4차 산업혁명 시대의
에너지저장장치(ESS)와 수요산업의
시장전망 및 주요이슈 종합분석

세계적으로 전력 수급의 불균형 문제가 심화되면서 효율적인 에너지 수급 체계 구축에 효과적인 수단이 요구되고 있다. 이를 해결할 주요 대안으로 에너지저장장치(ESS)가 주목받고 있으며, 향후 파급 효과와 시장 잠재력도 막대할 것으로 예상되면서 미래 에너지 신산업의 중심으로 부상하고 있다.

또한, 최근에는 신재생에너지 발전이 확대되면서 발전원 출력안정화의 수단으로서도 에너지저장장치(ESS)가 각광받고 있다. 자연에 의존하는 발전 원리 상 전력 생산량의 변화폭이 커 전력계 안정성에 문제를 안고 있는 신재생에너지에 ESS를 연동하면, 전력수요가 적은 시간에 생산된 전력을 저장하여 전력시스템의 효율을 높일 수 있다. 단기적으론 전력부족 현상을 해결하며 장기적으로는 전력공급 확충, 전력 수요관리 및 신?재생에너지 보급 활성화에도 영향을 미친다.

2016년 세계 에너지저장장치 설치(누적)용량은 2.9GW로 추정되며, 이후 연평균 40.9%의 높은 성장률을 보이며 2024년에는 45GW에 달할 것으로 전망되고 있다. 전체 용량의 2.5% 정도는 신재생에너지(태양광, 풍력)와 연계될 것으로 예측되고 있다.

국가별 주요 시장은 일본, 인도, 미국, 중국, 유럽까지 5개 지역이 중심이 되고 있으며, 이들은 2024년 글로벌 시장의 71%를 차지할 것으로 전망되고 있다.
애플리케이션별로는 Utility-Scale 설치 용량이 2016년 총 설치된 용량의 약 84%를 차지하였으나, 이후 Behind the Meter 기술이 점차 더 중요해지면서 2020년 무렵엔 Utility-Scale 시장보다 더 커질 것으로 예측된다.

최근 ESS는 이차전지를 이용한 전기저장방식에 집중하고 있고, 특히 에너지밀도가 높고 효율이 좋은 리튬이온전지를 중심으로 본격적인 시장 환경이 조성되고 있다.
하지만, 리튬이온전지도 사용한 지 1년이 넘으면 효율이 급격히 떨어지며, 온도 변화가 심하면 쉽게 방전되고, 충격에도 약하다는 단점이 있다. 더욱이 향후 코스트와 기술면에서 더욱 경쟁이 심화될 것으로 예상되며, 시판되는 전지의 에너지 밀도가 이미 한계에 달해 있어 새로운 재료를 채용해 에너지 밀도를 높이는 것이 과제로 대두되고 있다.
이 때문에 세계 각국에서는 혁신적인 전지반응기구의 개발, 고성능 전극재료를 발견하기 위한 기초연구 및 응용연구에 투자를 확대하고 있다. 이를 통해 250~300Wh/kg의 에너지 밀도를 실현할 수 있는 차세대 리튬이온전지의 개발과 전고체전지, 리튬-공기전지, Polyvalent cation 전지 등 500Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 실현할 수 있는 전지의 개발이 추진되고 있다.

한편, 국내 에너지저장장치(ESS) 관련 기술 중 배터리와 전력변환장치(PCS) 분야 제조 기술은 우수하지만 ESS 운용 소프트웨어 기술은 부족한 것으로 평가되고 있다. 또한, 리튬이온전지 응용개발은 대기업 메이커를 중심으로 빠르게 진행되고 있으나, 기초연구 활성화와 연구자 층은 두텁다고는 할 수 없는 것이 현실이다. 주로 미국 연구자와 연계해서 연구를 추진하는 연구자가 주류를 이루고 있다.

이에, 우리 정부는 민간과의 공동개발 지원 및 다양한 정책 수반으로 에너지저장시스템(ESS) 보급을 확대하고 있다. 2014년 7월 ESS를 핵심 기술개발 분야로 선정했고, 2015년 4월에는 ‘에너지 신산업 활성화 및 핵심 기술개발 전략’ 이행 계획을 수립했다. 2016년에 들어서는 ‘비상발전용 ESS 활용 방안 마련’, ‘ESS 활용촉진 전기요금제 도입’, ‘대규모 ESS 전력 거래 허용’, ‘공공기관 대상 ESS 설치 의무화’, ‘태양광+ESS 인센티브 부여’, ‘송배전용 ESS 확산’, ‘대규모 수용가 ESS 보급’ 등을 지원하고 있다.

이와 같은 시황 속에서, IRS글로벌은 에너지저장장치(ESS) 관련 산업에 관심이 있는 기관ㆍ업체의 실무담당자들에게 연구개발, 사업전략 수립의 기초자료를 제공하기 위하여 본서를 기획하였다.

본서는 국내외 주요 통계와 팩트를 기반으로 에너지저장장치(ESS) 및 수요 시장동향과 비즈니스 모델을 글로벌하게 조망하고, 최근 기술 및 연구 개발, 표준화, 특허 동향까지 종합적으로 정리, 분석하였다. 또한, 주요국별 정책 추진 동향과 국내외 주요 업체별 사업전략까지 면밀히 조사ㆍ정리하여 에너지저장장치(ESS) 관련 산업에 대한 전반적인 이해를 제공하고 향후 대응 방안도 모색할 수 있도록 하였다.

2017년 10월 18일
IRS글로벌
www.irsglobal.com

Ⅰ. 에너지저장장치(ESS) 기술 개황과 최근 이슈 1. 글로벌 에너지 소비 동향과 최근 이슈 1-1. 에너지 소비 동향 1-2. 에너지별 수요ㆍ공급 동향 1-3. 주요 이슈 1-4. 에너지 관련 주요 통계 2. 에너지저장장치(ESS) 기술 개황 2-1. 개념과 도입 필요성 2-2. 에너지저장 기술 분류별 동향 2-3. 특ㆍ장점 및 중요성 2-4. 주요 에너지저장장치(ESS)별 비교와 제조비용 2-5. 구조 및 구성 2-6. 에너지저장장치(ESS) 응용분야 및 기술적 요건 3. 국내외 에너지저장장치(ESS) 관련 최근 이슈 3-1. 글로벌 3-2. 국내 Ⅱ. 에너지저장장치와 수요 시장별 시장 전망과 주요국별 정책 추진 동향 1. 글로벌 에너지저장장치(ESS) 시장 분석 및 수요 전망 1-1. 글로벌 ESS 시장 규모와 전망 1-2. 국내 ESS 보급 동향 2. 국내외 에너지저장장치(ESS) 수요 시장별 동향과 전망 2-1. 신ㆍ재생에너지 시장 2-2. 순수전기차(BEV)ㆍ플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 시장 동향과 전망 2-3. 스마트 그리드 시장 2-4. 에너지관리시스템(EMS) 시장 동향과 전망 2-5. 스마트폰ㆍ태블릿PC 시장 동향과 전망 3. 주요국별 에너지저장장치(ESS) 시장 활성화를 위한 정책 추진 동향 3-1. 미국 3-2. 중국 3-3. 일본 3-4. 유럽 3-5. 호주 3-6. 국내 정책 및 활성화 추진 동향 Ⅲ. 에너지저장장치(ESS) 연구개발, 표준화, 특허 동향 1. 에너지저장장치(ESS)의 핵심 요소인 이차전지 연구개발 동향 1-1. 이차전지 분야별 연구개발 동향 1-2. 국가별 이차전지 연구개발 동향 비교 2. 에너지저장장치(ESS)용 배터리 표준화 동향 2-1. 국제 표준화 2-2. 국내 표준화 3. 에너지저장장치(ESS) 관련 특허 동향 3-1. 리튬이온전지 3-2. 레독스흐름전지 3-3. 나트륨황전지 3-4. 메탈에어전지 3-5. 슈퍼캐퍼시티 3-6. 압축공기저장시스템 3-7. 플라이휠 Ⅳ. 국내외 주요 업체별 개발 동향과 사업 전략 1. 해외 2. 국내