.

･ 에너지 저장은 생산/발전 자산으로 취급될 것임.

･ 재생에너지 자산에 직접적으로 연결될 경우, 전반적인 시스템은 넷미터링

(net metering)을 근간으로 한 인센티브제가 적용되지 않음. 이는 29kW 미

만의 PV 프로젝트에 특별히 명시됨.

“이탈리아에서는 Terna社가 최대 75MW 규모의 계약을 추진하고 있으며, 2014년 5월 기준 45MW을 계약한 것으로 추정됨”


12 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

※ 넷미터링(net metering)은 자체적으로 전력을 생산하는 일반 가정 또는 기업이 자신

들이 사용하고 남은 여유 전력량을 전력사업자에게 판매할 수 있게 하는 제도임.

배터리

공급기업다른 기업 기술 용량-출력

계약금

(유로/VAT불포함)

적용

프로그램

BYD Saet Li-ion 2MW-2MWh3,075,000

(420만 달러)

그리드

방어 계획

Saft Nidec Asi Li-ion 2MW-0.9MWh3,554,834

(490만 달러)

그리드

방어 계획

Samsung

SDI

Younicos,

Green UtilityLi-ion 2MW-2MWh

3,851,211

(520만 달러)

그리드

방어 계획

Siemens - Li-ion 1MW-1MWh*3,281,801

(450만 달러)

그리드

방어 계획

Toshiba - Li-ion 1MW-1MWh*3,378,000

(460만 달러)

그리드

방어 계획

FiammTozzi, Nidec

Asi

Sodium nickel

chloride3MW

10,150,000

(1,390만 달러)

그리드

방어 계획

GE Energy

Storage

Xtreme

Power*

Sodium nickel

chloride밝히지 않음

5,888,475

(800만 달러)

그리드

방어 계획

NGK

Insulatorsn/a

Sodium

sulphur35MW-245MWh

212,650,000

(29,100만 달러)

그리드

개발 계획

총합 46MW-252MWh245,829,321

(33,600만 달러)-

* Li-ion 프로젝트는 본래 1MW이나, 2MW까지 증대한다는 옵션이 있음.

** Xreme Power는 Younicos에게 인수되었기 때문에 특정 자산과 법적책임이 없으며, 실

질적으로 GE가 해당 프로젝트를 인수한 것으로 봄.

자료 : BNEF(2014)

< Terna社의 에너지저장 계약 현황 >

□ 영국

ㅇ 영국의 에너지저장 개발은 에너지 및 기후변화부(Department of Energy and Climate Change, DECC)의 에너지저장기술 보급프로그램(Energy Storage Technology Demonstration programme)과 저탄소 네트워크 펀(Low Carbon Networks Fun, LCNF)을 중심으로 진행되고 있음.

- 영국 DECC의 에너지저장기술 보급프로그램은 대규모 에너지저장 보급프로젝트

를 위한 것이며, 책정된 예산은 1,700만 파운드임. 1차에서 12개 기업에 50만

파운드(70만 달러)가 분배되고, 2013년 후반에 500만 파운드(690만 달러)가

RedT社와 Moixa社에 분배되었음.

- LCNF는 유통망 배분에 중점을 둔 프로그램으로 개별 예산은 5억 파운드임. 2013년 LCNF 경쟁에 제출된 8건의 프로젝트 중에 Western Power Distribution이 제출한 전기 에너지를 수소 가스로 변환하는 프로젝트 1건만이

에너지저장과 관련 있는 것으로 알려짐.

- 2014년 5월 공학·자연과학연구회(Engineering and Physical Sciences

“영국의 에너지저장 개발은 에너지 및 기후변화부(DECC)의 에너지 저장 기술 보급 프로그램과 저탄소 네트워크 펀(LCNF)을 중심으로 진행되고 있음”



Research Council, EPSRC)는 업계가 직면한 문제를 해결하고자 400만 파운드

(675만 달러) 규모의 ‘에너지저장 허브’를 설치했음.

기업명 라운드/입찰일 입찰금액 비고

RedT 2차, 2013년 11월 360만 파운드(580만 달러)

RedT는 풍력발전된 전력을 저장하기 위해 1.26MWh급 바나듐 레독스 흐름 배터리 시스템을 보급하는 계약을 체결함. 배터리는 6~8시간 지속되며 용량은 150kW임.

Moixa Technology

2차, 2013년 11월150만 파운드(240만 달러)

최종 소비자의 차액거래(end-user arbitrage)를 위해 소규모 주거용 배터리형 저장시설을 설치하고 보급하기 위함.

EValu8 Transport

Innovations2차, 2013년 12월

280만 파운드(470만 달러)

전기자동차의 배터리를 재활용하여 피크수요 감축을 위한 새로운 저장 시스템을 개발하기 위함.(second life batteries)

Highview Power

Corporation와 Viridor Waste

2차, 2014년 2월800만 파운드(1,360만 달러)

Highview는 Viridor에게 5MW-15MWh급 극저온 에너지 저장(Liquid Air Energy Storage) 프로젝트를 제공하며, 저온 폐온을 전력으로 전환시킴으로써 프로젝트의 종합 효율을 향상시킴. 해당 프로젝트는 2015년 의뢰될 것으로 예상됨.

총합1,590만 파운드(2,650만 달러)

자료 : DECC; BNEF(2014)

< 영국 DECC 에너지저장기술 보급프로그램의 2차 입찰기업 >

3. 국내 ESS 기술개발 현황 및 시사점

□ 국내 ESS 기술개발 현황 및 기술 수준

ㅇ 현재 국내 ESS 기술은 상용화 정도, 원천․부품소재 기술 수준, 실증 경험 측면

에서 선진국보다 아직 열세인 상태에 있음.

- 일부 기술(리튬이온전지, 수퍼 커패시터, 플라이휠)은 상용화 단계에 도달하

였으나, 그 외의 기술은 초기 기술개발 단계 수준임.

- 기술 수준은 리튬이온전지가 최고 수준의 제조기술로 해외 수출이 가시화되었

으나, 전반적인 ESS 원천·부품소재 기술은 미흡한 수준으로 평가되고 있음.

- 리튬이온전지 제조기술을 제외하고는 에너지저장기술 전반에 걸쳐 선진국 대비

기술격차가 있는 상황임. 리튬이온전지 원천기술 및 소재부분에서도 일본기업의

50~70% 수준인 것으로 평가받고 있는데, 특히 원천기술 및 실증부분에서 선진

국과의 격차가 큼.

“현재 국내 ESS 기술은 상용화 정도, 원천․부품소재 기술 수준, 실증 경험 측면에서 선진국보다 아직 열세인 상태에 있음”


14 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

구분세계최고

기술업체

주요

국내업체

R&D

단계

기술수준(세계 : 100)

원천부품

소재제조

리튬이온

전지

미쯔비시중공업

GS유아사(일)

삼성 SDI,

LG 화학

응용제품

개발55 70 95

나트륨황

전지NGK(일) 포스코 초기개발 35 35 30

레독스

흐름전지

Prudent

Energy(중)

LS 산전,

호남석유화학초기개발 40 40 45

수퍼

커패시터

파나소닉(일)

MAXELL(미)

네스캡,

LS 엠트론,

응용제품

개발50 55 80

플라이휠 보잉(미) 전력연구원 제품개발 70 60 70

압축공기

저장PG&E(미) 삼성테크윈 초기개발 50 70 55

자료 : 지식경제부(2011.5)

< 국내 ESS 기술개발 현황 및 기술수준 >

ㅇ 국내 전지 제조기술은 국제 경쟁력을 확보하고 있으나, 소재 및 핵심기술 수준

이 낮고 전해액과 양극재를 제외한 소재의 국산화율은 20%에도 못 미치는 수

준임.

- 일본 업체와의 경쟁을 위해서는 소재분야의 국산화가 요구됨. 주요 소재를 대부

분 일본에서 수입하고 있기 때문에 리튬이온전지 생산량이 늘어날수록 일본 업

체에 대한 종속도는 커질 수 있음.

- 리튬이온전지 산업의 경쟁력 강화를 위해서는 핵심소재의 국산화와 소재분야의

기술개발에 대한 투자가 요구되고 있음. 최근 들어 많은 업체가 참여하고 있으

나, 기술 개발 인프라 및 투자는 여전히 선진국 대비 미약한 수준에 머물고 있음.

자료 : KDB대우증권, 2014 Outlook Report, 2013.11.19

< 리튬이온전지 공급체인 >

ㅇ ESS 분야에서 삼성SDI, LG화학, 효성, LS산전 등의 대기업이 핵심 분야인 배

터리와 전력제어장치(PCS)에서 상당한 경쟁력을 확보하고 있음.

“ESS 분야에서 삼성SDI, LG화학, 효성, LS산전 등의 대기업이 핵심 분야인 배터리와 전력제어장치(PCS)에서 상당한 경쟁력을 확보하고 있음”



분야 대기업 중소기업중소기업

참여가능성

배터리

제작

소재부품 GS Caltex 등 10개 에코프로 등 9개 大

배터리 삼성SDI 등 5개 레보 등 4개 小

PCS 효성 등 5개 Maxcom 등 4개 中

제어PMS 포스코ICT 등 2개 웰즈텔레시스 등 2개

中EMS LS산전 등 5개 AT Solution 등 2개

설치 및

유지․보수

전력기기 현대중공업 등 4개 남전사 등 5개

大전기공사 일진전기 등 4개 일렉파워 등 3개

엔지니어링 효성 등 2개 옴니시스템 등 2개

자료 : 산업통상자원부

< ESS 구성 분야별 대ㆍ중소기업 현황 >

ㅇ 이에 따라 정부는 2011년 5월 ‘에너지저장기술 개발 및 산업화 전략(K-ESS 2020)’을 수립하여 실증사업과 산업화 전략을 추진하고 있음.

- 해당 계획은 ESS가 발전용-송전망-수용가 등 전력망에 널리 활용되는 사회

실현 및 ESS 산업 강국 도약을 비전으로 제시하고 있음.

- 비전 실현을 위해 2020년까지 세계시장 점유율 30%, 가격 kWh당 20만원

(배터리 기준), 수명 20년, 국내 보급 1,700MW 달성의 목표를 설정하고, 이를 실현하기 위한 구체적인 추진 과제와 계획을 담고 있음.

- 정부는 3개 중점 저장기술로 고에너지 밀도 레독스 흐름전지 개발, 10kWh급 리튬이온전지 에너지저장시스템 실증, 고출력·장수명 수퍼 커패시터 제작

기술 개발을 설정했음.

구분 2013년 2017년 2020년

산업화 세계시장 점유율 10% 15% 30%

기술개발

및

실증

가격/kWh

(배터리 기준)50마원 30만원 20만원

수명(년) 10년 15년 20년

실증 규모 8MW급 100MW급 수백MW급

국내보급 보급 용량 2020년까지 1,700MW 보급

자료 : 지식경제부(2011.5)

< 한국의 ESS 기술개발 및 산업화 비전과 목표 >

□ 시사점

ㅇ ESS는 안정적이고 효율적인 에너지수급체계 구축에 효과적인 수단으로 막대한 시

장 잠재력이 예상되어 새로운 성장 동력으로 국내･외에서 주목받고 있음.

- 주요 선진국들은 ESS 시장의 확대를 위해 기술개발 지원과 함께 정부 예산

으로 실증사업을 추진하고 있으며, 보조금 지급, 세금 감면 및 의무화 등을

통해 보급 추진 중임.

“국내 ESS 시장은 경쟁 우위에 있는 ICT 기술과 리튬이온전지 기술을 기반으로 ESS 시장창출에 보다 적극적이고 선제적으로 대응해 나간다면 글로벌 ESS 시장 확보 경쟁에서 우위를 차지할 수 있을 것으로 예상됨”


16 세계 에너지시장 인사이트 제14-39호 2014.10.31

- 세계 ESS 시장은 아직 초기단계로 실증사업과 시범보급 사업이 추진되고 있

음. 실증사업을 통해 기술 신뢰성이 확인되고, 가시적인 성과들도 점차 나타

나고 있음.

- 국내 외에서 ESS 실증 프로젝트들이 활발하게 진행되고 있고, 최근 배터리 가격

이 빠르게 하락하고 있어 ESS시장 형성이 빨라질 가능성도 커지고 있음.

ㅇ 국내 ESS 시장은 아직 초기단계로 기술 신뢰성과 경제성 확보를 위한 전략적

노력이 요구됨. 경쟁 우위에 있는 ICT 기술과 리튬이온전지 기술을 기반으로 ESS 시장창출에 보다 적극적이고 선제적으로 대응해 나간다면, 글로벌 ESS 시장 확보

경쟁에서 우위를 차지할 수 있을 것으로 예상됨.

참고문헌

이성인, 『에너지저장시스템(ESS) 수요관리 효과 분석 및 시장조성 방안 연구』, 2014년 12월 발간 예정

지식경제부, “에너지저장 기술개발 및 산업화 전략”, 2011.5KDB대우증권, “2014 Outlook Report”, 2013.11.19BNEF, “H1 2014 ENERGY STORAGE MARKET OUTLOOK - Asia and the

US remain in front”, 2014.5.22_____, “H2 2013 ENERGY STORAGE MARKET OUTLOOK – Asia,

California out in front”, 2013.12.12IEA, Technology Roadmap Energy Storage, 2014

최근 주요국의 ESS 추진 현황과...

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