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정부주도 재생에너지 정책에 힘입어 한국의 ESS 1)산업은 유례없는 성장세를 기록하고있다.
소개
에너지 저장 (ESS)기술은 이미 발생한 에너지를 나중에 사용하기 위해 저장해두는 것을 일컫는다. ESS는 이차 전지로 분류되는 종래의 연축전지(鉛蓄電池) 혹은 리튬 이온 배터리와 에너지관리시스템(EMS), 전력변환장치(PCS)와 같은 제어부로 구성된다.
전 세계적으로 ESS의 도입 비중은 크게 증가하여, 2014년 0.7 GWh2)에 불과하던 생산량이 2018년 4.8 GWh까지 성장하였으며, 향후 2025년에는 무려 70.5 GWh에 달할 것으로 추정되고 있다.
2017년 전 세계 ESS 시장 규모는 약 24억 2,000만 달러로 추산된다. 2020년이면 150억 달러, 2025년이면 190억 달러 정도로 확대 될 전망이며 해당 기간 내 연평균 성장률은 30% 수준을 유지 할 것으로 기대된다.
이와 같은 향후 성장가능성에 대한 기대감 덕분에 현재 저장형 (배터리 타입) ESS가 활발히 도입 중이다. 특히, 전력 효율성과 더불어 친환경 기술로 주목받고 있는 리튬 이온 배터리의 경우 시장 규모가 2016년 1.8 GWh에서 2020년 8.5 GWh, 2024년 16.2 GWh 수준으로 확대 될 것으로 보인다.
미국의 2/3에 달하는 한국 ESS 누적 생산 수용량 (2018년)
2018년 기준, 한국의 ESS 설비 수준은 2.91 GWh 상승 해 전 세계 연간 설비율의 10퍼센트에 달하는 3.63 GWh를 기록했다. 누적 생산수용량의 경우 미국의 2/3에 불과하지만, 한국의 총 국토면적이 미국의 1퍼센트밖에 되지 않는다는 점을 감안한다면 이와 같은 수용능력은 가히 경이로운 수준이라고 할 수 있다.
특히, 한국의 리튬이온 배터리 생산은 전 세계 최고 수준이며 현재도 빠른 속도로 증가 중이다. LG 화학, 삼성 SDI, SK 이노베이션 등 주요 기업들의 총 생산능력은 현재 65 GWh이며, 2023년이 되면 326 GWh까지 상승 해, 동(同) 기간 내 연평균 성장률이 무려 50%에 달할 것으로 예상한다.
주요국 연간 ESS 설비 순위 (2018년)
| 순위 | 국가 | 비중 (%) |
|---|---|---|
| 1 | 미국 | 36.8 |
| 2 | 독일 | 12.7 |
| 3 | 일본 | 11.8 |
| 4 | 호주 | 11.0 |
| 5 | 대한민국 | 10.2 |
| 6 | 영국 | 3.4 |
| 7 | 이탈리아 | 2.7 |
| 8 | 중국 | 2.6 |
| 기타 | 8.8 | |
| 합계 | 100 | |
상대적으로 취약한 한국의 ESS 경쟁력
한국의 ESS산업은 전 세계 시장에서 큰 비중을 차지하고 있으나 전반적인 기술 경쟁력은 주요 글로벌기업 대비 상대적으로 뒤쳐진다는 평가를 받고 있다. 원천기술부문에 있어 한국의 경쟁력은 전 세계 최고수준의 기술력(100% 기준)과 견주었을 때 82~85%에 불과하며 부품 및 소재 경쟁력은 79~84%에 달하는 것으로 나타났다. 제조 기술은 높은 편으로 약 88%를 기록했다.
그러나, 한국 ESS 산업의 가격은 글로벌 경쟁사와 비교했을 때 약 25~27%정도 높았으며, 국내 ESS 설비 역량의 폭발적 증가추세에도 불구하고 기술적 불안정 등의 요인으로 인해 일부 ESS 시설에서 화재가 발생하기도 했다. 이런 상황에서 2018년 중반부터 LG화학 및 삼성 SDI의 판매실적이 눈에 띄게 하락하자, 삼성 SDI는 시스템 안전 확보를 위해 약 2,000억원의 투자를 단행하겠다고 선언했다. 일각에서는 2020년쯤 해당 기업들의 판매부진이 해소될 것으로 예측하고 있다.
ESS 규모별 경쟁력 비교 (2017)
| 종류 | 주요기업 | 경쟁력 (최고수준=100) |
가격 (USD/MWh3)) |
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 해외 | 국내 | 원천기술 | 부품/소재 | 제조기술 | 해외 | 국내 | 격차 | |
| 중/대형 | ABB, SMA/ Younicos, Parker |
효성, 포스코, 인텍에프에이 | 82 | 79 | 88 | 950 | 700 | 27% |
| PCS | SMA, Schneider, Panasonic/ Nichicon, Ideal Power/ Outback |
인텍에프에이, 세방, 국제 com., T-팩토리, 유진에너팜 |
85 | 84 | 88 | 390 | 490 | 25% |
글로벌 시장 공략 중인 한국의 주요기업들
한국의 주요 ESS기업들은 글로벌 무대에서 활약하고 있다. LG화학과 삼성 SDI를 선두로 한화 에너지, LS산전 등이 태양광과 에너지관리 시스템을 결합한 새로운 비즈니스 모델을 개발 중이며, 해당 기술이 산업 현장에서 실제 적용될 수 있도록 한국의 주요 전력 공급사인 한국전력공사(KEPCO)와 협력을 도모하고 있다.
전력변환장치(PCS)는 ESS사업의 25% 이상을 차지할 정도로 핵심적이다. 해당 분야에서는 데스틴파워(Destin Power)가 강세를 보이고 있으며, 한 때 국내 중견 이차전지 업체였으나 이스라엘에 인수 된 코캄(Kokam)은 블룸버그 에서 글로벌 기업으로 선정되었다.
최근에는 독일의 폭스바겐(Volkswagen Group)이 향후 10년간 전기자동차 2,200만대에 사용 될 배터리 공급을 위해 LG화학, 삼성 SDI 및 SK이노베이션 등과 업무협약을 체결하기로 했다.
국내/해외 ESS기업들의 최근 사업활동
| 기업 | 사업내용/전략 |
|---|---|
| LG화학 | - 2017년 12월까지 전 세계적으로 누적 생산 수용량 3.8 GWh달성 - 10년간 폭스바겐 그룹 전기자동차 배터리 공급 예정(총 2천 2백만대) |
| 삼성SDI | - 2017년 2월 캘리포니아에 240 MWh 공급(ESS설비 총 수용의 70%) -ESS설비 확보를 위해 2천억원 투자 -10년간 폭스바겐 그룹 전기자동차 배터리 공급 예정(총 2천 2백만대) |
| SK이노베이션 | - ESS사업 개발에 박차, 새로운 ESS솔루션 개발 선언 -2022년부터 북미지역 폭스바겐 그룹 전기자동차 배터리 공급 예정 |
| 한화에너지 | - 2019년 1월 하와이 전력(HECO)주관 하이브리드 융합형 ESS(55 MW + ESS 208 MWh) 최종 계약사 지정(사업규모 약 1억4천만달러) |
| 두산 중공업 | -캘리포니아주 세계 태양에너지/ESS컨퍼런스에서 올해의 ESS프로젝트 상 수상 |
| SK D&D | -국내 최고 개발업체 -8개 지역에 70 MWh생산규모의 산업용 ESS시설 운용 -전력관리시스템(PMS)의 강자 그리드위즈(GridWiz)와의 전략적 파트너십을 기반으로 ESS기술 차별화에 역점 |
| 데스틴파워 | - 2017년 178억원에서 2018년 540억원으로 매출 확대 |
| 코캄 | -전 세계적으로 누적 생산 수용량 237 MW 달성 -이스라엘 태양광 공급업체 솔라엣지테크놀로지(SolarEdge)에 인수 -천억원 규모의 투자를 통해 120 MWh에서 1 GWh로 생산 수용량 확대 도모 |
| 한국전력공사 | - 2017년 11월 기준, 전세계 최대 규모(376 MW) 주파수 조정용 ESS 구축 |
한국 정부의 ESS수요 및 기술개발 지원
산업통상자원부는 공공시설 내 ESS 설비 의무화, 특례 요금 정책 등 한국의 ESS 수요진작을 위한 다양한 지원방안을 도입 한 바 있다. 이에 따라 공공기관의 경우 1 MW이상의 계약 전력은 의무적으로 ESS 시스템 도입 비중을 최소 5%로 규정하고 있다. 최근 한국 정부는 4차 에너지 기술개발계획을 수립, 국내 ESS 산업의 소재경쟁력을 한 층 제고할 수 있는 신규 에너지 물질 확보 등 새로운 에너지기술 개발 지원에 앞장서고 있다.
곽대종 연구원 (djgwak@kiet.re.kr)
한국 산업연구원(KIET)
각주
1)에너지 저장기술(Energy Storage System): 본문에서 이하 ESS라 지칭
2) GWh: 기가와트시
3) MWh: 메가와트시
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