1. 2018년 글로벌 에너지저장 시장전망
지난해 11월 15일 세계적인 에너지 시장조사 분석기관인 블룸버그 뉴 에너지 파이낸스가 발표한 ‘글로벌 에너지저장 전망(Global Energy Storage Forecast)’에 따르면 2016년부터 2030년까지 약 1,030억 달러 규모의 투자가 이루어질 것이란 예측이다.
2030년까지 설치될 에너지저장장치의 누적 용량은 약 125GW/305GWh로 2016년 용량대비의 약 66배 이상 증가할 것으로 전망하고 있다. 미국, 중국, 일본, 한국 등 8개국들이 전체 설치용량의 약 70%를 설치함으로써 이 시장을 이끌 것으로 내다보고 있다.
이 보고서는 2018년 한해 약 2.6GW/4.7GWh의 에너지 저장장치가 설치되어 약 270억 달러의 시장이 형성될 것으로 전망하고 있다.
글로벌 에너지저장 시장은 사용목적과 용량에 따라 BTM(Behind The Meter, 소비자측) 시장과 FTM(Front The Meter, Utility-Scale 즉 전기공급자측) 시장으로 구분된다.
아직까지는 용량이 큰 Utility-scale의 에너지저장 시장이 약 84% 이상을 차지하는 것으로 추정되지만 리튬배터리 가격이 점차 내려가고 주택용 태양광 PV 등과 같은 소용량 신재생자원이 많이 보급되면서 앞으로 BTM의 비중은 점차 커지는 역전현상이 일어나 2030년에는 전체 누적용량의 50%가 넘는 약 69GW/157GWh가 될 것으로 전망된다.
2. Utility-Scale(FTM) ESS 시장 : 주파수조정용 및 신재생에너지용이 시장 주도
2015년 12월 12일 파리에서 열린 21차 UN 기후변화협약 당사국 총회(COP21) 본회의에서 우리나라를 비롯한 195개 당사국들은 산업화 이전 수준대비 지구 평균온도가 2℃ 이상 상승하지 않도록 온실가스 배출량을 단계적으로 감축하는 내용의 협약에 서명했다.
이 글로벌 기후변화 대응정책 강화 기조가 ESS 수요 증가를 견인하고 있다. 다시 말해 세계전력시장은 값싼 화석연료를 기반으로 한 중앙의 대단위 전력공급체계에서 친환경에너지를 기반으로 한 분산전원의 확대정책으로 전환되면서 신재생 출력 간헐성은 물론 전기를 생산할 수 있는 시간과 사용하는 시간의 불일치성을 ESS를 통해 해결하고자 하는 수요가 이 시장을 더욱 성장시키는 것이다.
국제에너지기구 IEA(International Energy Agency)의 ‘Renewables 2017’ 보고서에 따르면 독일과 영국의 신재생 발전량 비율은 2016년 말 각각 약 30%, 26%에서 2022년에는 모두 약 40%를 넘을 것으로 전망하고 있다.
전력계통에 태양광, 풍력 등 신재생발전 비중이 높아지면서 계통관성(System Inertia)이 줄어드는 문제점을 해결하기 위해 응동 속도가 빠르고 제어 효율성 우수한 ESS를 활용하고 있다. ESS는 출력의 증감만으로 전력수요를 맞추는 전통적 발전기와 달리 충전과 방전을 통해 전력수급의 균형을 맞추기 때문에 유연성이 훨씬 뛰어나다.
독일의 경우는 신재생 비중이 기하급수적으로 증가함에 따라 태양광이나 풍력발전 출력의 불안정성으로부터 송전망을 보호하기 위해 주파수조정 등에 대한 실시간 대응능력을 갖추도록 하는 규제를 신설했다.
영국의 경우는 계통외란 시 ESS와 같은 속응성 자원이 1초 이내에 응동할 수 있는 주파수조정 예비력 체계를 개선하고 200MW규모의 향상된 주파수조정(Enhanced Frequency Response, EFR) 보조서비스시장을 만들어 2017년부터 운영 중이고 풍력발전량 비중이 약 25%인 아일랜드 역시 약 200MW 내외의 EFR 보조서비스사업자를 2018년에 선정하여 2019년부터 상업 운전에 들어갈 계획이다.
미국 캘리포니아 등 일부지역에서는 태양광, 풍력 등 신재생에너지 비중이 높아지면서 특성상 태양빛이 비치거나 바람이 부는 시기에는 발전이 되지만 그렇지 않으면 발전량이 수요를 따라가지 못해 전력수급 불안정성이 발생되는 문제를 해결하기 위해 ESS의 의무설치 규제를 신설하였다. 이에 따라 신재생에너지와 연계된 ESS 수요가 계속 증가될 것으로 예상되고 있다.
또한 유럽과 미국 등 선진국들의 전기자동차(EV, Electric Vehicle) 확산과 신재생 발전비중 확대정책이 맞물려 효율성이 높은 리튬이온 이차전지(LIB, Lithium-ion Battery)는 ESS의 주력 배터리 기술로 부상했다.
2016년말 기준 LIB 수요의 약 24%인 점유하는 전기자동차용 배터리시장의 부상 속도가 향후 LIB 수요 확대는 물론, 가격하락을 주도할 것으로 보고 있다.
3. BTM ESS 시장 : 태양광(PV)+ESS의 수요 증가가 시장 주도
현재까지 BTM ESS시장은 가정, 빌딩, 공장 등에 태양광 PV+ESS를 설치하여 직접 발전한 전기를 ESS에 저장하였다가 필요할 때 소비하고 잉여전력은 이웃에 파는 비즈니스모델이 주도하고 있다.
소형 태양광 설치사업자는 배터리 공급자와 파트너쉽을 맺고 태양광 PV와 ESS를 팩키지로 공급하기도 한다. 대표적 지역인 호주, 독일, 이탈리아, 미국, 일본 등을 중심으로 이 시장이 크게 확대될 것으로 보고 있다.
풍부한 일사량으로 인해 주택용 태양광 보급이 활발한 호주는 BTM시장의 잠재성이 뛰어난 지역이다. 특히 South Australia 州의 Adelaide City는 정부의 적극적인 지원에 힘입어 글로벌 ESS 시장으로 급부상하고 있다. 그 덕분에 Tesla, Panasonic은 물론 우리나라의 코캄, 삼성SDI와 LG화학 등 세계적인 배터리 제조업체의 진출이 증가하고 있다.
2013년 5월부터 시작된 독일의 30kW(가정용 10kW)이하 태양광 PV와 ESS를 연계할 때 지급하는 보조금 인센티브 프로그램이 2018년까지 연장됨에 따라 BTM 시장은 2018년 한 해도 지속 성장할 것으로 전문가들은 보고 있다. 독일은 일반 가정에서 전력회사로부터 전기를 공급받는 것보다 직접 태양광 PV로부터 공급받아 자가 소비하는 것이 더 경제적인 전기요금 정책을 추진하고 있다.
독일 무역투자청(Germany Trade & Invest)의 자료에 따르면 이러한 정책에 힘입어 태양광 PV만으로 연평균 전기 자급율은 약 35%에서 ESS 설치 후 70%까지 높아진 것으로 나타났다.
보스턴컨설팅그룹이 2017년 1월에 발간한 보고서 ‘How Batteries and Solar Power are Disrupting Electricity Markets’는 배터리 가격의 하락으로 그리드패리티(Grid Parity, 소비자 관점에서 신재생+ESS로 인한 전기의 자가소비 비용이 주택용 전기요금이 같아지는 것) 도달 시점이 빨라지고 이로 인해 주택용 PV+ESS 수요 또한 증가하여 BTM 시장이 더욱 성장할 것으로 예상하고 있다.
독일은 2016년에 그리드패리티를 이미 달성하였고, 호주와 이탈리아는 2018년에 달성될 것으로 전망하고 있다.
4. 지속적 성장의 과제
국제에너지기구 IEA는 2040년 태양광 PV용량은 2012년 대비 약 10배 이상 증가하고 그 용량의 약 50%가 가정용으로 또는 빌딩, 공장 등 상업용으로 설치될 것으로 전망하고 있다.
신재생 출력의 간헐성을 보완하기 위해 필요한 ESS의 수요는 결국 가정용 등 소용량 태양광 PV의 증가와 깊은 관련이 있고 테슬라(Tesla)의 OEM방식의 저가형 ESS 도입 등 배터리 가격의 하락이 2020년까지 기하급수적 증가하는 기폭제 역할을 할 것으로 전망된다.
전력거래시장에 참여하는 에너지 프로슈머의 점차적인 증가는 새롭고 혁신적인 비즈니스 모델 적용을 창출하게 된다.
이와 함께 수요반응이나 GENCO ESS 서비스 모델 또한 점차 일반화되어 현재는 미국 등에서 소수의 시범 프로젝트들이 진행되고 있지만 2020년에는 상용화될 것이라는 전문가 의견이다. 최근 한 개 ESS가 2개 이상의 기능을 수행할 수 있도록 개발되는 기술은 활용의 유연성을 더하여 ESS 시장을 성장시킬 뿐만 아니라 다양한 비즈모델을 창출 할 수 기회를 제공하고 BTM 시장의 성장을 견인할 것으로 전망된다.
또한 이러한 기술들은 전기 생산자와 소비자 간의 장벽을 허물고 단방향으로 전기를 공급 받던 소비자들로 하여금 전력망에 보다 쉽게 접근하여 태양광 PV+ESS와 같은 보다 다양하고 활성화된 에너지 프로슈머 비즈니스가 가능하도록 할 것이다.