기획특집 김응상센터장 / 한국전기연구원스마트배전연구센터 eskim@keri.re.kr 1. 에너지저장장치일반기존의전력시스템인전력수요예측에따라발전소에서일괄적으로전기를생산하여각소비자에게직접제공하는중앙집중형방식은전력수요를미리예측하여전체공급량을조절하면서발생하는수요와공급의불일치가능성으로시간대별 Peak 수요대비예비전력을보유하여손실되는전력자원이많고, 화력발전소등의운용으로 CO2를배출하게되어환경오염을발생시키는문제가있다. 이러한문제점들을해결하기위해기존의중앙집중형송배전시스템에정보통신기술을접목하여전력손실을최소화하고, 전력수급의신뢰도를제고하는스마트그리드 (Smart Grid) 와경부하시 ( 야간 ) 에유휴전력을저장, 피부하시 ( 주간에사용하는부하평준화 (Load leveling) 를통해전력운영의최적화에기여하는전력저장장치 (Electrical Energy Storage : EES) 가필요하다. 특히출력변동성이심한태양광에풍력등과같은신 재생에너지전원출력을고품질전력으로전환하고, 전력망에연계하여전력망의안정성과신뢰도를향상시킨다. 이러한 EES 기술을전력계통에적용하였을때연료측면에서는위험을방지할수있고, 발전측면에서는기저부하를중재하는효과가있으며, 송배전측면에서는안정화를도모할수있으며, 판매측면에서는전력품질을향상시킬수있다. 전체 EES 시장은 2020년기준약 43.8B USD 규모로, End User 및 Renewable 관련수요가전체의 70% 이상을차지할것으로예상되고, 2~10시간용량의 EES 시장이주류가될것으로기대된다. 국내일부대기업에서 NaS, RFB 등을기술개발중이나초기단계이고, 실증이활발한선진국에비해핵심소재및원천기술등기술수준이미흡하므로정부의경제적사업지원과적극적인실증이필요하다. 102 계장기술
Electric energy storage systems - EESS Mechanical Electrochemical Electrical Pumped hydro - PHS Compressed air - CAES Secondary batteries Lead acid/nicd/nimh/li/nas Flow batteries Redox flow/hybrid flow Double-layer Capacitor-DLC Superconducting Magnetic coil-smes Flywheel - FES Chimical Hydrogen Electrolyser/Fuel cell/sng Thermal Sensible heat storage Molten salt/a-caes 그림 1. 에너지형태에따른 EES 시스템들의분류 스마트그리드기반배전계통의전력저장장치의연계문제점으로는역률문제, 위치에따른아키텍처보완문제, 보호협조문제등이대표적이다. 에너지저장시스템 (Electrical Energy Storage System, 이하약칭으로 EES라함 ) 은생산된전력을전력계통 (Grid) 에저장했다가전력이가장필요한시기에공급 하여에너지효율을높이는시스템으로발전, 송배전, 수용가단계별로저장이가능하다. 에너지저장장치를형태에따라분류하면그림 1과같이다섯가지로분류할수있고, 이들의특징을요약하면표 1과같다. 종류작동원리및특징 Pumped-Storage Plant Discharge Visitors Center Elevator Main Access Tunnel Surge Chamber Powerplant Chamber Breakers Transformer Vault Switchyard Reservoir Intake 원리 : Off-peak load 시물은높은곳에저장, Peak load 시저장된물을이용하여발전하는원리이다. 장점 : 대용량저장에우수하고성숙된기술로안정성이높다. 75~80% 로효율이높다. 단점 : 지리적제약이있고, 지질에따른설계의어려움이있다. 대규모로초기투자비용이크다. Pumped hydro storage STANDBY MODE Superconducting Magnet D-SMES Utility Transmission Network Customer Load 원리 : 초전도코일에직류전류를흘려자기에너지형태로저장하는시스템이다. 장점 : 변환효율 ( 95%) 이높고, 응답시간이빠르다. 에너지손실이적다. 단점 : 비용이많이들고, 에너지밀도가낮다. Superconducting Magnetic Energy Storage 2013. 8 103
전력신기술동향과전망 원리 : 리튬이온이양극과음극을오가며전위차를발생시켜발전하는원리이다. 장점 : 에너지밀도와에너지효율이높고, 폭넓게적용된다. 단점 : 안전성수명이검증되지않았고, 비용이많이든다. LiB( 리튬이온전지 ) NaS( 나트륨황전지 ) 원리 : 300~350 의온도에서용융상태의나트륨이온이전해질을이동하면서전위차를발생시키는원리다. 장점 : 에너지밀도가높고비용이적게든다. 대용량화가용이하다. 단점 : 생산비용이높고소재가부족하다. 방전율이높다. 300~350 에서의운영및유지되어야한다. 에너지효율이낮다. RFB( 레독스흐름전지 ) Super Capacitor( 수퍼커패시터 ) 원리 : 전해액내이온들의산화환원전위차를이용하여전기에너지를충방전하는원리이다. 장점 : 비용이적게든다. 대용량화가용이하다. 장시간사용이가능하다. 과부하에강하며, 전극 / 전해질계면반응으로고출력이가능하다. 단점 : 에너지밀도가낮다. 에너지효율이낮다. 원리 : 전극과전해이온사이에형성된 electric double layer(edl) 로이루어진두직렬 capacitor에에너지를저장하는원리이다. 장점 : 출력밀도가높고수명이길다. 효율이좋고안정성이있다. 단점 : 에너지밀도가낮고비용이많이든다. 출력시간이짧고용량의한계가있다. 모터 영구자석고온초전도체플라이휠초전도베어링발전기 Flywheel( 플라이휠 ) 원리 : 전기에너지를회전하는운동에너지로저장했다가다시전기에너지로변환하는원리이다. 장점 : 에너지효율이높고수명이길다. 단위용량당비용이적게든다. 단점 : 초기구축비용이많이든다. 에너지밀도가낮다. 베어링이미치는영향이크다. 투자효율성검증이어렵다. CAES ( 압축공기저장시스템 ) 원리 : Off-peak load 시공기를동굴이나지하에압축, Peak load 시압축된공기를가열하여터빈을돌리는원리이다. 장점 : 대규모로장시간저장이가능하며, 가스발전에비해약 60% 가스절감이가능하다. 정지에서가동까지소요시간이작다. 발전단가가낮다. 단점 : 초기구축비용이많이든다. 지리적제약이있다. 화석연료의사용이불가피하다. 표 1. 에너지저장장치별원리및특징 104 계장기술
2. 에너지저장장치의표준화전력계통의 EES 연계를위한국내표준및기술기준제정은스마트그리드표준화포럼에서담당하고있으며, 이는단체표준및국가표준을개발할뿐만아니라국제표준화에서도활동하고있다. 조직도는운영위원회, 사무국, 상임워킹그룹, 도메인위원회로구성되어있고, 이중에서도 EES는분산자원영역도메인위원회에서담당하고있다. 현재까지는주로개별에너지원별성능평가등의기술표준에주력하고있으며, IEEE 1547 시리즈와같은공통적인기술에대한표준화는아직진행되지못하고있다. 2-2. 국외에너지저장장치표준화현황미국의경우 NIST( 국가표준연구원 ) 를중심으로추진되고있다. 2-1. 국내에너지저장장치표준화현황 IEEE 의표준화동향 한국의경우지식경제부기술표준원의지원과관리하에스마트그리드협회에스마트그리드표준화포럼에있는분산전원도메인위원회에서태양광, 풍력, 연료전지및전력저장에대한표준화업무를수행하고있다. 에너지저장시스템용전력변환장치의성능요구사항 ( 표준번호 : SGSF-05-2012-04) 의표준안이제정되었다. 분산형전원의운용기술표준 - 제1부 : 분산형전원의계통연계기술요구사항의표준화 WD를제정했다. IEEE의표준 1547 시리즈는분산자원 (DER) 의전력망연계에관련된일련의표준화작업을진행중이고, IEEE 1547 Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems이라는시리즈아래 7개종류의표준화가진행완료혹은진행중이다. - IEEE 1547.1 2005 Standard for Conformance Tests Procedures for Equipment Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems 스마트그리드협회산하스마트그리드표준화포럼 (SGSF) 은미국 NIST의 SGIP와매년정기워크숍을통해서정보교류및상호협력을추진하고있는상태로, 가까운미래에 EES에대한표준화가급속도로진행될것으로기대된다. 국내표준으로는기술표준원이 IEC/ISO 등국제표준을참고표준으로하여국내표준을확장해나가고있다. - IEEE 1547.2 Application Guide for IEEE 1547 Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems - IEEE 1547.3 2007 Guide For Monitoring, Information Exchange, and Control of Distributed Resources Interconnected with Electric Power Systems - IEEE 1547.4 2011 Guide for Design, Operation, 2013. 8 105
전력신기술동향과전망 and Integration of Distributed Resource Island Systems with Electric Power Systems - IEEE P1547.5 Draft Technical Guidelines for Interconnection of Electric Power Sources Greater than 10MVA to the Power Transmission Grid 태양에너지를전기에너지로광전변화시스템및전반적인시스템의모든요소에대한규격을개발하는태양광발전 (IEC/TC82), 풍력에대한설계, 품질보증및인증을위한절차등을개발하는풍력발전 (IEC/TC88), 발전용, 수송용, 휴대용및마이크로연료전지등의기술표준화를위한연료전지 (IEC/TC105) 가있다. - IEEE 1547.6 2011 Recommended Practice For Interconnecting Distributed Resources With Electric Power Systems Distribution Secondary Networks - 수소생산, 저장, 운영, 품질및안전등에관한표준화를진행하는수소에너지 (ISO/TC197), 액체바이오연료를중심으로표준화를진행하는바이오연료 (RSO/TC28 & TC238) 가있다. - IEEE P1547.7 Draft Guide to Conducting Distribution Impact Studies for Distributed Resource Interconnection IEC, ISO의표준화동향 - 현재우리나라는온실가스저감이국제적이슈로떠오르며신재생에너지분야도중요한이슈로떠오르고있어 IEA, WEC 등국제에너지기구와 ISO, IEC 등국제표준화기구와의국제협력을통한에너지정책과표준연계를강화해나가고있다. - ISO는에너지효율및재생에너지분야에대한신규 SAG( 전략자문위원회 ) 를설립하고표준화전략을수립중이다. - IEC/CAB( 적합성평가이사회 ) 에서는에너지효율국제적합성평가제도구축검토를위한작업그룹을구성하였다. - 신재생에너지분야 TC(Technical Committee) 는 - EES 표준화를위하여 2012년 12월 IEC TC120( 전력저장분과 ) 이승인되어있으며, 2013년 7월 10일 ~11일에일본에서첫미팅이잡혔다. 우리나라는 2013년 3월국내전문위원회 20인구성하여기술표준원, 지능형전력망협회, 국내전문위원이 1개월에 2회씩만나용도별 EES Use Case 분류등대응책을준비중이다. - 지능형전력망협회및단체포럼에서는 2012년부터 EES 용도에따른표준을작업중이며, 표준작업완료되면표준협회에절차를거쳐 KS화하고 IEC TC120에서국제기준작업에대응할예정이다. - 신재생에너지분야는기술선진국을중심으로국제표준을주도 : 태양광, 풍력, 수소, 연료전지등 4개분야의총 43개작업반중미국 (8개), 일본 (8개), 덴마크 (8개), 캐나다 (6개), 독일 (5개), 네덜란드 (2개), 영국, 프랑스, 벨기에, 스웨덴, 노르웨이가각각 1 개씩 미국은전분야에걸쳐고르게활동하고있으며, 일본은수소연료전지, 덴마크는풍력, 캐나다는수소에너지분야표준을주도하고있다. 106 계장기술
- IECEE CE( 국제전기기기인증제도 ) 는전기제품에대해회원국간의시험결과를상호인정해중복시험생략, 시간및경비절약, 국제간무역장벽을해소하기위한인증제도로, 국제표준 (IEC) 규격에부합화해상호인증체계를확립하고있다. - 배터리등전기제품 19개품목이상호인증대상품목으로운영중이며, 태양광분야는지난 2004년 17번째품목으로추가되었다. - 현재태양광시스템, 모듈, 셀, 어레이, 부품 5개분야등총 24품목에대해인증을진행하고있으며, 우리나라를포함해프랑스, 독일, 이탈리아, 일본, 네덜란드, 스페인, 미국, 인도등 9개국이 NCB (National Certification Body) 로등록되었다. CAISO : 주파수조정서비스를제공하는전력저장장치를지원하기위한시장규칙을개발중이며, 2011년상반기에 CAISO 이사회상정하였다. NYISO : 전력저장장치를주파수조정서비스시장에참여시키기위한요금제도개정을 2009년 3월 11일에상정하고, 전력저장장치를기존발전기와동일하게발전계획, 발전운영, 정산에적용하는방법을도입하여 2009년 3월 15일에 FERC의승인을받았다. MISO : 발전기및수요응답과다른전력저장장치의응답을요금제도에도입하여 2008년 12월 18일에 FERC의승인을받았다. 또한 2009년봄에는 MISO 주파수조정예비력시장에서에너지정장장치의급전을도입하여 2009년 12월 31일에 FERC의승인을받았다. ISO-NE : 2008년 8월 5일에주파수조정서비스를유료로제공하기위한대체기술의시험프로그램을제안하였고, FERC가 2009년 9월에승인을받았다. 2011년에는이를위한시장규칙이제안되었다. ERCOT : 에너지저장장치를위한주파수조정서비스시장을개설되었다. CAL-ISO의경우에너지저장장치의성능에관한요구조건은다음과같다. - 정격 : 2~10MW - 최소에너지용량 : 정격의 25% 이상 10MW 설비의경우 2.5MWh 이상충전가능 - 계통운영자로부터주파수조정신호를수신할수있는기능구비 - 운전영역이대칭적이어야한다. 충전정격이 2MW면방전정격도 2MW - 기기의방전 / 충전단위가 2개이상이어야한다. 2MW 설비의경우 1씩두단위의출력수준이가능해야한다. - 역률 ±0.95 운전영역을가지며, 무효전력을공급 / 소비할수있어야한다. - 증감발율은 4초안에정격만큼변경이가능한수준이어야한다. 10MW 설비의경우 10MW로충전되다가 4초안에 10MW로방전될수있어야한다. 2013년 5월 14일전지산업협회에서리튬이차전지의표준화작업공청회를개최하였다. 이외에축전지관련 KS표준화로는 32개가있고, 리튬전지관련 KS표준화로는 12개가있다. 최근리튬이차전지관련단체표준이아래와같이제정되었다. 2013. 8 107
전력신기술동향과전망 번호표준번호표준명제개정등록일기관 1 2 SPS-KBIA-101 04-02-1999 SPS-KBIA-101 04-01-1998 배터리에너지저장장치용리튬이차전지제 2 부 : 단전지및전지시스템성능평가 배터리에너지저장장치용리튬이차전지제 1 부 : 단전지및전지시스템안전성평가 표 2. 리튬이차전지의표준제정정보 제정 2013.02.18 제정 2013.02.18 한국전지산업협회한국전지산업협회 2-3. EES 계통운영방안 전력저장장치는, 출력변동성이심한저품질전력 을고품질전력으로변환후계통연계하는시스템으로다음과같은요소로구성되어있다. - 풍력및태양광등발전부문 - 전력저장시스템 : Battery, BMS(Battery Management System), PCS(Power Conditioning System) - 출력제어및운영시스템 에너지저장시스템에요구되는조건이소재및 cell 개발에도반영되어, 소재개발은실제 cell 제조에서 검증되어야하고, BMS 및 PCS 개발도배터리의최적사용환경을구현할수있도록설계되어야한다. 부하평준화첨두부하 저감 UPS 운전시간 ~ 수시간수십분수초 ~ 수십분 출력 수MW 수십kW 수kW 범위 ~ 수백MW ~ 수MW ~ 수MW 전력품질보상 ~ 수초 수백 kw ~ 수 MW 신재생출력안정수분 ~ 수시간수십kW ~ 수십MW 표 3. 전력산업적용분야별에너지저장장치요구조건 전력저장장치의변전용변전소설치시기능은다음과같다. 1 전력품질개선기능 : 전력저장장치가계통에연계되어유효전력과무효전력을적절하게공급하여전압을일정하게유지하여전력품질향상을지원할수있고, 전력수용가비상전원공급및고품질전력공급이가능하다. 또한부하변동, 사고에의한전원, 부하탈락시에유효전력의불평형을전지충전과방전에의해보정할수있다. 주파수를조정하여계통안정화에도기여할수있다. 2 부하평준화기능 : 잉여전력이나저가전력을저장하여최대수요나집중수요시간대에활용이가능하다. 주로야간에는전지를충전하고, 전력수요가많은주간에방전하여교류계통의발전전력의평준화를도모할수있다. 수요에따른전력공급량의조절이가능하므로발전에필요한예비전력량을감소할수있으며, 생산된전력에너지를저장하여필요할때사용함으로써주야, 계절간전력부하격차해소를통해부하율과에너지이용효율을향상시킬수있다. 3 간헐적최대부하저감기능 : 변전소, 송전선의용량을초과하는부하순시변동에의한피크전력을전력저장장치에공급함으로써잉여에너지를저장하고, 최대부하를저감시킬수있다. 변전소에연계되어운전되는풍력이나태양광등의신재생 108 계장기술
에너지원의출력의간헐적특성을완화시킴으로써값비싼화석연료를통한디젤발전기등의백업발전의필요성을줄일수있다. 지구온난화의주범인온실가스의배출을경감시킬수있다. 4 자력기동기능 : 정전에의한기계설비의갑작스러운정지로인해화재폭발등의재해가발생할우려가있는설비에비상전력을공급하고, 계통사고에의해부하와교류계통이격리된경우에도자력기동을하여변전소의시스템이비상가동될수있도록 PCS에서변전소에전력을공급할수있다. 일반적으로는변전소에자립운전을하기위하여비상전원으로디젤발전기가사용되나, 기계적인발전원대신전기에너지를저장하는 2차전지를사용함으로써보다빠르게필요전력을공급하여변전소의자력기동이가능하게할수있다. 전력저장장치의일반수용가에설치시기능 1 부하평준화기능 : 수용가의총체적인전기료절감을목적으로전력의공급및수요의시간대를이동시키는기능을지원할수있다. 양방향전력관리가가능해야함으로전력저장장치와통신연계운전을연계해야한다. 2 독립운전기능 : 전력계통에문제가있을경우수용가에안정적인전력을지속적으로공급할수있도록하는독립운전기능을포함할수있다. 독립운전기능이포함될경우사용자가독립운전을진행할것인지, 독립운전방지를할것인지의여부를결정할수있도록설정제어가가능해야한다. 전력저장장치의신재생발전단지에설치시기능신재생에너지는발전특성상예측이불가능하고, 계통에교란을줄수있을정도로계통안정도에영향을주고있다. 이러한신재생에너지의예측이어렵고, 간헐적인출력변동으로인한특성을 2차전지와연결된전력저장장치로계통의안정도를높이는기능을수행한다. 1 단주기전력안정화기능 : 신재생에너지의대표적인발전원으로풍력과태양광발전시스템을들수있다. 이두신재생에너지의출력특성은예측이어렵고, 간헐적인출력변동을가지고있다. 단기적으로는수초내지는수십초단위로출력이변동하는신재생에너지의출력특성을평준화하는기능을수행하는것이전력평활화기능이다. 2 시간지연기능 : 시간지연기능은다른표현으로는전력지연, 에너지지연, 장주기출력제어등다양한방법으로표현된다. 이는전력저장장치의측면에서단시간이아닌장시간동안충전및방전의형태로구현되는기능의일부로, 이를이용하게되면신재생에너지의출력을일정하게변환하여계통에주입하게되므로계통안정뿐만아니라향후입찰이가능한기능으로구현되게된다. 3 주파수조정기능 : 주파수조정기능은계통의전력을안정화시키는역할을한다. 통상적으로는부하측에가까이위치하여주파수변동이생겼을경우, 이를보상하는역할을하는기능이다. 하지만신재생에너지와같이발전원또는전력계통에영향을미칠경우주파수조정기능을수행할수있도록기능을부여하여전력망의안정화를꾀하고있다. 2013. 8 109
전력신기술동향과전망 3. 정책현황 3-1. 국내정책현황지식경제부는중대형 EES 기술개발및산업화정책을추진하고있다.(K-EES 2020 전략 ) 정용 EES 공급계약발표 (10.10) 했다. 일부대기업에서 NaS, RFB 등을기술개발중이나초기단계이고, 실증이활발한선진국에비해핵심소재및원천기술등기술수준미흡한실정이다. 3-2. 국외정책현황 - 에너지저장 R&D 투자를확대하여원천기술확보및글로벌시장선도가가능한기술에집중투자를하고있다. - 시장주도형기술개발, 미래신기술개발, 국제공동기술개발등기술개발의전략성을강화하여미래에너지저장시장을선점하고있다. - 2020년까지 6.4조원규모의기술개발및설비투자추진및 EES 설치의무화방안을검토하고있다. - 20년까지 EES 1,700MW(Global Market Share 30%) 보급이목표이다. - 전략과제 1. 에너지저장 R&D 투자확대및전략성강화 2. 에너지저장실증을통한산업화촉진 3. 에너지저장산업인프라구축 4. 국내시장활성화를위한제도적기반조성 RPS(Renewable Portfolio Standard, 신재생에너지공급의무화 ) 또는 EERS(Energy Efficiency Resource Standard, 에너지공급자효율향상의무화제도 ) 의일부로 EES 설치의무화를추진한다. 삼성 SDI는미국 AES사에 20MW급 EES를공급계약 (10.9) 했고, LG화학은미국 SCE사에 10kWh급가 경제성검증, 운영기술확보등의목적으로 EES 실증사업을확대하고있다. - 전세계적실증사업규모는 09년 240MW(20건 ) 에서 10년 869MW(44건 ) 으로증가하였다. - 미국은공공기관 (APRA-E, EPRI 등 ), 대형전력회사 (AES, AEP) 를중심으로기술개발및실증을적극추진중이고, 스마트그리드사업의일환으로 PG&E(300MW) 및 NYSEG(150MW) CAES 구축사업에정부보조금을지원하고있으며, ES&P사에서개발중인 2세대방식 CAES 기술을적용, DrEESer-Rand사는 Smart CAES 라는브랜드로 CAES 상부설비부분의 Total solution 을제공하기위해 1세대방식의개량형인고효율압축및터빈시스템을개발중이다. - 유럽에서는프랑스 Saft사, 독일 Conergy사등이참여하여태양광분산발전 EES 실증과제를추진 (Solion Project) 하고, 독일 Huntorf 290MW CAES 발전소 (1978) 와미국 Alabama 110MW(1991)(348 MW 확장운용중 ) 이상업용플랜트로운전중이며, 독일은 EnBw(600MW) 및 ADELE (200MW) CAES 프로젝트를추진중에있다. 특히, ADELE 프로젝트는연방정부와 RWE 및 GE 등의기업이주축인컨소시엄과의계약완료하였다. 110 계장기술
- 미국 PIKE 리서치사와일본후지경제에따르면, EES 시장규모는 2010년 17억달러 (2조500억원 ) 에서 2020년 412억달러 (47조 9000억원 ) 성장이예상된다. - 국내는관련시장형성전의실증단계이지만, 향후전력소비량증가및신재생에너지확대에따라중장기적으로는 EES에대한수요가급팽창할것으로전망된다. 일본은 1998년부터기존탄광을활용한 2MW급 CAES Pilot 플랜트를구축하여실증실험을완료하였다. 중국은미국 ES&P사에 EPC 역할을부여하고, 자국내 CAES 건설을추진중이다. - 예를들어전력소비량의경우, 5차전력수급기본계획에의하면 10~24년기간에연평균 1.9% 증가될것으로예상되며, 신재생에너지의경우, 제3 차신재생에너지기본계획에따르면보급목표가 08년에는 2.58% 인반면, 30년에는 11% 를목표로하고있다. 4. 시장전망 Global 전력수요의증가및신재생에너지보급확대에따라, 중대형에너지저장수요가급속도로확대되고있다. - 세계전력수요는 10년 21.0조 kwh에서 20년 27.5조 kwh로연 2.7% 증가가예상된다. - 10년부터 20년까지세계풍력은 172GW에서 709GW, 태양광은 22GW에서 160GW로증가가예상된다.( 신재생에너지발전량비중 : 10년 2.0% 20년 7.8%) 향후 10년간시장이급팽창하여 20년에는 47.9조원에달할전망이며, 저장수요는약 16배성장이예상된다.(11년 1,206MW 20년 20,105MW) - 2010년도에는 EES의전체보급량은 850MW이고, 시장규모는 $6~8B이며, 10년후인 2020년도에는관련시장이 $34~60B 규모로폭발적으로증가될것으로예상된다. - 지경부의 EES 수요예측결과 ( 에너지저장기술개발및산업화전략, K-EES 2020) 에따르면, 15 년까지 960MW, 20년까지 1,680MW 규모의에너지저장시스템이필요할것으로예측된다. - 그러나국내전력계통망은안정성이높아일정규모의신재생에너지를통해생산된전력을계통에직접연계가가능한상태이므로, 국내 EES 시장은단기적으로전력사용자적측면에서의효율성향상을위한 Transmission and Distribution capital deferral용이나공급자적측면에서의 Load shifting용에대한수요가우선증가된후에, 중장기적으로신재생에너지시스템의보급확대에따라 On-grid support용에대한수요가증가될것으로판단된다. 차익거래용으로 CAES의비즈모델을설정할경우, 20 년까지전체발전설비의 1.5%, 30년까지 3% 에해당하는시장이형성될것으로전망된다.( 풍력 / 태양광제외 ) 2011~2020 대용량저장누적세계시장규모는총 70조 (2020년연간시장규모는 20.6조 ) 로예상된다. 2013. 8 111
전력신기술동향과전망 ( 신재생에너지관련저장시장규모는신재생에너지의 30% 예상 ) 신재생에너지발전원및기저부하용발전설비가계획대로진행되고, 개발과실증후 KCAES가성공적으로대용량전력저장시장에진입해서 Market share 30% 의목표달성할경우, 2020년에는한국형 KCAES 예상매출을총 18조에이를것으로예상된다. 전세계적인경기침제및금융위기로인해계획된신재생에너지원증설및신설목표를달성하기어려운상황과발전원투자의보류등으로인해잠재예상시장규모를 50% 축소할때 2020년에는약 10조의시장이형성될것으로예상된다. 전력저장관련국내시장이협소하여경쟁국대비기술개발투자가다소늦어졌으며, 이로인해 Catch-up 전략에의존하고있으며, 초기시장진입장벽이높은실정이다. 의품질과안정도를향상시키는기능을수행한다. - 장기수명과신뢰성및환경친화적인전력저장장치를변전소에분산배치하여스마트그리드의효율적인운영을기하고, 신재생에너지발전원의보급을확대할수있다. EES 기술은시장형성단계이며, 선진국을중심으로기술개발및실증, 사업화가가속화되고있다. 전력망 (Grid) 등대규모전력공급안정화를위한에너지저장수요가확대되어대용량화되는방향으로기술개발이진행되고있다. EES의운영방식은크게부하평준화 (Load leveling) 와계통보조서비스 (Ancillary service), 전력품질보상 (Power quality compensator) 및비상전원 (Emergency power source) 동작, 그리고신재생에너지출력제어로나눌수있다. 전기차용에너지저장장치의경우, 국내기업의초기시장선점이성과를거두고있으나, 관련전문인력과전지를평가하기위한공통인프라의구축이등한시되고있어, 지속적인경쟁력확보에걸림돌로작용하고있다. 기술기준성능시험을통한현장적용을위한신뢰도확인이필요하며 Test Bed 구축등이시급하다. 보급활성화를위한정부지원제도및지원방안등의대책마련이필요하다. 5. 결론에너지저장장치를계통에연계함으로써상시부하평활화와첨두부하제어를할수있고, 전력손실과계통혼잡을최소화하여계통의이용률을향상시킬수있다. 현장적용을위한관련법이필요하고, 전기사업법및시행령등개정이필요하다. 산학연연계포럼이나기술교류회등을통한기술력향상과국제경쟁력제고가필요하다. - 계통에연계되어전력품질에영향을주는대용량의신재생발전의간헐적인특성을개선함으로써계통 112 계장기술