첨부3 에너지저장기술개발및산업화전략 (K-ESS 2020) 2011. 5 지식경제부
목 차 I. 개념및중요성 1 II. 현황및당면과제 4 1. 세계시장현황및전망 4 2. 세계기술개발동향및전망 5 3. 우리나라의현황및당면과제 8 III. 비전및추진전략 11 Ⅳ. 전략과제 13 1. 에너지저장 R&D 투자확대및전략강화 13 2. 에너지저장실증을통한산업화촉진 16 3. 에너지저장산업인프라구축 18 4. 국내시장활성화를위한제도적기반조성 20 Ⅴ. 추진일정 22
Ⅰ. 개념및중요성 ESS는전력공급안정화, 신재생에너지보급확산등의부가가치 창출로폭발적시장성장( 20 년47.4 조원) 이예측되는 Key Techonology 1. 개념 ( 에너지저장시스템 * ) 생산된전력을전력계통 1) (Grid) 에저장했다가 전력이가장필요한시기에공급하여에너지효율을높이는시스템 * ESS(Energy Storage System) : 리튬이온전지와같은기존의중소형 2차전지를 대형화하거나회전에너지, 압축공기등기타방식으로대규모전력을저장 < 에너지저장시스템개념도> 2. 중요성 안정적전력공급실현이가능한기술 경부하시( 야간) 유휴전력을저장하고과부하시( 주간) 사용함으로써, 부하평준화 (Loading Leveling) 를통한전력운영의최적화가가능 * 전력의부하평준화 첨두부하분산(Peak Shaving) 을통해발전소건설비, 송전선설치비등의설비투자를절감 1) 발전소 변전소 송전선등을포함하여넓은지역에걸쳐있는전기적인연계 ( 連繫 ) -1-
* 전력예비력을확보하여여름 겨울철의전력피크 정전사고 ** 등에효과적으로대응 및 대규모 * 지난 1 월, 우리나라의최대전력수요경신(7314 만kW, 전력예비율 5.5%, 11.1.17) 전력예비율 6% 이하일경우정전사태나제한송전발생가능 ** 여수산단정전사고( 11.1, 피해액 : 약 700 억원와 ) 같은대규모정전사고에대한사전 예방이가능하고, 원전등의발전소운영시비상전력으로활용가능 신재생에너지확대를위한필수기술 태양광, 풍력등외부환경에따라출력변동성이심한신재생에너지원을고품질전력으로전환하여전력망에연계가능 * 에너지저장시스템을발전량과발전시점이불규칙한태양광, 풍력등과결합 하여시간대별로전력공급을일정하게조정 신재생전력안정화 에너지저장없이신재생에너지발전량비율이 10% 2) 를상회할경우 전체전력망의불안정으로인해전력품질에심각한피해우려 < 에너지저장시스템의효과> 스마트그리트구현을위한핵심기술에너지저장을통한전력효율극대화는공급자와소비자가정보를교환하여에너지효율을최적화하는스마트그리드의핵심요소 * 1 신재생에너지등분산전원의불안정한전력공급을효율적으로제어 2 가정 회사에서충전된전력을피크타임때사용하거나전력회사에판매가능 2) 최근의연구들에따르면전력망에연계되는신재생에너지발전량비율의한계는 10~ 15% 로추정. 울릉도의경우, 신재생에너지전력비율은 9.4% 수준으로추가적인풍력발전기가동이어려운상황 -2-
주요에너지저장시스템 종류 작동원리및특징 ( 원리) 리튬이온이양극과음극을오가며전위차발생 LiB( 리튬이온전지) ( 장점) 高에너지밀도, 高에너지효율 ( 단점) 안전성 수명未검증, 高비용 ( 원리) 300~ 350 의온도에서용융상태의나트륨이온이 전해질을이동하면서전위차발생 ( 장점) 高에너지밀도, 低비용, 大용량화용이 NaS( 나트륨황전지) RFB( 레독스흐름전지) ( 단점) 고온시스템필요, 低에너지효율 ( 원리) 전해액內이온들의산화환원전위차를이용 하여전기에너지를충 방전 ( 장점) 低비용, 大용량화용이, 장시간사용가능 ( 단점) 低에너지밀도, 低에너지효율 ( 원리) 소재의결정구조내에저장되는전지와는달리, 소재의표면에대전되는형태로전력을저장 Super Capacitor ( 수퍼커패시터) ( 장점) 高출력밀도, 長수명, 안정성 ( 단점) 低에너지밀도, 高비용 ( 원리) 전기에너지를회전하는운동에너지로저장했다가 다시전기에너지로변환 Flywheel( 플라이휠) ( 장점) 高에너지효율, 長수명 ( 단점) 초기구축비용과다, 低에너지밀도 ( 원리) 잉여전력으로공기를동굴이나지하에압축, 압축된공기를가열하여터빈을돌리는방식 ( 장점) 대규모저장가능, 低발전단가 CAES( 압축공기저장시스템) ( 단점) 초기구축비용과다, 지리적제약( 지하굴착) -3-
Ⅱ. 현황및당면과제 1 세계시장현황및전망 현재는시장태동기이나신재생에너지확산, 고품질전력수요확대등에따라급속하게시장이성장할전망 ( 시장현황) 미국, 일본등일부선진국중심으로 10년기준 2조원 규모의초기시장형성 10년850MW 의저장용량이보급되었고, 그중전력계통용( 장기저장) 이 80%, Ancillary 서비스용( 단기저장) 이가량점유 20% ( 美 PIKE 리서치) * 전력계통용시장은미국이 78% 정도차지하여최대시장을형성 ( 시장전망) 신재생에너지확산, Global 전력수요의증가에따라 세계 ESS 시장이급팽창할전망 * 35년까지전력수요는연평균 2.2% 증가할것으로예측되고, 신재생에너지 발전은 10년보다 3배이상증가하여 33% 에달할전망(IEA 전망, 10.11) 10년 2조원에서 20년 47.4조원규모로약 24배의폭발적성장이 예측되며, '30년에는 120조원규모의세계시장이형성될전망 * ( 시장규모, 조원) 10년 2.0 13년 11.2 15년 24.0 20년 47.4( 美 PIKE 리서치 ) * '30년최대 120 조원의시장규모예측(BCG/ 호남석유화학) 저장용량은약 16배성장예상년 년 ( 11 1,206MW '20 20,105MW) * 전력망(Grid) 용저장수요가가장큰비중을차지( 11 년 48.4% 20년 53.6%) -4-
2 세계기술개발동향및전망 선진국위주로에너지저장연구개발및실증을활발히추진중, 향후에는전력망용대규모저장위주로기술개발이전개될전망 ( 세계동향) 일본, 미국등주요선진국들은연구개발및실증 * 을 활발하게추진중이며일부상용화에성공하는등사업화단계에진입 * 전세계적으로 09년전체 240MW(20 건) 에서 10년 869MW(44 건) 으로실증증가 < 세계에너지저장실증현황> ( 일본) 신재생발전소용, 가정용등다양한분야에서기술개발을 추진하고있고나트륨- 황전지, 리튬이온전지등에서앞선기술력보유 * ( 나트륨-황전지) NGK 社의세계시장점유율이 08년기준 51% 로과점상태 이며, 프랑스 EDF와 150MW, UAE와 300MW 공급계약을체결 ( 미국) 공공기관(ARPA-E, EPRI 등), 대형전력회사 (AES 社, AEP 社 ) 중심으로기술개발및실증적극추진 * ARPA-E(DOE 산하연구기관) 는총 92백만달러의자금을 LiB, Capacitor, Flow Battery, CAES, Flywheel, SMES 등의에너지저장기술에투자( 09 ~ 10) * AES 社는뉴욕 Westover 발전소의 44MW 화력발전설비에 20MW급리튬 이온전지설치 ( 10.6) - 캘리포니아주의경우, 전력회사의에너지저장시스템설치를 의무화하는법안통과 ( 10.9) -5-
해외사례( 美, 캘리포니아 ) 캘리포니아주정부는에너지저장시스템의설치를의무화하는법안승인 ( 10.9.29, Energy Storage Bill AB 2514 최종승인) - ( 주요내용) 캘리포니아전력회사는 2014 년 1월 1일부터최근 5년간의평균 공급전력의 2.25% 이상을에너지저장시스템을이용하여공급 * 2020년 1월 1일부터 5% 이상으로기준상향조정 - ( 의미) 신재생에너지보급( 10 년 10% 20년 33% 로보급확대) 을위해서는 에너지저장시스템이필요하다는시각을법에반영한사례 ( 유럽) 프랑스Saft 社, 독일 Conergy 社등이참여하여국책과제인 Solion 프로젝트 * 를추진( 프랑스경제성 독일환경부공동지원) * 태양광주택의에너지자급을위한리튬이온전지도입타당성을평가하기위해 08.8월부터약 75 개시스템에대한실증사업추진( 12 년사업화목표) ( 향후전망) 연구개발 사업화가가속화되고, 특히전력망 (Grid) 용 대규모저장기술과가정용 발전소, 변전소등 ESS 개발에대한수요가확대될전망 전력공급안정화를위한중대형저장수요가 증대하여대용량화되는방향으로기술개발이진행될것으로예상 * 전력망(Grid) 용저장수요 : 11년 584MW 20년 10783MW( 약 18 배성장) - 50MW 이하는리튬이온전지, 나트륨-황전지등의전지방식이, 50MW 이상은압축공기저장등의대형저장방식 * 이대세를이룰전망 * 현재의주된대용량에너지저장장치인양수발전의경우높은투자비용, 고낙차의 지형요구조건, 환경문제등을유발하여향후에는 CAES 와같은대체기술이유망 중장기적으로실시간전력거래가가능해지는스마트그리드확산에 따라가정용에너지저장기술개발수요도크게확대될전망 * 가정용에너지저장수요 : 11년 27MW '20년 3578MW( 약 133 배성장) < 가정용에너지저장시스템작동원리> -6-
ESS 실증사례 ( 일본) 북해도 Rokkasho 소재 51MW 풍력발전소 * 2008년 8월이후 34MW(250MWh) NaS 전지시스템도입 운영 풍력발전단의출력평탄화실증 전력품질이높아고가로판매 - 일반전력의경우약 3 /kwh인데 반하여 9 /kwh로판매 ( 미국) Tehachapi 풍력발전소 SCE * 社가 Tehachapi 사막지역의 풍력발전소에에너지저장실증 * Southern California Edison 社 에너지저장시스템은 용량의리튬이온전지로구성 8MW(32MWh) 사업규모는 250 억원/ 년, 에너지부 (DOE) 가 1:1 matching으로지원 ( 유럽) Solion 프로젝트 태양광주택의 리튬이온전지도입 타당성을평가하기위한프로젝트 - 08.8월부터 75개시스템 (5~15kWh) 에 대한실증사업추진( 12 년사업화목표) 독일환경부와프랑스경제성이공동 지원하고 Tenesol 社등이참여 Saft 社, Conergy 社, -7-
3 우리나라의현황및당면과제 중장기적인국내에너지저장수요에미리대응하고, 급팽창하는해외시장선점을위해, 국내 ESS 시장을조기에창출할필요 세계최고수준도약을위한전략적기술개발및투자확대, 실증지원, 산업인프라구축이시급 1. 시장현황 현재는시장형성전의실증단계이나, 향후전력소비량증가 * 및 신재생에너지확대 ** 에따라중장기적으로는수요가급팽창할전망 * 전력소비량은 10 ~ 24 년기간에연평균 1.9% 증가전망( 제5 차전력수급기본계획 ) ** 신재생에너지보급목표( 제3 차신재생에너지기본계획 ) : 08년 2.58% 30년 11%, 15년까지민 관합동으로 40 조원( 민간 33, 정부 7) 투자계획마련( 10.10, 녹색위) 15년까지 960MW, 20년까지 1680MW 규모의에너지저장수요예측 * 제5 차전력수급기본계획( 10.12) 상의신재생에너지발전설비누적량대비 에너지저장시스템필요비중을 10% 로가정하여도출 그러나, ESS 설치유인부족 * 으로국내시장형성이더디게진행되어산업화추진에걸림돌이될가능성 * 우리나라는안정된전력망을보유하고있고, 현재의신재생에너지발전량 비중( 09년 1.07%) 이낮아원활한 ESS 시장형성이쉽지않은상황 중장기적인에너지저장수요 * 에선제적으로대응하고미국등급팽창 ** 하는해외시장선점을위해국내시장창출을촉진할필요 * 전력수요증가에따른전력피크대응, 신재생에너지전력안정화등 ** 10년 2조원에서 20년 47.4 조원규모로약 24배의폭발적성장예측( 美 PIKE 리서치 ) 국내시장활성화를위한제도적지원방안마련필요 -8-
2. 기술개발현황 기업 연구소등에서기술개발을추진중이나상용화정도, 원천 부품소재기술수준, 실증경험측면에서선진국보다열세 (R&D 현황) 일부기술( 리튬이온전지, 수퍼커패시터, 플라이휠) 은상용화 단계에도달하였으나, 그외의기술은초기기술개발단계수준 ( 기술수준) 리튬이온전지는최고수준의제조기술로해외수출 * 이 가시화되었으나, 전반적인 ESS 원천 부품소재기술은미흡 * ( 삼성 SDI) 미국 AES사에 20MW급 ESS 공급계약( 10.9), (LG 화학) 미국 SCE 사에 10kWh급가정용 ESS 공급계약( 10.10) <ESS 기술개발현황및기술수준> 구분 리튬이온전지 나트륨-황전지 레독스흐름전지 수퍼커패시터 플라이휠 압축공기저장 세계최고기술업체 미쯔비시중공업, GS 유아사( 일) 주요국내업체 삼성 SDI, LG 화학 R&D 단계 응용제품개발 기술수준( 세계최고 : 100) 원천부품소재제조 55 70 95 NGK( 일) 포스코초기개발 35 35 30 Prudent Energy( 중) 파나소닉( 일) MAXELL( 미) LS 산전, 호남석유화학 네스캡, LS 엠트론, 초기개발 40 40 45 응용제품개발 50 55 80 보잉( 미) 전력연구원제품개발 70 60 70 PG&E( 미) 삼성테크윈초기개발 50 70 55 ( 실증현황) 가정용 ESS의실증을추진중이나초기단계이고, 향후가장큰수요가예측되는전력망용대규모 ESS 실증은전무 * 제주스마트그리드실증단지에 5kWh 급가정용 ESS 실증추진중( 09.12 ~ 13.5) * 대구 100가구에 10kWh 급리튬이온전지시스템실증사업추진중( 10.6 ~ 13.5) ESS 기술개발전략강화와함께대규모실증사업추진 -9-
3. 정부투자현황 09년이후리튬이온전지등일부기술에대한 R&D 과제 진행 그러나, R&D 투자 비중 * 이작고선진국의투자규모와큰차이 ** 가 있어원천기술획득을통한파급효과를창출하는데한계 * 에너지기술개발사업대비 ESS 투자비중 : 09년 1.27%, 10년 4.21% 시장규모가비슷하게예측되는 CCS 투자비중 (12.16%) 보다현격하게낮은수준 ** 미국의경우, 09 ~ 10년에 ARPA-E 프로젝트를통해에너지저장기술개발에 92백만달러투자 우리나라투자비의 9배이상수준 < 에너지저장기술 R&D 투자( 지경부)> ( 단위 : 백만원) 구분 '07년 '08년 '09년 '10년 ESS * 예산 (A) 0 0 2,440 8,840 에너지자원기술개발사업예산 (B) 129,535 143,172 192,567 210,000 ESS 투자비중(A/ B, %) 0 0 1.27 4.21 * 3 개과제 : 고에너지밀도 Redox flow battery 개발, 10kWh급리튬이온전지에너지저장시스템실증, 고출력 장수명수퍼커패시터제작기술개발 미래시장선점을위한 ESS 기술개발투자 확대필요 4. 인프라현황 중장기적인기술축적및해외시장개척을위한안전성평가, 핵심인력양성등의인프라구축이미흡 ( 평가 인증) 에너지저장시스템은안전성에대한엄격한수준의 검증이요구되나, 평가 인증기반이열악하여수출산업화에애로 ( 인력양성) 전기 화학등에너지저장분야의고급전문인력 확보가어려운상황으로체계적인인력양성방안추진필요 ( 표준) 평가기술 방법에대한국제기준이아직설정되지않아 표준시장선점의기회이나, 주요기관 정부의표준화활동미흡 안전성평가등 ESS 산업화를위한인프라구축추진 - 10 -
Ⅲ. 비전및추진전략 (K-ESS 2020 전략) 비 전 ESS가발전원-송전망-수용가등전력망에널리활용 되는사회실현및세계 3대 ESS 산업강국도약 13 년 17 년 20년 전략목표 산업화세계시장점유율 10% 15% 30% 기술개발 및 실증 가격 /kwh ( 전지기준) 50만원 30만원 20만원 수명( 전지기준) 10년 15년 20년 실증규모 8MW급 100MW 급수백 MW급 국내보급보급용량 20년까지 1700MW 보급3) 전략방향 미래시장선점을위한선제적 전략적 R&D 에너지저장실증을통한산업화촉진산업인프라구축및국내시장활성화 추진 전략 과제 1. 에너지저장 R&D 투자확대및전략성강화 2. 에너지저장 실증을통한 산업화촉진 3. 에너지저장 산업인프라 구축 4. 국내시장활성화를위한제도적기반조성 3) 제5 차전력수급기본계획 ( 10.12) 상의 20년신재생에너지발전설비전망치대비 10% 를보급목표로산정 - 11 -
K-ESS 2020 전략( 요약) 2020년까지에너지저장산업세계 3 대강국도약, 세계시장점유율 30% 를목표로 4대전략과제추진 (R&D) 에너지저장 R&D 투자확대및전략성강화 20년까지 6.4조원규모의기술개발및설비투자추진 * 기술개발투자 2 조원( 정부 0.5 조, 민간 1.5 조), 설비투자 4.4 조원( 민간) 원천기술확보및글로벌시장선도가가능한기술에중점투자 하는등 R&D 의전략성을강화 * 시장주도형기술개발, 미래신기술개발, 국제공동기술개발등추진 ( 실증) 에너지저장실증을통한산업화촉진 리튬이온전지등바로상용화가능한기술에대한파일럿실증추진 * 154kV급변전소에총 8MWh 규모의에너지저장실증추진( 11 ~ 14 년) 중장기적으로변전소확대보급, 신재생에너지연계실증, 대규모발전원연계실증, 주택 건물용실증등추진 ( 인프라) 에너지저장산업인프라구축 에너지저장시스템의안전성검증을지원하기위한체계마련 * 안전성검증기술개발및장비구축, 인증기관지정등 기업의수요를기반으로수요자지향적인력양성을지원하고, 국제표준화및특허창출도지원 ( 제도) 국내시장활성화를위한제도적기반조성 인센티브제공, 전력요금개편, ESS 설치의무화방안등 국내보급활성화를위한촉진방안마련 * 연구용역( 11 년~) 을통해에너지저장시스템보급활성화방안마련 - 12 -
Ⅳ. 전략과제 1 에너지저장 R&D 투자확대및전략성강화 에너지저장 R&D 시장선도가가능한기술에집중투자 투자를확대하여원천기술확보및글로벌 시장주도형기술개발, 미래新기술개발, 국제공동기술개발등 기술개발의전략성을강화하여미래에너지저장시장을선점 1. 선제적 R&D 투자확대 ( 투자확대) 2020년세계시장점유율 30% ( 약 14 조원) 를목표로, 20년까지총 6.4조원규모의 R&D 및설비투자추진 향후 10년간기술개발에조원 구축에 4.4조원투자( 민간중심) 2 ( 정부 : 0.5 조원, 민간 : 1.5 조원), 설비 < 연도별투자목표> ( 단위 : 억원) 구분 2011 2012 2013 2014 2015 4) 16 ~ 20 계 R 정부 376 391 455 488 385 2,951 5,046 & 민간 1,128 1,174 1,366 1,465 1,154 8,854 15,141 D 계 1,504 1,565 1,821 1,953 1,539 11,805 20,187 설비투자 840 1,375 2,306 3,058 2,578 34,243 44,400 ESS 주요기업의투자계획을반영하여민간부문투자액산출, 정부투자액은국가 R&D 전체에서정부 R&D 가차지하는비율(25%) 적용 ( 투자방향) 단기적으로상용화 R&D 와실증지원, 중장기적으로는 글로벌마켓에서우위를점할수있는원천기술개발지원에중점 정부는실증지원및인프라구축, 원천기술개발에집중하고, 민간은원천 상용화기술, 제조 양산기술투자에집중 4) 년투자감소이유주요기업의투자계획상년까지기술개발을중점추진하고 15 R&D : 14 15 년부터는실증및사업화에집중 - 13 -
2. R&D 투자의전략성강화 ( 시장주도형기술개발) 선택과집중 의원리에따라, 단기간내에 국내시장보급및수출산업화가가능한기술개발추진 ( 사업내용) 향후 3년내 MW급이상의시스템개발및 5년내 산업화가가능한기술분야를 4개선정하여집중지원 * 단계별경쟁 탈락을통해최종 4 개( 11년 2 개, 12년 2 개) 과제선정 지원 구분 리튬이온전지 < 주요기술개발분야( 예시)> 기술개발분야 핵심소재및대용량화기술개발, 전력계통연계기술개발등 나트륨-황전지전해질의고출력화및대형화, 시스템안정성향상등 레독스흐름전지 수퍼커패시터 MW급대용량화, 신규 redox couple 개발등 고성능활성탄개발등커패시터용소재의국산화연구 플라이휠시스템통합설계기술, 진동제어기술, 베어링기술등 압축공기저장 압축기및터빈/ 연소기기술개발, 시스템안정성향상등 ( 사업규모ㆍ기간) 향후 3~5 년간최대 1,200억원규모의민 관 Matching Fund 를조성하여사업추진( 과제별 180억원~300 억원규모) ( 대중소동반참여) 참여주체인산ㆍ학 연각각의역할을명확히 하되, 대 중소동반성장을통한수출산업화를집중유도 * 1 대기업( 제조) 과중소기업( 부품소재) 이공동으로컨소시엄을구성한경우, 2 기술개발이후의실증계획이우수한경우가점부여 < 주체별역할> 구분주체주요역할 산 일반기업 전력회사 ( 대기업) 원천 상용화, 공정 양산기술개발 ( 중소기업) 부품소재국산화기술개발, 시스템운영기술개발, 금형기술개발등 실증지원, 전력계통연계, PMS 기술개발등 * 한전, 발전사, 신재생에너지사업자등 학 연연구소 대학원천기술개발( 기업공동) 등 - 14 -
( 미래新기술개발) 중장기적으로가격 수명 저장용량등에서 획기적인개선이가능한새로운방식의 ESS 기술개발추진년 ( 11 ~) 마그네슘전지, 금속-공기전지등새로운방식의원천성기술및 新부품소재개발을 10년간중장기적으로지원( 과제별최대 220 억원) * 1 단계 : 원천기술개발(4 년, 연 10 억원내외) 2 단계 : 응용기술개발(3년, 연 30 억원내외) 3 단계 : 상용화기술개발(3 년, 연 30 억원내외) * 기술개발단계완료후에는엄격한단계평가를통해성공판정을받은과제만 다음단계로의진입을허락하여과제간경쟁을유도 < 新에너지저장기술( 예시)> 종류기술내용성능향상 마그네슘전지 금속- 공기전지 전고체전지 Mg 이온이전해질을통해전극사이를이동하며충방전되는전지 * 삼성 SDI, LG 화학등에서소규모연구진행 음극에는금속, 양극에는공기전극을사용하는전지 * 미국, 일본등에서중장기 R&D가활발히진행중 기존의액체전해질대신고체전해질을적용한전지 * 미국, 일본등에서전고체리튬이온전지개발중 가격 수명 1/2 이하 10년이상 안전성향상( 폭발위험無 ) 가격 1/2 이하 안전성향상( 폭발위험낮음) 에너지밀도 수명 10년이상 5~20배이상 안전성향상( 폭발위험낮음) 출력 30~50% 상승 ( 국제공동기술개발) 미국 일본등우수기술을보유하고있고에너지 저장수요가커수출가능성이높은국가와의공동 R&D 추진 ( 11 년~) ( 협력네트워크) 해외선진기술보유회사및연구기관과의전략적 제휴및유기적협력네트워크를구축 - 민 관공동으로원천기술및실증경험을보유하고있는주요 국가의기업 연구소현황을파악하여협력기회를발굴 * 정부차원에서는해당국가정부와의 MOU 체결을통한공동 R&D 지원 ( 사업추진) 해외협력기관과의공동 Funding 을통해에너지저장 기술국제공동기술개발사업추진 * 사업규모 : 10~20 억원, 사업기간 : 3~5년 - 15 -
2 에너지저장실증을통한산업화촉진 해외수출등 ESS 산업화를위해서는 Track Record 확보가중요 송전망, 발전원, 수용가등의전력계통에 ESS를연계 운영하는 기술에대한단계적실증 보급및기반조성추진 1. 송전망연계형실증 ( 파일럿실증) 154kV 변전소 * 에 Test Bed 를구축하여 8MWh 규모의 에너지저장실증을추진( 11 ~ 14 년, 300 억원규모) * 후보지 : 제주조천 154kV 변전소 ( 풍력단지, 스마트그리드실증단지등과연계가능) ESS를전력계통에연계 운영하여부하평준화및전력 감소, 전력품질향상등의효과를검증하고운영기술을확보 피크 * 리튬이온전지등바로설치가가능한기술을우선실증하고, ESS 운영기술을 확보하여국제표준화를주도 <Test Bed 개념도> 파일럿실증후 154kV 변전소에단계적으로보급확대추진 ( 14 ~) ( 대규모실증) 15년이후 345kV 이상의변전소에수십 MW급 에너지저장실증추진후단계적보급확대추진 * RPS 제도( 신재생에너지의무할당제) 에의해신재생에너지발전비율이 10% 에달하는 22년부터는송전망차원에서대규모부하조절이필요할전망 - 16 -
2. 발전원연계형실증 ( 신재생발전원연계실증) 태양광, 풍력등신재생에너지발전소를 Test Bed 로활용한에너지저장실증체계구축 ( 13 년~) * 서남해안권대규모풍력단지 ( 11 ~ 19, 2.5GW), 새만금풍력단지 ( 10 ~ 14, 20MW) 등과같은국내대규모신재생에너지단지의발전원과연계하여 ESS 실증추진 ( 대규모발전원연계실증) 중장기적으로기존의양수발전을대체 하는대규모발전소용수백 MW급에너지저장실증추진년 ( 17 ~) * 대규모저장이가능한압축공기저장시스템실증을우선추진( 13 ~ 17 년, 100MW) 3. 수용가연계형실증 ( 주택 건물용실증) 그린홈 100 만호보급사업등과같은주택 건물의신재생에너지보급사업과연계한에너지저장실증추진 향후신재생에너지시범도시등보급사업추진시해당지방자치 단체와연계하여실증사업확대 ( 13 년~) * 대구지역 100가구에 10kWh급리튬이온전지시스템실증사업을추진중 ( 10.6 ~ 13.5) 이며효과분석후타지역으로실증 보급확대추진 4. 실증 보급을위한기반구축 ( 추진체계) 민관합동으로 에너지저장시스템실증 보급 추진위원회 구성 ( 11 년) 실증세부계획수립, 실증사이트선정, 중장기보급계획마련등추진 ESS 실증과보급을담당하는실무조직인 에너지저장시스템 실증 보급추진단 신설한국에너지기술평가원내설치년 (, 11 ) ( 실증사업) 에너지저장실증기반구축 사업추진년 ( 13 ~) 송배전망 발전원ㆍ수용가연계형실증, 산업인프라구축등추진 * 13 ~ 20년까지 8년간총 1,700억원규모 - 17 -
3 에너지저장산업인프라구축 에너지저장장치의조기상용화를위해시험 평가 인증등 안정성검증인프라구축추진 수요연계형인력양성체계를구축하고국제표준화및특허 창출을지원하여연구역량제고및국제적선도기반마련 1. 시험 평가 인증기반구축 ( 기반구축) 개발에성공한 ESS 의신속한안전성 신뢰성확보를 지원하기위해에너지저장시험 평가 인증기반구축 * 에너지연구기반구축사업( 에특) 예산활용(3년간 120 억원규모) 부품 소재고도분석기반구축및전체시스템의안전성 신뢰성을평가하는기술개발및장비구축지원 * 전력저장장치시험분석 성능검사 신뢰성검증등의시스템구축 ( 인증제도) 에너지저장시스템의안전성을인증하기위한제도적 기반마련 ( ~ 14 년) 인증대상및인증기관지정, 인증조건및절차, 기술적검토 사항등제반사항을관련규정 * 에반영 * 전기용품안전관리법, 품질경영및공산품안전관리법등 ( 인증기관) 에너지저장장치의시험 평가를전담하는인증기관지정 소형이차전지등기존의저장장치안전성평가경험및인력을 보유한연구기관중에서전담인증기관을지정( 14 년까지 1~2 개기관) 중장기적으로는업체의 위해국제인증기관화추진 인증비용최소화및수출기반강화를 * 제품시험을외국기관에게의뢰할경우, 비용증가(5 배) ㆍ소요시간증가(3 배) ㆍ신기술유출등의문제점발생 - 18 -
2. ESS 인력양성지원 ( 수요연계형인력양성) 기존학과중심의지원체계에서탈피, 기업이원하는교과과정 * (Track) 을편성하여제공하는체계마련 ( 11 년~) * 리튬이온전지핵심소재트랙 을구성할경우, 대학과기업이공동참여 해서리튬이온전지핵심소재개발과관련된전공과목으로교과과정을구성 에너지저장분야의실무즉응형학부엔지니어및석 박사급 고급연구인력양성지원 * 학부 : 4년간연간 3 억원이내지원, 석 박사급 : 5년간연간 5억원이내지원 < ESS 인력양성운영프로세스안 ( ) > 수요제기대학선정 Track 운용 대학응모및선정 정부와기업이대학 수요기업이교육평가( 수요기업참및학생장학금등 ( ) 지 Track 제안서제출여 ) 원 인력활용 가산점혹은특별채용 ( 기업- 대학- 지경부 MOU) ( 미래선도인력양성) ESS 분야에서세계를리드할전문가배출을 목표로중장기적인원천성기술개발및인력양성지원 ( 11 년~) 대학연구실에 10년간장기적으로지원하되, 단계별경쟁 탈락 제도를도입하여세계최고수준의연구실및인력배출에중점 * 1 단계: 3 배수/1 년/2 억원( 기획 시범사업) 2 단계: 2 배수/3 년/5 억원( 원천기술 단계 ) 3 4 단계: 1 개/6 년/10 억원( 응용기술및사업화단계) 3. 국제표준화및특허지원 ( 국제표준화) 에너지저장용이차전지성능 안정 규격에대한 국내표준( 안) 마련후국제표준화추진 ESS 표준화추진협의회를구성하여국내표준을마련하고 ISO, IEC 등국제표준화기구에적극대응하여 ESS 표준화를주도 ( 특허지원) R&D 기획시, 시장ㆍ기업동향및특허분석, IP 전략수립을동시에추진하여에너지저장분야의특허경쟁력을강화 - 19 -
4 국내시장활성화를위한제도적기반조성 에너지저장시스템의국내시장활성화를위해인센티브제공, 전력요금개선, 신규비즈니스창출등제도적지원방안마련 1. 에너지저장시스템보급촉진 ( 인센티브제공) 에너지저장시스템을설치하여전력피크감소및전력망안정화에기여하는주택에대한혜택부여 ( 현황) 중장기적으로주택에서신재생에너지발전시에는 ESS 설치가필수적이나, 고비용 * 으로인해보급이어려운상황 * 현행주택용 10kWh급 ESS 가격은 2000만원내외로주택용태양광발전설치비용(1500 만원) 를상회 ( 개선) 주택에태양광등신재생에너지발전설비와함께 ESS를설치할경우, RPS 공급인증서발급 *, 설치보조금지급등검토 * 이경우, 가정에서는발급받은 RPS 공급인증서를거래시장에판매가능 ( 제도적기반확보) 관련법령에에너지저장시스템을전기사업에필요한전기설비로규정하고중장기적인보급계획을마련 ( 규정정비) 전기사업법상전기설비의운영과관련된규정 * 에에너지저장시스템에관한사항도반영될수있도록정비( 14 년~) * 기술기준, 안전관리, 공사계획의인허가 신고, 사용전검사 정기검사등 ( 중장기보급계획수립) 우리나라전력망에 ESS를실증 보급하기위한중장기계획인 K-ESS 로드맵 수립추진( ~ 14 년) * 발전원 - 송전망 - 수용가등전력망에 30년까지의연도별 ESS 실증 보급목표제시및보급방안마련 ( 전력요금개선) 중장기적으로스마트그리드기반의실시간요금제 * 도입을추진하되, 중간단계로주택용계시별요금제마련 * 경부하시저가로전력저장, 최대부하시고가판매가능 ESS 보급확산유도 계절별 시간대별로 2~3단계의차별화된요금제마련월시범운영 * 스마트미터가보급된가구중대상가구를모집하여시범적용할계획 ( 11.7 ) - 20 -
2. 신규비즈니스창출을통한보급확산 ( 검토배경) 가정 건물에 ESS 설치를확산할경우, 전력피크감소등 국가적이익은분명하나, 비용부담으로인해보급이어려운상황 * 낮은전기요금, ESS에대한인식부족등도 ESS 보급을어렵게하는요인 ( 추진방안) 가정 건물에에너지저장서비스를제공하여수익을 창출하는 ESS-service 사업 육성 사업자가가정 건물에 ESS 설치를대신해주고, 이를통해절감되는 전기요금중일부를회수하여이익을창출하는비즈니스모델구축 * 중장기적으로전력요금현실화, 실시간전력거래등에따라, ESS 설치에의한 전력요금절감분이증대되어, ESS 설치서비스수요가증대될전망 ( 추진일정) 세부모델설계및중장기육성방안마련( 12 년) 3. 에너지저장시스템설치의무화방안검토 ( 검토배경) 에너지저장없이전체전력량의 10% 이상이신재생 에너지로발전되어전력망연계시, 전력품질에심각한피해우려 * RPS 제도에의해신재생에너지발전의무비율이 10% 에달하는 22년부터는 전력망안정화를위해 ESS 설치의무화가필요할전망 ( 추진방안) 일정규모이상의전력회사 발전회사를대상으로 전기공급량의일정비율 * 만큼 ESS 설치를의무화하는방안 ** 검토 * 미캘리포니아주의경우 14년부터 2.25%, 20년부터 5% 이상으로기준설정 ** 중장기적으로에너지저장시스템의가격하락속도, 정도등을고려하여시행시기및방안을마련 신재생에너지보급 ( 추진일정) 연구용역추진( 11 년~, ) 중장기추진방안마련년 ( 12 ) - 21 -
Ⅴ. 추진일정 (Action Plan) 실천과제추진일정비고 1. 에너지저장 R&D 투자확대및전략성강화 시장주도형기술개발사업추진 11년 ~ 미래新기술개발사업추진 11년 ~ 국제공동기술개발사업추진 11년 ~ 2. 에너지저장실증을통한산업화촉진 송배전망연계형파일럿실증추진 11년 ~ 송배전망연계형대규모실증추진 15년 ~ 신재생발전원연계형실증추진 13년 ~ 대규모발전원연계형실증추진 17년 ~ 수용가연계형실증사업확대 13년 ~ 에너지저장실증추진위원회구성 운영 11년 ~ 에너지저장실증기반구축사업신설 ~ 13년 3. 에너지저장산업인프라구축 ESS 안전성 신뢰성향상기술개발 장비구축 ~ 14년 ESS 인증을위한규정마련 ~ 14년 ESS 인증기관지정 ~ 14년 ESS 인력양성사업추진 11년 ~ ESS 국내표준안마련 ~ 13년 ESS 국제표준화추진 13년 ~ 4. 국내시장활성화를위한제도적기반조성 ESS 보급촉진을위한인센티브제공방안마련 ~ 12년 ESS 제도적기반확보( 전기사업법반영) 14년 ~ ESS 제도적기반확보(K-ESS 로드맵수립) ~ 14년 주택용계시별전력요금제도입 ~ 11년 ESS-service 사업모델설계및육성방안마련 ~ 12년 ESS 설치의무화방안마련 ~ 12년 - 22 -