대용량 및 전력거래용 ESS 발전방안 초청강연 눈길
최근 IoT(사물인터넷)와 AI(인공지능)을 기반으로 한 4차 산업혁명의 거대한 물결과 미세먼지와 같은 환경문제가 대두되는 등 전력산업 환경은 이전과 비교해 빠른 변화를 보이고 있다.
이런 국내외의 급격한 환경변화 속에서 ESS(전기저장장치) 등 에너지신산업은 전력산업계의 새로운 대응방안이 될 것이라는 게 관련업계 관계자들의 목소리다.
국내에서는 ESS 시장활성화를 위해 다양한 정책을 펼치고 있다. 요금제도를 비롯해, 비상전원으로의 확산 등 산업계 전반에 걸쳐 ESS에 대한 활용도를 높여나가고 있다. 특히 한전은 총 세계 최대규모의 500MW FR용 ESS를 변전소에 설치함으로써 전세계 전력산업을 선도해 나가고 있다.
대한전기학회 전기저장장치연구회(위원장 강현재)는 전력계통 운영과 ESS 기술의 융합을 고민하고 발전방향을 모색하고자 ‘제4차 산업혁명시대! 어떻게 전력계통 운영기술과 ESS기술을 융합할 것인가?’를 주제로 5월 25일~26일 양일간에 걸쳐 양평 한화리조트에서 ‘2017년 전기저장장치연구회 춘계학술대회’를 개최했다. 춘계학술대회는 ESS기술개발 발표 및 신재생에너지·ESS 등 전력시스템 자원활용 극대화 방안을 모색하는 자리를 마련했다.
제4차 산업혁명과 ESS 발전방향
ESS는 주파수조정용, 피크 및 에너지절감용, 신재생 출력안정화용 등 다양한 분야에 전력기술과 사업화 모델로 진행해 왔으며, 그 중 한국전력(사장 조환익)의 주파수조정용 ESS 사업에 참여한 기업들은 국내 구축을 트랙레코드로 삼아 북미·유럽 등 글로벌 시장에서 해외수주 성과를 달성하기도 했다.
강현재 위원장은 “기술이 성숙돼 가고 있는 현 시점에서 ESS는 시장확대가 중요하다. 전력망 연계용 ESS 시장과 산업·가정·건물용 전기저장장치 시장이 균형있게 성장하면서 세계시장으로 나가야 한다”며 “4차산업혁명과 급변하는 전력산업 환경속에서 ESS 등 에너지신산업은 전력산업계의 새로운 대응방안이 될 것이다. 이를 위해선 지속적으로 ESS 기반기술 확보, 정책개발, 표준화와 상용화를 위한 학·연·산의 더 큰 노력이 필요하고, 전기저장장치연구회가 앞장서 주길 부탁한다”고 말했다.
2017년 전기저장장치연구회 정기총회가 함께 열린 춘계학술대회에는 김철환 대한전기학회 전력기술부문회 부회장, 원형진 전위원장, 정구형 전기연구원 박사를 비롯한 학계·연구계 및 ESS 관련 회원사 관계자들이 대거 참여했다.
행사 첫날에는 초청강연에는 송화창 서울과학기술대 교수의 ‘대용량 ESS 자원활용 계통안정도 향상방안’과 정구형 전기연구원 박사의 ‘전력거래용 ESS 가치평가 및 발전방안’이 발표돼 참석자들의 이목을 집중시켰다.
ESS 기술 특성 이용한 신사업모델 발굴 필요
송화창 서울과학기술대학교 교수는 ‘에너지 저장장치의 T&D 응용방안’에 대해 발표하며 국내외 ESS응용기술 현황과 계통안정도 향상 전략, 향후 ESS자원활용 방안에 대해 소개했다.
송 교수는 국내 ESS 응용기술은 2010년을 시작으로 2012년까지 13.6MWh가 민간보급 및 실증이 이뤄졌다고 설명하며, 2014년까지 누적 35.6MWh까지 증가했다고 설명했다.
송화창 교수는 “에너지저장장치시스템은 2020년까지 약 6조4,000억원을 투자, 20만kWh를 보급할 계획이며, 한전은 ESS와 관련해 내년까지 6,560억을 투자해 FR용 ESS 500MW를 구축하는 ‘ESS 종합추진계획을 수립하고 있다”며 “서안성S/S와 신용인S/S는 세계최대 규모인 52MW로 국내최초 주파수조정용 사업을 수행 중”이라고 말했다.
송 교수는 국내 계통에 대한 문제점으로 송전망이 충분히 확보되지 않은 상태에서의 대규모 발전단지 구축 시 과도안정도 문제 및 대규모 발전탈락에 따른 주파수 저감문제가 발생할 가능성이 있다고 지적했다. 안전한 시스템 운영을 위해 적용될 수 있는 대책방안 중 가장 기본적인 방안은 해당 대형 발전단지의 ‘출력제한’을 적용하는 것이지만 문제가 심화될 것이라고 예상했다. 이어 ESS를 활용해 계통안정성 향상기술 등을 통해 발전제약을 최소화할 수 있는 기술적 대안의 타당성 검토가 필요하다고 설명했다.
향후에는 신기후체제에서의 선제적 대응을 위해 송변전계통 운영의 효율성 향상 및 탄소배출 감소가 요구되며 ‘에너지신산업 성과확산 및 규제개혁 종합대책’으로 1MW 이하의 소규모 신재생발전에 대한 제한없이 망접속을 허용하는 정책이 수립됐으며, 이에 따라 소규모 신재생발전사업자가 전력계통 접속요청시 변전소의 변압기 등 공용전력망을 보장해야 한다는 게 계통에서의 이슈가 될 것이라는 예상이다.
송화창 교수는 향후 환경에서는 현재 수준의 전력신뢰도 및 품질유지가 어려울 수 있다며 미래 전력망에서 신재생에너지 발전설비의 확산에 대비한 전력계통 HW/SW 운영 플랫폼이 필요하다고 지적하며 ESS가 전력망 운영을 기본적인 유효전력 밸런싱 유지를 위해 가장 중요한 자원 중에 하나이며 계통운영 및 계획단계에서 고려해야 할 필요가 있다고 말했다.
정구형 한국전기연구원 박사는 계통연계형 전력공급용 ESS의 필요성에 대해 소개하며 전력거래용 ESS의 LCOE(에너지균등화비용) 추정에 대해 발표했다.
정구형 박사는 “ESS 전력거래 모의분석 결과 전력거래용 ESS의 경제성은 충전시간대와 방전시가대의 전력가격 차이 및 발생빈도로 정의되는 차익거래 이익 수준에 좌우된다. 가격변동성 상승에 따른 차익거래 기회의 증가는 ESS의 최대 저장용량에도 영향을 제공한다”며 “결과적으로 전력거래용 ESS의 경제성은 전력가격 변동성 증가에 따른 설비이용률 향상이 결정적”이라고 모의분석 연구에 대해 소개했다.
이어 전력거래용 ESS도입 관련 장애요인으로 ▲시장참여자의 전략적 행위에 대한 선택적 부재 ▲기존 발전자원과의 비용경쟁력 부족 ▲전력시장에서의 기술중립성 부재 ▲ESS의 기여도에 대한 적절한 가치평가 곤란을 꼽았다.
정 박사는 “전력거래용 ESS 도입을 위해선 ESS 고유의 기술적 특성을 이용한 새로운 사업모델을 개발하고 다양한 사업자 및 공급자원의 시장참여 허용, ESS 기술의 지속적인 진보 그리고 ESS의 외부 후생편익 보상방안을 수립해야 한다”고 설명했다.
초청강연 이후에는 국경수 전북대 교수가 좌장을 맡아 총 9편의 논문발표가 이어졌으며, 2017년 전기저장장치연구회 정기총회가 열렸다.
이틀째에는 ‘신재생에너지·ESS 등 전력시스템 자원활용 극대화’ 방안 모색을 주제로 전문가 토론회가 열렸다.
강현재 위원장은 ESS, 양수발전, 신재생발전 등을 활용한 발전예비력 대체를 내용으로 주제발표했으며, 패널세션에는 이상호 전기연구원 박사와 최인규 전력연구원 책임연구원, 이순형 SG ENG 사장, 차한주 충남대 교수가 참여했다.
