2015 년도사업계획적정성재검토보고서

목차 i 목 차 제 절사업개요 사업의추진배경및목적 사업의추진경위 사업의내용 제 절조사방법 사업의특징 항목별조사방법 제 절에너지저장시스템개요 에너지저장시스템의정의 에너지저장시스템의분류및종류 제 절에너지저장시스템활용분야및기대효과 에너지저장시스템활용분야및요구성능 에너지저장시스템기대효과 제 절리튬이온배터리 개요및현황 리튬이온배터리 개요 실증사례

ii 목차 제 절기술개발계획의적절성 추진과정의적절성 사업목표의적절성 구성및내용의적절성 제 절기존사업과의중복성 정부연구개발사업 민간연구개발사업 검토결과 제 절정책의일관성및추진체제 상위계획과의부합성 사업추진체제및추진의지 제 절사업추진상의위험요인 재원조달가능성 법제도적위험요인 제 절비용추정 비용구성검토 비용추정방향 배터리개발비용추정 개발비용추정 주관기관연구개발비용추정 알고리즘개발비용추정

목차 iii 연구관리비외기타 총사업비추정결과 제 절결론 제 절정책제언 협약계획서비용세부내역 사업계획적정성재검토비용세부내역

iv 목차 표목차 표 동사업의목표 표 동사업의사업추진체계및주요업무내용 표 동사업의사업내용 표 협약기준연도별예산계획 표 에너지저장시스템의저장방식에따른분류 표 에너지저장시스템의방전시간에따른분류 표 에너지저장시스템의응용범위 표 에너지저장시스템의대표적활용 표 활용분야별기술적요건 표 발전기별특성 표 리튬이온배터리의양극재종류및특성 표 리튬이온배터리의음극재종류및특성 표 리튬이온배터리의분리막종류및특성 표 리튬이온배터리의전해액종류및특성 표 전력변환시스템의주요기능 표 용서안산 신용인 사업내용 표 예비타당성조사당시의이종 통합운용시스템개발개념 표 사업구조변경주요내용비교 표 동사업의논리모형구성 표 리튬이온배터리 시장현황 표 제 차전력수급기본계획 사전평가결과 표 국내풍력발전관련정부연구개발과제추진실적 표 협약계획서기준평가항목및방법 표 예비타당성조사과정의 변경내용 표 배터리개발참여기업현황 표 개참여대학교및용역연구내용및예산 표 서남해풍력발전단지추진계획 표 동사업관련 중복성결과의유사과제분포상위사업현황 표 유사사업후보군사업개요

목차 v 표 동사업관련유사과제리스트 표 한국전력공사의주파수조정용 연구과제현황 표 한국전력의피크저감및풍력안정화 연구과제현황 표 남동발전의풍력연계형 사업내용 표 상위계획리스트및부합성조사결과 표 상위계획과의부합성평점결과 표 과학기술기본계획내국가전략기술개발부문 의추진과제 표 미래에너지와자원확보활용 세부추진과제의중점과학기술 표 에너지기술혁신프로그램내수요대응형 프로그램내용 표 에너지기술혁신프로그램내미래형고효율에너지변환 저장프로그램내용 표 동사업의사업추진체계및주요업무내용 표 참여기관간의협업내용 표 년산업통상자원부중기사업계획서 표 동사업의중기사업계획예산및협약기준예산비교 표 협약계획기준 연구관리비제외 정부및민간부담금배분내역 표 예비타당성조사결과 년 의연도별 주체별비용계획 표 협약계획서 년 기준연도별예산계획 표 연도별전체참여업체의직접비와간접비구성결과 표 원가계산서가구체적인경우비용추정산출식 표 배터리 구성변경전후비교 표 배터리출력및용량축소전후비교 표 시제품개발을위한 개업체의비용총합 년 년 표 한국전력공사의 차년도 년 배터리구매비용조정결과 표 탑전지사의 차년도 년 추가배터리제작비용조정결과 표 배터리개발및구매총비용 표 부문참여업체비용계획 표 부문참여업체비용추정결과 표 주관기관의연도별주체별비용계획조정결과 표 차년도에서 차년도로이동한연구장비내역및금액 표 운영알고리즘개발을위한대학별비용계획 표 개참여대학교및용역연구내용 표 대학별외부위탁연구세부비용 표 대학별외부위탁연구세부비용

vi 목차 표 운영알고리즘개발을위한대학별비용계획조정결과 표 협약계획서기준연구관리비규모및비율 표 검토안기준연구관리비산정결과 표 년도사업비편성 집행 반납현황 표 기획평가를위한연구관리비반납금액세부내역 표 총사업비추정결과비교 표 동사업의적정사업비추정결과

목차 vii 그림목차 그림 대용량에너지저장시스템기능 그림 다양한전력저장장치의유형 그림 주파수조정서비스의유무에따른계통부하변화 그림 주파수조정용 와발전기 의운영방식비교 그림 에너지저장시스템의구성요소 그림 리튬이온배터리의구조및작동원리 그림 계통연계 의구성방식에따른분류 그림 선정과정의컨소시엄참여업체변경전후비교 그림 서남해풍력발전단지구성도 그림 국내 실증연구현황 그림 의주요사업모델및설치사례 그림 한국전력 종합추진계획 안 그림 제 차과학기술기본계획 비전및목표개념도 그림 제 차에너지기술개발계획비전및목표 그림 보조금협정저촉가능성검토흐름도 그림 실증건물 층 좌 및 층 우 그림 실증연구를위한시설물배치도 그림 서비스분야구분

요 약

요약 1 요 약 제 1 장사업개요및조사방법 사업개요 사업목표 안정적이고효율적인전력공급시스템구축과신재생에너지확산촉진을위한대용량에너지저장시스템실증연구 전력계통부하조절용 급 대규모전력저장장치실증및운용기술개발 사업비 억원 국고 억원 민자 억원 기투입 년 월 억원 국고 억원 민자 억원 투입예정 년 월 년 월 억원 국고 억원 민자 억원 사업기간 년 년 총 년 사업추진체계 주관부처 산업통상자원부에너지신산업과 전담기관 한국에너지기술평가원 주관기관 한국전력공사 참여기관 배터리 오렌지파워 인셀 탑전지등 개업체 개발및실증 유플러스 산전 인텍에프에이 우진산전 플라스포 이엔테크놀로지등 개업체 알고리즘및정책 서울대 서울과기대 인하대 전북대등 개대학 등총 개업체및기관

2 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 주요내용 다수 의통합 감시제어시스템개발 다수의대용량 제어를위한 기반통합계층제어시스템개발 피크대응을위한전력계통모니터링및효율적 통합제어알고리즘개발 대규모 의전력망활용을위한운용알고리즘개발및실증 전력계통과도특성개선을위한 제어기술 수요관리자원참여를위한 운용기술및효과감시기술개발 운용알고리즘검증및실증 다수 가연계된전력계통해석기술개발및시나리오분석 운용알고리즘설계를위한계통해석모델개발및실증을통한검증 보완 계통해석모델을활용한시나리오분석 급 실증시험장설계 건설및계통연계 대용량 시스템구성설계기술 내부 간 통신네트워크및계통구성설계 급 실증시험장설계및건설 신재생연계성능시험설비구축 신재생모의설비에연계된 성능평가설비구축 급 용배터리시스템고성능화기술 효율적배터리구성구조개선을통한에너지밀도향상 대용량배터리공조설비개선을통한시스템효율향상 배터리시스템성능향상기술개발 대용량 에적합한전력변환장치 시스템구축 급 를 유닛으로구성하며 는 의 으로구성하여응답속도및효율개선 또는 기능구비 사업화를위한국내법규 제도정책연구및해외사업화모델개발 실증결과를반영한 확대보급시효과분석

요약 3 세부과제및예산 단위 백만원 정부 민간 구 분 년 년 년 년 합계 연구비 기획평가관리비 소계 현금 현물 소계 합 계 단위 백만원 배터리 알고리즘 정책 구분 년 년 년 년합계 한국전력공사 우진산전 플라스포 테크놀로지 산전 인텍 탑전지 인셀 오렌지파워 인하대 서울대 서울과기대 전북대 총합계

4 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 단위 백만원 주체 구분 년 년 년 년 합계 현금 한국전력공사 현물 소계 현금 우진산전 현물 소계 현금 플라스포 현물 소계 현금 현물 테크놀로지소계 현금 현물 소계 현금 산전 현물 소계 현금 인텍 현물 소계 현금 탑전지 현물 소계 현금 배터리 인셀 현물 소계 현금 오렌지파워 현물 소계 현금 인하대 현물 알고리즘 정책 총합계 서울대 서울과기대 전북대 소계 현금 현물 소계 현금 현물 소계 현금 현물 소계 현금 현물 소계 * 제작되는시작품 (PCS, 배터리 ) 을주관기관이소유하기위하여주관기관의분담금 258 억원중에서 128 억원은제작사의재료비용으로배분됨

요약 5 목표달성을위한사업기획 년상반기예비타당성조사신청 주관부처사업계획변경제출 예비타당성조사통과 년도신규예산반영 억원 년도사업기획 사업공고 미접수및 단독접수 사업 차공고 과제협약 사업목표달성을위한사업구성및추진의적절성 실증사업 에서 제외시 계획한사업목표의달성가능성및기술적이슈발생가능성 내에서배터리 등서로다른역량의기술간 확보를위한연구내용구성의적절성 유사사업과의중복및연계가능성 예비타당성조사이후민간의자체사업을통해리튬 로추진되는실증연구및구축사례등과동사업과의차별성및연계필요성 사업비규모의적절성 사업목표및구성을고려한 적정추진규모추정

6 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 동사업계획적정성재검토는상기쟁점사항에대한조사를수행하되 예비타당성조사의조사항목을준용하여보고서를구성함 각항목에서는동사업계획적정성재검토의논점을바탕으로결과를도출함 기술적타당성분석의기본평가항목인기술개발계획의적절성 유사사업과의중복 성에대해각각의해당항목에대한쟁점을도출하여이에대한분석을수행함 기술개발계획의적절성 주관부처에서제출한사업계획협약서 년 와예비타당성조사당시의최종사업계획서 년 의내용을기초로기획과정의적절성 사업목표의적절성 구성및내용의적절성을평가하여전체기술개발계획의완성도를분석함 기획과정의적절성은 사업이기획된배경 경위등의과정에대한분석을통하여기획단계의오류로인한 사업의부실화를방지하기위해수행함 사업구조의변경에적절히대응했는지 사업수행자선정과정이적절하였는지등의관점에서평가 사업목표의적절성은추진당위성과효과성에초점을두어검토함 기획초기에해결하고자한문제이슈가현재에도유효한지 사업목표가구조적변경내용을반영하여구체적으로수정되었는지 최근의환경변화를고려할때정부의역할은적절한지등의관점에서평가 구성및내용의적절성은목표달성을위해세부활동들이효과적 유기적 효율적으로연계되었는지를관리가능성의관점에서분석함 세부활동과목표의연계 세부활동의구체적지표등의관점에서평가 기존사업과의중복성 부처사업관련계획 전문가인터뷰등을통해중복성분석대상후보군을 도출하고 중복성여부를판단하기위하여각사업의목표 지원분야 지원대상을중

요약 7 심으로비교분석함 정부연구개발사업만이아닌민간에서추진중인연구개발내용을고려함 사업단위분석과함께유사기술범위내에포함되는과제현황도분석 정책의일관성및추진체제 정책의일관성과추진체제는상위계획과의부합성 사업추진체제및추진의지의 가지항목으로구성됨 동사업의목표 전략및세부기술분야의특성과관련된정부의중장기계획을도출한후상위계획과의부합성을검토함 추진체제의적절성은목표달성을위한효율적관리체계가준비되었는지의관점에서평가함 사업추진의지는주관부처인산업통상자원부의동사업준비정도 역할분담및협조체계등을바탕으로판단하였으며 예상수행기관의선호도는사업공고및선정과정의자료를바탕으로판단함 경제성분석은동사업의예산내역을검토하고규모의적절성을확인함 예비타당성조사결과로도출된비용산정의근거가현재에도환경변화등에영향을받지않고유지될수있는지분석하였으며 이를바탕으로주관부처의비용산정구조를활용하여비용을추정함 정부의연구개발사업에대한정보를관리하는

8 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 2 장기술적타당성분석 사업구조변경대응 이종 간연계실증이다기 통합운영의실증으로범위가축소되었지만 사업차원의성과목표가조정되기보다는 만의기술적성능확보과제의수준으로축소됨 사업초기에기획한 와 의이종 간연계실증의목표는 의제외로달성이불가능하며 다기 통합운영의실증으로범위가축소됨 년초 사업공고과정에서 개발의토지제공및운영을담당하는 중부발전 이추진불가 를선언하면서컨소시엄이구성되지못해유찰되었으며 차공고를통해 부문만추진됨 동사업은 와 각각의실증연구외에도개별설치된이종 의통합운용을통해전력계통에서요구하는대용량 로의역할을실증하기위해 와 를동일사업내에서통합추진하는것으로기획됨 를통해양수발전과비교되는장주기발전원 의실증과 를통해빠른동작과고출력특성을지닌송배전망연계 의실증으로구성됨 송배전망 실증은다기 의협조제어의실증이포함됨 서로다른특성의 가분산설치및운영되므로 다기 통합운용제어시스템을개발하여향후확대설치가예상되는이종 의통합제어실증을목표로제시함 압축공기저장시스템 배터리에너지저장시스템 공기업의부채감축필요 컨소시엄참여기관의의지약화 사업화전망의불투명등의사유로추진불가를선언함

요약 9 기술개발목적 기술개발내용 양수발전과비교되는장주기 인 실증및빠른응답과고출력특성을지닌 의실증이구성되므로 서로다른특성의다기 통합운용제어시스템을개발하여향후확대설치가예상되는 의통합제어를실증 장주기 단주기 통합운용알고리즘개발 전력피크대응통합제어알고리즘개발 신재생연계운용알고리즘개발 세부목표 를이용한전력피크대응 신재생전원출력변동율개선 신재생전원이용률향상 풍력변동에의한주파수추종운전 첨두부하 이상저감 이용율 가정 출력변동율 이상저감 통상풍력발전기의분당출력변동율 분 이용률 향상 서남해안풍력단지이용률은 로예상 추종운전여부 출처 : 수정사업계획서 ( 예비타당성조사결과 ), 2012. 9 부문의제외로이종 통합운용개발도제외되었으며 결과적으로사업이목표한 이종 의통합운용을통한대용량 실증 이불가능함 결과적으로 만의전체용량 에대한전력망활용 과이를 다기능으로구분한통합제어 실증만으로범위가축소됨 주관부처는보완기획을수행하였지만 제외에따른사업차원의목표또는추진전략의조정이아닌 의신재생에너지연계성능시험설비구축및사업화를위한정책연구등 수준에서세부내용을강화함 구분 예비타당성조사결과 사업구조변경전 차공고 사업구조변경후 차공고 급 실증연구총괄 급 실증연구총괄 급 시스템통합및실증시험기술개발 급 시스템통합및실증시험기술개발 제외 다양한형태의소규모전원을모아서마치하나의대형발전소처럼운전및제어하는가상의발전소

10 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 급 지상설비및기자재핵심기술개발 급 지상설비및기자재핵심기술개발 이상고압공기지하저장설비및기자재핵심기술개발 이상고압공기지하저장설비및기자재핵심기술개발 급 전력계통연계및통합제어운영기술개발 급 전력계통연계및통합제어운영기술개발 송배전연계용 운용시스템개발 시설및장비구축 통합운영 급이차전지및전지제어시스템개발 급이차전지전력변환시스템 개발 이종다기 통합운용시스템개발 대규모 의전력망활용을위한운용알고리즘개발및실증 적용목적별 수요관리 안정도향상등 다기능 의통합제어시스템개발 급 실증시험장설계 건설및계통연계 급 용배터리의고성능화기술 대용량 에적합한전력변환장치 개발 및 통합제어운영기술개발 대규모 의전력망활용을위한운용알고리즘개발및실증 다수 의통합 감시제어시스템개발 다수 가연계된전력계통해석기술개발및시나리오분석 급 실증시험장설계 건설및계통연계 급 용배터리시스템고성능화기술 대용량 에적합한전력변환장치 시스템구축 신재생연계성능시험설비구축 신규 사업화를위한국내법규 제도정책연구및해외사업화모델개발 신규 제외 사업수행자선정 수행자의선정평가과정에서컨소시엄구성업체의변동으로실증연구의가능 성에부정적인영향이발생하였지만이를보완하기위한전략이구체화되지않음

요약 11 실증연구의기반이되는총 용량의배터리개발중 를담당하는 화학 이노베이션 이선정평가과정에서컨소시엄참여를포기함 배터리제작기술을보유한국내의 개글로벌업체중에서삼성 는초기부터참여의사가없었고 나머지 개업체는컨소시엄에참여하였으나 이노베이션 선정평가전 과 화학 선정평가후 이참여를포기함 국내에서배터리셀제조의국제경쟁력을갖춘업체가모두제외되면서 개발역량과경험을고려할때중소기업중심의기술개발로인한실증연구의불확실성높아짐 공모접수 협약 주관한국전력주관한국전력 개발 배터리개발 현대중공업 산전 우진산전 플라스포 인텍 이엔테크놀로지 대기업 중소기업 화학 이노베이션 인셀 탑전지 오렌지파워 에너테크 대기업 중소기업 선정평가 개발 배터리개발 기초전력연구원 산전 우진산전 플라스포 인텍 이엔테크놀로지 대기업 중소기업 인셀 탑전지 오렌지파워 중소기업 서울과기대 서울대 인하대 전북대 배터리 현대중공업포기 화학 포기 이노베이션 포기 에너테크포기 전력제어및조정시스템

12 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 이슈 문제 급성장하는 시장에서최고수준의국내이차전지기술력을기반으로시장선도 전력피크대응을위한추가예비력및수요관리자원확보필요 과부하에따른대규모정전사고발생가능성 신재생전원확대를위한대비필요 풍력발전의과도특성존재 목표 안정적이고효율적인전력공급시스템구축및신재생에너지확산촉진을위한 실증연구 급 대규모 실증및운영기술개발 첨두부하 이상전력피크저감 사업계획서원안 신재생전원출력변동률 이상저감 사업계획서원안 신재생전원이용률 향상및풍력변동에의한주파수추종운전 사업계획서원안 년까지 세계 대강국도약및세계시장점유 사업계획서원안 수혜자 개발자 배터리 개발업체 운영자 전력망운영자 투입 활동 산출 성과 영향 해외사업진출의 급 발판마련고출력배터리 실증연구 다기종 의시스템 시스템효율적피크대응 년 억원 급대용량 예비력및 정부 억원 실증수요자원다양화 통합감시제어 통합운용제어 전력공급안정성시스템 및증대및신재생알고리즘수용능력향상 가정 를통한전력피크대응가능 계획한배터리 개발의완성도가높아실증이가능함 에너지저장기술개발및산업화전략 세계시장점유 을위한실증필요 서남해안해상풍력단지 의시간당출력변동량대응을위해 용량필요 배터리설치비용의하락과효율및수명개선을위해 이상개발필요은 출력을위해 이상출력특성요구함

요약 13 해결하고자하는문제이슈의가치 년도사업기획시점에해결하고자선택했던문제이슈들은최근의급격한환 경변화를고려할때적절하게수정하여동사업에반영할필요가있음 최근발표된 분야의 기술경쟁력과시장점유율자료에서국내업체가최상 위권으로평가받고있으므로 추가적인배터리지원보다는 등의대외 경쟁력확보를위한체계적인전략이필요함 년도기획당시에는 시장이본격화되지않았으며 국내의기술력을바탕 으로 년까지 시장의 시장점유를목표로동사업이기획되었음 최근 의 분야기술경쟁력분석결과 화학과 삼성 가각각세계 위와 위로평가됨 의 분야시장점유율분석결과 화학과삼성 가각 각 로세계 위와 위로평가됨 기술경쟁력순위 출처 : 기술경쟁력 (Navigant research, 2013), 시장점유율 (B3 report, 2014) 리튬이온 시장점유율 세계시장을지배하기위해서는이차전지외에 등의경쟁력확보로 전체시스템의동반성장을위한전략적인선택과집중이필요함 전력수급및부하특성을고려할때 가전력피크대응의근본적인해결책은될 수없으며 일부특수한상황에서만기여할수있음 순환정전 년 이후제 차전력수급기본계획 년 에서대규모설비확 공고기획보고서 충이계획되었으므로 를활용한전력피크대응의가능성이낮아짐 사업의제외로달성이불가능한목표임 용량산정의근본적목적은서남해안풍력단지의출력변동에대한대응인데 동사업의실증연구는기본적으로육상 해상풍력 피크저감 신재생연계성능평가 로배분됨

14 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 소비전력의최대 최소편차가크고 원자력과같은기저전원의구성비가높지만 예비력이부족할경우가양수발전 등의활용이가능한조건인데 소비전력 의편차가작고 예비력도충분하다면 활용의가능성이낮음 국회의 전력수급전망과전력산업의미래 정책토론회 국회예산정책처의 전력 수급기본계획의사전평가 등에따르면 지난 년 순환정전이후제 차 전력수급기본계획 년 에서전력수요의과대예측과과도한발전소승인에 따른다양한문제의발생이지적되고있음 제 차전력수급기본계획에서과도하게전원설비를늘려전력공급의과잉현상이 발생하면 년에는전력예비율이 수준에달할것으로예상됨 기저발전외 의발전설비가가동이중지될수있음을우려함 구분 세부내용 중점방향 안정적인전력수급을위한발전설비확충 설비예비율 증가 과대증가 전력수요예측부정확 과대추정 발전설비의과도한증설문제 출처 : 전력수급기본계획의사전평가 ( 국회예산정책처, 2015 년 2 월 ) 년부터 년까지 년동안정부가목표로한적정설비예비율 을초과해최대 까지높아질것으로예상 과거의설비예비율이 수준인데 는상당히높은수준임 제 차전력수급계획에서의 년최대전력추정치대비실적치는낮게나타남 증가율대비전력소비증가율도크게하락함 원자력과석탄화력으로연간전력수요를충당할수있을만큼기저발전의비중이높아짐 년부터 년까지 년동안 발전기는유휴설비로전락할가능성이높음 풍력등신재생전원확대를대비한 분야는이미정부및민간을통해다양한실증및연구가수행중임 산업통상자원부에서추진하고있는 친환경에너지자립섬조성사업 의신재생출력안정화및전력저장을통한에너지공급모델로 를선정함 년 월 년 월 일국회의원회관제 소회의실 전력수급기본계획의사전평가 국회예산정책처 년 월 전력의총공급능력에서여름이나겨울성수기의최대전력수요를빼산출하는수치로 전력여유가얼마나되는지를나타냄

요약 15 남동발전은 년까지국내최초의신재생에너지연계형상업용 급 를영흥풍력단지내에구축을진행중임 년이후 정부에서도풍력등신재생전원과연계한많은연구개발과제를추진하였음 과제명사업명기간과제내용 해상풍력발전용 이상 급고압전력변환장치개발 신재생에너지융합 전력변환장치최종시제품제어알핵심기술개발 고리즘개발및설계제작 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발 신재생에너지 스마트그리드용신재생에너지저장시스템개발 스마트그리드용신재생에너지원의운영시스템구축및실증 스마트리뉴어블 에너지자원융합 원천기술개발사업 전력산업원천기술개발사업 중소기업기술혁신개발 전력산업융합원천기술개발 전력산업융합원천기술개발 구축 운용기술개발및네트워크 실증단지내마이크로그리드계통최적설계및해석 신재생에너지 태양광 풍력 연료전지등 용신재생에너지저장시스템및피크전력제어기술개발 풍력발전안정화를위한 제어튜닝및통합실증 급풍력및태양광발전시스템연계에너지저장장치의실증사이트통합실증시험 산업용수용가를위한신재생에너지연계및수요관리기능을보유한 구축및운용실증 에너지자원융합핵심기술개발 전남권산업단지내신재생에너지발전자원활용 독립형풍력기반 시스템개발 급풍력발전기용저전압수용운전 을위한리튬이온파워모듈형에너지저장장치개발 스마트그리드구축용 태양광 풍력 전력변환장치의신뢰성향상기술 수요반응시장참여가가능한중소형태양광 기반에너지관리시스템개발 그리드적응형해상풍력발전단지전력시스템설계및제어기술개발 단계 연계형스마트풍력에너지운영시스템 개발 광역경제권선도산업육성 소재부품기술개발 부품소재산업경쟁력향상 전력산업융합핵심기술개발 독립발전형하이브리드 풍력발전 태양광발전 시스템구축및실증 셀유니트 카트리지 시스템구조합리화 풍력 태양광계통형인버터신뢰성향상및계통연계형 안정화 분리형멀티시스템인터페이스지향단말장치 에너지관리게이트웨이 개발및태양광 배터리 관제기능고도화 풍력단지제어시스템 통합 을고려신재생에너지융합 한계통평가및해상풍력전력품원천기술개발 질모니터링시스템개발 광역경제권선도산업육성 도입에따른풍력단지전력망연계형 모델링및전력운용효율의극대화

16 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 사업목표의구체성 초기사업계획서는 실증시설구축용량에따른첨두부하저감 풍력발전의출 력변동률개선 이용률향상등사업차원의목표가존재하였으나 가제외된 이후에는 과제수준으로성과목표가축소됨 변화를반영한사업차원의성과지표가보완되지않고 오히려사업차원의성과 지표개념이사라짐 초기의 대규모사업계획이 중심의과제수준으로축소되면서 평가항목 주요성능 대용량 설계및시스템통합 단위 전체항목에서차지하는비중 제어알고리즘개발건 제어반응속도 제어알고리즘정확성송전용 관련표준제안 세계최고수준보유국 보유기업 연구개발전국내수준 개발목표치 평가방법 성능수준성능수준 차 차 차 차년도년도년도년도 미국 자체평가 미국 자체평가 미국 자체평가 미국 자체평가 건 자체평가 시스템 효율 미국 배터리시스템에너지밀도향상 기준 배터리시스템출력향상 최대효율 단방향 이상 제어전력오차율 통합운용제어기술 통합운용제어추종도 목표도과제의기술적성능중심으로구성됨 한국화학 화학 삼성 스위스 스위스 기준 기준 자체평가 자체평가 자체평가 공인시험성적서 공인시험성적서 자체평가 자체평가

요약 17 단순히기술개발로확보하고자하는성능만제시될뿐 실증연구로해결하고자하는문제이슈의해결정도와연계성을파악할수없음 로축소된사업을통해궁극적으로확보할수있는목표는송배전급의대규모 시장에서국내 확보를통한시장경쟁력확보이므로 이를고려한사업차원의목표재정립이요구됨 실증을통해세계시장경쟁력확보에기여할수있는성과목표의지속적발굴이필요함 정부지원및역할의적절성 최근의 분야의환경변화를고려할때 기술에대한정부의대규모지원을축소할필요가있음 시장은급격히확대되고있으며 삼성등국내 업체가세계최고의기술력으로평가받고있으므로 시장실패가능성이낮음 배터리관련제시한기술개발목표는현재국내업체가대부분세계최고수준을보유하고있는데 중소기업이정부지원으로관련기술을확보하는개념임 동사업은배터리중소기업의핵심기술확보지원에의미를부여할수있으나 이는확보된국내기술력을기반으로 등 전체시스템차원의실증연구를제시한동사업의목표및방향과다른개념임 각응용분야별 실증연구가수행되었고관련시장이확대되고있는데 단지여러응용분야의 통합운영을위해대규모실증연구를추진하는것은비효율적임 이미 관련배터리 등은많은연구가수행되고있으며 국내업체의기술력과배터리시장점유규모를볼때정부주도의대규모지원이필요하지않음 특히 동사업에참여하는일부 업체 산전 우진산전 테크놀로지 는한국전력공사가추진하는주파수추종 구축사업에기술력을인정받고참여하고있으므로 정부의추가적인실증연구지원의필요성은낮지만다목적 실증으로 사업화가치제고를위한연구의필요성은일부고려할수있음 유사한선행실증연구결과에대한객관적평가와분석을바탕으로규모확대를통한추가적인실증연구의필요성검토가필요하지만 이를고려한근거는제시되지않음

18 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 주관부처가계획한 장주기운전을통한 통합운전실증의대체는동일한실증연구로간주하기어려움 의특성은장주기만이아니라대용량에너지저장에있으며 동사업에서는 를통한 급대용량 실증으로실제전력계통에서의전력피크와해상풍력대응가능성을확인하고자계획하였음 이를대체하기위해 로 시간운전하는것은실증이아닌시뮬레이션개념이며 이러한관점이라면 통합운전은대규모실증이아니라소규모시뮬레이션으로도구현할수있음 국내최고수준의배터리업체들이동사업의참여를포기하면서중소기업중심의핵심기술확보로변화되었고 이에따른실증연구수행의불확실성이존재함 예비타당성조사과정에서주관부처는 의다양한배터리타입중에서국내의높은 기술력을바탕으로사업초기부터안정된실증연구를시작하기위해 와 를포기하고 로집중하는것으로계획을변경하였음 구분원안변경안 대상배터리 다양한전지운영전략수립및최적전지도출 단일기종 국내기술기반이취약하여단기활용이불가능한전지제외 배터리용량 사업기간 년 년 기술성숙기간고려 년 년 기술기반활용 출처 : ESS 사업예비타당성조사보고서 하지만 기획시참여를예상했던기술력을갖춘국내대기업은민간재원의부담등을이유로모두참여를포기하였음 동사업에참여하는배터리업체는정부의지원을통해 의기술과경험을확보

요약 19 하고자하는 개의중소기업으로구성되었으며 각자의기술적기반을활용하는독립적인방법으로고출력 고밀도배터리기술확보에도전하고있음 탑전지는수명특성이우수하나에너지밀도가낮은 양극 오렌지파워와인셀은에너지밀도가높으나수명과안정성이떨어지는 와 로각각개발방향을제시함 업체별셀의특성이다르므로개발되는배터리특성에도차이가존재하게되는데 실증연구를위해서는 에적합한최적의시스템으로 중에서선택과집중을통한개발이효율적일수있음 업체별로다양한배터리유형으로구성하여야할필요성이낮으며 오히려개발실패에따른실증사업의위험부담이증가할수있음 업체명기술분야판매실적 탑전지 오렌지파워 인셀 리튬인산철 전지기술확보및연간 양산라인을보유한중소기업 년설립 과니켈계 과리튬계 리튬인산철계 양극소재전지개발경험을보유한벤처기업 년설립 삼성 의 로단위모듈을생산하는중소기업 전신기업인 의 납품경험 국내수십 수백 공급 자체보유한기술경험이많지않음 년이후국내외공급 정부와민간주도의 실증및상용화사업이다수추진되었으나 동사업에참여한오렌지파워 인셀 탑전지의참여실적이저조하므로 급 용배터리제작경험및신뢰성이확보된것으로간주하기어려움 기술개발역량과경험측면에서국내최고수준의업체와비교하기어려우며 결과적으로기존에확보된높은기술력을이용하는실증연구보다는중소기업의역량강화로사업의특성이변화됨 배터리기술이안정적으로확보되어야 기술이연계되고이를통해 의통합운영기술이확보될수있음 특히 동사업을통해확보하고자하는높은 전지기술은저출력운전에서성능이우수할수있지만 에너지밀도 발열수준및경제성측면의검토가필요하므로실증용량의구성에대한재검토가필요함

20 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 를구성하는각기술별로 확보를위한전략이다르지만 이를고 려하지않고단순히통합적으로한개의사업에서실증연구를추진하는과정에서 비효율적요소가발생하며 실증연구의의미가퇴색됨 국내 기술의강점을활용하여상대적으로미흡한 의역량을확보할 수있는전략이필요하지만 중소기업의배터리기술역량확보를위해새로운소재 를활용하여높은 배터리를개발하므로 전략과는다른특성이존재함 동사업의목표가 기술경쟁력과 확보라면 새로운소재 를활용하여높은 배터리를개발할필요가없음 국내 기술은공급능력에비해 신뢰성 이확보되지않은문제점이존재하므로 확보를위해서는 검증된배터리 와연계된 기술개발및중장기 실증운전을통한신뢰성확보가필요함 다양한배터리와 로구성된 의통합운영을위한 분야의 확보를위해서 검증된배터리 를활용한운영이필요함 동사업의배터리출력및용량 은서남해안해상풍력단지구축과 연계하여시간당출력변동량에대응하도록계산된규모이므로 해상풍력단지구축 지연에따른배터리규모산정의새로운근거가필요함 주관부처의기획보고서에따르면동사업의실증이시작되는 년경에고창 센 터인근에 규모의해상풍력단지가조성될예정이므로 빠른응용특성을 갖는 를통해한계수용량이상발전되는풍력발전기의출력을저장 방전하 여전체풍력단지의이용률향상에대한실증계획을제시함 규모의서남해안풍력단지의시간당출력변동량을예측한결과출력변동 횟수의 이하는시간당 의변동폭을갖는것으로예측됨 의변동량에대응하기위하여배터리 이용범위를최대용량의 로 가정하여 로구성하였음 전지의 는순간적인출력변동에대비하기위해 이상으로설계하고 정격은 전지기준 감당 이상으로설계함 최근한국해상풍력 주 은 단계 가 년에구축될것으로발표 하였으며 최근한국해상풍력 주 의서남해해상풍력실증단지개발사업시행계획변경안에따르면 단계 실증 년 년구축 단계 시범 년 년구축 단계 확산 년이후진행등으로지연되는상황임 투데이에너지

요약 21 동사업의종료가 년 월이므로목표한 규모의실증이불가능함 미리 시스템을구축하고 이후풍력단지가구축되면실증을진행하는것은사업종료시점에해상풍력의이용률향상이라는실증목표의달성여부를판단할수없고 가격의하락추세를고려할때손실이불가피하므로적절하지않음 출처 : http://www.kowp.co.kr, 한국해상풍력 ( 주 ) 주관부처는서남해풍력발전단지지연시 사용될터빈과전력송전시스템의통합모의시뮬레이션개발로풍력발전단지의출력변동을모의할계획을수립하고있지만 실증연구의위치 용량등의산정과정과근거를고려할때적절한대안이되기어려움 구분 기획시점의단지구축계획 실증단계 시범단계 확산단계 현재단지구축계획 실증단계 시범단계 확산단계 동사업의사업기간설계개발설치실증 용량산정은주관부처가제시한 변전소의변압기용량 을고려하 기보다는 실증의목적에따라결정되어야하며 변압기이하의용량에서도충

22 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 분히송배전용 실증이가능함 용량은 의활용방안에따라달라질수있으며 실증의효과는규모와직결된문제가아님 물론시스템전부하또는부분부하조건에서그효과와문제점을식별하고대비해야할필요는있으나규모의크고작음이큰문제가되지는않음 국내 설치사례및전력계통전문가검토결과 변압기의용량보다낮은 도연계하여실증하는데문제가없는것으로조사됨 국내변전소에서통상 조천 호남 의실증이수행되었고 최근주파수추종 실증은 신용인 서안성 수준임 활용분야에따른용량산정기준에는차이가존재하며 신재생발전원출력안정외에는용량산정의기준이명확히정립되지않음 신재생발전원출력안정을위한 용량은전체신재생에너지공급규모와신재생에너지출력의간헐성을바탕으로산정되는것이많은연구를통해타당성을확보하고있음 변압기용량과는무관하며 동사업에서도초기에서남해안풍력단지의규모와변동성을바탕으로 용량을산정하였음 부하이전을위한 용량산정방법이정립된수준은아니며 일부변압기의용량을고려할필요는있겠지만변압기용량만을기준으로설정할필요는없음 현재부하율이높은국내의전력수급여건상그효과가크지않을것으로예상되는분야이며 다른분야에비해실증연구의완성도가상대적으로부족함 주파수조정을위한 용량은전력시스템의규모에따른논의가활발히진행중이며 전력거래소의실증연구를통해서정립될것으로판단됨 변압기용량과는무관하며 전체전력시스템을기준으로 출력조정에따라주파수를조정할수있는적정규모를연구중임 해외에구축된주파수조정용 의정격용량은최대 미국 수준이며 수 급도다수존재 함 년 월 일산업통상자원부보도자료 에너지신산업의총아에너지저장장치국내시장본격적으로열렸다 붙임

요약 23 에서는전력망에너지저장을 개그 룹으로구분하여각그룹의세부기능별로저장규모등의기술적고려사항을제시 하고있는데 송배전망수준에서의최소저장규모는 로제시됨 출처 : Sandia National Lab., DOE/EPRI 2013 Electricity Storage Handbook in Collaboration with NRECA, 2013.7 주관부처의사업계획서는발전원과송배전망연계형의대규모 의활용방안으로 신재생전원의출력변동성저감 부하이전 을통한에너지비 용절감 첨두부하저감 을통한투자비용절감 주파수조정 을통한계통보조서비스 제공등을제 시하였음 은신재생전원출력안정화 기능을의미하며 에너지저장범위는 로제시함 은부하이전 과유사한기능을의 주관부처는미국 에서송변전급전력저장용량의범위를계통공급용량의 내외에서그범위를 로권장한다는자료를제출함 전력계통의안정적운영을위해전력의생산과공급외에전력계통에서제공되는 주파수 변동시빠른주파수추종운전으로미세주파수변이대응 로대응이불가능한불균형에대비하기위해급전지시후 시간출력유지 대기예비력 대체예비력 자체기동서비스등

24 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 미하며 에너지저장범위는 로제시함 는첨두부하저감 과유사한기능을의미하며 에너지저장범위는 로제시함 중 은 기능을포함하는주파수조정 기능을의미하며 에너지저장범위는 로제시함 송전망서비스로는 의계통혼잡도개선기능이있으며 에너지저장범위는 로제시함 동사업은시장규모가확대되는미국의송전급 시장을목표로실증연구를추진하는것으로제시하고있으므로 의 최소저장규모인 급을고려하여동사업의 용량구성을조정할필요가있음 사업의구성에도중소기업의배터리개발결과에대한불확실성이존재하므로 대규모실증연구보다는배터리개발의리스크를최소화하는소규모실증연구를검토할필요가있음 및 개발을위한대학연구내용에는동사업의목표및범위와연계성이낮은용역과제가추진되고있음 일부기관에서수행하는용역연구는해외시장진입전략 경제성평가모형 사업화지원정책등의내용으로동사업의연구개발및실증과직접적인연계성이없음 학교명연구내용정부예산 인하대 경제성을고려한 운영알고리즘개발 억원 년

요약 25 업체 업체 업체서울대서울과기대 업체 업체전북대학교 업체 업체 서남해해상풍력단지시뮬위한과도현상해석 해외사업모델발굴및시장진입전략수립 실험기반열화모델개발및 개발 시스템구조설계및안정성을고려한 운영알고리즘개발 상위 의상호운용성측면의계통제약을고려한모듈및다중 그룹의최적충방전전략결정모듈설계 비용과편익을산출하는표준절차를수립하여대용량 의경제성평가표준프로토콜개발 신재생발전원을고려한확률론적인신뢰도평가기본모델개발 실계통풍력도입에따른 의신뢰도영향분석및종합정보시스템개발 의전력계통운영예비력확보방안연구 주파수추종제어에따른운전예비력시험운전및기준도출 관련법규및사업화지원정책도출및효과분석연구 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년

26 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 사업차원에서는차별성이존재하지만 산업통상자원부의기존에너지자원또는전력산업분야의사업내에서연계 조정이필요한유사과제들은일부존재하는것으로분석됨 부처 사업명 유사과제수 에너지자원융합핵심기술개발 전력산업융합원천기술개발 산업통상자원부 에너지자원융합원천기술개발 전력산업융합핵심기술개발 지역특화산업육성 유사과제비중이높은사업중에너지자원융합핵심 원천 기술개발사업 전력산업융합핵심 원천 기술개발사업등은동사업과목적및지원분야의범위에차별성이존재함 사업명목적주요분야 에너지자원융합핵심 원천 기술개발사업 산업통상자원부 전력산업융합핵심 원천 기술개발사업 산업통상자원부 에너지공급의안정성및효율적사용기반을확보하고 국가 에너지효율향상기술개발에너지자립도를제고하여 기 온실가스처리기술개발후변화협약고유가등에너지 자원기술개발환경변화에적극대응하고창 상용화기술개발조경제기반마련을위한기술개발지원 신성장동력확보차원및기후변화대응차원에서녹색전력 수화력발전기술개발 사업에대한지원을강화 스마트그리드기술개발하고관련인프라정비구축 사업기간 년이후계속사업 년이후계속사업 사업규모 년까지 억원 년까지 억원 그외광역경제권선도산업육성사업 지역특화산업육성사업등은지역발전과관련 된사업으로동사업과목적및지원분야의범위에명확한차별성이존재함

요약 27 유사하거나연계활용될수있는 등의과제가존재하는것으로분석됨 개의유사과제중 개과제가동사업기획시점인 년이후에추진되는것을볼때 예비타당성조사이후 와관련된연구과제가급격히증가함 유사과제의유형을볼때 풍력등신재생에너지와연계된 개발이가장많으며 수요관리와연계된 도다수추진되었음 동사업은 단위용량및 통합운영측면에서일부차별화될수있으며 응용분야별연구는이미많이수행되고있음 사업명과제명기간분야 광역경제권선도산업육성 부품소재산업경쟁력향상 산학연협력기술개발 소재부품기술개발 신재생에너지융합원천기술개발 신재생에너지융합핵심기술개발 에너지자원융합핵심 원천 기술개발 연계형스마트풍력에너지운영시스템 개발 스마트그리드구축용 태양광 풍력 전력변환장치의신뢰성향상기술 전력품질개선및부하안정화를위한소규모 급 시스템개발 급풍력발전기용저전압수용운전 를위한리튬이온파워모듈형에너지저장장치개발 그리드적응형해상풍력발전단지전력시스템설계및제어기술개발 단계 해상풍력발전용 이상 급고압전력변환장치개발 풍력 신재생 태양광 풍력 풍력 풍력 급리튬이온전지에너지저장시스템실증 급 가정용계통연계형전력제어시스템개발 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발 모듈형복합분산전원시스템개발및실증 비상전원기능을갖는수요관리용하이브리드에너지저장시스템개발 산업용수용가를위한신재생에너지연계및수요관리기능을보유한 구축및운용실증 해외수출형중소형분산에너지저장장치및통합관리시스템개발 가정용 신재생 태양광 수요관리 수요관리

28 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 전력산업융합핵심 원천 기술개발 중소기업기술혁신개발 지역특화산업육성 지역혁신창의인력양성사업 신재생에너지 설치및실증등 스마트리뉴어블 스마트그리드용신재생에너지원의운영시스템구축및실증 전력계통주파수조정용 운영시스템및전력시장제도개발 용 계통연계고효율하이브리드태양광 개발 수요반응시장참여가가능한중소형태양광 기반에너지관리시스템개발 스마트그리드용신재생에너지저장시스템개발 신재생 신재생 신재생 태양광 수요관리 신재생 마이크로그리드형스마트 기술개발 전력수요반응형 급스마트에너지저장시스템개발 분산형보호회로를접목한에너지저장시스템용배터리관리시스템개발 수요관리 민간업체자체적으로다양한응용분야의 실증연구가추진되고있으며 특히 는현재기술적실증보다는경제성에대한논리가더중요하게작용함 연구개발측면에서는초기에는 용 기술개발에집중하여상용화기술을확보하였으며 최근에는장주기 인 등으로연구개발이다변화되는추세임 의응용특성을고려한분야별실증연구도활발하게추진되고있음 주파수조정분야는한국전력에서 년까지 설치를계획중임 출처 : 에너지관리공단 (KOREA ESS Conference 2015)

요약 29 는신재생연계 계통운영보조 수요반응등에서사업모델을형성하고있으 며 이를위해정부및민간에서다수의 가설치및운영중에있음 출처 : ( 주 ) 효성 (KOREA ESS Conference 2015) 특히 한국전력공사는 종합추진계획을바탕으로주파수조정 피크감소 신재생 출력안정중심의기반기술확보를추진하고있음 출처 : 한국전력 (KOREA ESS Conference 2015)

30 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 주파수조정용 연구가 년부터 개월동안 억원 규모로추진되고있으며 높은 배터리시스템에대응하는기술을보유한국내대기업이참여하고있음 과제명추진기간사업목표비용및규모참여업체기타 주파수조정용 구축사업 개월 월설치완료 월시운전 주파수조정용 의시범사업추진으로기반기술확보 구분 신용인신용인서안성서안성 분 분 분 분 용량 비용 억원 억원 억원 억원 용량 비용 억원 억원 억원 억원 배터리 삼성 화학 코캄 테크놀로지 산전 우진산전 제어시스템구축은 사업자역무에포함됨 주파수추종 기능 는방전가능용량 분으로구축 자동발전제어 기능 는방전가능용량 분으로구축 배터리 는제한없으며지정된방전가능용량 분 을만족시키기위해제작사별로설치용량을제시함 피크저감운전및풍력안정화부분은정부지원으로조천변전소에구축된연구가 종료된 시스템을활용하여 년까지자체연구를수행하고있음 과제명추진기간사업목표설비용량주요내용 조천변전소 추가실증연구 조천 과제종료후 개월 장기실증운전을통해배터리열화및수명에대한분석을위한 확보및기능개선 산업부지원과제 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발과제 억원 년 로개발된 설비를장기적으로운전하여배터리의열화를분석하기위한장기실증데이터구축

요약 31 피크저감운전및풍력안정화운전장기실증시행 장기실중에따른배터리충방전운전이력과배터리수명의상관성분석 실증수행중알고리즘개선사항도출및성능개선 남동발전의경우 국내최초로풍력연계형 급 사업을영흥풍력 단지내추진중에있음 과제명 추진기간 설비용량 풍력연계형 사업 구축완료 효성 화학 주요내용 남동발전영흥화력본부내 급풍력단지에서생산된전력을저장했다가 계절별피크시간대방전함으로써 국가전력공급에기여 개선된신재생에너지공급의무화 제도에따른 용신재생에너지공급인정서 를획득해수익을확보

32 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 대표적으로제주도조천변전소의 효성 삼성 실증연구 억원 등을바탕으로신재생전원출력안정 주파수조정등의 기능에대한실증은일정수준완료된것으로파악됨 주파수조정의경우완료된실증연구를바탕으로한국전력공사에서 년하반기시범운전을위해 사업을추진하고있으며 이후 년까지 확대를계획하고있음 전력거래소는호남화력에서 화학 이노베이션 효성 산전 전기연구원 산업기술대 동서발전등과함께 전력계통주파수조정용 운영시스템및전력시장제도개발 연구 급 년 년 억원 의실증설비공사를착공함 신재생출력안정화의경우도제주도조천변전소에서실증연구를완료한상태이므로 선행실증연구결과에대한객관적평가와분석을바탕으로규모확대를통한추가적인실증연구의필요성여부를검토해야함 최근 년 월 산업부에서추진하고있는 친환경에너지자립섬조성사업 에신재생출력안정화및전력저장을통한에너지공급모델로 가추진되므로 실증단계는넘어선것으로판단됨 남동발전은 년까지국내최초의신재생에너지연계형상업용 급 를영흥풍력단지내구축을진행중임 분야는동사업에참여하는업체가이미주파수조정 등의상용시설구축에참여하고있으므로 유사한송전급 의 개발을위해대규모실증연구를수행할필요성이낮음 한국전력공사의주파수조정 사업 서안성 신용인 은송변전급 에해당하며 제주도조천변전소에서실증을완료후 년 월시범운전을위해구축하고있으며 이후 년까지 확대를예정함 배터리는삼성 와 화학 코캄이각각 규모로참여하며 는 산전 우진산전 테크놀로지 가상용시설구축의기술력을인정받고참여하고있음 과제명 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발

요약 33 산전과우진산전은 친환경에너지자립섬조성사업 에도참여하고있음 다만 상대적으로취약한 기술의국제경쟁력확보를위해신뢰성확보차원 의소규모정부지원은고려할필요가있음

34 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 3 장정책적타당성분석 필수계획과선택군계획등을종합적으로검토할때 동사업과의연계성은대체로 적절한수준으로판단됨 필수계획인제 차과학기술기본계획은고효율전지개발관련내용이포함되었지 만차세대전지기술로범위가한정되어있고 선택군계획인제 차에너지기술개 발계획은에너지저장및리튬전지기술개발을포함하고있음 구분 계획명 부합성 낮음 보통 높음 필수계획제 차과학기술기본계획 선택군계획제 차에너지기술개발계획 필수계획선택군계획 부합도낮음부합도보통부합도높음 부합도높음보통대체로적절적절 부합도보통대체로부적절보통대체로적절 부합도낮음부적절대체로부적절보통 제 차과학기술기본계획 국가중점과학기술중 고효율전지 가포함되어있으나 중심의이차전지가아닌 차세대전지중심이므로일부연계성만존재함 과학기술기본계획 은 과학기술기본법 제 조에따라정부가의무적으로 년

요약 35 마다수립하고시행해야하는최상위법정계획임 제 차과학기술기본계획 은 년에서 년까지의중장기발전전략으로서 과학기술혁신정책의비전 목표및방향을제시하며 년까지국민소득 만달러견인 삶의질향상추구 선도형연구개발체계로패러다임전환을통해창조경제실현에기여하도록함 관련기술은 국가전략기술개발 전략분야의 미래성장동력확충 분야중 미래에너지와자원확보 활용 추진과제와일부연계성존재 미래에너지와자원확보 활용 과제에속한국가중점과학기술중 고효율전지 는 를위한이차전지와일부연계성이존재하지만 세부적으로연료전지 슈퍼커패시터 등차세대전지의중심이며 중심의 는포함되지않음

36 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 국가전략기술개발 부문 융합신산업창출 미래성장동력확충 깨끗하고편리한환경조성 건강장수시대구현 걱정없는안전사회구축 출처 : 미래창조과학부, 제 3 차과학기술기본계획, 2013.7 추진과제 인터넷신산업육성 기반 혁신역량강화문화관광콘텐츠첨단화스마트교통물류시스템구축주력수출산업고도화미래에너지와자원확보활용보건의료글로벌시장선점농림축산식품고부가가치화우주항공국방의성장동력화해양수산의미래산업화기후변화대응력강화환경보전복원시스템고도화생활공간편의성향상국토인프라선진화난치성질병극복환자맞춤형의료서비스실현저출산고령화대응강화선제적자연재해대응과피해최소화사회적재난대응체계확보식량안보와식품안전향상 미래에너지와자원확보활용 바이오에너지 태양에너지 고효율석탄가스화 액화발전 환경친화형고성능전력수송 자원개발처리 수소에너지 폐자원에너지화 고효율전지 무선전력전송 무선충전 유용폐자원재활용 원자력 풍력발전 기계적에너지저장 열에너지네트워크 지열 스마트그리드 자원탐사 출처 : 미래창조과학부, 제3차과학기술기본계획, 2013.7

요약 37 제 차에너지기술개발계획 에너지기술혁신프로그램의 개프로젝트중 수요대응형 미래형고효율에너지변환 저장 내 피크부하용 연계형 와 차세대리튬전지기술개발 내용을포함하고있어동사업과의연계성이존재 본계획은 대전략과에너지기술혁신프로그램을통해에너지산업경쟁력강화 기술혁신기반의기후변화대응 에너지기술개발생산성향상을목표로함 에너지기술혁신프로그램 개프로그램 중 수요대응형 분야는전력저장시스템을활용한전력계통효율화 안정화를목적으로하고있으며 세부적으로는주파수조정용 피크부하용 수용가유틸리티용 신재생에너지연계형 개발등동사업과관련성이높은분야가제시됨 에너지기술혁신프로그램 개프로그램 중 미래형고효율에너지변환 저장 분야는차세대리튬전지기술을포함하고있어동사업과연계성이존재 비전 정의 프로젝트 년까지 의 보급을통한전력감축 저비용으로생산된전력을전력저장시스템에서저장했다가전력부족시기에공급하거나 전력의품질이불안정한경우전력계통에공급하여전력사용의저비용 고효율 안정화를증진시키는기술 주파수조정용 연계형 피크부하용 연계형 수용가유틸리티용 신재생에너지연계형 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차에너지기술개발계획, 2014.12 비전 정의 프로젝트 혁신적에너지저장소재기술개발을통한차세대에너지저장시스템구현 열에너지 전기에너지등을화학에너지형태로효율을최대화하여변환하거나저장하는기술 고효율열에너지저장기술 차세대리튬전지기술 혁신전력저장기술 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차에너지기술개발계획, 2014.12

38 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 추진체제의적절성 동사업의성공과실패의책임은주관기관 한국전력공사 이갖는데 핵심기술인배 터리 알고리즘은참여업체에서개발하고주관기관은시스템통합업무만을 수행하므로 책임주체의역할이상대적으로적은비효율적구성임 한국전력의역할은기반시설과설비제작을지원하고전체결과를검증하는수요기 업인데 주관기관으로컨소시엄에참여하였으므로사업수행자공모과정에서단일 컨소시엄의입찰결과가나올수밖에없는구조임 차공고 에 실증사업만 경쟁률로한전컨소시엄단독접수 차공고 에도리튬이온 에한전컨소시엄단독접수 한국전력은수요기업으로기술개발수행주체와독립적인지원및검증의역할이필요함 다수참여기관의기술개발및상호협업을점검관리할주관기관 한국전력공사 은 분기회의 점검회의이외의효율적인사업추진을위한관리체계를구축할필 요 동사업의추진구조특성상 배터리 알고리즘개발기관이서로연계하여종 합적인 실증연구를수행해야하는데 주체간의일반적협업내용외주관기관 의구체적인관리전략이제시되지않음 구분 주요업무내용 비고 전담기관 기획 평가 관리 한국에너지기술평가원 주관기관 참여기관의연구수행점검및관리 고창 설치추진 계통연계등 운영시스템개발 통신 제어구조등 한국전력공사 개발 구현 무효전력공급플라스포 산전 참여기관능력구현 응답속도확보설계 테크 인텍 제작사 공장 현장시험시행우진산전 참여기관 배터리제작사 참여기관 대학 알고리즘개발 출처 : 1 차추가제출자료 이상고출력배터리시스템개발 배터리모듈 랙공인시험시행 배터리시스템성능평가현장실증시행 운영시스템의알고리즘개발및검증 정책용역시행 탑전지 인셀 오렌지파워 서울대 인하대 서울과기대 전북대

요약 39 협업관계 업체 배터리업체대학 배터리업체대학 업체 협업내용 충방전운용설계 및 모드전환전압 완충전류등 보호회로협조운전설계및과도시안정적운전성능확보 배터리열화요소및수명확보를위한알고리즘고려사항 배터리수명최대화를위한운전전략 운영알고리즘구현을위한충방전제어시스템구축설계 출처 : 1 차추가제출자료 사업추진의지 주관부처가발표한 에너지저장기술개발및산업화전략 을기반으로 기술개발에대한주관부처의추진의지는높고 관련분야의참여가능업체의선호도는보통수준인것으로판단됨 주관부처는 가발전원 송전망 수용가등전력망에널리활용되는사회의실현및세계 대 산업강국도약을목표로 에너지저장기술개발및산업화전략 을추진하고있음 전략과제중에너지저장실증을통한산업화촉진 에너지저장산업인프라구축등이동사업과연계됨 동사업에참여중인업체를제외할때선호도는높지않음 사업자선정을위한 차례의공고에모두 개의컨소시엄만지원함 컨소시엄구성후에도선정평가및협약과정에서 이노베이션 화학등배터리분야의업체가컨소시엄을포기하는상황이발생함

40 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 년 차년도 이후 차년도 억원 및 차년도 억원 의연간 억원수준의정부출연금은국가재정운용계획의 분야계획과부합하지만 산업통상자원부전력기금 예산증가수준을고려할때일부위험요인이존재 동사업은신산업 신시장개척및에너지효율화와관련성이존재하므로 분야국가재정운용계획 년 의정책방향에부합할것으로판단됨 국가재정운용계획 년 에서는창조경제확산을위한전략적인 투자방안으로중소중견기업경쟁력강화를위한 투자를 년 년 로확대할것을제시 기술개발측면에서는미래에너지환경대응과안정적인에너지수급체계구축을위해에너지분야신산업창출및스마트그리드보급등을지속적으로추진할것을언급 동사업은전력기금으로추진되며 산업통상자원부의 년도이후전력기금 예산계획의증가수준을고려할때 연간 억원수준의신규예산은확보에일부어려움이있을것으로판단됨 산업통산자원부의중기사업계획서내전력기금 사업의전력기술개발부문예산은 년 억원이며 년도이후연평균 증가율을나타냄 차년도및 차년도의협약기준사업비규모 억원 대비부처의중기사업계획의규모 억원 에차이가존재하므로 실질적인사업수행측면에서는재원조달의위험성이존재함 주관부처는중기재정계획수립시기획재정부의중기재정지출한도의예산범위를초과할수없어축소되었으나 기본배정액외에국정현안및중점사업관련조정재원에동사업예산을추가증액배정하여부처의사업추진의지를반영한것으로설명함 한도내에반영못한예산부족분은본예산편성시최대한반영되도록예산관련부처에별도설명하는등의협의노력을제시함

요약 41 구분 년 년 년 년합계 중기사업계획기준 협약기준 연구 관리 총합 한국전력중심의민간매칭구성을고려할때민간매칭규모의재원조달은가능할 민간부담금 것으로판단됨 총사업비의 인 억원 현금 억원 현물 억원 을민간비용으로제시하 였으며 그중 인 억원 현금 억원 현물 억원 은한국전력 나머지 인 억원 현금 억원 현물 억원 은 개의참여기업에서부담함 구분 한국전력공사 주관기관 업체소계 배터리업체소계 알고리즘대학소계 ( 단위 : 천원 ) 정부출연금 총합 한전현금 한전외현금 민간현물 소계 합계 동사업은정부지원의실증연구사업을통해 분야의산업적성과창출을포함하고 있으므로향후 보조금협정에따른통상분쟁개연성이존재하며 이에따른 법적위험요인을사전에검토하고대응할필요가있음 분야는해외기술선진국과의경쟁관계에있으며기술개발및실증을통해국 내설치를추진하는등 보조금협정에따른회원국제소가능성을배제할수 없으므로 사업내용및대외홍보시주의하여분쟁발생에대비할필요가있음 백만원중 사업제외에따른 백만원 관리비 백만원등총 백만원반납액반영

42 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 4 장경제적타당성분석 서남해안풍력단지조성의지연으로인해동사업의종료시점 년도 에풍력발전용량이축소 구축되므로 이와연계된동사업의 배터리용량및 출력산정의근거가될수없음 사업기획당시에는서남해안에 년까지 의풍력발전기가설치될예정이었지만 현재는사업이지연되어 년까지 가설치될것으로변경됨 동사업의배터리용량산정 은서남해안풍력단지의발전용량에근거하고있으나 풍력발전단지의구축지연으로동사업기간내에는목표한전체풍력발전용량의연계가불가능함 송전급규모의실증필요성을감안할경우 각기능별 이상및전체 급이상의 구성으로배터리용량과 출력을최소화할필요가있음 국내전력시장에서송전규제를받는 중앙급전발전기 의최소규모는 로정의하고있으며 미국 에서는송배전망수준에서의 최소저장규모를 이상으로제시하였음 정부지원으로 를확보하는것이라면최대규모가아닌최소규모로자격을얻을수있는접근이필요함 출력및용량은 에서 로축소하는것이적정수준으로조사됨 별도의위치에신재생연계성능시험을위해구축되는 서남해안해상풍력단지 의시간당출력변동량예측결과 이하는시간당 의변동폭을가지므로 특성을반영한 이용범위를최대용량의 로설정하여 도출하였음 미국 풍력발전소와연계된 실증및중국 규모의신재생단지에 급 운영등을고려

요약 43 배터리는제외하는것이적절함 기존에수행된정부및민간의신재생연계 과제가존재하므로 통합운영관리차원의연계성이낮은신재생연계성능시험강화는적절하지않음 중소기업을통해새로운소재로개발하는 배터리의성공을가정하고 이를각각 로구성하여실증하는것은리스크가크며 배터리중심이아닌 실증의방향과부합하지않으므로최소규모로축소가불가피함 배터리도개발이아닌국내업체의검증된배터리를적용하여리스크를최소화할필요가있음 적용기능인부하이전 과풍력안정화 별로각각미국 의송전급권장전력저장최소규모인 이상의출력을갖춤 차년도에이미개발에착수한 개배터리업체의 배터리 는우선적으로개발및활용함 배터리특성과연계되는 는 스택으로 유닛을개발하고있으므로 최소단위의 용량을효율적으로활용할수있도록함 전체 시스템의출력이송전급설비의최소규모인 를만족할수있도록 로구성함 협약계획서 구성 사업계획적정성재검토조사결과

44 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 협약계획서기준 사업계획적정성재검토결과 배터리 배터리 업체 업체 업체 업체 탑전지 우진산전 탑전지 우진산전 인셀 산전 인셀 산전 오렌지파워 플라스포 오렌지파워 플라스포 탑전지 테크 탑전지 테크 탑전지 인텍 탑전지 인텍 탑전지 탑전지 탑전지 플라스포 탑전지 플라스포 탑전지 인텍 탑전지 인텍 한전 테크 한전 테크 한전 인텍 한전 인텍 합계 합계 * PCS 용량이구분되지않았지만 EN 테크와인텍 FA 의한국전력공사의현금지원비율을고려하여판단함 ** 업체별규모조정은동사업의적정규모를도출하기위한시뮬레이션의과정으로, 업체의규모조정은주관부처가사업추진과정에서사업규모에맞게조정해야함

요약 45 협약계획서의 배터리비용은 시제품개발 차년 차년 구매 차년 추가제작 차년 의 가지로구분되는데 배터리 용량이 로축소됨에따라 추가제작비용이일부축소됨 개업체가 년동안수행하는 시제품의개발비용 억원은모두인정함 ( 단위 : 천원 ) 참여업체 탑전지 인셀 오렌지파워 합계 개발용량 정부출연금 한전현금 민 한전외현금 간 민간현물 소계 합계 한국전력공사의 차년도 배터리구매용량은유지하되 최근시점의배터 리공급단가를적용하여 억원에서 억원으로 억원감소됨 협약계획서는 억원 를적용하였지만 본조사에서는 억원 를적 용함 년스마트그리드보급지원사업의 급 배터리셀의공급가격은 억원수준으로추정 되며 컨테이너및공조설비등에평균적으로소요되는 비용 억원을고려할경우약 억원수준으로조사됨 탑전지의 차년도추가제작배터리 억원은 억원으 로약 억원축소됨 탑전지의 차년도 배터리제작비용이 단위로구분되지않아용량기준의비례관계를적용하여 비용을 도출하였음 전자신문

46 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 축소되는 출력을고려할때 급 억원 국고 억원 규모가 급 년 년 년 년 총계 억원 국고 억원 수준으로 억원 국고 억원 축소됨 협약사업계획서내의배터리개발과연계된각 업체별개발용량과비용규 모자료를바탕으로 용량의 개발비용을산정함 본조사의비용추정과정에서제시된 업체별비용규모는축소된용량의전 ( 단위 : 천원 ) 참여업체 우진산전 산전 테크 인텍 플라스포 합계 용량 정부 한전현금 민 한전외현금 간 민간현물 소계 합계 민간 민간 정부 한전현금 한전외현금 민간현물 소계 합계 정부 한전현금 한전외현금 민간현물 소계 합계 정부 한전현금 민 한전외현금 간 민간현물 소계 합계 민간 체개발비용을추정하는과정에활용된개념일뿐이며 각 업체별비용을추 정한것은아님 정부 한전현금 한전외현금 민간현물 소계합계 의 와연계된배터리는모두제외되므로 계획된 차년도이후의 개발예산을모두제외함 표 의취소선영역

요약 47 우진산전 과 산전 의 와연계된배터리는모두제작되므로 차년도이후계획된 개발예산을모두인정함 표 의진한영역 테크 인텍 플라스포 의 는각각계획된용량대비축소된용량에비례하여 차년도이후의비용을축소함 표 의기울임영역 ( 단위 : 천원 ) 년 년 년 년 총계 참여업체 우진산전 산전 테크 인텍 플라스포 합계 용량 정부 한전현금 민 한전외현금 간 민간현물 소계 합계 민간 민간 정부 한전현금 한전외현금 민간현물 소계 합계 정부 한전현금 한전외현금 민간현물 소계 합계 정부 한전현금 민 한전외현금 간 민간현물 소계 합계 민간 정부 한전현금 한전외현금 민간현물 소계합계 테크 의비용은기본적으로 를개발하는것으로구성되었으며 차년도에만 제작비용이추가됨 따라서 추가된 제작비 백만원 국고 백만원 한전 백만원 테크 백만원 을제외한기본 비용을적용함 인텍 의비용은기본적으로 를개발하는것으로구성되었으며 차년도에만 제작비용이추가됨 따라서 추가된 제작비 백만원 국고 백만원 한전 백만원 인텍 백만원 을제외한기본 비용을적용함 플라스포 의비용은기본적으로 용량축소비율 에비례하여비용을추정함 다만 차년도에제작한 시제품을사용하지않고 차년도에전체 시제품제작을계획하고

48 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 한국전력공사의비용추정결과 협약기준 억원 국고 억원 에서 억원 국고 억원 이축소된 억원 국고 억원 으로도출됨 한국전력공사의 차년도 배터리구매용량은유지하되 최근시점의배터리공급단가를적용하여 억원에서 억원으로 억원감소함 정부출연금과한전현금매칭의전체비율로배터리구매비용의주체를배분함 실증규모의축소로영향받는공사비는동사업에포함되지않으므로 별도의조정을적용하지않음 시설물과관련된기초토공및제어동공사는동사업의총사업비에포함되어있지않고 한국전력공사의자체예산으로추진하는것으로확인됨 차년도에현금구입이계획된 온도제어컨터이너 와 구매비용은 차년도로앞당겨 차년도에확장구축되는 개발을사전에준비할수있도록함 전체과제비용의총합에는영향이발생하지않으며 연도별비용규모에만일부조정이발생함 있으므로 시제품을활용하는방향으로 차년도만용량축소비율 을다르게적용함 축소된용량이 이므로 차년도의시작품 활용시에는 차년도에 만제작하면됨 그외 다른 개발업체와달리예비품비용 차년도 백만원 차년도 백만원 을산정하고있어이를제외하였음

요약 49 외부위탁연구로 개기관에서수행하는 차년도용역연구비용 백만원을제외함 해외시장진입전략 경제성평가모형 사업화지원정책등은연구는동사업의연구개발및실증내용과직접적인연계성이없으므로 차년도예산에서 백만원을삭감함 해외시장진입전략 업체 연구는 차년도에완료되므로조정이어려움 경제성평가모형 업체 연구의 차년도 백만원 차년도 백만원 차년도 백만원 등정부지원연구비 백만원은삭감함 사업화지원정책 업체 연구의 차년도 백만원 차년도 백만원 등정부지원연구비 백만원은비용에서삭감함 단위 백만원 구분 참여기관 용역기관 차년 차년 차년 차년 합계 인하대 업체 서울과기대 업체 전북대 업체 합계 * < 표 14> 용역연구내용중직접적연계성낮은 3개용역기관의예산제외

50 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 총사업비는협약계획기준 억원에서 억원으로 억원감소하였으며 국고의경우 억원에서 억원으로 억원감소하였음 총사업비 억원 국고 억원 의감소는배터리부분 억원 정부 억원 부분 억원 정부 억원 알고리즘 억원 국고 억원 관리비 억원 국고 억원 의감소로구성됨 기획평가관리비용은정부연구개발비대비비중 약 을적용하여재산정함 ( 단위 : 억원 ) 구분 협약계획중기계획적정성재검토증감 연구비 정부 관리비 소계 년 현금 민간 현물 소계 합계 연구비 정부 관리비 소계 년 현금 민간 현물 소계 합계 연구비 정부 관리비 소계 년 현금 민간 현물 소계 합계 연구비 정부 관리비 소계 년 현금 민간 현물 소계 합계 연구비 정부 관리비 소계 총계 현금 민간 현물 소계 총계 * CAES 제외에따른 51.2억원반납예정금액포함, ** CAES 반납에따른관리비 0.51억원반납예정금액포함

요약 51 제 5 장결론및정책제언 사업차원에서초기에기획한 와 의이종 간연계실증의목표는 의제외로달성이불가능하며 다기 통합운영의실증으로범위가축소됨 사업차원의성과목표가조정되지않았고 만의기술적성능확보과제의수준으로축소됨 측면에서는유사하거나연계활용할수있는정부및민간의수행과제가다수존재하지만 선행연구의분석을통한대규모실증연구의필요성이확보되지않음 송전망용 의기능은크게 가지 주파수조정 신재생연계 부하이전 로분류되는데 그중 주파수조정 과 신재생연계 는이미국내에서실증연구를마치고설치단계에진입하였으며 부하이전 도제주도조천변전소에서실증을수행한사례가있음 선행실증연구결과에대한객관적평가와분석을바탕으로규모확대를통한추가적인실증연구의필요성검토가필요하지만 이를고려한근거는제시되지않음 전체시스템측면에서배터리외 등의균형적기술확보차원의연구를강조하고있지만 동사업의구성은해당기술의확보전략과연계되지않음 중소기업을통해새로운소재의 배터리기술개발을지원하는부분이전체사업의 국고기준 를차지하므로 이를활용하는 실증에리스크가존재함 국내외에서추진된다수의 실증및운영사업의참여실적을고려할때 동사업에참여하는배터리중소기업의제작경험및신뢰성이확보된것으로간주하기어려움 각기술별로경쟁력향상을위한 확보전략이다름에도이를고려하지않고단순히통합적으로한개의사업에서배터리 등의실증연구를추진하는과정에서비효율적요소가발생함

52 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 동사업의배터리출력및용량 은서남해안해상풍력단지구축과연계하여시간당출력변동량에대응하도록계산된규모이나 해상풍력단지구축지연에따라더이상근거가될수없음 최근한국해상풍력 주 은 단계 가 년에구축될것으로발표하였으며 동사업의종료가 년 월이므로목표한 규모의실증이불가능함 구성기술중배터리외 등송전급 시장을대비한기술경쟁력확보의필요성은존재하므로 새로운배터리개발의불확실성과이와연계된실증연구전략의한계를최소화하는규모로축소추진이필요함 에서는송배전망수준에서의 최소저장규모를 이상으로제시하고있으므로 이를고려하여 수준에서최소한의정부지원으로 를확보하는전략이필요함 종합분석결과 동사업의총사업비는 억원 국고 억원 으로추정됨 ( 단위 : 억원 ) 협약계획서 적정성재검토 증감 구분 년 년 년 년합계 정부 민간 소계 정부 민간 소계 정부 민간 소계

요약 53 동사업의핵심목표는송배전급의대규모 시장에서국내 확보를통한글로벌시장경쟁력확보이므로 이를고려한사업차원의목표재정립이요구됨 실증을통해세계시장경쟁력확보에기여할수있는성과목표의지속적발굴이필요함 최근 시장및관련기술이빠르게변화하고있으므로 동사업의사업기간을최대한단축하여시장대응력을확보할필요가있음 시장은기술적제약보다는국가적정책 경제성확보가능성등의논리에따라변화되고있으므로 신속한기술확보를통해시장변화에선제적으로대응할필요가있음 한국전력공사에서 차년도에도입이예정된 배터리는검증된업체로부터구매할필요가있음 전체기술측면에서 결과물의안정적인실증연구를수행하여 를확보하기위해서는안정된배터리의사용이필요하며 의경우국내에최고수준의공급업체가존재하므로개발이아닌구매가적절함 배터리 알고리즘개발기관이서로유기적으로연계하여종합적인 실증연구를수행할수있도록주관기관주도의효율적협력체계수립이필요함 한국전력 배터리 업체 대학간의연계및협력체계가분기회의 점검회의등을제시하는수준이므로 주관기관주도의체계적인협력체계가수립될수있도록노력해야함

전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업 제 1 장사업개요및조사방법제 2 장기초자료분석제 3 장기술적타당성분석제 4 장정책적타당성분석제 5 장경제적타당성분석제 6 장종합분석및결론

제 1 장사업개요및조사방법 57 제 1 장사업개요및조사방법 사업명 전력피크대응을위한 실증연구사업 총사업비 억원 국고 억원 민자 억원 사업기간 년 년 년 주관부처 산업통상자원부에너지산업과김은하사무관 주관기관 한국전력공사 최종목표 안정적이고효율적인전력공급시스템구축과신재생에너지확산촉진을위한대용량에너지저장시스템실증연구지원 전력계통부하조절용 급 대규모전력저장장치실증및운용기술개발 추진체계 전담기관 한국에너지기술평가원 주관기관 한국전력공사컨소시엄 배터리 개업체 개업체 알고리즘 개대학 주요내용 급 를설치하여전력피크대응 부하평준화 전력품질향상등의기능실증 급 개발 통합계통운용기술개발 기대효과 해외사업진출의발판마련 다기종 의효율적피크대응 전력공급안정성증대및신재생수용능력향상

58 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 에너지저장기술은생산된전력에너지를저장하고필요할때사용함으로써 에너지이용효율향상및전력공급시스템안정화를통해전기에너지의질적인향상도모하는측면에서미래의에너지시장을선도할중요한기술로인식된다 또한 산업의고도화가진행됨에따라화석연료의수요가지속적으로증가하고있으며 화석연료의사용은 등의배출을유발하여심각한환경오염을초래하고있어 이를해결하기위한신재생에너지원의활용효율을제고하기위해에너지저장기술의필요성이부각되고있다 이중수십 급의대용량에너지저장장치는주야 계절간전력부하격차해소를통해부하율향상 피크억제및전력부하평준화 분산전원및신재생에너지의출력안정과전력품질향상 비상전원공급및고품질전력공급지원등의다양한장점을가지고있어기술개발의필요성이대두되고있다 하지만과거의대용량에너지저장장치로대표되는양수발전과압축공기발전의경우 입지조건이제한적이고환경을훼손등의문제점과함께신재생전원및스마트그리드등의분산형에너지저장의활용에응용하기어려운단점을가지고있다 따라서기존의양수발전과차별되는단주기 장주기출력보정에의한전력품질향상및발전출력 출력평준화제어등을목적으로하는대용량에너지저장장치가필요하다 이에지식경제부는 년 에너지저장기술개발및사업화전략 을발표하여 에너지저장 투자확대및전략성강화 에너지저장실증을통한산업화촉진을계획 출처 : 수정사업계획서 (2012.9)

제 1 장사업개요및조사방법 59 하였으며 세부적으로향후 년내 급이상의시스템개발및 년내산업화가가능한기술분야를 개를선정하여집중지원하는내용을포함하고있다 이에리튬이온전지 나트륨 황전지 플라이휠 압축공기저장등의다양한형태의대용량에너지저장장치의기술개발이이루어지고있으며 정부의정책을기반으로상용화단계에이르고있다 하지만대용량에너지저장장치의통합적운영기술및기술검증이이루어지지않은상태로민관이함께주도하는실증사업의추진이필요하게되었다 동사업은대용량에너지저장시스템의상용화및확대보급전실증을통한운영전략수립과안전성등에대한검증과함께전력피크및대규모정전사고의대응차원에서의효과를검증하고자한다 아울러 안정적계통연계를통해신재생에너지확산을촉진하고 를확보하여대용량에너지저장시스템의산업경쟁력을제고하고 수출산업화를추진할계획이다 동사업은 에너지저장기술개발및사업화전략 의목표달성을위해 년 월에사업의기본계획이수립되었다 이후 년 월예비타당성조사를신청하였으며 사업계획변경을통해 년 월최종통과되었다 예비타당성조사결과를토대로 년 월예산심의를거쳐 년도예산 억원을확보하였다 이에 년 월 년상반기에너지기술개발사업중대형사업공고를통해 발전원연계압축공기에너지저장실증사업 세계최대규모리튬이온전지실증사업 의병행추진을위한사업자를모집하였다 하지만예비타당성조사이후본사업을주도하던발전공기업의투자여건이악화되고 참여기업들의사업화의지가축소되어상대적으로경제성이미흡한 발전원연계압축공기에너지저장실증사업 의참여를포기하였다 이에주관부처는 발전원연계압축공기에너지저장실증사업 이제외되었음에도불구하고 세계최대규모리튬이온전지실증사업 만으로도충분히추진의필요성과의의가있다고판단하여 년 월 차공고를통해최종사업자를선정하였으며 월 세계최대규모리튬이온전지실증사업 단독으로협약을체결하였다 따라서 발전원연계압축공기에너지저장실증사업 의제외에따른사업추진및근거의적절성을판단하기위해 년도상반기사업계획적정성재검토대상사업으로선정되었다

60 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 동사업은안정적이고효율적인전력공급시스템구축과신재생에너지확산촉진을위한대용량에너지저장시스템실증연구로전력계통부하조절용 급 대규모전력저장장치실증및운용기술개발을목표로하고있다 세부적으로 운영기술개발 첨두부하저감 신재생출력변동률저감 세계 대강국도약및세계시장 이상점유등을제시하고있다 안정적이고효율적인전력공급시스템구축및신재생에너지확산촉진을위한 실증연구 급 대규모 실증및운영기술개발 첨두부하 이상전력피크저감 사업계획서원안 신재생전원출력변동률 이상저감 사업계획서원안 신재생전원이용률 향상및풍력변동에의한주파수추종운전 사업계획서원안 년까지 세계 대강국도약및세계시장점유 사업계획서원안 출처 : 예비타당성조사사업계획서원안 동사업의추진체계는전담기관인한국에너지기술평가원이사업차원의기획 평가및관 리를수행하고 주관기간인한국전력공사가주기적인회의를통해진도관리 시험설비제작 등의참여기관의연구수행점검및관리한다 구분주요업무내용비고 전담기관 기획 평가 관리한국에너지기술평가원 주관기관 참여기관 제작사 참여기관의연구수행점검및관리 고창 설치추진 계통연계등 운영시스템개발 통신 제어구조등 개발 구현 무효전력공급능력구현 응답속도확보설계 공장 현장시험시행 한국전력공사 플라스포 산전 테크 인텍 우진산전 참여기관 이상고출력배터리시스템개발탑전지 인셀

제 1 장사업개요및조사방법 61 배터리제작사 참여기관 대학 알고리즘개발 출처 : 1 차추가제출자료 배터리모듈 랙공인시험시행 배터리시스템성능평가현장실증시행 운영시스템의알고리즘개발및검증 정책용역시행 오렌지파워 서울대 인하대 서울과기대 전북대 참여기관은총 개로기술개발분야에따라 제작사 개업체 배터리제작사 개업 체 알고리즘개발 개대학으로구성되어있다 주관부처는 차추가제출자료에서각참여 기관간의관계에대해독립적으로시스템을구축할계획으로제시하였다 동사업은예비타당성조사결과에따라크게 발전원연계형압축공기저장시스템실증사업 과 송배전망연계형에너지저장시스템실증사업 으로구분되었으나 송배전망연계형에너지저장시스템실증사업 단독으로추진되었으며 세부적으로 개의기술개발및시스템구축계획을포함하고있다 송배전망연계형에너지저장시스템실증사업 은대용량배터리에너지저장시스템의통합운영 감시 제어알고리즘개발과고성능배터리및전력변환장치개발내용을포함하며 송변전급세계시장선점을위해정책연구및해외사업화모델개발을계획하고있다 구분 사업내용 제외 대규모 의전력망활용을위한운용알고리즘개발및실증 전력계통과도특성개선을위한 제어기술 수요관리자원참여를위한 운용기술및효과감시기술개발 운용알고리즘검증및실증 다수 의통합 감시제어시스템개발 다수의대용량 제어를위한 기반통합계층제어시스템개발 피크대응을위한전력계통모니터링및효율적 통합제어알고리즘개발 다수 가연계된전력계통해석기술개발및시나리오분석 운용알고리즘설계를위한계통해석모델개발및실증을통한검증 보완 계통해석모델을활용한시나리오분석 급 실증시험장설계 건설및계통연계 대용량 시스템구성설계기술 내부 간 통신네트워크및계통구성설계 급 실증시험장설계및건설

62 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 급 용배터리시스템고성능화기술 효율적배터리구성구조개선을통한에너지밀도향상 대용량배터리공조설비개선을통한시스템효율향상 배터리시스템성능향상기술개발 대용량 에적합한전력변환장치 시스템구축 급 를 유닛으로구성하며 는 의 으로구성하여응답속도및효율개선 또는 기능구비 신재생연계성능시험설비구축 신재생모의설비에연계된 성능평가설비구축 사업화를위한국내법규 제도정책연구및해외사업화모델개발 실증결과를반영한 확대보급시효과분석 통합운영 제외 출처 : 2 차공고기획보고서 동사업의투자비율은협약기준으로정부대민간비율이 대 로민간매칭규모가정부투자보다크며 그이유는실증종료후시작품이한국전력공사에귀속되기때문에재료비형태로의민간투자가발생하였기때문이다 협약기준으로투자계획을살펴보면당초 년에 억원이배정되었지만 발전원연계압축공기에너지저장실증사업 에따른 억원이반납된 억원이집행되었다 단위 백만원 정부 민간 구 분 년 년 년 년 합계 연구비 기획평가관리비 소계 현금 현물 소계 합 계

제 1 장사업개요및조사방법 63 동사업은 년도 전력피크대응을위한 실증연구사업 예비타당성조사결과를통해 발전원연계압축공기에너지저장 이하 및 세계최대규모리튬이온전지실증 이하 으로구성및추진할계획이었으나 년도사업협약은 단일과제로추진되는특징이존재한다 본조사의쟁점사항으로기술적타당성측면에서는초기의사업기획시해결하고자선택했던문제이슈의유효성 세부사업제외에따른 단독추진계획의적절성 기술력을활용한대규모실증연구전략의효율성 실증규모의적절성 기존정부및민간의 연구와의차별성등이도출되었다 경제적타당성측면에서는실증규모및비용산정근거및비용계획의적정성등이쟁점사항으로도출되었다 동사업계획적정성재검토는상기쟁점사항에대한조사를수행하되 예비타당성조사의조사항목을준용하여보고서를구성하며각항목에서는동사업계획적정성재검토의논점을바탕으로결과를도출하였다 예비타당성조사에서기술적타당성분석은일차적으로개별연구개발활동을명확하게정의함으로써과학기술분야의비정형성을합리적인수준에서통제하여정책결정이나예산의편성및심의과정의효율성제고를위한것으로사업추진시발생하는불확실성을사전에인지하여향후해당사업관리및평가를위한기준에반영되는것을목표로한다 본사업계획적정성재검토에서는동항목에대한예비타당성조사의이러한관점을준용하면서기술적타당성분석의기본평가항목인기술개발계획의적절성 유사사업과의중복성에대해각각의해당항목에대한쟁점을도출하여이에대한분석을수행하였다

64 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 기술개발계획의적절성 주관부처에서제출한사업계획협약서 년 와예비타당성조사당시의최종사업계획서 년 의내용을기초로기획과정의적절성 사업목표의적절성 구성및내용의적절성을평가하여전체기술개발계획의완성도를분석하였다 예비타당성조사의기획과정의적절성은 사업이기획된배경 경위등의과정에대한분석을통하여기획단계의오류로인한 사업의부실화를점검한다 사업계획적정성재검토의기획과정의적절성분석을위해 사업구조의변경에적절히대응했는지 사업수행자선정과정이적절하였는지등의관점에서평가를실시하였다 사업목표의적절성은추진당위성과효과성에초점을두어검토하였다 추진당위성은왜 이사업이추진되어야하는가의관점이고 효과성은사업이어떻게 의도하는효과를달성할것인가에관한관점으로 전자는사업의개입논리와관련되며 후자는 사업이논리적인오류없이작동되는것과관련되는사항이다 사업목표의적절성의분석을위해 기획초기에해결하고자한문제이슈가현재에도유효한지 사업목표가구조적변경내용을반영하여구체적으로수정되었는지 최근의환경변화를고려할때정부의역할은적절한지등의관점에서평가를실시하였다 구성및내용의적절성은연구개발사업의목표달성을위하여연구개발과제로대변되는세부활동들이효과적 유기적 효율적으로연계되었는지여부를관리가능성의관점에서분석하였다 구성및내용의적절성분석을위해 세부활동이사업목표와논리적으로연계되었는지 세부활동은구체적이고 측정가능하고 현실적인지표를갖는지등의관점에서평가를실시하였다 기존사업과의중복성 중복투자의관점에서유사 동일한효과를기대하는정부의재정투자가유사 동일한수혜집단에게실제수요를초과하여공급되는전달체계의중복성을의미한다 이를위해 부처사업관련계획 전문가인터뷰등을통해중복성분석대상후보군을도출하고 중복성여부를판단하기위하여각사업의목표 지원분야 지원대상을중심으로비교분석하였다 정부연구개발사업과함께민간에서추진중인연구개발내용도고려하였으며 정부의연구개발사업에대한정보를관리하는

제 1 장사업개요및조사방법 65 사업단위분석과함께세부사업내과제단위에서도유사기술범위내에포함되는과제 현황을통해중복가능성을조사하였다 정책의일관성및추진체제 정책의일관성과추진체제는상위계획과의부합성 사업추진체제및추진의지의 가지항목으로구성된다 상위계획과의부합성은국가정책관점에서사업추진주체가얼마나체계적으로해당사업을추진하고있는지를평가하는것으로동사업의목표 전략및세부기술분야의특성과관련된국가계획중중장기계획을대상으로 제시된추진전략및중점추진과제를동사업의계획에제시된내용과비교분석하였다 추진체제의적절성은목표달성을위한효율적관리체계가준비되었는지의관점에서평가하였다 사업추진의지는주관부처인산업통상자원부의동사업준비정도 역할분담및협조체계등을바탕으로사업추진의지를판단하였으며 예상수행기관의선호도는사업공고및선정과정의자료를바탕으로판단하였다 사업추진상의위험요인 사업추진상의위험요인은기술개발활동및관리와는거리가있는순수한조달에의한위험요인재원조달가능성 법 제도적위험요인을분석하여향후사업의추진과정에서발생할수있는위험요인을평가하였다 재원부담에대한재원조달의가능성은정부중장기 투자전략과주관부처의중기계획을통해정부부담분을분석하였고 사업계획협약서의참여주체별매칭비용을바탕으로민간부담분을분석하였다 또한 법 제도적측면에서는국제통상마찰가능성에대한분석을실시하였다

66 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 경제성분석은동사업의예산내역을검토하고규모의적정성을확인하고자하였다 예비타당성조사결과로도출된비용산정의근거가현재에도환경변화등에영향을받지않고유지될수있는지분석하였으며 이를바탕으로주관부처의비용산정구조를활용하여적정사업비를추정하였다

제 2 장기초자료분석 67 제 2 장기초자료분석 에너지저장시스템 이란생산된에너지를그자체또는변환하여저장하고필요할때사용함으로써에너지이용효율을높이는장치또는시스템을의미한다 에너지저장시스템은저장할에너지의종류에따라전기저장시스템 혹은전력저장시스템 열저장시스템으로분류되나 현재에너지저장기술개발은전기저장위주로진행되고있다 전기는생산되는곳과소비되는곳이멀리떨어져있어서전력계통은생산 송전 배전 의단계를거치는데 전기사고의대부분은전력공급계통에서발생한다 이러한중앙집중식전력계통의문제해결을위하여분산전원의특징을갖고있는스마트그리드가고안되었고에너지저장시스템이이를가능하게하였다 즉 발전소에서생산한전력을대형저장소에저장하였다가필요시에전송하여에너지효율을높이는방법이다 저장방식에따른분류 에너지저장장치는에너지를저장하는형태에따라크게물리적 저장 화학적 저장 전자기적 저장으로구분된다 물리적저장의대표적인예로양수발전 압축공기저장장치 플라이휠 이있다 이러한물리적저장방식은다른저장방식에비해대용량의에너지를저장할수있으나 초기시스템구축에많은비용이들며입지가제한적이라는특징이있

68 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 다 화학적저장의경우납축전지가상대적으로기술적성숙도가높으며리튬이온전지 나트륨 황전지 흐름전지의경우상대적으로에너지저장시스템으로본격적으로주목받기시작한지는불과 년정도이다 전자기적저장의경우화학반응없이단순히전극과전해질계면사이의이온이동이나전하분리에의한저장방식으로슈퍼커패시터 초전도에너지저장이대표적인예다 전기저장방식 물리적저장 화학적저장 전자기적저장 에너지저장시스템종류 양수발전 압축공기저장장치 플라이휠 리튬이온전지 나트륨황전지 납축전지 흐름전지 슈퍼커패시터 초전도에너지저장 출처 : 이성인, 조경연, 최근주요국의 ESS 추진현황과시사점, 세계에너지시장인사이트, 14, 39, 2014.10. 방전시간에따른분류 에너지저장시스템은방전시간에따라크게단주기와장주기로구분할수있다 단주기 는보통주파수조정과신재생출력안정화와같이수초에서 시간내에단기에전력을공급해야하고반응시간이빠른고출력배터리가요구되므로리튬이온배터리와플라이휠이대표적이다 반면장주기 는심야의잉여전력을저장하여피크시간에방전하는목적으로설치하기때문에보통 시간정도지속가능한대용량 저비용특성의배터리가요구되고 나트륨황전지 흐름전지가대표적이다 하지만이는이론적인분류에불구하며 실제로는리튬이온배터리의경우점차가격이내려감에따라장주기시장에적용되고있는추세이다 또한제어및관리기술개발의결과로다양한방식의장치운영이가능해짐에따라 이종에너지저장시스템의운용이가능해진다면방전시간에따른용도의제한은무의미해질것으로판단된다

제 2 장기초자료분석 69 구분 단주기 장주기 대표적장치 플라이휠 리튬 차 전력변환효율 수명 년미만 년미만 년 년 방전지속시간 미만 고출력 상용화용이 상용화용이 투자비낮음 장점 단점 장수명 친환경 대용량저장 대용량저장 고온내구성 효율우수 이동불가 폭발위험 고온환경유지 환경유해 높은초기비용 높은투자비 폭발위험 낮은효율 폭발위험 전력저장 송전전압관리등 용도 부하평준화 신재생에너지관리 계통연계 전력망안정화 품질향상 출처 : 윤준호, 에너지저장시스템 (ESS) 현황, 산은조사월보, p.78-105, 2014. 양수발전 양수발전은가장오래되고널리사용되고있는대표적인에너지저장기술이다 양수발전은위치에너지를이용하여발전하는기술로 잉여전력을이용하여하부저수지의물을상부저수지로끌어올려저장하고필요시낙차를이용해전력을생산한다 발전방식은수력발전과유사하다 양수발전은대용량이발전이가능하고기동성이뛰어나예비전력용의역할수행과전력수요변동에신속히대응할수있다 양수발전은대용량화가용이하고발전단가가낮은장점이있으나 잦은에너지저장효율 환경파괴 입지제약이단점으로거론된다 현재전세계적으로활용되고있는전력저장장치의 이상이양수발전이다

70 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 압축공기에너지저장 는전기가남을때잉여전력을이용해공기를압축하여암반공동 암염공동 대수층 천연동굴 폐갱도및폐터널등저장시설에저장하고 필요할때저장된압축공기를이용하여전력을생산한다 기술은 급부터수백 급까지대용량에너지저장이가능하며 발전단가가낮고유지및보수가용이한장점을가지고있다 또한출력이높고내구연한이통상 년으로수명이긴장점이있다 그러나지리적제약이따르고초기구축비용이높은단점이있다 독일은 년세계최초로 발전소에 급 플랜트를건설하였고 저장효율이 로비교적낮지만현재까지운영되고있다 이후추가적으로 에서 프로젝트가추진되었다 미국도 년 주의 발전소에 급상용 플랜트를완공하여현재는 까지확장운영중이다 발전소는배기열회수이용으로독일의 발전소보다 의효율을 수준으로높였다 또한스마트그리드사업의일환으로 및 구축사업이추진되고있다 아시아권에서도일본과중국에서연구와실증사업이진행중이다 일본은 년부터기존탄광을활용한 급 플랜트를건설하여운영하고있으며 중국은미국 에 역할을부여하고자국내 건설을추진중에있다 플라이휠 플라이휠 저장장치는전기를회전에너지로저장했다가이회전력을이용해다시전기를만들어내는방식이다 무엇보다단기간에 급으로많은양의전기를만들수있고 에너지효율이 에달하기때문에독일등선진국들이기술개발에앞장서고있다 플라이휠저장장치는에너지효율이높고수명이길다는장점이있지만아직까지초기구축비용이비싸다는단점이있다

제 2 장기초자료분석 71 리튬이온전지 리튬이온전지 는양극활물질 음극활물질 전해질 분리막등의 개물질로구성되어있다 이온상태로존재하는리튬이온 이방전시에는양극에서음극으로 충전시에는음극에서양극으로이동하면서전기를생성한다 즉 방전시양극에서리튬이온을활성화시켜음극으로전달해주고충전시에는음극의리튬이활성화되어양극으로이동하게된다 양극재료의리튬이온활성화능력및음극재료에서리튬이온을삽입 할수있는충분한공간의존재가전지의성능을좌우한다 전해질의종류에따라리튬이온전지와리튬폴리머전지로구분되며 전지의형상에따라원통형과각형으로구분된다 그리고양극활물질의종류에따라리튬코발트산화물 리튬니켈산화물 리튬망간산화물 리튬인산철산화물 등으로나눌수있다 현재리튬이온전지는값비싼코발트계열을사용하고있으며 이를대체하기위한소재연구가활발히진행중에있다 리튬이차전지는양극재 음극재 전해질 분리막을조립하여만들어지며 양극재 음극재 전해질 분리막 대소재가전체생산원가의 를차지하고있다 소재부분의원가에서양극재가 분리막 음극재 전해질 순으로차지하고있다 리튬이온전지는가볍고 무게대비에너지밀도가다른어떤전지보다도크고자가 방전에의한전력손실이적고 기억효과 가나타나지않는장점이있지만 안정성과수명이아직완벽히검증되지않고비용이높다는단점이있다 나트륨 황전지 나트륨황전지는일본의 사와도쿄전력이공동개발하여 년에최초로상용화에성공하였다 전지는양극에황 음극에나트륨 전해질로세라믹고체를사용하여 양극과음극사이를나트륨이온이이동하면서충전과방전을반복하는원리이다 에너지밀도가높고 납축전지의 배이상 사이클수명이길고 년이상 자가방전이없는장점이있다 그러나작동을위해서는나트륨의용융상태를유지해야하기위한 도가넘는고온이필요하므로높은운영비용이요구되고 또한화재예방시설설치가필요하다는단점이있다 강정화 리튬이차전지산업동향 이슈브리핑

72 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 레독스흐름전지 레독스흐름전지 는전해질내이온의전기화학적산화 환원전위차를이용하여전기를저장하고사용하는장치로산화 환원 반응물질의조합에따라전지의전위가결정된다 전해조의크기에따라전기저장량을조절하며 스택의크기에따라출력을조절할수있다 는대용량 장시간사용이필요한조건에적합하고 상대적으로낮은비용 용이한대용량화 장시간사용이가능한장점이있다 반면에낮은에너지밀도 낮은에너지효율이단점으로지적된다 의기본구조는전력의출력을담당하는스택과용량을담당하는양극 전해액탱크 음극 전해액탱크 그리고전해액을스택에공급하는펌프로이루어져있다 양극음극전해액에포함되어있으면서전기에너지를저장할수있는물질을통칭레독스커플 이라부른다 어떤레독스커플을사용하는가에따라특성이달라지며 대표적인 로는바나듐 화학흐름전지 화학흐름전지 화학흐름전지등이있다 는독일 미국등에서이미오래전에상용화단계에들어섰다 일본에서는 년 월홋카이도지역에 급 를건설해실증하고있으며 중국에서도 급 가베이징지역에건설되어실증단계에있다 슈퍼커패시터 슈퍼커패시터는화학반응을이용하는배터리와달리전극과전해질계면의단순한이온이동이나표면화학반응에의한충전현상을이용하여급속충방전이가능한기술이다 구동원리에따라전극 전해질계면간전기이중층에서의정전기적인력에의한전하의분리로발현되는전기이중층커패시터 와전극 전해질계면간가역적인산화 환원반응에의한커패시터 로구분된다 일반커패시터의장점인고출력특성과전지의장점인고에너지밀도특성의중간단계에위치한소자로 축전용량이커서울트라커패시터또는슈퍼커패시터라고도불린다 화학적현상에의해충전되는배터리에비해충방전속도가빠르다 또한전극자체를손상시키지않아수명은거의무한대이다 다만유일한단점으로는전기저장능력이떨어진다는점이다 축전기의저장용량은두판사이의거리에반비례하고면적에비례한다

제 2 장기초자료분석 73 일본 러시아 미국등주요국가들이 년대들어상용화를목적으로기술개발을시작 하여 년에상용화되었다 국내의경우는 년고출력전기화학적전기에너지저장장 치로분류하여차세대전지성장동력사업으로선정하였다

74 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 에너지저장장치의응용분야는양수발전의제한적인응용범위에서벗어나다양한종류와운영특징을가지는에너지저장장치가개발됨에따라응용범위가넓어졌다 예전양수발전의경우낮은경부하시간대에발생한전력을저장하고최대부하시간대에방전하는부하이전 의기능에국한되었다 하지만 압축공기저장시스템 플라이휠 리튬이온배터리등방전시간이짧은에너지저장시스템이개발됨에따라부하이전이외에다양한응용이가능하게되었다 미국의 에서는이러한에너지저장시스템의응용범위를 개로분류하였다 고전적인에너지저장시스템의응용범위인부하이전및전력공급지원에더하여 전력품질향상 주파수조정 혼잡도개선등의내용을포함하고있다 응용분야 전력부하이동 전력공급용량지원 예비력서비스 전압안정 부하추종 신재생출력변동완화 주파수조정 송전설비지연 송전혼잡 송전안정도향상 배전설비지연 전압안정 전력품질향상 전력신뢰성향상 계시별요금반응 전력요금관리 출처 : Sandia National Laboratories, DOE/EPRI 2013 Electricity Storage Handbook in Collaboration with NRECA, 2013.7.

제 2 장기초자료분석 75 현재까지이루어지는사업을종합해보면크게에너지저장시스템의응용범위는부하이전및최대부하감소 주파수조정 신재생발전원출력안정화의 가지응용분야로요약할수있다 구분 적용방법 주파수조정 규정주파수초과시충전규정주파수미달시방전 신재생발전원출력안정화신재생에너지불안정한출력을보상하여평활화 부하이전및최대부하감소경부하시충전중부하시방전 내용 출처 : 백남길, 한전의주파수조정용전기저장장치추진현황, 전기저널, 461, p.12-17, 2015.5. 부하이전및최대부하감소 부하관리의기본개념은전력수요가낮고전력요금이저렴한경부하시간에에너지저장장치에전력을저장하고 전력수요가높고전력요금비싼최대부하시간에저장된전력을방전하는것이다 이러한부하관리가이루어지는근본적인원인은현재우리나라를비롯한많은나라에서수요가가장몰리는피크시간의전력사용량에맞추어발전소를건설하기때문이다 따라서피크발전에는석탄화력 원자력에비해운영이용이한가스발전이주류를이루고있다 피크발전에사용되는가스발전의경우하루에수시간내만제한적으로가동되지만유지보수는지속적으로이루어져야하기때문에발전비용이다른기저발전대비 배이상으로높다 따라서에너지저장장치를사용할경우 전력수요를이동하고최대부하를감소시킬수있어피크수요를위한고가의발전을피할수있게해준다 주파수조정 주파수조정의개념은교류방식의전송에따른전력품질을유지하기위해특정주파수의 김경연 에너지저장이담을미래 배터리가에너지시장바꾼다

76 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 유지하는것으로 매우빠른시간내에충방전을실시하여주파수를조정하는방법을사용한다 일반적으로전기는일반적으로직류 와교류 로나누는데교류전송의경우 초에 극과 극이 번진동하는데 이것을 표준주파수 헤르츠 라고한다 이주파수는전기의공급과수요즉발전량과소비량이균형을이룰때 를유지하고양질의전기공급이가능하다 전기사업법시행규칙제 조에는전기사업자는 상하로 이내를유지하도록규정하고있으며 변동폭이일정수준을넘게되면전력망에대규모정전등의심각한전력장애가생길수있다 이렇게주파수를유지하기위한일반적인방법은순간적인전력의수요와공급불균형 대용량발전기의고장에의한계통탈락등 에따른주파수변동을막기위해발전기예비력등으로출력을조절한다 때문에평상시 만큼유류발전기나가스복합발전기와같은비싼발전기가더운용되는것이다 한국전력은주파수조절용으로연간 의전력을구입하는데약 억원이상의발전소운영비용이들었지만 전력저장을통해절반으로줄일수있다고예상하고있다 신재생발전원출력안정화 신재생발전원은전력에너지생산이간헐적이며전력수요양상과일치하지않기때문에전력망운영측면에서불균일한전력이계속생산되면전력공급의신뢰성과안정성에매우부정적인영향을미칠수있다 이에에너지저장시스템을활용하면신재생출력의품질향상을이룰수있다 백남길 한전의주파수조정용전기저장장치추진현황 전기저널 김경연 에너지저장이담을미래 배터리가에너지시장바꾼다

제 2 장기초자료분석 77 모든저장기술이다양한적용분야의성능요구조건을모두충족하고있는것은아니다 에너지저장기술이최근빠르게진화하고있으나 대부분의기술이적용초기단계에있어위험과불확실성이크다 앞서방전시간에따른분류에서도볼수있듯이 빠른반응이요구되는전력계통보조서비스전력용으로가장적당한저장기술에는슈퍼커패시터 플라이휠 등이있다 장시간의지속적출력이요구되는에너지용은대용량의특징을가지는양수발전 와다양한배터리가있다 국제에너지기구 는 개의활용분야별요구되는에너지저장시스템의용량과기술적요건을제시하고있다 에너지저장시스템의활용분야및용도별에따라요구되는반응속도 설치용량 방전시간 및사이클이다르다 일반적으로부하이전및최대부하감소의경우대용량과장시간의방전지속시간을가지고 주파수조정과같은계통보조서비스의경우상대적으로적은용량에짧은방전지속시간을나타낸다 수용가의경우부하가작은관계로가장작은필요용량을가진다 활용분야 용량 방전지속 최소사이클 반응시간 연간저장 일 년 일 계절저장 시간 년 일 차익거래 시간 일 시간 풍력연계 분 일 주파수조정 분 일 분 부하추종 분 일 분 순동예비력 분 일 분 비순동예비력 분 일 분 전압조정 초 일 초 기동 시간 년 분 송배전혼잡완화 시간 시간 송배전투자지연 시간 일 시간 태양발전연계 분 일 수용가 소규모 시간 일 시간 수용가 대규모 시간 일 시간 출처 : IEA, Energy Technology Perspectives 2014, 2014.3.

78 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 출처 : EPRI, Deutsche Bank ( 김경연, 에너지저장이담을미래, 배터리가에너지시장바꾼다, LG Business Insight, 2015.8. 재인용 ) 따라서각에너지저장기술이가지는기술적인특징과 의활용분야별요건을고려하게되면 사용조건에따른적절한에너지저장기술이도출되게된다 양수발전의경우대용량의저장은가능하지만방전지속시간이상대적으로긴편으로부하이전과같은전력관리에활용될수있다 반면에슈퍼커패시터의경우방전지속시간은짧고 반응속도가빠른편이나용량적한계로인해비상전원과같이단시간에전력공급이필요한경우활용될수있다 그리고리튬이온전지와납축전지의경우활용할수있는범위가상대적으로넓다

제 2 장기초자료분석 79 전력계통은시시각각변동되는전력수요에맞추어전력을실시간으로공급하면서도경제성과신뢰성을동시에높여야한다 실시간으로변화하는전력수요에대응하기위해전력시스템을발전기의특성별로기저발전기와첨두발전기로구분하여운영한다 구분 복합화력 가스터빈 석탄화력 수력 원자력 기동시간 분 분 시간 분 시간 분당출력변동률 최대출력소요시간 시간 시간 시간 분 시간 최소발전요구량 발전단가 원 출처 : 한국전력공사경제경영연구원, 에너지저장시스템실증및보급활성화방안, 2012.11 변화가적은기저부하수요는원자력과석탄발전이공급을담당하고급격하게증감하는첨두부하수요는석유와 발전기가공급을담당한다 즉 기저발전기는생산비용이비교적싼발전기 첨두발전기는응동이용이한비교적비싼발전기로구성된다 피크수요에대응하여수요측면에서첨두부하를기저부하시간대로이동 하거나 또는공급측면에서기저부하시간대에생산된전기를저장하였다가첨두부하시간대에사용하는방법이있다 전자는심야전력제도를대표적으로꼽을수있으며 후자는양수발전이대표적이다 에너지저장시스템은부하이동과공급이동용도로활용될수있다 발전자원으로에너지저장시스템은생산된전기에너지를저장하였다가 필요한시기에방전하여사용할수있으므로전력계통운영자가원하는시기에충전과방전을통해공급을이동할수있다 발전비용또는전력거래가격이낮은기저부하시간대에생산된전기를저장하였다가발전비용또는전력거래가격이높은첨두부하시간대에방전을통한전력공급이동 으로차액거래 를통해경제적이득을얻게된다 또한발전비용이낮은기저부하시간

80 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 대에에너지저장시스템을충전하여기저발전기의이용률을높이고 수요가높은첨두부하시간대에에너지저장시스템을방전하여첨두발전기의가동을줄여계통한계가격상승을억제하거나낮추어전력공급비용을절감할수있는경제적이득도기대된다 에너지저장시스템의충방전패턴을통한시간대별요금차이를활용하여수용가의에너지비용절감 전력구입비감소 은가장기본적인에너지저장시스템활용의기대효과라고할수있다 수용가 전력소비자 는전기요금이낮은시간대에에너지저장시스템을충전하고전기요금이높은시간대에에너지저장시스템방전을통해필요한전력을사용하는방식으로수용가의에너지비용을절감할수있게된다 전력계통주파수의급격한변동은전원측과수요측의각종설비에악영향을미치고 최악의경우정전등공급차질을발생시킬수있다 주파수변동은발전과부하간의수급차이로발생하며 주파수조정은순간순간마다변하는전력의수요와공급차이를줄여전력계통의주파수를일정수준으로유지하는것이다 즉 어느시간대에발전기에서공급하는전력이부하보다크거나작으면주파수조정용발전기가그차이를줄이기위해사용된다 출처 : Sandia, DOE/EPRI 2013 Electricity Storage Handbook in Collaboration with NRECA, 2013

제 2 장기초자료분석 81 계통부하는주파수조정 이없을때계통부하가심하게흔들리는것을보여주고 조정을통해계통부하의변동이줄어든것을보여준다 주파수조정은일반적으로계통에연계된발전기가수행한다 주파수조정의방법으로는전력공급을늘리거나줄여주파수를조정한다 전력공급량이순간적으로부족하게되면주파수를담당하고있는발전기가출력을높이고반대로순간적으로전력공급량이많으면출력을줄인다 여기서기존의화력발전기들은순간적인전력수급차이발생에맞추어출력조절용으로만들어진것이아니기때문에주파수조정용으로적합하지않은발전기가대부분이라는것이다 특히 화력발전기는보통정격출력을지속적으로내는것이가장효율적이다 에너지저장시스템이주파수조정용으로적합한이유는 가지로요약된다 첫째 에너지저장시스템은높은충방전효율 에너지효율 을가지고있다 둘째 에너지저장시스템은용량의두배까지주파수조정용으로활용가능하다 마지막으로에너지저장시스템은빠르게최대출력을공급할수있고빠른출력조정이가능하다 주파수조정은전력공급을증가시킴으로써주파수를높이고공급을줄이면서주파수를낮추게된다 주파수조정용발전기로쓰이는 화력발전의경우충전이불가능하기때문에주파수변화에효율적으로대처하기힘들다 반면에에너지저장시스템의운영방식은전체의충방전을통해주파수상향 또는주파수하향으로사용하므로효율적인방식을보여준다 에너지저장시스템이주파수조정용으로활용되기위해서는빠르게반응할수있어야한다 또한신뢰성이높고고품질전력을안정적으로공급할수있어야한다 우리나라는전기사업자에게전력거래소의급전지시에따라발전력조정등의방법으로계통주파수를평상시 의범위 비상시 이내 로유지하도록하고있다

82 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 또한전력거래소및전기사업자에게전력의안정적공급을위하여주파수조정예비력 을 이상확보하도록하고있다 주파수조종서비스는계통주파수가 변동시응동가능용량기준으로산정하며 자동발전제어서비스는 분동안제공가능한용량으로산정한다 발전사업자는급전지시에따라자동발전제어 운전을할수있도록설비를갖추어야한다 그리고주파수조정용량을확보하기위하여입찰공급가능용량의최저운전가능출력과최대운전가능출력의범위이내에서자동발전제어 및주파수추종운전 에참여하여야한다 전력시장에신규로진입하는발전기의조속기속도조정률은수력및내연발전기는 가스터빈발전기 기력발전기 로규정하고있다 는미세한주파수조정을위해제공되는보조서비스로빠른응동이가능한에너지저장시스템의장점이가장잘발휘될수있는분야이다 기본주파수를중심으로진동하는미세주파수변동에에너지저장시스템으로대응함으로써 기저발전기가담당하는 사용하여에너지비용절감에기여할수있다 는 로대응이불가능한수급의불균형에대비하기위한것으로 동작이후시간영역의부하변동에대해대처하게된다 단기간출력을유지한후새로운전원이기동하면복귀하게되므로 분에서 시간동안출력유지가가능한에너지저장시스템을통해전력제공이가능하다 산업자원자원부고시제 호 전력계통신뢰도및전기품질유지기준 주파수조정예비력은자동발전제어 또는조속기 운전에따라자동으로응동할수있는발전력을말한다 는주파수변화등전력계통의상황에따라발전기의회전속도가자동으로제어되도록하는운전방식을말한다

제 2 장기초자료분석 83 신재생에너지전원의전기생산은자연조건에크게영향을받아발전량과발전시점이불규칙하다 특히 출력변동성이큰풍력 태양광등신재생에너지발전용량이증가되면전력공급의안정성이떨어지게된다 전력수요가적은시기에저장했다가전력수요가높은시기에출력하는에너지저장시스템을활용한안정적인전력공급시스템이해결책으로부상하고있다 전력계통에서안정적인전력공급을유지하면서수용할수있는신재생에너지원의발전용량은신재생에너지전원의비중이증가함에따라제한될수밖에없다 신재생에너지전원이충분히확보된다고하더라도전력계통의운영상황에따라서는전력계통을모두수용하지못하게되는경우가발생할수있다 특히 풍력에너지와태양에너지의경우풍속의변화와태양광의변화에따라출력이변동되어안정적으로전력공급이힘든반면 전력수요는계절및시간에따라서전기의사용행태가크게다르다 여름철에는주간냉방수요가크게증가되므로주야간격차가확대되는문제가발생한다 따라서이런격차로인한잉여전력이나신재생에너지로부터발전된전력을필요한시기에적절하게사용할수있도록전력을저장하는에너지저장시스템이필요하다 전력망에는다양한신재생에너지발전원을연계하는것이일반적추세로개별신재생에너지발전원의출력을대상으로운영되는것보다는송전망수준에서전체적으로신재생에너지출력변동을관리하는것이보다효율적이다 전력망전체의전력수급 발전과수요의균형 을실시간으로나타내는파라미터인주파수를모니터링하고주파수조정과연계하여에너지저장시스템의출력을관리할수있다 에너지저장시스템의다목적용도로사용함으로써효과적인운영 비용절감 신재생에너지산업의활성화에도기여할것으로기대된다

84 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 현재국내외에서연구되고있는여러에너지저장설비중배터리에너지저장시스템 은높은에너지밀도를가지고있으며 기동 정지및부하추종등의운전특성이우수하고 입지환경의영향없이분산배치가가능하며 진동및소음으로인한영향이거의없고 저장효율이우수한장점이있어주목받고있다 배터리에너지저장시스템은기본적으로저장장치와변환장치 제어장치로구성된다 리튬이온배터리 의경우 저장장치로배터리 전지 와배터리의충방전상태관리및제어를위한배터리관리시스템 로구성된다 그리고전력변환시스템 는전력의주파수와전압을계통및부하특성에맞추어관리하는변환장치로 에너지관리시스템 은모니터링및제어장치로함께구성된다 출처 : 이성인, 조경연, 최근주요국의 ESS 추진현황과시사점, 세계에너지시장인사이트, 14, 39, 2014.10.

제 2 장기초자료분석 85 배터리는전기를저장하였다가필요할때마다꺼내쓰는전기저장장치의일종이다 크게일차전지와이차전지로구분되는데일차전지의대표적인예로일회용건전지를들수있으며 이차전지의경우리튬이온전지 니켈 카드뮴전지 납축전지등다양한종류가있다 이차전지는전해질에금속이온이녹으면서금속의특성에따라전위차가생겨전류가흐르는화학적원리로전기를저장한다 리튬이온배터리는에너지밀도가높고기억효과가없으며사용하지않을때의자연방전이적어휴대폰등모바일기기등에활용되고있다 반면납축전지 니켈 카드뮴배터리는가격적인측면과에너지밀도측면에서활용범위가제한된다 리튬이온배터리는전기화학적표준전위가높고가벼운리튬을활물질로이용함으로서높은전지전압과큰에너지밀도를나타낸다 리튬이온배터리는크게양극재 음극재 전해질 분리막등주요 개소재로구성되어있다 양극과음극활물질은리튬이온을흡수 배출할수있는이온및전자전도성물질로구성되고 전해질 액체및고체 은이온전류가흐를수있는이온전도성물질을사용한다 분리막은음극과양극에서발생한전자가외부회로를통해일을할수있도록내부단락을방지하는역할이다 출처 : 한국산업은행, 국내전기자동차기술경쟁력분석, 산은조사월보, 676, p.114, 2012.3.

86 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 양극재는리튬이차전지소재가격중약 를차지하는핵심소재로리튬코발트산화물 리튬망간산화물 리튬인산철산화물이많이사용한다 한국및일본기업들은활성이높은리튬코발트산화물 니켈코발트망간 계열을개발하고있으며 미국및중국기업들은리튬인산철산화물 개발에집중하고있다 리튬코발트산화물은에너지출력및높은수명으로상업화초기에가장널리사용돼왔으나 희귀금속인코발트높은가격과안정성문제로코발트성분의일부를망간및알루미늄으로대체되는추세다 리튬인산철산화물코발트대신철을사용하기때문에가장저렴하고안정성이높으나순도및전기전도도등성능측면에서개선이필요하다 그에따라더작고오래가는리튬이온전지생산하기위해서는 이상의용량을지닌양극재개발이요구된다 리튬이온전지에쓰이는양극재용량은 수준으로 활용및여러금속조합을통한성능개선연구들이전세계적으로활발히연구중이다 폭발 화재등과같은리튬이온전지의안전성문제는과충 방전시 구조가불안정해지는요인에상당부분기인하며 리튬이온전지의빈번한화재 폭발사고는전기자동차의적용에가장큰이슈사항으로꼽히고있다 그에따라주요전지생산업체들의대용량전지용양극재물질선택이분분한가운데 등중국업체들이 를후보물질로채택했으며 일본업체들은최근 를 으로치환시킨 에기대를하고있다 향후보다싸고 높은출력을가지며 오랜사용에도안정한구조를충족할수있는 양극제개발에는많은시간이소요될전망이다 분자식 층상구조층상구조층상구조스피넬구조층상구조 구조 전지용량 작동전압 안전성 높음 다소높음 낮음 높음 매우높음 수명 높음 중간 높음 낮음 높음 출처 : 강정화, 리튬이차전지산업동향, 이슈브리핑, G-1, 2014.6.

제 2 장기초자료분석 87 음극재는충전할때리튬이온을받아들이는역할을하며 주로이용되는물질은흑연으로안전성과가역성 리튬이온을주고받는능력 이뛰어나다 음극재는천연흑연 인조흑연 저결정성탄소 금속음극제가있으며 가장많이이용되는것은천연흑연 과인조흑연이다 천연흑연은가격이저렴하나충전효율이낮아잘사용되지않았으나 중대형이차전지의가격적문제로최근들어천연흑연과인조흑연을혼합해서사용하는추세다 중대형리튬이차전지상용화를위해서는셀의용량을늘려야하고 이를위해서는음극재고용량화가필요한데 탄소질물질은안정성과가역성 이온을주고받는능력 은뛰어나나용량측면에서한계가존재해왔다 즉 리튬이차전지는지금보다최소두배이상의용량을가져야하며 이를위해서는새로운음극활물질이필요한실정이다 인조흑연천연흑연저결정탄소금속 구조 전지용량 표면적 수명높음낮음중간매우낮음 출처 : 하이투자증권 ( 강정화, 리튬이차전지산업동향, 이슈브리핑, G-1, 2014.6. 재인용 ) 양극과음극사이에서리튬이온을전달하는역할을하며 과전류가흐를때기공을막아전지회로를차단하는안전장치기능도수행하는분리막은다양한요구조건을만족해야하기때문에높은기술수준과신뢰성이요구된다 조건들을충족하는재료로써폴리에틸렌 폴리프로필렌 등의폴리올레핀계다공막들이사용되고있다 한편 분리막은제조공정에따라습식과건식으로구분할수있는데 습식막은분리막의성형과정에서첨가한가소제를유기용매로추출할때발생한기공을연신해확장한것이며 건식막은압축필름을저온에서연신해결정계면에서미세균열을발생시키는방식이다 나노섬유를분리막으로제작하는기술이개발되면서배터리용량및성능안정성개선이기대되나기술및경제성검증에는상당한시간이소요될것으로전망된다

88 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 건식막습식막강화막 구조 수지 폴리프로필렌폴리에틸렌 폴리에틸렌 폴리프로필렌폴리에틸렌 두께 μ 연식 출처 : 하이투자증권 ( 강정화, 리튬이차전지산업동향, 이슈브리핑, G-1, 2014.6. 재인용 ) 양극과음극에리튬이온의전달매개체로유기용매 전해질염및첨가재로구성되는전해질은 등의리튬염을프로필렌카보네이트 에틸렌카보네이트등의유기용매에용해해전해액으로사용한다 전해액은전극재료에따라조성을최적화해야하며 용질의종류와농도그리고용매의종류와혼합비율에따라각기다른특성의전해액을얻을수있다 폴리머가소제를사용한전해액은전지의안정성을향상시키는데 유기용매는발화성이높고액체상태여서누설문제가항상존재해왔다 이러한유기용매의단점을보안하고자폴리머가소재를전해액으로사용한전지 리튬폴리머전지 가등장했다 전기자동차의경우높은안전성을요구하기때문에유기용매대신이온전도도를높인폴리머전해액이확대사용될것으로보인다 종류 분자량 녹는점 분해온도 이온전도도 출처 : 하이투자증권 ( 강정화, 리튬이차전지산업동향, 이슈브리핑, G-1, 2014.6. 재인용 )

제 2 장기초자료분석 89 전력변환시스템은에너지저장시스템내에발전원에서신호를입력받아 배터리에저장하거나계통으로방출하기위하여전기의특성 전압 주파수 을변환하는시스템이다 전력변환시스템의주요기능은크게전력변환 감시 제어 계통연계보호 독립운전의 가지로나눠진다 의전력변환기능이외에도최근에는신재생 계통연계등에너지저장시스템의다양한활용방안에따라감시 제어와같은기능의중요성이증가하고있다 주요기능 전력변환감시 제어계통연계보호독립운전기능 변환 계통전력을배터리충전에사용 변환 태양광전력변환에사용 변환 계통으로전력을송전시사용 유효전력 무효전력등의품질제어 전압측정및연결상태 운전상태감시 태양광의최대전력점추종제어 정전시계통보호기능 신재생에너지원에따른전력품질제어 계통차단시배터리를이용한단독발전기능 전력변환시스템은크게독립형과계통연계형으로나누어진다 독립형전력변환시스템은전기공급이어려운벽지 낙도가정의전원으로사용되는경우로전원공급을목적으로한다 계통연계형전력변환시스템은상용전력계통과연계운전하며에너지저장시스템을통해첨두부하전력을억제하고잉여전력을계통으로반환한다 대표적인예로신재생에너지발전설비들이해당된다 이중계통연계형전력변환시스템의대표적인구조는 그림 와같다 저주파절연형전력변환시스템은인버터출력전압을후단의변압기를이용하여승압하는방식을사용한다 이러한방식의장점은구조가단순하다는점그리고전기적절연이변압기를통해이루어진다는점이있다 하지만전류가높아전선류및버스바 가굵어지며에너지저장시스템구성시 링크에배터리를병렬연결하여저주파리플전류가주입되어배터리수명에나쁜영향을미치게된다 무변압기형전력변환시스템은변압기제외에따른중간컨버터혹은충방전기추가에따

90 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 른방식으로나뉜다 무변압기형 중간컨버터추가 은 링크에전압을승압하여인버터에공급하는방식이다 이방식은 링크에배터리를직접연결하는방식에비하여제어가용이하지만태양광출력의변환경로가 단계로이루어져전력손실이커진다 무변압기형 충방전기추가 은배터리를선택적으로사용이가능하며문제가생겼을경우태양광발전만동작하는운전이즉시가능하다 하지만추가컨버터의제어구현이필요하다 에너지관리시스템이란넓은의미로정보통신기술과제어기술을활용하여상업용빌딩 공장 주택 사회인프라등을대상으로에너지흐름과사용의시각화및최적화를위한통합에너지관리솔루션을뜻한다 에너지저장시스템의구성요성측면에서는 를운용관리하는핵심기술로전력부하현황 패턴 요금제 장치상태등을실시간으로고려하여경제적관점에서의충방전명령을내리는기능이라할수있다 즉 는전력계통에연계된하나의발전원의역할을수행하게되며 고장과같은이상상황외에평상시안정적인계통의수요를분석하여최적의발전운용을할수있는기능을에너지관리시스템이담당한다

제 2 장기초자료분석 91 미국에서는오바마정부수립이후일명 정책이시행되면서태양광 풍력등신재생에너지원의투자와함께에너지저장장치 와관련한정책이지속적으로수행되고있다 미국에너지부는 는지난 월 국회에제출한예산편성안을통해 년총 백만불의 분야투자계획을발표하였다 상세내용을살펴보면계통연계형중대형 실증사업에지난 년대비 백만불이증가한 백만불을투자하고 기초연구를위하여 백만불규모의예산을신규지원할계획이다 년현재미국에서실증을위해설치된 는약 로 년 까지증가할전망이다 미국의 실증사업은 의지원을받는 를통해신기술과대규모실증사업위주로이루어지고있으며 현재까지 건 규모로약 억불의투자가이루어졌다 의주요실증사업으로 에서진행중인 를들수있다 풍력단지는 평방마일의지역에 천여기의풍력발전기가설치된세계최대규모의풍력단지로 의설비만도 에이른다 는이러한 풍력단지에전압제어 송전혼잡비용저감 주파수제어등총 개분야의응용기술의실증을위해 규모의리튬이온전지로구성된 를설치 운영할계획을세우고사업을진행중에있다 년까지배터리와부대장치의설치를완료하고 년까지실증운영을실시할계획이다 조천변전소 국내전력계통에배터리에너지저장시스템을연계하는시도로한국전력에서정부의지원을받아국내관련업체와공동으로 규모의배터리 를개발하고이를제주조천변전소에설치하여실증하였다 구체적으로 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발 과제로수행되었으며 년부터 년까지계획되었다 총예산은 억원으로정부 억원 민간 억원을투자하여실증을수행하였다 한국

92 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 전력에서주관하였으며 삼성 효성 전력거래소 일진전기가참여하였다 한국전력은운용기술개발및비즈니스모델 경제성평가를담당하였으며 삼성 는대용량 급배터리와 를개발하였으며 효성은 급전력변환시스템과제어기개발을수행하였다 실증과정을통해 조천변전소 모선및스마트그리드실증단지풍력발전기와연계하여신재생연계실증을추진하였으며 부하평활화 피크부하감소 주파수제어등제주전력망을활용한다양한충 방전시나리오실증을수행하였다 서안산 신용인변전소 한전은지난 년 월 용 를 년까지구축한다는기본계획을수립하고 같은해 월 규모의 설비를서안성변전소와신용인변전소에설치완료하여시운전중이다 한개의변전소에 개의분할된시스템을구성하고 용 시범사업에국내기업의참여기회를확대하였다 구분전력변환장치배터리용도사업예산 서안산변전소 산전코캄 우진산전 화학 차주파수응답 분충방전용 약 억원 신용인변전소 테크삼성 삼성 차주파수응답 분충방전용 약 억원 시범설치된 가주파수조정역할을제대로하는지에대한기술적성능검증과계통영향등을객관적으로평가하기위해기초전력연구원에연구용역을의뢰하여그최종결과를지난 월 일발표하였다 기술성능검증은 의기본성능인용량과효율시험에서모두만족하였고주파수조정용 의 용성능은주파수응동특성시험 성능지수산정 알고리즘의적정여부등을평가하였다 용은응동특성시험 응답가능용량과속도조정율산정 알고리즘의적정여부를평가하여모두기술적요구값이상을나타냈다 또한 전력계통에있어서 의주파수제어효과를평가하기위해기존의발전기 조속기 와 의성능을비교평가하였다 용 가기존발전기의주파수조정예비력을대체하였을경우를가정하여시뮬레이션해본결과 동일한사고파형에대하여기존의조속기에

제 2 장기초자료분석 93 의한계통의주파수는 까지하락하지만 동일용량의 에의한주파수는 까지하락함으로써약 정도가개선됨을알수있었다 기존의조속기제어는사고발생후약 초만에최저점의주파수까지하락하지만 는약 초에최저점의주파수까지도달됨으로써 에의한제어가계통의주파수제어여유도를향상시킬수있음이확인되었다 전기사업법에는송전사업자인한전을포함한전기사업자들에게일정수준의전기품질을유지할책무를명시하고있다 주파수조정용 사업은송전사업자도전력신기술을활용하여적극적으로주파수조정을통해양질의전력을공급하면서저원가발전기의이용률을향상시켜전기요금상승을억제하고자하는사업이다 이를위한제도개선의일환으로이제까지전력시장에서발전사업자가해왔던주파수조정서비스를송전사업자도 를활용하여할수있도록전력시장운영규칙이개정중이다 한전은올해 억원을투입 총 의 용 를보급할계획이다 세부적으로신충주변전소 충북 신계룡변전소 대전충남 신김제변전소 전북 신화순변전소 광주전남 경산변전소 대구경북 의령변전소 경남 울주변전소 부산울산 다

94 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 3 장기술적타당성분석 동사업은예비타당성조사를거쳐이종 간연계실증의목표를위해 와 의 개세부사업으로추진을계획하였다 예비타당성조사당시의사업계획서에따르면 와 각각의실증연구외에도개별설치된이종 의통합운용을통해전력계통에서요구하는대용량 로의역할을실증하기위해 와 를동일사업내에서통합추진이필요한것으로기획하였다 구체적으로 는양수발전과비교되는장주기발전원의 역할과 는빠른동작과고출력특성을지닌송배전망연계의 역할을통합실증하는것이다 로구성되는송배전망연계 실증의세부내용에는현재추진되고있는내용인다양한기능의 를구성하여통합적으로제어하는실증연구가포함되어있다 예비타당성조사당시의사업계획서에서제시한동사업의목표는서로다른특성의 가분산설치및운영되므로 다양한 통합운용제어시스템을개발하여향후확대설치가예상되는이종 의통합제어실증을제시하였다 기술개발목적 기술개발내용 세부목표 양수발전과비교되는장주기 인 실증및빠른응답과고출력특성을지닌 의실증이구성되므로 서로다른특성의 통합운용제어시스템을개발하여향후확대설치가예상되는 의통합제어를실증 장주기 단주기 통합운용알고리즘개발 전력피크대응통합제어알고리즘개발 신재생연계운용알고리즘개발 를이용한전력피크대응 첨두부하 이상저감 이용율 가정 압축공기저장시스템 배터리에너지저장시스템 다양한형태의소규모전원을모아서마치하나의대형발전소처럼운전및제어하는가상의발전소

제 3 장기술적타당성분석 95 신재생전원출력변동율개선 출력변동율 이상저감 통상풍력발전기의분당출력변동율 분 신재생전원이용률 향상이용률향상 서남해안풍력단지이용률은 로예상풍력변동에의한추종운전여부주파수추종운전출처 : 산업통상자원부수정사업계획서 ( 예비타당성조사결과 ), 2012. 9 예비타당성조사통과이후동사업의공고과정에서 사업의토지제공및운영을담당하는 중부발전 이공기업의부채감축대응필요 컨소시엄참여기관의의지약화 사업화전망의불투명등의사유로추진이불가함을선언하였고 이로인해 연구수행을위한컨소시엄이구성되지못하고유찰되었다 이에산업통상자원부는 의정상추진을위해수차례노력하였으나불가피한상황으로인해 부분을제외하기로결정하였으며 차공고를통해 부문만단독으로추진하였다 이로인해사업초기에기획한 와 의이종 간연계실증의목표는 가제외되면서달성이불가능해졌으며 동사업은다기 통합운영의실증으로범위가축소되었다 결과적으로사업이목표한 이종 의통합운용을통한대용량 실증 이불가능해진상황이다 결과적으로 만의전체용량 에대한전력망활용 과 를 다기능으로구분한통합제어 실증만으로범위가축소되었다 주관부처는사업의구조의변경과정에서보완기획을수행하였지만 제외에따른사업차원의목표또는추진전략의조정이아닌 의신재생에너지연계성능시험설비구축및사업화를위한정책연구등 수준에서세부내용을강화하였다 구분 예비타당성조사결과 사업구조변경전 차공고 급 실증연구총괄 급 실증연구총괄 사업구조변경후 차공고 급 시스템통합및실증시험기술개발 급 시스템통합및실증시험기술개발 급 지상설비및기자재핵심기술개발 이상고압공기지하저장설비및기자재핵심기술개발 급 지상설비및기자재핵심기술개발 이상고압공기지하저장설비및기자재핵심기술개발 제외 급 전력계통연계및통합제어운영기술개발 급 전력계통연계및통합제어운영기술개발

96 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 송배전연계용 운용시스템개발 시설및장비구축 급이차전지및전지제어시스템개발 통합운영 급이차전지전력변환시스템 개발 이종다기 통합운용시스템개발 대규모 의전력망활용을위한운용알고리즘개발및실증 적용목적별 수요관리 안정도향상등 다기능 의통합제어시스템개발 급 실증시험장설계 건설및계통연계 급 용배터리의고성능화기술 대용량 에적합한전력변환장치 개발 및 통합제어운영기술개발 대규모 의전력망활용을위한운용알고리즘개발및실증 다수 의통합 감시제어시스템개발 다수 가연계된전력계통해석기술개발및시나리오분석 급 실증시험장설계 건설및계통연계 급 용배터리시스템고성능화기술 대용량 에적합한전력변환장치 시스템구축 신재생연계성능시험설비구축 신규 사업화를위한국내법규 제도정책연구및해외사업화모델개발 신규 제외 주관부처는 의장주기운전으로 운전을대체할수있으므로 통합운전실증에문제가없을것으로제시하고있지만 의장주기운전은 와동일한운전을실증하는연구로간주할수없다 의특성은장주기만이아니라대용량에너지저장에있으며 동사업에서는 를통한 급대용량 실증으로실제전력계통에서의전력피크와해상풍력대응가능성을확인하고자계획하였다 종합해볼때 초기의사업기획단계에서계획한 와 의이종 간연계실증의개념이사업추진과정에서이종이아닌 중심의다기 통합운영의실증으로범위가축소되었지만 사업차원의성과목표가조정되기보다는 만의기술적성능확보의과제수준으로단순히축소된것은사업의변경과정에서적절한대응이이루어지지않은것으로판단된다

제 3 장기술적타당성분석 97 연구개발수행자의선정평가과정에서컨소시엄구성업체의변동으로실증연구의가능성에부정적인영향이발생하였지만이를보완하기위한전략이구체화되지않은것으로조사되었다 주관부처는 차공고를통해한국전력공사주관의컨소시엄을선정하였는데 선정평가위원회의구성 평가기준은적절한것으로조사되었다 다만 실증연구의기반이되는총 용량의배터리개발중 를담당하는 화학 이노베이션 이선정평가과정에서컨소시엄참여를포기한것으로확인되었다 세계적인수준의배터리제작기술을보유한국내 개업체중에서삼성 는초기부터참여의사가없었고 나머지 개업체는컨소시엄에참여하였으나선정평가전이노베이션 과선정평가후 화학 이참여를포기하였다 공모접수 협약 주관한국전력주관한국전력 개발 배터리개발 현대중공업 산전 우진산전 플라스포 인텍 이엔테크놀로지 대기업 중소기업 화학 이노베이션 인셀 탑전지 오렌지파워 에너테크 대기업 중소기업 선정평가 개발 배터리개발 기초전력연구원 산전 우진산전 플라스포 인텍 이엔테크놀로지 대기업 중소기업 인셀 탑전지 오렌지파워 중소기업 서울과기대 서울대 인하대 전북대 배터리 현대중공업포기 화학 포기 이노베이션 포기 에너테크포기 동사업의기획과정에서주관부처가제시한실증연구의개념은부품또는단품단위의기술개발이거의완성된시점에서각구성요소를통합한시스템이실제의적용현장에서사용될수있는지확인하는것으로정의하였다 또한 기획과정에서 와비교할때국내의기술수준이낮아서시기적으로단기간내에실증연구수행이어려운 등의배 전력제어및조정시스템

98 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 터리기술은동사업의실증연구대상에서제외된바있다 이를고려할때 국내에서배터리셀제조의국제경쟁력을갖춘업체가모두컨소시엄의참여를포기하면서 상대적으로개발역량과경험이부족한중소기업중심으로새롭게배터리를개발하고이를연계하여 등의실증연구를수행하는것은실증연구의불확실성이높아진것으로분석되었다

제 3 장기술적타당성분석 99 이슈 문제 급성장하는 시장에서최고수준의국내이차전지기술력을기반으로시장선도 전력피크대응을위한추가예비력및수요관리자원확보필요 과부하에따른대규모정전사고발생가능성 신재생전원확대를위한대비필요 풍력발전의과도특성존재 목표 안정적이고효율적인전력공급시스템구축및신재생에너지확산촉진을위한 실증연구 급 대규모 실증및운영기술개발 첨두부하 이상전력피크저감 사업계획서원안 신재생전원출력변동률 이상저감 사업계획서원안 신재생전원이용률 향상및풍력변동에의한주파수추종운전 사업계획서원안 년까지 세계 대강국도약및세계시장점유 사업계획서원안 수혜자 개발자 배터리 개발업체 운영자 전력망운영자 투입 활동 산출 성과 영향 해외사업진출의 급 발판마련고출력배터리 실증연구 다기종 의시스템 시스템효율적피크대응 년 억원 급대용량 예비력및 정부 억원 실증수요자원다양화 통합감시제어 통합운용제어 전력공급안정성시스템 및증대및신재생알고리즘수용능력향상 가정 를통한전력피크대응가능 계획한배터리 개발의완성도가높아실증이가능함 에너지저장기술개발및산업화전략 세계시장점유 을위한실증필요 서남해안해상풍력단지 의시간당출력변동량대응을위해 용량필요 배터리설치비용의하락과효율및수명개선을위해 이상개발필요은 출력을위해 이상출력특성요구함

100 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 년도사업기획시점에해결하고자선택했던문제이슈들은최근의급격한환경변화로인해일부상황이변화되었으므로 이를적절하게검토하여동사업에반영할필요가있다 년도기획당시에는 시장이본격화되지않았으며 국내의기술력을바탕으로 년까지 시장의 시장점유를목표로동사업이기획되었다 최근발표된 분야의 기술경쟁력과시장점유율자료에서국내업체가최상위권으로평가받고있으므로 추가적인배터리기술개발에대한지원보다는 등의대외경쟁력확보를위한체계적인전략이필요한것으로조사되었다 최근 의 분야기술경쟁력분석결과 화학과삼성 가각각세계 위와 위로평가되었으며 의 분야시장점유율분석결과 화학과삼성 가각각 로세계 위와 위로평가되었다 기술경쟁력순위 년 리튬이온 시장점유율 년 출처 : 기술경쟁력 (Navigant research, 2013), 시장점유율 (B3 report, 2014) 전체원가중배터리의비중이 수준이며 그외 시스템통합등의비중이 각각 수준이므로 세계시장을지배하기위해서는이미세계시장의 이상 점유하고있는이차전지외에도 등의기술경쟁력확보로 전체시스템의 동반성장을위한전략적인선택과집중이필요하다 전력수급및부하특성을고려할때 가전력피크대응의근본적인해결책은될수없 으며 일부특수한상황에서만활용할수있는수단임을인지해야한다 특히 년도의 순환정전이후에수립된제 차전력수급기본계획 년 에서대규모설비확충이 공고기획보고서 사업의제외로달성이불가능한목표임 용량산정의근본적목적은서남해안풍력단지의출력변동에대한대응인데 동사업의실증연구는기본적으로육상 해상풍력 피크저감 신재생연계성능평가 로배분됨

제 3 장기술적타당성분석 101 계획되었으므로 를활용한전력피크대응의가능성은낮아진다 소비전력의최대 최 소편차가크고 원자력과같은기저전원의구성비가높지만예비력이부족할경우가양수 발전 등의활용이가능한조건인데 소비전력의편차가작고 예비력도충분하다면 활용의가능성이낮아지는것이다 이와관련된 년 월의국회 전력수급전망과 전력산업의미래 정책토론회 년 월의국회예산정책처 전력수급기본계획의사전평 가 등에따르면 지난 년 순환정전이후제 차전력수급기본계획 년 에 서전력수요의과대예측과과도한발전소승인에따른다양한문제의발생이지적되었다 특히 제 차전력수급기본계획에서과도하게전원설비를늘려전력공급의과잉현상으로 인해 년에는전력예비율이 수준에달할것으로예상되며 원자력등의기저발전 외의발전설비는가동이중지될수있음을우려하였다 구분 세부내용 중점방향 안정적인전력수급을위한발전설비확충 설비예비율 증가 과대증가 전력수요예측부정확 과대추정 발전설비의과도한증설문제 출처 : 전력수급기본계획의사전평가 ( 국회예산정책처, 2015 년 2 월 ) 년부터 년까지 년동안정부가목표로한적정설비예비율 을초과해최대 까지높아질것으로예상 과거의설비예비율이 수준인데 는상당히높은수준임 제 차전력수급계획에서의 년최대전력추정치대비실적치는낮게나타남 증가율대비전력소비증가율도크게하락함 원자력과석탄화력으로연간전력수요를충당할수있을만큼기저발전의비중이높아짐 년부터 년까지 년동안 발전기는유휴설비로전락할가능성이높음 풍력등신재생전원확대를대비한 분야는동사업의협약이지연되는과정에서정부및민간을통해다양한실증및연구가수행되고있으므로 이를고려한차별화된실증연구전략을수립할필요가있다 산업통상자원부에서추진하고있는 친환경에너지자립섬조성사업 은신재생출력안정화및전력저장을통한에너지공급모델로 를선정 년 월 하였고 남동발전은 년까지국내최초의신재생에너지연계형 년 월 일국회의원회관제 소회의실 전력수급기본계획의사전평가 국회예산정책처 년 월 전력의총공급능력에서여름이나겨울성수기의최대전력수요를빼산출하는수치로 전력여유가얼마나되는지를나타냄

102 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 상업용 급 를영흥풍력단지내구축하고있다 특히 년이후부터는정부에서도풍력등신재생전원과연계한많은연구개발과제를추진하고있는것으로조사되었다 과제명사업명기간과제내용 해상풍력발전용 이상 급고압전력변환장치개발 신재생에너지융합 전력변환장치최종시제품제어알핵심기술개발 고리즘개발및설계제작 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발 신재생에너지 스마트그리드용신재생에너지저장시스템개발 스마트그리드용신재생에너지원의운영시스템구축및실증 스마트리뉴어블 에너지자원융합 원천기술개발사업 전력산업원천기술개발사업 중소기업기술혁신개발 전력산업융합원천기술개발 전력산업융합원천기술개발 구축 운용기술개발및네트워크 실증단지내마이크로그리드계통최적설계및해석 신재생에너지 태양광 풍력 연료전지등 용신재생에너지저장시스템및피크전력제어기술개발 풍력발전안정화를위한 제어튜닝및통합실증 급풍력및태양광발전시스템연계에너지저장장치의실증사이트통합실증시험 산업용수용가를위한신재생에너지연계및수요관리기능을보유한 구축및운용실증 에너지자원융합핵심기술개발 전남권산업단지내신재생에너지발전자원활용 독립형풍력기반 시스템개발 급풍력발전기용저전압수용운전 을위한리튬이온파워모듈형에너지저장장치개발 스마트그리드구축용 태양광 풍력 전력변환장치의신뢰성향상기술 수요반응시장참여가가능한중소형태양광 기반에너지관리시스템개발 그리드적응형해상풍력발전단지전력시스템설계및제어기술개발 단계 연계형스마트풍력에너지운영시스템 개발 광역경제권선도산업육성 소재부품기술개발 부품소재산업경쟁력향상 전력산업융합핵심기술개발 독립발전형하이브리드 풍력발전 태양광발전 시스템구축및실증 셀유니트 카트리지 시스템구조합리화 풍력 태양광계통형인버터신뢰성향상및계통연계형 안정화 분리형멀티시스템인터페이스지향단말장치 에너지관리게이트웨이 개발및태양광 배터리 관제기능고도화 풍력단지제어시스템 통합 을고려신재생에너지융합 한계통평가및해상풍력전력품원천기술개발 질모니터링시스템개발 광역경제권선도산업육성 도입에따른풍력단지전력망연계형 모델링및전력운용효율의극대화

제 3 장기술적타당성분석 103 예비타당성조사당시의사업계획서는 실증시설구축용량에따른첨두부하저감 풍 력발전의출력변동률개선및이용률향상등사업차원의목표가존재하였으나 가 제외된이후에는 과제수준으로성과목표가축소되었다 변화를반영한사업차원의 성과지표가보완되지않고 오히려사업차원의성과지표개념이소멸되었다 결과적으로 초기의 와 로구성된대규모사업계획이 중심의과제수준으로축소되면서 목표도과제의기술적성능중심으로구성되었으며 단순히기술개발로확보하고자하는 성능만제시될뿐 실증연구로해결하고자하는문제이슈의해결정도와연계성을파악할 수없는문제점이존재하고있다 평가항목 주요성능 대용량 설계및시스템통합 단위 전체항목에서차지하는비중 제어알고리즘개발건 제어반응속도 제어알고리즘정확성송전용 관련표준제안 세계최고수준보유국 보유기업 연구개발전국내수준 개발목표치 평가방법 성능수준성능수준 차 차 차 차년도년도년도년도 미국 자체평가 미국 자체평가 미국 자체평가 미국 자체평가 건 자체평가 시스템 효율 미국 배터리시스템에너지밀도향상 기준 배터리시스템출력향상 최대효율 단방향 이상 제어전력오차율 통합운용제어기술 통합운용제어추종도 한국화학 화학 삼성 스위스 스위스 기준 기준 자체평가 자체평가 자체평가 공인시험성적서 공인시험성적서 자체평가 자체평가

104 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 로축소된사업을통해궁극적으로확보할수있는목표는송배전급의대규모 시장에서국내 확보를통한시장경쟁력확보이므로 이를고려한사업차원의목표재정립이필요하며 실증을통해세계시장경쟁력확보에기여할수있는성과지표도발굴해야할것이다 최근의 분야의환경변화를고려할때 기술에대한정부의대규모지원을축소할필요가있다 시장은급격히확대되고있으며 삼성등국내 업체가세계최고의기술력으로평가받고있으므로 정부의시장개입이불필요한시장실패가능성이낮은기술분야로볼수있다 특히 동사업의배터리부분에서제시한기술개발목표는현재대부분국내업체가세계최고수준을보유하고있는데 중소기업이정부지원으로관련기술을확보하는개념이다 따라서동사업은배터리중소기업의핵심기술확보지원에의미를부여할수있지만 이는확보된국내기술력을기반으로 등 전체시스템차원의실증연구를제시한동사업의목표및방향과다른개념이다 또한 이미각응용분야별 실증연구가수행되었고관련시장이확대되고있는데 단지여러응용분야의 통합운영을위해대규모실증연구를추진하는것은비효율적일수있음을고려해야한다 현재 관련배터리 등은많은연구가수행되고있으며 국내업체의기술력과배터리시장점유규모를볼때정부주도의대규모지원의필요성은높지않다 특히 동사업에참여하는일부 업체 산전 우진산전 테크놀로지 는한국전력공사가추진하는주파수추종 구축사업에도기술력을인정받아참여하고있으므로 정부의추가적인실증연구지원의필요성은낮지만다목적 실증으로 사업화의가치제고를위한연구의필요성은일부고려할수있다 따라서 정부가추진한유사한선행실증연구결과에대한객관적평가와분석을바탕으로규모확대를통한추가적인실증연구의필요성이제시되어야의미를부여할수있지만 동사업에서는이를고려한근거는제시되지않았다

제 3 장기술적타당성분석 105 국내최고수준의배터리업체들이동사업의참여를포기하면서중소기업중심의핵심기술확보로변화되었고 이에따라동사업이목표하는실증연구수행에불확실성이존재하고있다 예비타당성조사과정에서주관부처는 의다양한배터리타입중에서국내의높은 기술력을바탕으로사업초기부터안정된실증연구를시작하기위해 와 를포기하고 로집중하는것으로계획을변경하였다 구분원안변경안 대상배터리 다양한전지운영전략수립및최적전지도출 단일기종 국내기술기반이취약하여단기활용이불가능한전지제외 배터리용량 사업기간 년 년 기술성숙기간고려 년 년 기술기반활용 출처 : ESS 사업예비타당성조사보고서 하지만 기획시참여를예상했던기술력을갖춘국내대기업은민간재원의부담등을이유로모두참여를포기하였다 따라서 동사업에참여하는배터리업체는정부의지원을통해 의기술과경험을확보하고자하는 개의중소기업으로구성되었으며 각자의기술적기반을활용하는독립적인방법으로고출력 고밀도배터리기술확보에도전하고있다 탑전지는수명특성이우수하나에너지밀도가낮은 양극 오렌지파워와인셀은에너지밀도가높으나수명과안정성이떨어지는 와 로각각개발방향을제시하고있다 업체별셀의특성이다르므로개발되는배터리특성에도차이가존재하게되는데 실증연구를위해서는 에적합한최적의시스템으로 중에서선택과집중을통한개발이효율적일수있다 업체별로다양한배터리유형으로구성해야할필요성이낮으며 오히려개발실패에따른실증사업의위험부담이증가할수있다

106 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 업체명기술분야판매실적 탑전지 오렌지파워 인셀 리튬인산철 전지기술확보및연간 양산라인을보유한중소기업 년설립 과니켈계 과리튬계 리튬인산철계 양극소재전지개발경험을보유한벤처기업 년설립 삼성 의 로단위모듈을생산하는중소기업 전신기업인 의 납품경험 국내수십 수백 공급 자체보유한기술경험이많지않음 년이후국내외공급 최근정부와민간주도의 실증및상용화사업이다수추진되었으나 동사업에참여한오렌지파워 인셀 탑전지의참여실적은상대적으로저조하므로 동실증사업추진을위한 급 용배터리제작경험및신뢰성이확보된것으로간주하기어렵다 기술개발역량과경험측면에서국내최고수준의업체와비교하기어려우며 결과적으로기존에확보된높은기술력을이용하는실증연구보다는중소기업의역량강화로사업의특성이변화되었다 이러한기술역량확보이슈로인해배터리기술이안정적으로확보되어야 기술이연계되고이를통해 의통합운영기술이확보되는과정에문제가발생될수있다 특히 동사업을통해확보하고자하는높은 전지기술은저출력운전에서성능이우수할수있지만 에너지밀도 발열수준및경제성측면의검토가필요하므로실증용량산정의재검토가필요하다 배터리기술개발의리스크외에도 를구성하는각기술별로동사업이목표한 확보전략이다르지만 이를고려하지않고단순히통합적으로한개의사업에서실증연구를추진하는과정에서비효율적요소가발생하며 이로인해실증연구의의미가약화되었다 국내 기술력강화측면에서 기술의강점을활용하여상대적으로미흡한 의역량을확보할수있는전략이필요하지만 중소기업의배터리기술역량확보를위해새로운소재를활용하여높은 배터리를개발하므로 전략과다른특성이존재한다 동사업의목표가 기술경쟁력과 확보라면 새로운소재를활용하여높은 배터리를개발할필요가없으며 일반적으로 분야에서많이적용되는배터리를활용할필요가있다 국내 기술은공급능력에비해 신뢰성 이확보되지않은문제점이존재하므로 확보를위해서라면 검증된배터리 와연계된 기술개발및중장기실증운전을

제 3 장기술적타당성분석 107 통한신뢰성확보가필요하다 마찬가지로다양한배터리와 로구성된 의통합운영을위한 분야의 확보를위해서라면 검증된배터리와검증된 를활용한운영이필요하다 한편 세부기술개발내용중 및 개발을위한대학의연구내용에동사업의목표및범위와연계성이낮은용역과제가추진되고있다 일부기관에서수행하는용역연구는해외시장진입전략 경제성평가모형 사업화지원정책등의내용으로동사업의연구개발및실증과직접적인연계성이없는것으로분석되었다 학교명연구내용정부예산 인하대 경제성을고려한 운영알고리즘개발 억원 년 업체 업체 업체서울대서울과기대 업체 업체전북대학교 업체 서남해해상풍력단지시뮬위한과도현상해석 해외사업모델발굴및시장진입전략수립 실험기반열화모델개발및 개발 시스템구조설계및안정성을고려한 운영알고리즘개발 상위 의상호운용성측면의계통제약을고려한모듈및다중 그룹의최적충방전전략결정모듈설계 비용과편익을산출하는표준절차를수립하여대용량 의경제성평가표준프로토콜개발 신재생발전원을고려한확률론적인신뢰도평가기본모델개발 실계통풍력도입에따른 의신뢰도영향분석및종합정보시스템개발 의전력계통운영예비력확보방안연구 주파수추종제어에따른운전예비력시험운전및기준 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년 억원 년

108 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 도출 업체 관련법규및사업화지원정책도출및효과분석연구 억원 년 업체에서수행하는 해외사업모델발굴및시장진입전략수립 연구는동사업의결과를바탕으로민간자체적으로고민해야할문제이므로동사업의범위에서제외하였다 업체에서수행하는 비용과편익을산출하는표준절차를수립하여대용량 의경제성평가표준프로토콜개발 연구는전력산업내에서 의다양한적용방안에따라구성되는 의비용과 의각적용방안으로발생할수있는편익요소들을도출하고해당편익을산출하는표준절차를수립하여대용량 가전력계통내다양한분야에서활용하기위한경제성평가표준프로토콜개발을최종목표로제시하고있다 사회적관점 전력회사인유틸리티관점 투자자관점 소비자관점등산업전반에서의다양한이해당사자들의관점에따른경제성평가결과를제시할수있도록세분화된평가모형을구축하여향후전력산업내에서의 투자적정성판단에활용하는것을목표로하므로 동사업의실증연구와는직접적인연계성이낮은것으로판단하였다 마지막으로 업체에서수행하는 관련법규및사업화지원정책도출및효과분석연구 는동사업에서계획한실증연구의범위를넘어선연구이므로동사업의범위에서제외하였다 실증연구의핵심성과지표는배터리출력및용량기준의 를구축하는것인데 현재수립된배터리출력및용량은서남해안해상풍력단지구축과연계하여시간당출력변동량에대응하도록계산된규모이므로 해상풍력단지구축지연에따른실증연구의배터리규모재산정의필요성이존재한다 주관부처는동사업기획당시실증이시작되는 년경에고창 센터인근에 규모의해상풍력단지가조성되는계획을참고하여 빠른응용특성을갖는 를통해한계수용량이상발전되는풍력발전기의출력을저장 방전하여전체풍력단지의이용률향상에대한실증을계획하였다 규모의서남해안풍력단지의시간당출력변동량을예측한결과출력변동횟수의 이하는시간단 의변동폭을갖는것으로예측되었으며 의변동량에대응하기위하여배터리 이용범위를최대용량의 로가정하여배터리용량을

제 3 장기술적타당성분석 109 로구성하였다 전지의 는순간적인출력변동에대비하기위해 이상으로설계하고 출력은 전지기준 감당 이상으로설계하 였다 출처 : http://www.kowp.co.k, 한국해상풍력 ( 주 ) 하지만최근한국해상풍력 주 은 단계 가 년에구축될것으로발표하였으며 동사업의종료가 년 월이므로목표한 용량에대한실증이불가능한것으로조사되었다 한국해상풍력 주 의서남해해상풍력실증단지개발사업시행계획변경안에따르면 단계 실증 년 년구축 단계 시범 년 년구축 단계 확산 년이후진행으로제시하고있다 구분 기획시점의단지구축계획 실증단계 시범단계 확산단계 현재단지구축계획 실증단계 시범단계 확산단계 동사업의사업기간설계개발설치실증 풍력단지구축전에 를구축하고 이후풍력단지가구축되면 실증연구를진행하 는것은사업종료시점에해상풍력의이용률향상이라는 실증연구의목표달성여부

110 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 를판단할수없고 가격의하락추세를고려할때손실이불가피하므로적절하지않다 주관부처는서남해안풍력발전단지지연시 사용될터빈과전력송전시스템의통합모의시뮬레이션개발로풍력발전단지의출력변동을모의할계획을수립하고있지만 실증연구의위치 용량등의산정과정과근거를고려할때적절한대안이될수없다 주관부처는새로운용량산정의근거로변압기용량을고려한현수준유지의필요성을제시하였으나 용량산정은 변전소의변압기용량 을고려하기보다는 실증의목적에따라결정되어야하며 변압기이하의용량에서도충분히송배전용 실증이가능한것으로조사되었다 용량은 의활용방안에따라달라질수있으며 실증의효과는규모와직결된문제가아니다 물론시스템전부하또는부분부하조건에서그효과와문제점을식별하고대비해야할필요는있으나규모의크고작음이큰문제가되지는않는다 국내 설치사례및전력계통전문가검토결과 변압기의용량보다낮은 를연계하여실증하는것에문제가없는것으로조사되었다 실제국내변전소에서통상 조천 호남 의실증이수행되었고 최근주파수추종 실증은 신용인 서안성 수준임이확인되었다 종합할때 서남해안풍력단지구축지연으로인해 구축의근거가소멸되었으므로 동사업의목적과방향에맞는적정 구축규모의재산정이필요하다 특히 동사업은중소기업의배터리개발결과에대한불확실성이존재하므로 대규모실증연구보다는배터리개발의리스크를최소화하는소규모실증연구를검토할필요가있다

제 3 장기술적타당성분석 111 사업차원에서는차별성이존재하지만 산업통상자원부의기존에너지자원또는전력산업분야의사업내에서연계 조정이필요한유사과제들은일부존재하는것으로분석되었다 부처 사업명 유사과제수 에너지자원융합핵심기술개발 전력산업융합원천기술개발 산업통상자원부 에너지자원융합원천기술개발 전력산업융합핵심기술개발 지역특화산업육성 유사과제의비중이높은사업중에너지자원융합핵심 원천 기술개발사업 전력산업융합핵 심 원천 기술개발사업등의세부내용검토결과 동사업과목적및지원분야의범위에차 별성이존재하는것으로분석되었다 사업명목적주요분야 에너지자원융합핵심 원천 기술개발사업 산업통상자원부 전력산업융합핵심 원천 기술개발사업 산업통상자원부 에너지공급의안정성및효율적사용기반을확보하고 국가 에너지효율향상기술개발에너지자립도를제고하여 기 온실가스처리기술개발후변화협약고유가등에너지 자원기술개발환경변화에적극대응하고창 상용화기술개발조경제기반마련을위한기술개발지원 신성장동력확보차원및기후변화대응차원에서녹색전력 수화력발전기술개발 사업에대한지원을강화 스마트그리드기술개발하고관련인프라정비구축 사업기간 년이후계속사업 년이후계속사업 사업규모 년까지 억원 년까지 억원 그외광역경제권선도산업육성사업 지역특화산업육성사업등은지역발전과관련된사업 으로동사업과목적및지원분야의범위에명확한차별성이존재하고있다

112 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 과제측면에서는유사하거나연계활용될수있는 분야의과제가존재하는것으로분석되었다 검토된 개의유사과제중 개과제가동사업기획시점인 년이후에추진되는것을볼때 예비타당성조사이후 와관련된연구과제가급격히증가한것으로판단된다 유사과제의유형을볼때 풍력등신재생에너지와연계된 개발이가장많으며 수요관리와연계된 도다수추진되었다 동사업은 단위용량및 통합운영측면에서일부차별화될수있지만 그외각 응용분야별연구는이미많이수행된것으로조사되었다 사업명과제명기간분야 광역경제권선도산업육성 부품소재산업경쟁력향상 산학연협력기술개발 소재부품기술개발 신재생에너지융합원천기술개발 신재생에너지융합핵심기술개발 에너지자원융합핵심 원천 기술개발 연계형스마트풍력에너지운영시스템 개발 스마트그리드구축용 태양광 풍력 전력변환장치의신뢰성향상기술 전력품질개선및부하안정화를위한소규모 급 시스템개발 급풍력발전기용저전압수용운전 를위한리튬이온파워모듈형에너지저장장치개발 그리드적응형해상풍력발전단지전력시스템설계및제어기술개발 단계 해상풍력발전용 이상 급고압전력변환장치개발 풍력 신재생 태양광 풍력 풍력 풍력 급리튬이온전지에너지저장시스템실증 급 가정용계통연계형전력제어시스템개발 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발 모듈형복합분산전원시스템개발및실증 비상전원기능을갖는수요관리용하이브리드에너지저장시스템개발 가정용 신재생 태양광 수요관리 산업용수용가를위한신재생에너지연계및수요관리기능을보유한 구축및운용실증 해외수출형중소형분산에너지저장장치및통합관리시스템개발 수요관리

제 3 장기술적타당성분석 113 신재생에너지 설치및실증등 신재생 전력산업융합핵심 원천 기술개발 중소기업기술혁신개발 지역특화산업육성 지역혁신창의인력양성사업 스마트리뉴어블 스마트그리드용신재생에너지원의운영시스템구축및실증 전력계통주파수조정용 운영시스템및전력시장제도개발 용 계통연계고효율하이브리드태양광 개발 수요반응시장참여가가능한중소형태양광 기반에너지관리시스템개발 스마트그리드용신재생에너지저장시스템개발 신재생 신재생 태양광 수요관리 신재생 마이크로그리드형스마트 기술개발 전력수요반응형 급스마트에너지저장시스템개발 분산형보호회로를접목한에너지저장시스템용배터리관리시스템개발 수요관리

114 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 민간업체자체적으로다양한응용분야의 실증연구가추진되고있으며 특히 는현재기술적실증보다는경제성에대한논리가더중요하게작용되고있다 민간의연구개발측면에서는초기에는 용 기술개발에집중하여상용화기술을확보하였으며 최근에는장주기 인 등으로연구개발이다변화되는추세이다 의응용특성을고려한분야별실증연구도활발하게추진되고있는데 대표적으로주파수조정분야는한국전력공사에서실증사업을통해 년까지 설치를추진하고있다 출처 : 에너지관리공단 (KOREA ESS Conference 2015) 는신재생연계 계통운영보조 수요반응등에서사업모델을형성하고있으며 이를 위해정부및민간에서다수의 가설치및운영중에있다 자료 : ( 주 ) 효성 (KOREA ESS Conference 2015)

제 3 장기술적타당성분석 115 특히 한국전력공사는자체적으로 종합추진계획을마련하였으며 이를바탕으로주 파수조정 피크감소 신재생출력안정중심의기반기술확보를추진하고있다 출처 : 한국전력 (KOREA ESS Conference 2015) 한국전력공사의주파수조정용 연구는 년부터 개월동안 억원 규모로추진되고있으며 높은 배터리시스템에대응하는기술을보유한국내대기업이참여하고있다 과제명추진기간사업목표비용및규모참여업체 주파수조정용 구축사업 개월 월설치완료 월시운전 주파수조정용 의시범사업추진으로기반기술확보 구분 신용인신용인서안성서안성 분 분 분 분 용량 비용 억원 억원 억원 억원 용량 비용 억원 억원 억원 억원 배터리 삼성 화학 코캄 테크놀로지 산전 우진산전

116 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 기타 제어시스템구축은 사업자역무에포함됨 주파수추종 기능 는방전가능용량 분으로구축 자동발전제어 기능 는방전가능용량 분으로구축 배터리 는제한없으며지정된방전가능용량 분 을만족시키기위해제작사별로설치용량을제시함 한국전력공사는피크저감운전및풍력안정화부분에대해과거에정부지원으로조천변 전소에구축된종료된 시스템을활용하여 년까지자체연구를수행하고있다 과제명추진기간사업목표설비용량주요내용 조천변전소 추가실증연구 조천 과제종료후 개월 장기실증운전을통해배터리열화및수명에대한분석을위한 확보및기능개선 산업부지원과제 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발과제 억원 년 로개발된 설비를장기적으로운전하여배터리의열화를분석하기위한장기실증데이터구축 피크저감운전및풍력안정화운전장기실증시행 장기실중에따른배터리충방전운전이력과배터리수명의상관성분석 실증수행중알고리즘개선사항도출및성능개선 그외 남동발전의경우 국내최초로풍력연계형 급 사업을영흥풍 력단지내추진중에있다 과제명 추진기간 설비용량 풍력연계형 사업 구축완료 효성 화학 주요내용 남동발전영흥화력본부내 급풍력단지에서생산된전력을저장했다가 계절별피크시간대방전함으로써 국가전력공급에기여 개선된신재생에너지공급의무화 제도에따른 용신재생에너지공급인정서 를획득해수익을확보

제 3 장기술적타당성분석 117 대표적으로제주도조천변전소의 효성 삼성 실증연구 억원 등을바탕으로신재생전원출력안정 주파수조정등의 기능에대한실증은일정수준완료된것으로파악되었다 주파수조정의경우완료된실증연구를바탕으로한국전력공사에서 년하반기시범운전을위해 사업을추진하고있으며 이후 년까지 확대를계획하고있다 전력거래소는호남화력에서 화학 이노베이션 효성 산전 전기연구원 산업기술대 동서발전등과함께 전력계통주파수조정용 운영시스템및전력시장제도개발 연구 급 년 년 억원 의실증설비공사를착공하였다 신재생출력안정화의경우도제주도조천변전소에서실증연구를완료한상태이므로 선행실증연구결과에대한객관적평가와분석을바탕으로규모확대를통한추가적인실증연구의필요성여부를검토해야한다 최근 년 월 산업부에서추진하고있는 친환경에너지자립섬조성사업 에신재생출력안정화및전력저장을통한에너지공급모델로 가추진되므로 실증단계는넘어선것으로판단된다 그외 남동발전은 년까지국내최초의신재생에너지연계형상업용 급 를영흥풍력단지내구축을진행중이다 분야는동사업에참여하는업체가이미주파수조정 등의상용시설구축에참여하고있으므로 유사한송전급 의 개발을위해대규모실증연구를수행할필요성이낮은것으로조사되었다 한국전력공사의주파수조정 사업 서안성 신용인 은송변전급 에해당하며 제주도조천변전소에서실증을완료후 년 월시범운전을위해구축하고있는데 배터리는삼성 화학 코캄이각각 규모로참여하며 는 산전 우진산전 테크놀로지 가상용시설구축의기술력을인정받고참여하고있다 산전과우진산전은 친환경에너지자립섬조성사업 에도참여하고있다 한편 상대적으로취약한 기술의국제경쟁력확보를위해신뢰성확보차원의소규모정부지원은고려할필요가있다 과제명 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발

118 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 4 장정책적타당성분석 동사업의상위계획과의부합성은중대형 기술개발과신재생에너지연계등의개념 을토대로검토를하였으며 필수계획으로제 차과학기술기본계획을 선택군계획으로 제 차에너지기술개발계획을분석대상으로선정하였다 검토결과 필수계획인제 차과학기술기본계획은고효율전지개발측면에서는연계성 이존재하나 개발범위가슈퍼커패시터 등의차세대전지로한정되어동사업과의부 합도는보통인것으로판단하였다 선택군계획인제 차에너지기술개발계획의경우 피 크부하용 연계형 신재생에너지연계형 차세대리튬전지기술개발 등을 포함하여부합도가높은것으로판단된다 필수계획및선택군계획을종합하여분석한결 과동사업의상위계획과의부합성은 대체로적절 한수준으로판단하였다 구분 계획명 부합성 낮음 보통 높음 필수계획제 차과학기술기본계획 선택군계획제 차에너지기술개발계획 필수계획선택군계획 부합도낮음부합도보통부합도높음 부합도높음보통대체로적절적절 부합도보통대체로부적절보통대체로적절 부합도낮음부적절대체로부적절보통

제 4 장정책적타당성분석 119 제 차과학기술기본계획은과학기술기본법제 조에따라수립된과학기술분야의최상위법정계획으로그동안의과학기술정책성과를기반으로미래지속가능한국가성장과국민행복 인류발전에기여하기위한창조경제실천전략이다 제 차과학기술기본계획은 년에서 년까지의계획으로 창조적과학기술로여는희망의새시대 를비전으로설정하고 연구개발경제성장기여율 신규일자리 만개창출 과학기술혁신역량세계톱 달성 을성과목표로제시하고있다 이를달성하기위해주요국의과학기술정책동향 국내과학기술경쟁력 환경변화와전망을분석하여도출된 개전략분야를고도화 하는하이파이브 전략을제시하였다 하이파이브 전략은 개전략분야를 개분야 개과제로추진하며 개과제중 개는과학기술정책전문가그룹설문조사결과 국정과제와의관련성을고려하여중점과제로관리하고있다 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차과학기술기본계획, 2013.7.

120 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 차과학기술기본계획의 국가전략기술개발 전략분야의 미래성장동력확충 분야는성장잠재력둔화 저상장기조를극복하기위해신산업발굴및미래성장동력관력기술의수준향상을목표로하고있으며 세부추진과제로 미래에너지와자원확보활용 보건의료글로벌시장선점 등을제시하고있다 국가전략기술개발 부문 융합신산업창출미래성장동력확충깨끗하고편리한환경조성건강장수시대구현걱정없는안전사회구축 세부추진과제 인터넷신산업육성 기반 혁신역량강화문화관광콘텐츠첨단화스마트교통물류시스템구축주력수출산업고도화미래에너지와자원확보활용보건의료글로벌시장선점농림축산식품고부가가치화우주항공국방의성장동력화해양수산의미래산업화기후변화대응력강화환경보전복원시스템고도화생활공간편의성향상국토인프라선진화난치성질병극복환자맞춤형의료서비스실현저출산고령화대응강화선제적자연재해대응과피해최소화사회적재난대응체계확보식량안보와식품안전향상 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차과학기술기본계획, 2013.7. 이중 미래에너지와자원확보활용 세부추진과제의경우 미래자원의친환경적활용가능성확대 소비효율화시스템설치 등을포함하고있어동사업의리튬배터리를활용한대용량에너지저장시스템의운용기술개발과일부연관성이존재한다 하지만 미래에너지와자원확보활용 과제에속한국가중점과학기술중 고효율전지 는 를위한이차전지를포함하지만 세부적으로연료전지 슈퍼커패시터 등차세대전지중심이며동사업의리튬배터리중심의 는포함되어있지않아 부합성은보통으로판단된다

제 4 장정책적타당성분석 121 미래에너지와자원확보활용 바이오에너지 태양에너지 고효율석탄가스화 액화발전 환경친화형고성능전력수송 자원개발처리 수소에너지 폐자원에너지화 고효율전지 무선전력전송 무선충전 유용폐자원재활용 원자력 풍력발전 기계적에너지저장 열에너지네트워크 지열 스마트그리드 자원탐사 출처 : 미래창조과학부등, 제3차과학기술기본계획, 2013.7. 에너지기술개발계획은국가에너지기본계획과관련되어에너지이용및신재생기술 개발 온실가스감축등을포괄하는기술개발계획으로 에너지법제 조에따라 년마다 년이상을계획기간으로수립시행되는법정계획이다 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차에너지기술개발계획, 2014.12

122 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 제 차에너지기술개발계획은제 차국가에너지기본계획에따른정책변화와기술패러다임에대응하고 기술융합에의한창조경제실현을목표로조기수립되었으며 년부터 년까지의중장기에너지기술개발방향과사업화촉진정책을제시하고있다 제 차에너지기술개발계획은 신산업창출과혁신생태계구축으로에너지기술선진국도약 이라는비전으로 산업경쟁력의강화 기술혁신을통한기후변화대응 생산성의향상 을정책목표로정하고있으며 대전략 대과제와 에너지기술혁신프로그램 을제시하고있다 에너지기술혁신프로그램 으로 프로그램을추진하며 프로그램은공급 수요관리분야 개의중점프로그램과융합혁신의 개의혁신프로그램으로구성되어있다 프로그램중 수요대응형 미래형고효율에너지변환 저장 프로그램의경우 피크부하용 연계형 프로젝트와차세대리튬전지기술개발프로젝트를포함하고있어 동사업의리튬배터리를활용한대용량에너지저장시스템의운용기술개발과상당한연관성이있어부합성은높음으로판단된다 비전 정의 프로젝트 년까지 의 보급을통한전력감축 저비용으로생산된전력을전력저장시스템에서저장했다가전력부족시기에공급하거나 전력의품질이불안정한경우전력계통에공급하여전력사용의저비용 고효율 안정화를증진시키는기술 주파수조정용 연계형 피크부하용 연계형 수용가유틸리티용 신재생에너지연계형 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차에너지기술개발계획, 2014.12 비전 정의 프로젝트 혁신적에너지저장소재기술개발을통한차세대에너지저장시스템구현 열에너지 전기에너지등을화학에너지형태로효율을최대화하여변환하거나저장하는기술 고효율열에너지저장기술 차세대리튬전지기술 혁신전력저장기술 출처 : 미래창조과학부등, 제 3 차에너지기술개발계획, 2014.12

제 4 장정책적타당성분석 123 동사업의성공과실패의책임은주관기관 한국전력공사 이갖는데 핵심기술인배터리 알고리즘은참여업체에서개발하고주관기관은시스템통합업무만을수행하므로 책 임주체의역할이상대적으로적은비효율적구성으로판단된다 한국전력공사의역할은기반시설과설비제작을지원하고전체결과를검증하는수요기업 인데 주관기관으로컨소시엄에참여하였으므로사업수행자공모과정에서단일컨소시엄 의입찰결과가나올수밖에없는구조이다 차공고 에서 실증사업만 경쟁률로한국전력공사컨소시엄이단독으로접수하였으며 차공고 에서도리튬 이온 에한국전력공사한전컨소시엄이단독으로접수하였다 한국전력공사의역할을 고려할때수요기업으로기술개발수행주체와는독립적인지원및검증의역할수행이필 요하다 또한 다수참여기관의기술개발및상호협업을점검관리할주관기관 한국전력공사 은 분기회의 점검회의이외의효율적인사업추진을위한관리체계를구축할필요가있 다 동사업의추진구조특성상 배터리 알고리즘개발기관이서로연계하여종합적인 실증연구를수행해야하는데 주체간의일반적협업내용외주관기관의구체적인관 리전략이제시되지않고있다 구분주요업무내용비고 전담기관 기획 평가 관리한국에너지기술평가원 주관기관 참여기관 제작사 참여기관 배터리제작사 참여기관 대학 알고리즘개발 출처 : 1 차추가제출자료 참여기관의연구수행점검및관리 고창 설치추진 계통연계등 운영시스템개발 통신 제어구조등 개발 구현 무효전력공급능력구현 응답속도확보설계 공장 현장시험시행 이상고출력배터리시스템개발 배터리모듈 랙공인시험시행 배터리시스템성능평가현장실증시행 운영시스템의알고리즘개발및검증 정책용역시행 한국전력공사 플라스포 산전 테크 인텍 우진산전 탑전지 인셀 오렌지파워 서울대 인하대 서울과기대 전북대

124 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 협업관계 업체 배터리업체대학 배터리업체대학 업체 협업내용 충방전운용설계 및 모드전환전압 완충전류등 보호회로협조운전설계및과도시안정적운전성능확보 배터리열화요소및수명확보를위한알고리즘고려사항 배터리수명최대화를위한운전전략 운영알고리즘구현을위한충방전제어시스템구축설계 출처 : 1 차추가제출자료 주관부처인산업통상자원부가발표한 에너지저장기술개발및산업화전략 을기반으로 기술개발에대한주관부처의추진의지는높지만 관련분야의참여가능업체의선호도는보통수준인것으로판단된다 주관부처는 가발전원 송전망 수용가등전력망에널리활용되는사회의실현및세계 대 산업강국도약을목표로 에너지저장기술개발및산업화전략 을추진하고있으며 전략과제중에너지저장실증을통한산업화촉진 에너지저장산업인프라구축등이동사업과연계된다 동사업에참여중인업체를제외한관련업체의선호도는높지않으므로 이를전반적으로고려할때보통수준으로판단하였다 사업자선정을위한 차례의공고에서모두 개의컨소시엄만지원하였으며 컨소시엄구성후에도선정평가및협약과정에서 이노베이션 화학등배터리분야의업체가컨소시엄을포기하는상황이발생하였다

제 4 장정책적타당성분석 125 년 차년도 이후 차년도 억원 및마지막 차년도 억원 의연간 억원수 준의정부출연금은국가재정운용계획의 분야계획과부합하지만산업통상자원부의 전력기금 예산증가수준을고려할때재원조달가능성에일부위험요인이존재할수 있는것으로조사되었다 동사업은신산업 신시장개척및에너지효율화와관련성이존재하므로 분야국 가재정운용계획 년 의정책방향에부합하고있다 창조경제의확산을위한전략적 인 투자의방안으로중소 중견기업경쟁력강화를위한 투자를 년 에서 년에는 확대할것으로제시하고있다 또한 미래에너지환경에능동적으로대응 하고안정적인에너지수급체계를마련하기위해에너지분야신산업창출을지원하는동 시에지능형에너지절감시스템개발 스마트그리드보급등을지속추진하는전략을제 시하고있다 반면 동사업은전력기금으로추진되며 산업통상자원부의 년도이후전력기금 예산계획의증가수준을고려할때 년 억원대비 배가까이증가하는연간 억원수준의신규예산확보에일부어려움이예상된다 중기사업계획서에따르면동사 업이위치한산업통상자원부전력기금 사업내전력기술개발부문의 년예산은약 억원이며 년도이후연평균 증가율을나타내고있으므로 확대되는 년 도예산확보에일부어려움이예상된다 ( 단위 : 백만원 ) 사업 년 년 년 년 년연평균증가율 전력기금 에너지공급체계구축 전력기술개발 전력기술기반확충 차년도및 차년도의협약기준사업비규모 억원 대비부처의중기사업계획의규 모 억원 에도다소차이가존재하고있다 주관부처는중기재정계획수립시기획재정 부의중기재정지출한도의예산범위를초과할수없어축소하였으나 기본배정액외에

126 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 국정현안및중점사업관련조정재원에동사업예산을추가증액배정하여부처의사업추진의지를반영한것으로설명하였으며 한도내에반영하지못한예산부족분은본예산편성시최대한반영되도록예산관련부처에별도설명하는등의협의노력을제시하였다 구분 년 년 년 년 합계 중기사업계획기준 협약기준 연구 관리 총합 민간부담비용은 년 차년도 이후 차년도 억원 현금 억원 및마지막 차년도 억원 현금 억원 으로구성되는데 한국전력공사중심의민간매칭구성을감안할때재 원조달의위험성은낮은것으로판단된다 총사업비의 인 억원 현금 억원 현물 억원 을민간비용으로계획하였으며 그중 인 억원 현금 억원 현물 억 원 은한국전력 나머지 인 억원 현금 억원 현물 억원 은 개의참여기업에 서부담하는것으로계획되었다 민간부담금 구분 한국전력공사 주관기관 업체소계 배터리업체소계 알고리즘대학소계 ( 단위 : 천원 ) 정부출연금 총합 한전현금 한전외현금 민간현물 소계 합계 출처 : 주관부처협약계획서 백만원중 사업제외에따른 백만원 관리비 백만원등총 백만원반납액반영

제 4 장정책적타당성분석 127 라는특정산업분야의산업적성과를창출하기위해정부가지원하는실증연구사업 은향후 보조금협정에따른통상분쟁개연성으로부터자유로울것이라고단언할수 없으므로 이에대한법적위험요인을사전에검토하여대응할필요가있음 출처 : 김영귀외, 중소기업 R&D 사업의 WTO 보조금협정대응방안, 2010 사업의 보조금협정규범에대한합치성여부는사업의내용이 그림 의각항목에해당하는지여부를중심으로이루어진다 즉 동사업으로인한분쟁가능성은보조금협정상의재정적기여 혜택 수 출입연계성 특정성 부정적효과의요건에해당하는지에의한다 다만 보조금협정위반의문제는초기단계에서부터사업시행자체가명백한협정의무위반사실을구성하지않는한 사업시행여부 보다는 사업시행방식 을결정하는요소로서고려됨이바람직하다 정부의연구개발지원이타회원국에부정적인영향을미치는경우에는제소될가능성이존재하므로이에대한사전영향평가의수행을고려하고 사업의내용이나성과에대한대외홍보시주의가필요할것으로판단되나 특별히동사업의추진자체를우려할수준은아닌것으로분석되었다 종합해볼때 해외의기술선진국과경쟁관계인 제품을대상으로기술개발및실증을통한국내설치를추진하고있으므로 보조금협정에따른회원국제소가능성에

128 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 잠재적으로노출되어있음을고려해야하며 동사업과관련하여분쟁이발생하는경우를 대비하여사업의내용이나성과에대한대외홍보시주의가필요할것이다

제 5 장경제적타당성분석 129 제 5 장경제적타당성분석 년도에수행한동사업의예비타당성조사결과로도출된총사업비는 억원이며 정부투입은 억원으로조사되었다 ( 단위 : 억원 ) 세부사업 구분 년 년 년 년 합계 정부 연구개발 민간 합계 정부 장비도입 민간 합계 정부 송배전시설구축민간 합계 정부 운영비 민간 합계 정부 소계 민간 합계 출처 : 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업예비타당성조사보고서 (KISTEP, 2012) 이후사업이추진된 년도의협약계약서기반의총사업비는 억원으로정부투입 은 억원을계획하고있는데 이는예비타당성조사결과와비교할때총사업비가 억 원증가하고 정부투입비용이 억원감소한규모이다

130 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 단위 백만원 구 분 년 년 년 년 합계 연구비 정부 기획평가관리비 소계 현금 민간 현물 소계 합 계 출처 : 동사업협약계획서 하지만동사업의세부구성측면에서예비타당성조사당시의사전계획과현재사업추진계획을비교할때 시설물구축형태에차이가존재하고있다 예비타당성조사당시의시설구축계획서는내부에컨테이너등을수용하는지상 층구조물의공사비용으로 억원을책정하였는데 사업설명회에서제시한현재의시설구축계획은구조물이아닌야외컨테이너로변경되었다 출처 : 동사업수정사업계획서 ( 지식경제부, 2012. 9) 주관부처는산업기술혁신사업사업비산정 관리및사용 정산에관한요령규정 산업통상자원부고시제 호 에의거하여 토지 건물 건축조성비는기반구축을목적으로하는사업의경우에만산정이가능하며 동사업은기반구축목적의사업에해당하지않으므로예비타당성조사당시에계획한지상 층의구조물은정부출연금으로사업비산정이불가능한것으로설명하였다 이에 및배터리를야외에컨테이너로구축하고기초토공및제어동시설물공사는동사업의총사업비에포함하지않고주관기관인한국전력공사의자체예산으로별도로추진하는것으로제시하였다

제 5 장경제적타당성분석 131 출처 : 주관부처사업설명회자료 ( 사업계획적정성재검토 1 차자문회의, 2015. 3) 결과적으로 초기에계획한시설물은 및배터리컨테이너수용이제외되면서제어를위한시설물로용도와규모가축소된것이다 현재제어동시설물의비용이동사업의총사업비에포함되는않는것을고려한다면 예비타당성조사결과인총사업비 억원 정부 억원 과연계된수정된총사업비는당시의시설물구축비 억원 정부 억원 을제외한 억원 정부 억원 으로추정할수있다 이를협약계획서의총사업비 억원 정부 억원 과비교한다면총사업비가 억원증가하였고정부투입은 억원증가한것으로분석되었다 즉 총사업비중연구개발비용과장비구축비용부분의민간현금 현물투입이큰폭으로증가하였으며 해당부분의검토는주관부처가제시한원가계산서를통해분석하였다 일반적으로사용되는연구개발비용산정의방법은크게 가지로분류되는데 하위구성요소의원가동인측면에서인건비 재료비기반을통한상향식추정 기존사업및과제와크게다르지않다는관점에서유사사례를통한유추추정법 사업 과제의속성과기존통계자료와의통계적관계를통한관계추정등으로정리할수있다 국가연구개발사업의관리등에관한규정에서는연구개발비의비목별계상기준 제 조제 항관련 을연구개발비용의공통소요여부에따라직접비와간접비로구분하고있으며 국가연구개발사업의연구비에대해가장대표성을지니는비용구분으로볼수있다 직접비는인건비 학생인건비 연구장비 재료비 연구활동비 연구과제추진비로구분하며간접비는간접비내인력지원

132 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 비 연구지원비 성과활용지원비로세부비목을구분하고있다 동사업은협약계획서를통해 개각각의참여업체단위로직접비와간접비기반의인 건비 재료비등을연차별로구성하여구체적으로제시하였다 ( 단위 : 천원 ) 비목 직접비 인건비 학생인건비 연구시설 장비및재료비 연구활동비 연구과제추진비 연구수당 간접비 합계 현금 년현물 소계 현금 년 현물 소계 현금 년현물 소계 현금 년 현물 소계 현금 합계 현물 소계 동사업은인건비의실지급액과참여율 직접비의세부비목별단가와물량규모 간접비 율 인건비와다른비목간의비율등을바탕으로구체적인원가계산서를제시하고있으므 로상향식분석을통해비용을검토하였다 인건비와직접비의내역이존재 구분 인건비 직접비 간접비 기준단가 출처 : 연구개발부문사업의예비타당성조사표준지침 (KISTEP, 2014) 산출방식참여인원 실지급액 참여율세부비목 세부비목별단가 세부비목별물량 간접비율

제 5 장경제적타당성분석 133 인건비는소속기관의급여기준에따라연구기간동안의급여총액을해당과제참여율을고려하여계상하였지만 기술개발계획의검토결과를고려할때다수업체의경쟁적개발 개업체 배터리 개업체 전략으로인해투입인력이확대된것으로분석되었다 학생인건비는 개의참여대학에만해당되며 인원총량을기준으로박사 석사 학사별로특정된금액을해당과제참여율에따라적절하게계상하였다 연구시설장비및재료비 연구활동비 연구과제추진비등은세부내역별단가와수량을기반으로계상하였는데 다수업체의경쟁적개발 배터리 과대기업참여포기에따른중소기업중심의기술확보 배터리 상황으로인해해당비용의증가가발생한것으로분석되었다 그외 연구수당은인건비의 를초과하지않는범위내에서각업체별로필요에따라선택적으로계상하였고 간접비는참여업체의특성에따라해당기준에따라적절히계상된것으로확인되었다 종합해볼때 동사업의추진과정에서결정된다수업체의경쟁적개발참여전략과글로벌수준의국내배터리대기업의참여포기로인해예비타당성조사결과대비총사업비가일부증가한것으로조사되었다

134 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 예비타당성조사로추정된총사업비대비협약계획서의총사업비증가규모에대한적절성검토보다우선하여 기술적타당성분석과정에서도출된 분야의급격한환경변화를반영한사업조정의필요성이강조되고있다 현재주관부처가제시한배터리 시스템구성과참여업체구성이조정될경우에는예비타당성조사대비협약계획서의총사업비증가규모에대한검토는의미를부여할수없으므로 현재구성된협약계획서의비용구성을기준으로환경변화를반영한사업조정결과의대략적인비용을추정하는것으로접근하였다 서남해안풍력단지구축지연 주관부처는동사업의실증이시작되는 년전에고창 센터인근에 규모의해상풍력단지가조성될예정이므로 이를동사업과연계하여빠른응용특성을갖는 를통해한계수용량이상으로발전되는풍력발전기의출력을충전방전하여전체풍력단지의이용률향상을실증하는연구를계획하였다 규모의서남해안풍력단지의시간당출력변동량은출력변동횟수의 이하에서시간당 의변동폭을갖는것으로예측되었으며 의변동량에대응하기위하여배터리 이용범위를최대용량의 로가정하여 배터리의용량을 로구성하였다 풍력발전기의순간적인출력변동에대비하기위해배터리의 를 이상으로설계하여 출력은 전지기준 감당 이상으로제시하였다 하지만 서남해안풍력단지조성이지연되면서동사업의실증연구가종료되는 년도에 규모의풍력발전단지가구축될계획이므로 시기적으로볼때 풍력단지의출력변동량대응을위해산정된동사업의 배터리용량 과 출력 의근거는유효하지않게되었다 사업기획당시인 년도에는서남해안에 년까지 실증 시범 의풍력발전기가설치될예정이었지만 현재한국해상풍력 주 의발표에따르면풍력단지개발이지연되어 년까지 만설치될것으로변경되었다 전술한바와같이동사업의 배터리용량및 출력규모는

제 5 장경제적타당성분석 135 서남해안풍력단지의발전용량 에근거하고있으나 풍력발전단지의구축규모축소 및지연으로인해동사업이계획한기간내에는대규모풍력발전단지의출력과연계된 실증연구가불가능한상황으로조사되었다 구성기술별차별화전략 를구성하는배터리 등각요소기술별로 확보를위한전략이다르지만 동사업에서는이를고려하지않고단순히동일사업내에서통합적으로실증연구를추진하는과정에서각상황을충분히고려하지못하는비효율적요소가발생하고있다 우리나라의배터리 기술의강점을활용하여상대적으로미흡한 의역량을확보하는실증연구전략이필요하지만 동사업에서는중소기업의배터리기술역량확보를위해새로운소재를활용하여높은 배터리를개발하고이와연계된 의실증연구로 를확보한다는비효율적인특성이존재하고있다 동사업의목표가 기술의경쟁력과 확보라면 새로운소재를활용하여높은 배터리를개발할필요가없으며 세계적으로인정받고있는국내글로벌기업의 용배터리와연계하여실증연구를진행할필요가있다 조사결과 국내 기술은공급능력에비해신뢰성이확보되지않은문제점이존재하므로 확보를위해서는검증된배터리와연계된 기술개발및중장기실증운전을통한신뢰성확보가필요하다 다양한배터리와 로구성된 의통합운영을위한 분야의 확보를위해서도검증된배터리와 를활용한운영이필요하다 기존연구및역량고려 예비타당성조사 년 이후동사업의추진 년 이지연되는긴간동안에정부및민간에서 관련연구를빠르게시작되었고 이를기반으로일부상용화단계에진입한기술도존재하므로 세계최대규모의송배전급실증연구라는막연한의미보다는전략적으로필요한영역에대한보완적연구로최소화할필요가있다 대표적으로제주도조천변전소의 효성 삼성 실증연구 과제명 신재생에너지연계형 급리튬이차전지시스템운용기술개발

136 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 억원 를통해 신재생전원출력안정 과 주파수조정 의실증이완료된상황이다 주파수조정 의경우완료된실증연구를바탕으로한국전력공사에서 년 월시범운전을위해 사업을추진하고있으며 이후 년까지 확대를계획하고있다 전력거래소도호남화력에서 화학 이노베이션 효성 산전 전기연구원 산업기술대 동서발전등과함께 전력계통주파수조정용 운영시스템및전력시장제도개발 연구 급 년 년 억원 의실증설비공사를시작한상황이다 신재생출력안정화 의경우도제주도조천변전소의실증이완료된상태이므로 선행실증연구결과에대한객관적평가와분석을바탕으로규모확대를통한추가적인실증연구의필요성여부를검토해야한다 최근 년 월 에는산업통상자원부에서추진하고있는 친환경에너지자립섬조성사업 에신재생출력안정화및전력저장을통한에너지공급모델로 가추진되므로 실증단계는넘어선것으로판단된다 남동발전에서도 년까지국내최초의신재생에너지연계형상업용 급 를영흥풍력단지내에구축하는것을진행중에있다 의주요기능의개별실증이끝난상황에서또다른실증은무의미하며 통합운영기술이필요할경우시스템운영주체인한국전력공사차원에서의추진을검토할필요가있다 주파수조정 의주체는전력거래소이고 신재생출력안정화 의주체는사업자 독일의경우 가될수도있으므로 기능수행의주체가서로다른상황에서의통합운영및제어는의미를부여하기어려울수있다 를구성하는 기술분야는동사업에참여하는업체가이미주파수조정 등의상용시설구축에참여하고있으므로 유사한송전급 의 개발을위해추가적인실증연구를수행할필요성이높지않다 한국전력공사의주파수조정 사업 서안성 신용인 은송변전급 에해당하며 제주도조천변전소에서실증을완료후 년 월시범운전을위해구축하고있는데 배터리는삼성 와 화학 코캄이각각 규모로참여하며 는 산전 우진산전 테크놀로지 가상용시설구축의기술력을인정받고참여하고있는상황이다 산전과우진산전은이외에도 친환경에너지자립섬조성사업 의 개발에도참여하고있는것으로조사되었다 주파수 변동시빠른주파수추종운전 는자동운전이고 로대응이불가능한불균형에대비하기위한급전지시 는전력거래소에서제어하며 이미제어소프트웨어가개발됨

제 5 장경제적타당성분석 137 최적실증연구규모 배터리용량및 출력규모의산정은주관부처가추가로제시한 변전소의변압기용량 을고려하기보다는 실증연구의목적에따라결정되어야하며 변압기이하의용량에서도충분히송배전용 실증이가능한것으로조사되었다 용량과출력은 의활용방법에따라달라질수있으며 실증연구의효과는비단실증규모와직결된문제만은아니다 물론시스템전부하또는부분부하조건에서그효과와문제점을식별하고대비해야할필요는있으나실증규모의크고작음이큰문제가되지않는경우도존재한다 국내 설치사례및전력계통전문가검토결과 변압기의용량보다낮은 도연계하여실증하는데문제가없는것으로조사되었다 이미국내변전소에서통상 조천 호남 의실증이수행되었고 최근주파수추종 실증은 신용인 서안성 수준으로추진되고있는것을참고할수있다 활용분야별용량산정의기준에는차이가존재하며 신재생발전원출력안정외에는용량산정의기준이명확히정립되지않은것으로조사되었다 신재생발전원출력안정을위한 용량은전체신재생에너지공급규모와신재생에너지출력의간헐성을바탕으로산정되는것이많은연구를통해타당성을확보하고있다 이는변압기용량과는무관한것이며 동사업에서도초기에서남해안풍력단지의규모와변동성을바탕으로 용량을산정한바있다 부하이전을위한 용량산정방법은아직명확히정립되지않았으며 일부변압기의용량을고려할필요는있겠지만변압기용량만을기준으로설정할필요는없는것으로조사되었다 우리나라의경우부하율이높은상황이므로 를통한부하이전의효과가크지않을것으로예상되고있고 현재다른분야에비해실증연구의완성도가상대적으로부족한상황이다 주파수조정을위한 용량은전체전력시스템의규모를고려해야한다는논의가활발히진행중에있으며 최근에추진되고있는전력거래소의실증연구를통해서정립될것으로예상되고있다 이또한변압기용량과는무관하며 전체전력시스템을기준으로 출력조정에따라주파수를조정할수있는적정규모를연구중에있다 해외에구축된주파수조정용 의정격용량은크게는 미국 수준이며 수 급도다수존재 하고있다 년 월 일산업통상자원부보도자료 에너지신산업의총아에너지저장장치국내시장본격적으로열렸다 붙임

138 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 미국 에서는전력망에너지저장을 개그 룹으로구분하여각그룹의세부기능별로저장규모등의기술적고려사항을제시하고있 는데 송배전망수준에서의최소저장규모는 로제시되었다 출처 : Sandia National Lab., DOE/EPRI 2013 Electricity Storage Handbook in Collaboration with NRECA, 2013.7 주관부처의사업계획서는발전원과송배전망연계형의대규모 의활용방안으로 신재생전원의출력변동성저감 부하이전 을통한에너지비용절감 첨두부하저감 을통한투자비용절감 주파수조정 을통한계통보조서비스 제공등을제시하고있으며 해당 기능은 의 에서도유사하게분류하고있다 은신재생전원출력안정화기능을 의미하며 에너지저장범위는 로제시하였다 은부하이전 과유사한기능을의미하며 에너지저장범위는 주관부처는미국 에서송변전급전력저장용량의범위를계통공급용량의 내외에서그범위를 로권장한다는자료를제출함 전력계통의안정적운영을위해전력의생산과공급외에전력계통에서제공되는 주파수 변동시빠른주파수추종운전으로미세주파수변이대응 로대응이불가능한불균형에대비하기위해급전지시후 시간출력유지 대기예비력 대체예비력 자체기동서비스등

제 5 장경제적타당성분석 139 로제시하였다 는첨두부하저감 과유사한기능을의미하며 에너지저장범위는 로제시하였다 중 은 기능을포함하는주파수조정 기능을의미하며 에너지저장범위는 로제시하였다 송전망서비스로는 의계통혼잡도개선기능이있으며 에너지저장범위는 로제시하였다 상기조사결과를고려할때 동사업은시장규모가확대되는미국의송전급 시장을목표로실증연구를추진하는것으로제시하고있으므로 의 최소저장규모인 급을고려하여동사업의 용량구성을조정하는것이적절한것으로분석되었다 화학과삼성 의 배터리공급규모는최대 수준이며 평균 수준으로조사되었다 화학은미국듀크에너지 주파수추종 화학익산 부하이전 화학오창 부하이전 유럽아쿠오 신재생연계 유럽에너기퀠레 신재생연계 미국테하차피 신재생연계 등의공급실적이조사되었다 삼성 는미국듀크에너지 신재생연계 미국 독일 주파수추종 영국 주파수추종 등의공급실적이조사되었다 종합해볼때 송전급규모의실증필요성을감안하여 각 수행기능별 이상및전체 급이상의 구성으로배터리용량과 출력을최소화해도송전급 시장의 확보는가능할것으로분석되었다 정부지원으로 를확보하는것이라면최대규모가아닌최소규모로자격을얻을수있는접근을고려할필요가있다 미국 에서송배전망수준에서의 최소저장규모를 이상으로제시하였고 국내전력시장에서송전규제를받는 중앙급전발전기 의최소규모는 로정의하고있는것을참고하였다 전력시장운영규칙 개정 제 조에서는 중앙급전발전기 를전력거래소의급전지시에따라운전하는설비용량 초과발전기로정의하고있다

140 전력피크대응을위한 ESS 실증연구사업사업계획적정성재검토보고서 사업조정방향 최근의여러환경변화를고려할때 동사업의실증연구를위한 출력및용량은 에서 로축소하는것이적정한것으로분석되었다 협약계획서 구성 사업계획적정성재검토조사결과 별도의위치에신재생연계성능시험을위해구축되는 배터리는제외하였다 기존에수행된정부및민간의신재생연계 과제가존재하므로 통합운영관리차원의연계성이낮은신재생연계성능시험강화는필요성이낮은것으로판단하였다 중소기업을통해새로운소재로개발하는 배터리의성공을가정하고 이를각각 로구성하여실증하는것은불확실성이높고 동사업에서추구하는배터리중심이아닌 실증의방향과도부합하지않으므로 중소기업의배터리개발은최소규모로축소가불가피하다 적용기능인부하이전 과풍력안정화 별로각각미국 의송전급권장전력저장최소규모인 이상의출력을갖추도록조정하였다 또한 차년도에이미개발에착수한 개배터리업체의 배터리 를우선적으로개발하고 배터리는추가적인개발이아닌국내글로벌업체의검증된배터리를적용하여리스크를최소화하는것으로조정하였다 배터리특성과연계되는 는 스택으로 유닛을개발하고있으므로 최소