관련 뉴스/에너지 신산업

ESS용 배터리 조만간 리튬이온이 주도…배터리 소재간 경쟁도 치열

인산철뱅크 2015. 8. 6. 10:17

글로벌 에너지저장장치(ESS)용 배터리 시장이 점차 다양해질 전망이다. 국산 주도의 리튬계 전지가 당분가 대세를 유지하지만 플라이휠·플로우 등 차세대 배터리 소재의 추격도 만만치 않은 상황이다.

1일 시장조사 업체인 네비간트리서치 최신 보고서에 따르면 지난해 글로벌 시장에서 540㎿h 규모의 ESS가 구축됐다. 이는 4인 기준 약 5만5000가구가 1년 동안 사용할 수 있는 전력량이다. 지난해 구축된 ESS용으로 양수발전소가 절반에 가까운 220㎿h를 차지했다. 다음으로는 리튬이온(117㎿h)·납축(67㎿h) NAS(54㎿h)을 탑재한 ESS 순으로 나타났다.

하지만 2017년부터 양수발전 비중은 서서히 줄면서 리튬계 배터리가 시장을 주도할 전망이다. 아울러 미래형 배터리인 공기압축·플로우·플라이휠 전지의 가파른 성장도 예상된다. 반면 납축과 일본 주도의 NAS(나트륨황) 배터리의 성장세는 점차 둔화될 조짐이다. ESS 활용이 주파수조정(FR)용 등으로 확대되는 가운데 효율에 따른 초기 비용과 제품 경쟁력이 악화되고 있기 때문이다.

양수발전은 잉여전력을 이용해 펌프로 고지대 저수지에 물을 저장해 놓고 피크 때 저장된 물을 이용해 발전하는 방식이다. 전기를 다른 에너지로 변환해 저장한 후 공급하는 방식은 ESS와 비슷한 용도지만 대규모 부지를 필요로 하는데다, 초기 구축비용이 많이 든다. 반면 리튬계 배터리는 최근 에너지밀도 향상 등 기술 고도화로 시장이 확대되면서 ㎾당 가격도 매년 5~10%가량 인하하는 추세다.

하지만 향후 시장을 주도하기 위해 국산 전지의 다변화가 시급하다는 지적이다. 더욱이 리튬 배터리 소재 대부분은 해외에서 수입하고 있는 실정이다. 여기에 플라이휠·플로우 등 차세대 배터리 개발에도 소극적인 상황이다.

임레 국(Imre Gyuk) 미국 에너지성(DOE) 에너지 프로그램 본부장은 “ESS는 출력이나 용도 등 실제 구축 현장에 따라 다양한 배터리 기술이 요구된다”면서 “한국이 ESS용 배터리 시장을 주도하기 위해서는 리튬이온 배터리에 국한하지 말고 다양한 배터리 기술 확보에 노력해야 한다”고 말했다.

현재 국내 ESS 시장은 한국전력과 스마트그리드사업단 주도로 열리고 있으며, 기술 검증 등의 이유로 리튬계 전지로 제한돼 왔다.

<【표】2014~2019년 글로벌 ESS 시장 전망에 따른 배터리 유형(자료 : 네비간트 리서치 ) 단위 : ㎿h>

【표】2014~2019년 글로벌 ESS 시장 전망에 따른 배터리 유형(자료 : 네비간트 리서치 ) 단위 : ㎿h

박태준 기자 | gaius@etnews.com


코캄, 美 SDG&E에 ESS용 배터리시스템 공급

우리 중소기업이 만든 중대형 배터리가 미국 ‘신재생+에너지저장장치(ESS)’ 융합사업에 투입된다. 글로벌 대기업이 주도하던 글로벌 ESS 시장에서 우리나라 중소기업 배터리 기술이 주목받고 있다.

코캄(대표 정충연)은 미국 캘리포니아주 샌디에이고 전력회사 SDG&E(San Diego Gas & Eletric)에 2.3㎿h급 ESS용 배터리를 공급했다고 5일 밝혔다.

SDG&E는 2020년까지 태양광·풍력 등 신재생에너지원 기반 총 160㎿h(배터리 용량 기준) 규모 ESS로 구성한 마이크로그리드(독립형 전력망)를 구축할 계획이다.

이 계획 첫 사업으로 코캄 배터리와 미국 S&C 1㎿급 전력변환장치(PCS)로 구성한 대형 ESS가 구축된다. 배터리 성능 발휘에 따라 추가 수주도 가능하다.

사업자 선정 과정에서 코캄은 에너지밀도를 극대화한 고밀도 배터리로 높은 평가를 받았다. 코캄 전지는 다수 제조사가 택한 NMC(니켈·망간·코발트)와 LMO(리튬·망간 화합물) 혼합 방식이 아니라 순수 NMC 방식을 썼다. 양극재와 음극재를 최적화한 설계 기술로 에너지 밀도와 충·방전 수명이 갑절가량 길다. 보통 전지 셀에 80~130Wh/kg 전기에너지를 담을 수 있는 반면에 코캄 배터리는 150Wh/kg에서 최대 260Wh/kg까지 담을 수 있다.

이번 사업에서 40피트 컨테이너 한 대 안에 2.3MWh급 배터리시스템을 설치했다. 경쟁 배터리 업체와 비교하면 부피가 절반가량 줄어든 셈이다. 배터리 랙(Rack) 시스템은 미주 시장이 요구하는 ‘UL1973’ 인증까지 받아 안정성을 확보했다.

홍인관 코캄 이사는 “현재까지 미국에 설치된 ESS용 배터리 중 가장 높은 에너지밀도를 자랑하는 배터리 기술로 공급권을 따냈다”며 “중소기업이 해외 ESS사업도 성공적으로 수행할 수 있음을 입증해 보이겠다”고 말했다.