KATS 기술보고서(0523) - PDF Free Download

발간등록번호 11-1411095-000009-06 2012. 5. 31 ( 제43호 ) KATS 기술보고서 스마트그리드용에너지저장시스템 (ESS) - 산업현황및표준화동향 - 2 5 14 18 개요기술및산업동향표준화동향시사점 427-716 경기도과천시교육원길 98 TEL 02.509.7258~61 작성 감수 한국전기연구원김언석책임기술원 (031-8040-4420, oskim@keri.re.kr) 숭실대학교전기공학부김재철교수 (02-820-0600, jckim@ssu.ac.kr)

개 요 주요이슈 일본후쿠시마원자력발전소사고및 9.15 정전사태이후에너지저장시스템을하나의전력인프라로인식ㅇ전기는발전과동시에소비하여야하는특성에따라수요예측및예비전력이부족하면전국적인정전사태발생가능ㅇ에너지저장시스템은생산된전력을저장했다가필요한시기에공급해에너지효율을높일수있으며정전발생시전기사용가능 석유자원의고갈, 온실가스감축을위한신재생에너지의보급확대와스마트그리드와같은미래전력망사업의본격추진과함께에너지저장시장은향후급속성장전망 대용량에너지저장시스템의실증연구와더불어국제표준에대한선도를통해세계시장을주도할수있는기회 에너지저장시스템이란생산된전력에너지를저장하여, 필요할때에사용함으로써에너지이용효율향상, 신재생에너지활용도제고및전력공급시스템안정화를위한장치로, 에너지저장기술은미래에너지시장을선도할중요기술이다. 에너지수입의존도가 97% 에육박하고탄소저감의필요성이대두되는현상황에서에너지사용효율을높이는것은대한민국의국제무대에서의위상을높이는계기가될수있을뿐만아니라향후산업의발전에따른환경오염을감소시켜후대에더깨끗하고살기좋은환경을물려줄수있다. Korean Agency for Technology & Standards 2012 May 안정적전력공급을위한전력저장시스템필요성증대 경부하시 ( 야간 ) 유휴전력을저장하고과부하시 ( 주간 ) 사용함으로써, 부하평준화 (Load Leveling) 를통한전력운영의최적화가가능하다. 전력의부하평준화 첨두부하분산 (Peak Shaving) 을통해발전소건설비, 송전선설치비등의설비투자를절감 전력예비력을확보하여여름 겨울철의전력피크및대규모정전사고등에효과적으로대응가능하다. 2012년 2월, 우리나라의최대전력수요경신 (7425만 kw, 전력예비율 7.7%, 12.2.2) 전력예비율 6% 이하일경우정전사태나제한송전발생가능 여수산단정전사고 ( 11.1, 피해액 : 약 700 억원 ) 와같은대규모정전사고에대한사전예방이가능하고, 원전등의발전소운영시비상전력으로활용가능 2011년 9월 15일전국적인대정전사태와같은사고예방가능 2 지식경제부기술표준원

개 요 신재생에너지확대전망에따라에너지저장시스템필요성증대 태양광, 풍력등외부환경에따라출력변동성이심한신재생에너지원을고품질전력으로전환하여전력망에연계가능 에너지저장시스템을발전량과발전시점이불규칙한태양광, 풍력등과결합하여시간대별로전력공급을일정하게조정 신재생전력안정화 에너지저장없이신재생에너지발전량비율이 10% 를상회할경우전체전력망의불안정으로인해전력품질에심각한피해우려 Peak Shaving 신재생에너지 ( 풍력 ) 의전력품질향상 전력저장 ( 충전 ) 전력방출 ( 방출 ) 발전소 / 변전소투자비절감 Night Charge Day Discharge 발전소용량 심야발전량 주간발전량 Wind Compensated Power 0 12 24 시간 Time Shift : Shift energy from night to day F/Regulation 전력품질향상新재생 Peak Shaving( 단주기 ) 4200 150 Load and Load Folowing(Mw) 4000 3800 3600 3400 3200 Total Load and Load Folowing Requlation 000-60 7:00 AM 8:00 AM 9:00 AM 10:00 AM 120 90 60 30 0-30 FX QUEST(%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Output of PV Smoothed Power Improved PQ : Smoothing effect by storage 그림 1. 에너지저장시스템의효과 KATS 기술보고서 3

개 요 에너지저장시스템은스마트그리드구현을위한핵심기술임 에너지저장을통한전력효율극대화는공급자와소비자가정보를교환하여에너지효율을최적화하는스마트그리드의핵심요소이다. 1 신재생에너지등분산전원의불안정한전력공급을효율적으로제어 2 가정 회사에서충전된전력을피크타임때사용하거나전력회사에판매가능 최근의연구들에따르면전력망에연계되는신재생에너지발전량비율의한계는 10~15% 로추정. 울릉도의경우, 신재생에너지전력비율은 9.4% 수준으로추가적인풍력발전기가동이어려운상황 그림 2. 스마트그리드 Korean Agency for Technology & Standards 2012 May 중장기적인기술축적및해외시장개척을위한안전성평가, 핵심인력양성등의인프라구축필요 ( 평가 인증 ) 에너지저장시스템은안전성에대한엄격한수준의검증이요구되나, 평가 인증기반이열악하여수출산업화에애로 ( 인력양성 ) 전기 화학등에너지저장분야의고급전문인력확보가어려운상황으로체계적인인력양성방안추진필요 ( 표준 ) 평가기술 방법에대한국제기준이아직설정되지않아표준시장선점의기회 4 지식경제부기술표준원

기술및산업동향 에너지저장시스템개요 전력에너지를저장하여효율적으로사용하는기술들은양수발전, 공기압축저장, Flywheel 에너지저장등과같은물리적에너지저장방식과이차전지를이용하는화학적에너지저장방식이있다. 양수발전의경우자연훼손을피하기위한부지확보가사실상불가한상태이며, 공기압축을이용한에너지저장방식의경우에도대규모암반굴을이용해야하기때문에설치에필요한조건을충족시키기위한제약이존재한다. Flywheel 방식의경우응답속도가빠른장점이있어국내외에서개발이시도되고있으나, 고속회전에따른소재의파괴를막기위해한정된소재로제작가능하며가공기술의제약으로인해용량을크게늘리는데한계가있다. 이차전지는대량생산이가능하며, 직병렬연결로다양한용량의에너지저장원을구현할수있는장점이있으나, 물리적에너지저장방식들에비해가격이높은단점이있어일부비상전원의소용량에너지저장장치로사용이한정되었다. 또한, 이차전지를활용한에너지저장시스템은설치에필요한제약이거의없으며, 용량또한자유자제로구현할수있어공장, 상업용건물, 가정등에서도사용할수있게구성할수있다. 이차전지를저장원으로하는에너지저장시스템은직류를교류로변환하여계통에전력을공급하거나충전하는데사용하게된다. 이에필요한장치로 Power Conditioning System(PCS) 과 Power Management System(PMS) 이있으며, PCS 는직류를교류로변환하고전력의성질을조정하는역할을하며, PMS 는계통의상태와저장원의상태에따라 PCS 를운전하는방식을결정하고운전지령을내리는역할을한다. 또한 PMS 의운전알고리즘을조정할경우계통의무효전력을보상하는기능을수행할수있다. 전력저장기술로는리튬전지와 NaS 전지, Redox Flow 등이있으나 NaS 전지와 Redox Flow 부분은기술혁신및사업성관계때문에참여업체가제한적이다. 이에반해리튬전지가효율이높고비용절감가능성이커향후기술혁신가능성이가장높아대용량전력저장장치와관련된업계규모로는리튬이차전지가압도적으로크다. 기술현황및전망 [ 해외기술개발현황및전망 ] 일본 - 왓카나이태양광발전소 (5MW) 에 1.5MW 출력의 NaS 전지와 1.5MW 출력 Capacitor 를설치운영중이며, 북해도풍력발전기 31MW( 총 9 기 ) 에 4MW 출력, 6MWh 용량의 Redox Flow 에너지저장시스템을설치하였다. KATS 기술보고서 5

기술및산업동향 [ 표 1.] 일본기업기술보유동향 주요업체히타치 TOSHIBA 미쯔비시 SHARP 특허및기술보유분야 Peak Shaving 기술, Load Leveling 기술, 전력거래체계연동기술, SPMS(Smart Power Management System) Load Leveling 기술, 지역 / 광역단위유 무효전력통합관리시스템, SPMS(Smart Power Management System) 14kWh 급리튬이온가정용및산업용저장시스템, 자동차용리튬이온전지 태양전지용리듐전지사업을위해 DNP, 다이와 House 와합작법인 Elly Power 을설립 미국 - Golden Valley : 미국알래스카, 페어뱅크스에설비된저장시스템은 40MW 규모로서 2006 년에만 82 번대응하여 311,000 가구의정전을막은것으로보고되었다. 설비용량은 40MW 로 7 분, 26MW 로 15 분방전할수있는규모로구축되어있다. 그림 3. 알라스카페어뱅크스에너지저장시스템 Korean Agency for Technology & Standards 2012 May - ABB : 미국 AEP 사가 Smart Grid Stabilization System 을위한에너지저장관련설비를구축하였다. ( 리튬이온스택 500kWh 모듈기반으로구성, MW 급 PCS 를통해 200MW 시스템까지확장가능한구조로설계하여 2MW 500kWh 모듈유닛을설치하여실증 ) 그림 4. AEP 사의 Smart Grid Stabilization System 6 지식경제부기술표준원

기술및산업동향 [ 국내기술개발현황및전망 ] 우리나라리튬이온전지는최고수준의제조기술로해외수출이가시화됐으나전반적인 ESS 원천부품소재기술은미흡하다. 가정용 ESS 는실증을추진중이나초기단계이고향후가장큰수요가예측되는전력망용대규모 ESS 실증은이제추진중이다. 2013년까지제주스마트그리드실증단지에 5kWh급가정용 ESS 실증, 대구 100가구에 10kWh급리튬이차전지시스템실증사업이추진중이다. 또한, 제주실증단지의 Smart Renewable 컨소시엄에서는리튬기반의대용량에너지저장장치를통해풍력발전의출력안정화를목적으로실증중에있다. 삼성 SDI 는미국의 AES와 2012까지 전력계통보조서비스용 20MW급규모의 ESS 를공급하는계약을 2011년 9월에체결했으며, 향후양산라인공동투자와함께장기공급계약에대한논의및기술개발도함께진행해나가기로협의했다. LG화학역시지난 10월미국캘리포니아최대전력회사중하나인 SEC가추진하는가정용 ESS 사업의 2차전지공급업체로최종선정되었으며, 이와관련 LG화학은 ESS 를최적화시킬수있는그리고안정성이높고수명이긴 2차전지를개발추진중에있다. LS산전, 효성중공업, 현대중공업, 포스코ICT 는인버터와충전시스템관련부문에생산중심으로사업이전개되고있다. 에너지저장장치의핵심기술중하나인 BMS(Battery Management System) 전문업체인넥스콘테크의경우에너지저장장치용 BMS 생산과중국리센전지와발전소용에너지저장장치관련하여전략적파트너를구축하고해외시장진출에박차를가하고있다. [ 전력저장시스템기술전망 ] 대용량신재생에너지발전용 MW급에너지저장 Test-Bed 구축으로발전용 MW급이차전지의국내기술개발활성화및사업화 ( 실용화 ) 가가속될전망이다. 그리고다양한신재생에너지발전용 MW급에너지저장기준마련으로국내외표준화에기여하고이를바탕으로국내기업들의해외진출기획확대예상된다. 또한국내신재생에너지 ( 풍력, 태양광등 ) 전력발전소구축이가속화되고대규모시장이창출될것으로예상된다. 풍력발전기도입용량의증대와급속한기술발전으로인해풍력발전단지의대용량화가가속화되는추세이며이에따라, 전력계통의안정성확보와신재생분산전원의보급률 (Penetration Rate) 증대를위해전력계통연계기준 (Grid-Code) 이도입되고있다. 전력계통연계기준은신재생분산전원이전력계통의안정성유지를위해갖추어야할기술적요건이며이에필요한기술요건을만족시키기위해풍력발전단지에저장장치를적용하는연구가진행중이다. KATS 기술보고서 7

기술및산업동향 Steven Chu 미국에너지부장관 (DOE) 은 20MW급리튬이온이차전지에너지저장시스템 (ESS) 구축을위해 AES Energy Storage사 ( 이하 AES) 에 $17.1 백만의조건부대출보증을제공하는계획을 2010년 8월 2일발표했으며이로인해뉴욕주 Jonhson City에서실행될 ESS 구축프로젝트를통해더욱안정적이고효율적인전력망을뉴욕고압송전망에제고할계획이다. 전력망에서의주파수조정 (Frequency Regulation) 은발전소에서추가적으로화석연료의사용을통해일반적으로이루어지지만, AES 프로젝트를통해화석연료대신 ESS 기술과새로운소프트웨어를사용하여더낮은비용으로주파수조정을할수있을것으로기대된다. [ 선진국기술개발실증사례분석 ] 국외의경우다양한목적과종류의저장장치를이용하여실증이진행되고있다. 미국 - AEP(American Electric Power) 사의 NaS 실증사업으로 2006년부터 North Charleston에 1.2MW, 7.2MWh급의 NaS 전지에너지저장장치를설치하여하루충 / 방전스케쥴에의해 11개월동안약 $57,000를절감하였고, 해당지역의부하율이 75% 에서 5% 향상되는효과가있었다. Milton 에는 2MW, 14.4MWh급의 NaS 전지를설치하여해당지역의정전으로인해전기공급이중단되었을때독립운전으로약 700가구에 30분전력공급성공하였고, 눈보라로인해정전되었을때에도 25가구에 2일간전력을공급하는실적을거두었다. Korean Agency for Technology & Standards 2011 December Korean Agency for Technology & Standards 2012 May - Anaheim PUD-iCel Pilot 프로젝트로 Anaheim 에태양광 (75kW) 과함께 50kW, 50kWh Li-Ion ESS 를설치하여전력회사의지령에의해피크부하삭감을시행했으며, 해당되는설비를구축한수용가에게는인센티브를제공하였다. 전력회사는프로젝트기간동안 ESS 가약 $100,000의경제적가치가있었다고평가하였다. - Xcel Energy NaS/Wind Farm Project 로 Luverne 에 1MW/7.2MWh NaS ESS 를설치하여풍력발전기의 on peak와 off peak를이동시킬수있었다. MISO와연계하여시장규칙에따라 Frequency regulation 응동과 EMS 지령에빠르게응답하였다. - 이외에 BC Hydro와 S&C electric company 가파트너로하여피크절감및신뢰도향상을목적으로전력저장장치에대한프로젝트를진행하였고, BC Hydro의자산인 Golden 변전소인근에위치한저장장치를설치하여피크부하에대한절감을목적으로하는백업전력을제공하고, 이를통해송전시스템에대한투자지연효과를얻는것을목적으로하였다. 또한, 관할지역에대한시스템효율과신뢰도최적화도목적으로하고있다. 8 지식경제부기술표준원

기술및산업동향 일본 ( 도쿄전력의 NaS 전지시스템설치 가동실적 ) 배전용변전소의부하영역에 NaS 전지를설치함으로써, 직접적인부하평준화를가능하게한다. 도쿄전력에서는 2002년 4월 NaS전지를본격판매를시작하여 2010년 9월말현재 96개소, 176,650kW의 NaS전지시스템이가동중에있다. - 부하평준화효과부하평준화는 NaS 전지시스템의기본적인목적이다. 1일 1회사이클로야간에충전하여주간에방전을자동적으로반복하는시스템이다. 운전은주야간에전기요금의차에반응하여시간단위의출력이패턴화되어수용가의부하를최대한평준하게유지하기위해 1년간의스케줄이사전에기억되어자동운전되고있다. 부하평준화운전은개개의수용가단위로이루어지고있으나모두합계를내보면 2009년충방전실적은약 2.7억 kwh에이른다. 이수치는도쿄전력이보유하고있는양수발전소 1개분의발전량에버금가는수치이다. 그리고 2007년전력공급량중충방전출력을시간단위로합계를내보면주간의피크타임 (13~16시) 에 16 만 kwh가방전되었고이는도쿄전력전체의피크부하감소에공헌하고있는것을나타내고있다. 그림 5. 일본의 Nas 운영예 일본은 2012년 1월 6일일본경제산업성내에 ' 배터리전략프로젝트팀 ' 을구성하였고, 배터리의정책입안기능을집약하고산업계니즈를수용하여구체적인배터리보급전략을올여름까지마련할계획이다. 주요내용은다음과같다. 1) 2011.3월후쿠시마원전사고이후에너지절약, 신재생에너지및스마트그리드등의중요성이강조되는가운데, 배터리의보급전략수립이중요하다고판단 KATS 기술보고서 9

기술및산업동향 2) 동프로젝트팀은경제산업성內상무정보정책국 제조산업국 자원에너지청소속 30여명으로구성 - 상무정보정책국은전지산업및 IT정책, 제조산업국은차세대자동차산업정책, 자원에너지청은에너지정책담당 3) 수립된보급전략을 2013년예산및세제개정안에반영 - 3대중점추진과제 : 1 차세대자동차용이차전지 2 대형배터리 ( 태양광발전용등 ) 3정치용 ( 定置用 ) 배터리 ( 가정등의 Peak Cut 활용 : 첨두부하시전원자동차단 ) - 기타 : 계통안정화배터리인 NaS 전지와자동차용 정치용및리튬이온전지 R&D 및도입촉진대책논의 일본의이러한동향은첫째, 원전사고와맞물려일본정부차원의전력저장에대한관심과투자가지속될전망 ( 당초 R&D를산하기구 (NEDO, 신에너지개발기구 ) 가주도했으나경제산업성역할강화 ) 으로볼수있으며, 둘째특히에너지, 산업, IT( 스마트그리드연계 ) 를종합적으로연계하여산업경쟁력강화를도모한다는데에의미가있다. 시장현황및전망 [ 해외시장현황및전망 ] 美 PIKE리서치에따르면시장은아직초기단계이지만 2010년기준 2조원규모다. 2010년 850MW 의저장용량이보급됐으며장기저장용이 80%, 단기저장용이 20% 점유한다. 2010년 2조원에서 2020년 47조4000억원규모로성장할예정이며 2030년에는 120조원규모로성장할전망이다. 아울러저장용량은 2011년 1,206MW에불과했으나 2020년 2만105MW로 16배성장된다. 특히전력망 (Grid) 용저장수요가 2011년 48.4% 에서 2020년 53.6% 로가장큰비중을차지한다. Korean Agency for Technology & Standards 2012 May 이차전지시장은사업화에진입했다고평가받는다. 일본은 NGK 의세계시장점유율이 2008년기준 51% 로과점상태며프랑스 EDF 와 150MW, UAE와 300MW 공급계약을체결했다. 미국은 2009 2010년총 9200만달러의자금을리튬이차전지, 커패시터 ( 하소물질 ), 흐름전지, 지하압축공기저장장치 (CAES), 플라이휠, SMES 등에너지저장기술에투자했다. AES는 2010년 6월에뉴욕웨스트오버발전소의 44MW 화력발전설비에 20MW급리튬이차전지를설치했고캘리포니아주는전력회사가 ESS 를의무적으로설치해 2014년 1월 1일부터최근 5년간평균공급전력의 2.25% 이상을 ESS 를이행하도록했다. 유럽은 Solion 프로젝트를진행중이다. Solion 프로젝트는리튬이차전지를도입해태양광주택이에너지를자급하는데목적이있으며 2012년도에사업화된다. 10 지식경제부기술표준원

기술및산업동향 향후 ESS 는대용량화될것이며 50MW 이하는리튬이온전지, 나트륨-황전지등전지방식이 50MW 이상은압축공기저장등대형저장방식이대세를이룰전망이다. 중장기적으로실시간전력거래가가능해지는스마트그리드확산에따라가정용에너지저장기술개발수요도 2011년 27MW에서 2020년 3,578MW로크게확대될전망이다. 독일의경우, ESS 시장육성위해투자법률개정검토중에있으며, 다음과같은개요로요약할수있다. - 독일이 ESS 시장이블루오션으로부상 - 신재생에너지선진국인독일은태양광및풍력설치량이늘어남에따라발생한에너지를저장하고필요할때마다전기로사용할수있는 ESS 수요처가풍부하기때문 독일정부는 2012년 1월부터적용되는신재생에너지법안개정에에너지공급기업이에너지저장장치에투자하면보조금을제공하는내용을담은법안을논의하고있다. 독일경제연구소는에너지저장장치개발을위해서는 2020년까지매년 200억유로가필요하다고밝히고있고, 독일에너지공사도매년 20% 이상의전력요금상승을예상하고있는실정이다. [ 국내시장현황및전망 ] 2015년까지 960MW, 2020년까지 1,680MW 규모의에너지저장수요예측이있다. 최근 9 15 정전사태를계기로업계가국가인프라로 ESS 구축을요청하는등국내시장창출이촉진될전망이다. 2011년 9월 21일제주특별자치도풍력발전사업허가및지구지정등에관한조례안이통과되었다. 이조례안의경우풍력발전사업시에너지저장시스템설치를요구할수있는국내첫번째법안이며, 다음과같은내용을담고있다. 제18조 ( 안정적조치 ) 풍력발전사업허가ㆍ승인등을받고풍력발전설비를설치하여이용하는자는특별법제221 조의5제4 항에따라다음각호의사항을준수하여야한다. 1. 도지사는풍력발전사업자에게전력계통연계망의안정및발전출력신뢰도향상을위하여발전설비용량에따라일정량이상출력이가능한에너지저장장치의설치를요구할수있으며, 이에필요한세부사항은고시로정할수있다. 2. 제1호에따라에너지저장장치를설치한풍력발전사업자는매분기마다에너지저장장치에대한운영실적을도지사에게제출하여야한다. KATS 기술보고서 11

기술및산업동향 정책동향 [ 국내 ] 지식경제부는 2011년 5월 31일 에너지저장기술개발및산업화전략 ( K-ESS 2020) 을발표하였으며요약하면아래와같음 2020 년까지에너지저장산업세계 3 대강국도약, 세계시장점유율 30% 를목표로 4 대전략과제추진 (R&D) 에너지저장 R&D 투자확대및전략성강화 2020 년까지 6.4 조원규모의기술개발및설비투자추진 기술개발투자 2 조원 ( 정부 0.5 조, 민간 1.5 조 ), 설비투자 4.4 조원 ( 민간 ) 원천기술확보및글로벌시장선도가가능한기술에중점투자하는등 R&D 의전략성을강화 시장주도형기술개발, 미래신기술개발, 국제공동기술개발등추진 ( 실증 ) 에너지저장실증을통한산업화촉진 리튬이온전지등바로상용화가능한기술에대한파일럿실증추진 154kV 급변전소에총 8MWh 규모의에너지저장실증추진 ( 11~ 14 년 ) 중장기적으로변전소확대보급, 신재생에너지연계실증, 대규모발전원연계실증, 주택 건물용실증등추진 Korean Agency for Technology & Standards 2012 May ( 인프라 ) 에너지저장산업인프라구축 에너지저장시스템의안전성검증을지원하기위한체계마련 안전성검증기술개발및장비구축, 인증기관지정등 기업의수요를기반으로수요자지향적인력양성을지원하고, 국제표준화및특허창출도지원 ( 제도 ) 국내시장활성화를위한제도적기반조성 인센티브제공, 전력요금개편, ESS 설치의무화방안등국내보급활성화를위한촉진방안마련 연구용역 ( 11 년 ~) 을통해에너지저장시스템보급활성화방안마련 2011년 6월 8일지경부에서는미래그린에너지선점을위하여태양광, 풍력, 에너지저장, 스마트그리드등 15 대분야별중장기 R&D 이정표인 그린에너지전략로드맵 2011 을발표함 지경부스마트그리드사업단에서는 2012년보급사업을추진중이며예산은약 36.5억원임. 또한에너지관리공단에서는 2012년 5월 전력저장장치 (ESS) 보급촉진위원회 를구성함 12 지식경제부기술표준원

기술및산업동향 [ 해외 ] 캘리포니아주정부는에너지저장시스템의설치를의무화하는법안승인 ( 10.9.29, Energy Storage Bill AB 2514 최종승인 ) - ( 주요내용 ) 캘리포니아전력회사는 2014 년 1 월 1 일부터최근 5 년간의평균공급전력의 2.25% 이상을에너지저장시스템을이용하여공급 2020 년 1 월 1 일부터 5% 이상으로기준상향조정 - ( 의미 ) 신재생에너지보급확대 ( 10 년 10% 20 년 33% 로보급확대 ) 와 AB 32 Bill 에의해온실가스를 1990 년대수준으로낮추기위해서에너지저장시스템이필요하다는시각을법에반영한사례 KATS 기술보고서 13

표준화 동향 국내동향 안전인증기준제정완료지식경제부기술표준원에서는 2011년안전인증품목으로에너지저장시스템을포함하고전력용반도체를사용한에너지저장시스템용안전인증기준을제정하여가장중요한기본적인안전을보증할수있게하였다. 단체표준제정중지능형전력망협회에서는스마트그리드표준화포럼을통하여 2개의에너지저장시스템표준 ( 안 ) 을작성중에있으며아래와같다. - 에너지저장시스템용전력변환장치의성능요구사항 : 변전소용, 신재생용, 수용가용 - 가정용에너지저장시스템 : 가정용 IEC 국제표준부합화이차전지분야, 태양광발전분야, 무정전전원장치분야등에너지저장시스템관련각종 IEC 국제표준이이미 KS 표준으로부합화되었다. 세부적인사항은기술표준원국가표준홈페이지에자세히나와있다. 국제동향 IEC 국제표준에서는아직까지는저압 ( 교류 1,000V, 직류 1,500V) 용관련에너지저장시스템표준화가제정되었거나진행중이다. 아래표준은에너지저장시스템또는그부품에대한사항이다. Korean Agency for Technology & Standards 2012 May 가. TC 104 Safety Guide The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications 본표준은시스템및기기의기본안전 (basic safety) 에대한일반을다루고있으며가장기본적인표준이다. 안전관련모든표준은본표준에서요구하는항목들을다루어야한다. 14 지식경제부기술표준원

표준화 동향 안전표준관련상호관계는아래그림과같다. Basic safety standards IEC 60529 IEC 60664 IEC 61140... Group safety standards IEC 61010 IEC 60364-4-41... Product safety standards IEC 60335 IEC 60950... 그림 6. 안전표준상호관계 나. IEC 62477 시리즈 IEC 62477 시리즈는전력전자변환시스템및기기에대한그룹안전 (group safety) 표준이며전력변환장치관련일반적인안전을다루고있다. IEC 62477-1 Ed.1: Safety requirements for power electronic converter systems and equipment Part 1: General PNW 22-187 Ed. 1.0 Safety requirements for power semiconductor converter systems - Part 2: Power Electronic Converters from 1000 V a.c. or 1500 V d.c. up to 35 kv a.c. IEC 62477-1은현재 CDV 단계를지나 FDIS 단계이다. 전압은교류 1,000V 및직류 1,500V 이하이다. 본표준은태양광발전, 조력발전, 풍력발전, 연료전지, 무정전전원장치, 직류전원장치, 인버터등모든전력변환장치에대한그룹안전표준이다. PNW 22-187은 IEC 62477-2를다루고있으며전압범위가교류 1,000V( 직류 1,500V) 이상교류및직류 35kV까지이다. 이문서는현재 NP에대한투표를진행한상태이며통과되지못한것으로파악되고있다. KATS 기술보고서 15

표준화 동향 다. IEC 62109 시리즈 IEC 62109 시리즈는태양광용전력변환장치및그주변장치에대한제품안전 (product safety) 표준이다. IEC 62109-1 과 62109-2 표준은이미제정된상태이고 62109-4 표준은현재 PNW 단계이다. IEC 62109-1 Edition 1.0 (2010-04-28) Safety of power converters for use in photovoltaic power systems - Part 1: General requirements IEC 62109-2 Edition 1.0 (2011-06-23) Safety of power converters for use in photovoltaic power systems - Part 2: Particular requirements for inverters IEC 62109-4 Ed. 1.0 PNW Safety of power converters for use in photovoltaic power systems - Part 4: Particular requirements for combiner box 라. IEC 62059 본표준은 TC 82 태양광기술위원회에서작성한것으로태양광에너지를저장하기위한배터리콘트롤러에관한것이다. 배터리는납축전지이다. 전압은 120V 전류는 100A 이하용이다. IEC 62509 Edition 1.0 (2010-12-16) Battery charge controllers for photovoltaic systems - Performance and functioning Korean Agency for Technology & Standards 2012 May 마. 배터리관련규격 IEC 61427 은 2005 년제정되었으며태양광에너지시스템용이며현재 IEC 61427-1 과 - 2 표준으로개정되고있다. IEC 61427-1 은태양광용독립형응용 2 차셀및배터리표준이다. IEC 61427-2 는계통연계분산전원용 2 차셀및배터리표준이다. IEC 61427 Edition 2.0 (2005-05-04) Secondary cells and batteries for photovoltaic energy systems (PVES) - General requirements and methods of test IEC 61427-1 CDV Secondary cells and batteries for Renewable Energy Storage General Requirements and methods of test Part 2: On-grid application IEC 61427-2 NP 통과 Secondary cells and batteries for Renewable Energy Storage - General Requirements and methods of test - Part 2: On-grid application 16 지식경제부기술표준원

표준화 동향 아래 2 개표준은 2 차배터리의안전성 (safety) 을다루고있다. IEC 62485-1 은현재 NP 단계이며 2 차배터리에대한일반적인안전정보를다루고있다. IEC 62485-2 는 2010 년에발간되었으며고정형배터리의안전요구조건을다루고있다. 본 2 개표준은모두가정용전기저장장치에내장된배터리에도적용가능하다. IEC 62485-1 Ed. 1.0 NP 통과 Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 1: General safety information IEC 62485-2 Edition 1.0 (2010-06-16) Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 2: Stationary batteries 바. IEC 61000-3-15 본표준은신재생에너지를전력계통에연계할때고조파등전자기적합성 (EMC) 에대한내용을다루고있다. IEC/TR 61000-3-15 Edition 1.0 (2011-09-13) Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-15: Limits - Assessment of low frequency electromagnetic immunity and emission requirements for dispersed generation systems in LV network 사. Draft IEC 61850-90-7 Communication networks and systems for power utility automation - Part 90-7: IEC 61850 object models for photovoltaic, storage, and other DER inverters 본표준은 2012 년에제정작업에들어갔으며에너지저장시스템관련통신규약을포함하고있다. 추후에는 IEC 61850-7-420 으로통합될예정이다. 아. IEEE 1547 시리즈본표준은분산전원의계통연계요구조건을다루고있으며전세계적으로활용되고있다. IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems 자. UL 1741-2010 본표준은 UL 에서발간한분산전원장치용인버터, 컨버터및콘트롤러그리고상호시스템기기관련이다. Inverts, Converters, Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources KATS 기술보고서 17

시사점 이차전지기반에너지저장시스템은기술집약적으로적극적인육성필요 - 이차전지분야는 SDI, LG화학, SK이노베이션등이세계적인수준의기업임 - PCS 는중공업회사중심으로형성되어있으며, 배터리회사와의제휴를통해에너지저장시스템시장이형성되고있음 - BMS, PMS 기술등도선행과제를통하여기술력확보가되면경쟁력을가질것으로판단됨 에너지저장시스템용이차전지의국제표준선도필요 - 전기차용배터리는이미표준화가많이진행되었으나에너지저장시스템용배터리는이제표준화작업이진행중임 - 특히 MWh급대용량에너지저장용배터리는아직국제표준진행이되지않고있어이에대한국제표준선도필요 - 특히신재생전원종류에따라배터리특성이달라야하므로중요함 에너지저장시스템의국제표준선도필요 - 에너지저장시스템용신재생전원은태양광, 풍력, 조력, 연료전지등다양하므로국제표준에서특별한기술위원회 (TC) 가없는상황으로아국이주도가능 - 특히풍력 (TC 88) 분야에서는에너지저장시스템관련국제표준제안사항이없으므로아국의실증연구결과를이용하여국제표준주도가능 배전급이상대용량에너지저장시스템의국제표준선도필요 Korean Agency for Technology & Standards 2012 May - 에너지저장시스템의계통연계기술은전력계통운영, 통신, 제어등기술집약적임 - 규제와표준이없는무분별한계통연계는오히려계통에악영향을미칠수있음 - 특히대용량에너지저장시스템의배전급계통연계시무효전력에대한표준마련이필요함 - 스마트그리드의핵심기술은수용가와밀접한배전급에서이루어지므로에너지저장시스템에대한국제표준선도시스마트그리드기술파급효과가클것으로판단 대용량에너지저장시스템관련인증시스템및인증설비구축필요 - 계통연계대용량에너지저장시스템의경우계통에영향을줌으로사전성능평가를통한신뢰성이확보되어야하므로인증설비구축중요 - 또한계통연계성능시험방법, 대용량이차전지성능평가방법등인증시스템구축도중요함. 18 지식경제부기술표준원