(에너토피아)다기능 ESS가 대세다
비싼 ESS, 다양한 용도로 활용하면 경제성 높아져
초기 단계선 단일기능만 했지만 앞으로는 멀티 ESS 증가 예상

박근혜 정부가 들어선 이후 에너지 정책의 중심에는 에너지저장장치(ESS)가 자리잡았다. 2014년 5월 미래성장동력으로 ESS가 선정된 데 이어, 주파수조정(FR), 수요반응, 비상발전, 신재생연계형 등 ESS를 활용하기 위한 다양한 실증사업이 진행됐다. 국내뿐 아니라 전 세계적으로도 ESS에 대한 관심이 높아졌고 전기를 저장해서 쓸 수 있다는 가능성이 열리면서 단순한 기술이 아니라 산업 생태계를 변화시키고 있다.
하지만 ESS의 가장 큰 단점은 비싼 가격이다. 많은 실증사업과 연구를 통해 수년간 ESS의 가격은 큰 폭으로 하락했지만 여전히 고가다. 이 때문에 최근에는 ESS의 효율을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그중에서도 하나의 ESS로 다양한 기능을 수행하는 ‘다기능 ESS’가 각광을 받고 있다.

◆ESS 시장 규모 커지면서 활용방안도 확대
ESS는 생산한 전기를 저장했다가 필요할 때 방전할 수 있는 기술이다. 기존에는 생산하고 남는 전기를 버릴 수밖에 없었지만 ESS가 등장하면서 저장이 가능해졌다. 저장한 전기를 활용하는 방법은 무궁무진하다. “ESS는 팔방미인”이라는 말이 나올 정도다. 전 세계적으로도 아직은 초기시장 단계에 불과하지만 신재생에너지 확산, 전력품질 향상 등의 영향으로 빠르게 성장하고 있다. 2012년 해외 ESS 시장규모는 142억달러에 불과했지만 2020년 536억달러, 2030년 1300억달러 규모로 성장할 것이라는 예측도 나온다.
ESS 역할은 크게 전력계통 주파수조정, 신재생에너지 출력안정화, 수요관리 등으로 나눌 수 있다. 주파수조정용 ESS는 기존의 화력발전소가 하던 전력계통의 주파수를 일정하게 제어하는 역할을 대신한다. 화력발전소에 비해 ESS는 반응속도가 빠르고, 화력발전소를 이용할 때보다 연룝비를 절감할 수 있다. 한전은 2014년부터 2017년까지 전국 변전소에 500MW 규모의 주파수조정용 ESS를 구축하고 있다.
신재생에너지 출력안정화용 ESS는 태양광이나 풍력 발전처럼 출력변동이 심한 신재생에너지를 안정적으로 유지시켜주는 역할을 한다. 신재생에너지로 생산한 전기를 바로 계통으로 보내는 게 아니라 ESS에 먼저 저장해 품질을 안정화시키면 계통에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 전 세계적으로 신재생에너지 보급이 증가하면서 신재생에너지 연계형 ESS 수요가 급증하고 있다.
수요관리는 전기가 쌀 때 저장했다가 비쌀 때 시장에 팔아 차익을 얻는 방식이다. 전기가 비싼 심야시간에 ESS에 저장해뒀다가 가격이 비싸지는 오후 12~2시쯤 팔면 수익을 거둘 수 있다. 10kWh 이하의 가정용 ESS는 주로 수요관리 용도로 활용된다. 다만 국내에서는 심야시간대와 낮시간대 전기요금의 차이가 크지 않아 수요관리용 ESS의 효과도 적은 편이다.

◆다기능 ESS 활용도 높이기 위한 연구 진행 중
전문가들은 기존에 단일 기능만 수행하던 ESS가 동시에 다양한 기능을 할 수 있는 다기능 ESS로 변화할 것이라고 단언한다. 비싼 돈을 투자해 ESS를 설치했는데 한가지 용도로만 쓰기에는 비효율적이기 때문이다. 평상시에는 주파수조정을 하다가 필요할 때 수요관리, 신재생에너지 출력안정화를 한다면 ESS의 활용도는 그만큼 높아진다.
하지만 다기능 ESS를 적용하는 게 생각처럼 간단치는 않다. 각각의 기능을 제대로 수행하면서 예측한 부하에 따라 상황에 맞게 자유자재로 ESS를 가동해야 하기 때문이다. 이런 조치가 원활하게 이뤄지지 않으면 오히려 ESS가 계통에 악영향을 미칠 우려도 존재한다.
다기능 ESS의 활용도를 높이기 위해서는 이처럼 효율적인 운전을 위한 알고리즘이 필요하다. 어떤 상황에서, 어떤 용도로 ESS를 활용할 것인지 다양한 변수와 부하 패턴을 고려해야 하는 것.
이 때문에 한전 전력연구원과 원동준 인하대 전기공학과 교수팀은 2014년부터 ESS의 실시간 부하예측 알고리즘을 개발하고 있다. 사전 부하예측을 통해 ESS의 최적운용 방안을 마련하고 만약 변동이 생겼을 때 자동으로 스케줄링을 해서 대응할 수 있는 알고리즘이다.
원동준 교수는 “3차년도인 올해부터는 한전 고창변전소에서 이 알고리즘을 실제 계통에 적용할 예정”이라며 “상황에 따라 어떤 기능이 최적인지 판단해 ESS를 가동하면 경제적인 운영이 가능해질 것”이라고 말했다.

◆국내 다기능 ESS 활용 가능성은 어느 정도?
ESS를 다양하게 활용하려는 시도가 잇따르는 건 그만큼 ESS 가격이 비싸기 때문이다. 국내에서는 공공기관을 중심으로 ESS의 초기시장이 형성됐다. 민간기업이 자비로 투자하기에는 비용부담이 너무 크기 때문이다. 정부 역시 ESS 보급사업을 통해 기업들의 부담을 덜어줬고, 한전은 주파수조정용 ESS 사업을 추진하면서 ESS 시장을 대폭 확대했다.
ESS 관련 지원방안도 다양해졌다. 지난해에는 풍력발전과 ESS를 연계하면 REC 가중치 5.5를 부여했고, 올해는 5를 주고 있다. 또 비상발전용 ESS에 대해서는 전기요금을 감면해주고 있고, 올해 하반기에는 태양광발전과 연계하는 ESS에 대해서도 REC 가중치를 부여하기로 했다. ESS 보급이 상당히 빠른 속도로 진행될 것으로 예상된다.
다만 다기능 ESS에 대한 지원방안은 미흡한 실정이다. 지금 당장 다기능 ESS를 활용할 수 있는 상황은 아니지만 전 세계적으로도 이에 대한 관심이 높아지고 있는데 국내에서는 상대적으로 대응이 늦다는 것이다.
전문가들은 기존에 대규모로 설치한 ESS를 한가지 용도로만 쓰기보다는 여러 방식으로 활용하면 경제적 효과를 높일 수 있다고 지적한다. 대표적으로 한전의 주파수조정용 ESS는 현재로선 단일기능만 하고 있는데 다른 용도로 활용할 방안은 없는지 고민해야 한다는 것.
한 ESS 업계 전문가는 “최근 몇 년새 국내 ESS 시장이 과잉투자가 이뤄졌는데 그만큼 적절하게 사용되고 있는지는 의문”이라며 “ESS 운영사업자들이 하나의 ESS로 여러 용도로 활용할 수 있도록 정부가 유도하는 방안도 필요하다”고 설명했다.

지난해 9월 11일 한국남동발전 영흥화력본부는 국내 최초로 풍력발전 연계형 ESS를 구축했다.


작성 : 2016년 07월 14일(목) 08:08
게시 : 2016년 07월 15일(금) 10:13

위대용 기자 wee@electimes.com