- ESS는 재생에너지의 단점을 보완해 생산된 전력을 저장 후 필요할 때 공급 -

- 재생에너지 발전과 더불어 EES 시장 확대(미국 전체 전력 생산의 21%는 재생에너지 이용) -

- 향후 2년간 미국 전력 회사들은 1만 MW의 전력을 생산할 수 있는 대규모 배터리 시스템 설치 전망 -

자료: Hyosung Heavy Industries

ESS 시장 현황

ESS 시장의 급속한 성장은 기후변화에 대응하기 위한 재생에너지의 발전과 밀접한 관련이 있다. 2020년에 재생에너지는 8340억 kWh(킬로와트시)의 전기를 생성했으며, 이는 미국에서 생성된 전체 전력의 약 21%였다. 2020년 미국에서는 천연가스(1조6170억 kWh)만이 재생 가능 에너지보다 더 많은 전기를 생산했다. 재생에너지는 처음으로 원자력(7900억 kWh)과 석탄(7740억 kWh)을 모두 능가했다. 2020년의 이러한 결과는 주로 미국 전력 생산에서 석탄 사용이 현저히 감소하고 태양력 및 풍력 사용이 꾸준히 증가했기 때문이다.  

미국 전체 전기 생산량

(단위: billion kWh, %)

자료: Energy Information Administration

Energy Information Administration의 8월 보고서에 따르면, 2020년 미국의 대용량 배터리 저장용량은 1650㎿로 35% 증가했으며 지난 5년 동안 3배 이상 증가했다. 상승 트렌드는 가속화돼 2021년에서 2023년 사이에 전력 회사들은 2019년에 존재했던 용량의 10배인 1만㎿의 전력을 생산할 수 있는 대규모 배터리 시스템을 설치할 것으로 예상된다. 최근 신규 저장 용량 증가의 대부분은 태양광 프로젝트에서 발생했다. 이런 변화의 가장 큰 이유는 지속적인 배터리 가격 감소로 배터리 저장 비용은 2015년에서 2019년 사이에 72% 감소했다. 이와 더불어 에너지부(Department of Energy)는 7월에 그리드 규모의 장기 에너지 저장 비용을 10년 이내에 90%까지 줄이는 목표를 설정했고 Jennifer Granholm 장관은 성명에서 “향후 몇 년 동안 수백 기가와트의 재생에너지를 그리드에 공급할 것이다.”라고 전했다.

미국 대용량 배터리 저장용량(2015–2023)

(단위: ㎿)

자료: Energy Information Administration

투자 업계에서도 에너지 저장에 대한 관심은 더욱 더 뜨거워지고 있다. 시장정보업체 피치북(PitchBook)에 따르면 벤처캐피털 회사는 올해 지금까지 2차 전지 회사에 49억 달러를 투자했는데, 이는 2020년 전체의 16억 달러에서 3배 이상 증가한 수치다. 대용량 에너지 제조업체의 CEO J씨는 “재생에너지에 대한 주 및 연방 규정은 투자자들에게 이러한 추세가 지속될 것이라는 확신을 주는 데 도움이 됐고, 이러한 추세는 대용량 배터리의 더 많은 혁신을 촉진하는 데 도움이 될 것입니다.”라고 전했다.

다만, 이러한 모멘텀에도 불구하고 2차 전지 기업에 대한 투자는 위험할 수 있는데 실험실에서 매력적으로 보이는 일부 기술은 장치 제조의 복잡성과 배터리의 재료 비용 때문에 산업적 규모로 확장되기 어려울 수 있다. 최근에는 ESS의 일환으로 재생에너지를 저장하는 것이 아닌 수소로 전환해 저장하는 방식이 각광받고 있다. 수소에너지는 대량 저장이 용이하고 태양에너지와 풍력발전으로 남은 전력을 이용해 수소를 생산·저장한 후 다시 연료전지를 이용해 전기로 바꾸어 이용할 수 있다. 또한, 수소는 수송과정에서 에너지 손실률이 낮아 장거리를 수송할 경우 전력송전보다 유리하다. 미시간주의 가장 큰 유틸리티 회사 DTE는 시범사업으로 수소 공동생산시설 개발을 시행하는 등 수소에너지 개발에 대한 높은 관심을 표하기도 했다. 하지만 수소는 상대적으로 낮은 안정성과 아직은 활용할 수 있는 기술과 인프라가 부족하기 때문에 당분간 ESS의 성장이 유지될 전망이다.
 

시사점

에너지 저장기술은 에너지 산업 분야에서 미국뿐만 아니라 세계시장을 선도할 중요한 기술이다. 급격한 기후변화에 대응하기 위한 재생에너지원의 발전 용량이 증가함에 따라 전력 저장기술의 수요가 지속해서 확대될 것으로 예상된다. 이 중심에 ESS는 일관되지 못한 재생에너지의 단점을 보완해 생산된 전력을 저장 후 가장 필요한 시기에 공급해 에너지 효율을 향상시키는 시스템으로써 원활하고 안정적인 전력공급을 위한 해결책으로 부상하고 있다. 배터리를 포함한 소재, 부품, 장비와 같은 하드웨어의 기술 발전 및 경제성 확보와 더불어 효율성과 안정성을 위한 운용시스템 전반의 소프트웨어 기술개발은 ESS 개발에 필수적이다. 또한, 에너지 모니터링과 같은 서비스영역까지 사업을 확대한다면 에너지 저장 분야에서 큰 기회가 있을 것으로 판단된다.

자료: Energy Information Administration, United States Department of Energy, energy toolbase, Hyosung Heavy Industries, Wall Street Journal, PitchBook, Financial Times, BloombergNEF 등 KOTRA 디트로이트 무역관 자료 종합