[일렉트릭파워 이재용 기자] 태양광 및 풍력 발전 비중이 늘어남에 따라 계통연결 문제, 접속가능 여유, 간헐성 등을 해결할 수 있는 해결책으로 ESS(에너지저장장치) 산업 육성방안이 필요하다는 의견이 제시됐다.

전세계적으로 저탄소 에너지 정책에 따른 재생에너지 보급확대가 눈에 띄게 늘어나고 있는 추세다. 특히 태양광과 풍력을 이용한 재생에너지 발전설비들이 늘고 있다.

이에 따른 계통 문제점도 제기된다.

유럽의 전력망은 다른 국가간 계통연계로 전력을 필요로 하는 국가간 사고 파는 구조지만, 우리나라는 에너지 고립국으로 우리나라에서 생산된 전력에 의존해야만 한다. 때문에 LNG, 석탄과 원자력, 신재생 등 다양한 에너지원을 통해 적절한 전력믹스를 구성하고 있다.

제10차 전기본에 따라 전원별 설비 비중은 원전과 LNG, 신재생은 확대되지만 석탄발전은 감축하게 된다. 과거 석탄발전과 원자력이 주 에너지원을 이룬 반면, LNG와 신재생이 큰폭으로 늘어나게 되는 구조다.

특히 풍력과 태양광 등의 신재생에너지원의 단점은 간헐성이 문제다. 이를 해결하는 최적의 방법으로 ESS 활용이 거론된다.

더불어민주당 민생경제위기대책위원회·경제위기대응센터는 7월 5일 국회의원회관 제3간담회의실에서 ‘미래 에너지 대전환의 열쇠 : ESS산업 육성방안 세미나’를 개최했다.

이날 세미나에선 주성관 고려대 전기전자공학부 교수의 ‘국내외 ESS 산업 발전방향’에 대한 주요발제에 이어 ▲국내외 ESS 산업동향(안종보 한국에너지기술평가원 ESS PD) ▲전력망 운영과 투자효율화를 위한 ESS 활용방안(최홍석 한국전력거래소 계통혁신처장) ▲ESS 산업 육성방안(박상희 산업통상자원부 신산업분산에너지과장) ▲기업관점에서 본 ESS 활성화 제언(이진호 LS일렉트릭 DX연구단 이사) 등 4건의 개별발표가 이어졌다.

재생에너지 발전설비 증가로 ESS의 필요성
제10차 전력수급기본계획에 따른 전원별 설비용량 전망은 원전·LNG·신재생 확대와 석탄발전의 감축으로 귀결된다.

실재생설비는 2022년 28.9GW에서 2030년에는 72.7GW, 2036년에는 108.3GW로 총 설비의 약 45%를 차지하게 될 것으로 전망된다. 신재생에너지 발전설비의 증가는 향후 국내에서도 덕커브 현상이 발생할 수 있을 것으로 예상된다고 주성관 교수는 설명했다. 하지만 덕커브 현상은 2026년 이후 평일 최대 수요가 오전에서 오후 8시로 변경돼 발생할 것이라고 전망했다.

주성관 교수는 “지난해 3월 휴일에 재생에너지 비중확대에 따라 국내에서도 덕커브 현상이 발생한 바 있었고, 이러한 현상은 2030년에는 덕커브 현상이 더욱 가속화하게 될 것으로 보인다”고 설명했다. 

재생에너지의 발전출력이 많은 경우에는 계통 안정유지와 수급균형을 위해 재생에너지 출력제한이 수행된다. 제주지역의 재생에너지 발전기에 올해 6월 기준으로 133회의 출력제어를 시행된 바 있으며, 태양광이 밀집한 전남지역에서도 경부하시 재생에너지 출력제어가 시행돼 향후 육지의 재생에너지 출력제어도 지속적으로 증가하고 있다.

재생에너지 발전설비는 건설속도가 빠르다는 장점을 갖고 있지만, 한전의 망 건설은 그보다 더 오랜 시간을 소요되기 때문에 계통망에서 재생에너지를 수용하지 못하는 문제점이 발생한다. 이로 인해 재생에너지를 계통에 연결시키는 송·배전 설비의 부족으로 접속불가인 재생에너지의 용량이 증가하며, 영호남 지방으로 중심으로 빈도가 높다는 게 주 교수는 설명이다.

주성관 교수는 재생에너지의 증가에 따른 문제대안으로 NWA(Non-Wire Alternatives)를 제시했다.

NAW는 ESS, 분산전원, 수요자원, 효율향상 등을 활용한 비전통적 송배전망 솔루션으로 분산자원의 효율적 설치 및 제어를 통해 전통적인 송배전설비 건설을 지연하거나 대체하는 기술이다. 일종에 계통망을 분산자원으로 해결하는 방법이다.

다종ESS 기술력확보 및 지원정책 요구
주성관 교수는 재생에너지의 발전설비 증가로 인해 발생하는 덕커브 현상을 역으로 이용하는 ‘Duck to Fly’ 기술과 정책이 따라줘야 한다고 제시했다.

주성관 교수는 “융복합 기술을 통한 빅데이터 기반의 수요관리서비스, 분산에너지를 통합운영하는 가상발전소(VPP) 등을 통한 수요와 공급의 최적 제어·관리를 위해 ESS가 필요하다”고 설명하며 “ESS는 전력망의 제어가능성, 유연성, 적응성 극대화를 위한 통합 유연전력시스템 구현의 필수요소”라고 설명했다.

ESS는 ▲주파수 조정 ▲피크저감 ▲재생에너지 연계 외에도 ▲망 투자 대체 ▲비상용 전원 ▲발전기 기동용으로 사용될 수 있다. 

주성관 교수는 ESS 산업 발전방향으로 ▲기술역량 강화 ▲시장활성화 ▲산업기반 마련을 꼽았다.

주 교수는 “시장활성화를 위해선 수익모델을 만들어주는 것이 중요하다”며 “전력시장과 연계된 비즈니스모델을 만들어 수익모델을 다양화하는 게 필요하다”고 말했다.

글로벌 ESS 수용 및 시장규모는 성장중이며, 해외 주요국에선 다양한 ESS 기술개발을 위한 지원정책이 진행되고 있다.

주성관 교수는 “전기차용 리튬이온 배터리 뿐만 아니라 비리튬 전지, 기계, 열 등과 같은 다양한 종류의 ESS 기술력 확보를 위해 ESS 산업 발전방안이 필요하다”며 “ESS 기술역량 강화 및 시장활성화를 통해 산업경쟁력을 확보해 글로벌 ESS 시장 선점이 가능하다”고 말했다.

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