글로벌 ESS 시장, 바나듐 플로우 배터리 상업화 속도

세계 에너지저장장치(ESS) 시장에서 바나듐 플로우 배터리(VFB, 이하 플로우 배터리)의 상업적 확산이 최근 빠르게 진행되고 있다.

과거 중소규모 실증사업 중심에서 벗어나, 올해 들어 수백 MWh 단위의 대형 프로젝트가 연이어 공개되며 상업용 시장으로 초점이 옮겨가는 추세다. 최근 스위스의 AI 데이터센터, 호주의 광산 도시, 인도의 대규모 신재생에너지 단지 등 다양한 환경에서 대규모 도입 사례가 잇따라 발표되며 이러한 글로벌 트렌드를 입증하고 있다.

업계는 AI 데이터센터, 광산, 사막, 도서 전력망 등 전혀 다른 운영 환경에서 플로우 배터리 채택이 동시에 증가하는 점에 주목한다. 이들 분야는 일반 산업보다 훨씬 높은 ESS 안전 기준이 요구되거나 극한의 환경을 견뎌야 하는 곳들이다. 플로우 배터리가 가진 장수명, 무화재성, 고온 내환경성 등의 특성이 고신뢰성 전력 인프라 수요와 맞물리며 전략 분야를 중심으로 적용 범위가 확대되는 것이다.

최근 주목받는 상업용 프로젝트 중 최대 규모는 스위스에서 추진 중인 AI 데이터센터용 사업이다. 플렉스베이스(FlexBase)사는 2028년 완공 목표인 AI 데이터센터 내부에 설치 가능한 ESS로 800MW/1.6GWh 규모의 플로우 배터리 구축 계획을 발표했고, 내년 1월까지 1차 제안서 접수를 진행하고 있다.

이는 건물 내 설치되는 ESS 프로젝트로는 전 세계 최대 규모다. 고온·고밀도 IT 부하가 지속되는 데이터센터 특성상, 비가연성 수계 전해액을 사용해 화재 가능성이 거의 없는 플로우 배터리가 실내 설치에 가장 적합한 기술로 선정됐다. 역대 최대 규모로 추진되는 이번 사업을 두고 글로벌 주요 제조사 간 경쟁이 예상된다. 

호주의 서호주(WA, 웨스턴 오스트레일리아) 정부는 지난 3월, 광산 도시 칼굴리(Kalgoorlie)에 호주 최대 규모인 50MW/500MWh 플로우 배터리 설치 사업을 확정하고, 현재 1차 참여의향서 접수가 진행 중이다.

또한, 주정부는 이 사업을 위해 총 1억5000만 호주달러의 보조금도 지원한다. 송전계통으로부터 멀리 떨어진 ‘전력망 말단’ 지역인 칼굴리에는 10시간 연속 방전이 가능한 장주기 ESS 도입 효과가 특히 크다. 서호주 정부는 이 사업을 통해 더 많은 재생에너지를 전력망에 통합하고 시스템 안정성을 강화할 것이라고 밝혔다.

극한 환경에서의 도입 사례도 늘고 있다. 인도 최대 국영 발전기업 NTPC는 사막 지역인 카브다(Khavda) 솔라파크에 16.7MW/100MWh 용량의 플로우 배터리 구축을 발표했다. 현지의 고온·사막 조건에서 플로우 배터리의 내환경성과 무화재 구조가 높은 평가를 받았다. 국영 대형 발전사가 단독으로 대규모 플로우 배터리 프로젝트를 추진하는 것은 인도가 최초 사례다.

휴양지로 널리 알려진 몰디브에도 아시아개발은행(ADB) 주도로 플로우 배터리가 도입된다. 몰디브 정부는 2개 섬의 전력망을 대상으로 플로우 배터리를 ‘기저전원 역할’로 활용하는 사업을 공고했고 현재 입찰이 진행 중이다. 이 사업은 태양광, 플로우 배터리 및 리튬이온전지 ESS가 함께 설치되는 하이브리드 구성이 특징이다.

한편, 비리튬계 장주기 ESS 분야에서 경쟁하던 NaS(나트륨황) 배터리는 유일한 제조사인 일본 NGK사가 지난 10월 사업을 종료함에 따라, 플로우 배터리가 비리튬계 상용 대안으로 남게 됐다.

플로우 배터리는 장수명, 무화재성, 고온 내환경성을 기반으로 향후 고신뢰성 전력 인프라 수요 확대와 맞물려 AI 데이터센터, 광산, 도서 및 취약전력망 등의 전략 분야를 중심으로 적용 범위를 넓혀갈 것으로 전망된다.

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