에너지저장시스템 미래는 ‘장주기 맞춤형’

신재생에너지 저장에 탁월
상업화 초기 단계는 한계

한국전력공사가 경북 경산에서 운영 중인 에너지저장장치(ESS) 시설. 한국전력 제공

신재생에너지의 오락가락하는 발전량 문제를 잡을 장주기 에너지저장시스템(ESS) 기술에 대한 수요가 커지고 있다. 기업들은 시장 선점을 위한 각축전을 벌이고 있는데, 이미 성숙 단계에 진입한 리튬이온배터리 기술과 장주기 ESS 맞춤형 신기술 사이 가격 경쟁이 치열하다.

장주기 ESS는 발전량이 넘칠 때 남는 에너지를 저장해 놨다가, 부족할 때 6~8시간 혹은 그 이상 기간 전력을 방전함으로써 계통을 안정시키는 역할을 한다. 날씨와 시간에 따라 발전량에 큰 차이를 보이는 태양광, 풍력 등 발전소가 늘면 전력 공급의 간헐성을 보완할 장치도 함께 늘어야 한다. 방전 시간이 4시간 이하인 단주기 ESS만으로는 전력계통 안정 달성이 어렵다는 게 중론이다. 지난달 31일 발표된 11차 전력수급기본계획 실무안은 신재생에너지 보급 확대에 따라 2038년까지 21.5GW의 장주기 ESS가 필요할 것으로 추산했다.

장주기 ESS에 특화한 기술로는 흐름전지, 양수발전, 압축공기저장, 열에너지저장, 수소저장 등이 있다. 전기차 및 단주기 ESS 시장을 장악하고 있는 리튬이온배터리는 화재 위험이 크고, 에너지 저장 용량을 키우는 데 큰 비용이 드는 구조적 특성 때문에 장주기에는 적합하지 않다는 평가다.

국내 기업 중엔 에이치투가 유일하게 수백 메가와트시(㎿h) 이상 발전소급 흐름전지 생산 역량을 갖추고 있다. 흐름전지는 리튬이온배터리와 달리 전기를 생성하는 장치와 에너지를 저장하는 장치가 분리돼 있다. 더 많은 에너지를 저장하려고 할 때 저장 장치 규모만 따로 키울 수 있어서 효율적이다. 한국중부발전은 압축공기저장 기술 개발에 매진 중이다. 리퀴드엑스는 올해 초 액화공기저장 기술 사업화에 나서며 장주기 ESS 시장에 뛰어들었다.

아직 대부분의 장주기 맞춤형 ESS 기술들은 상업화 초기 단계고 리튬이온배터리와 비교해 경제성이 떨어진다. 기업들은 연구·개발과 보급 확대를 병행하며 가격 경쟁력을 높이고 있다. 일부 장주기용 기술은 이미 리튬이온배터리의 경제성을 따라잡았다. 6일 블룸버그NEF에 따르면 열에너지저장 및 압축공기저장 설비의 ㎾h당 평균 자본지출(CAPEX)은 각각 232달러와 293달러로 단주기 ESS용 리튬이온배터리(㎾h당 304달러)보다 낮았다. 블룸버그NEF는 “흐름전지와 압축공기저장은 현재까지 상업적으로 가장 성공한 기술”이라며 “향후 비용이 더 하락할 것”이라고 분석했다.

업계 관계자는 “다양한 기술 기반의 장주기 ESS를 보급해 에너지 안보를 확보하려면 아직 규모의 경제를 달성하지 못한 초기 기술들에 대한 정책적 지원이 필요하다”고 말했다.

황민혁 기자 okjs@kmib.co.kr