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인터솔라(InterSolar) EU 2015' 전시회에서 공개된 ESS의 특징

배고플 때 꺼내 먹는 에너지 저장고 'ESS'

 

우리 생활에 너무나도 당연하게 생각하는 냉장고가 없다면 어떨지 생각해 본 적 있으신가요? 회나 과일 같이 빨리 상하는 신선 식품이 먹다 남았을 때 냉장고가 없다면 바로 버려져야 하겠지만 냉장고 덕분에 저장해두었다가 먹고 싶을 때 다시 꺼내 먹을 수 있죠. ESS가 바로 전력을 저장해 두는 냉장고 같은 역할을 합니다. 전기도 신선 식품과 비슷하게 생산과 동시에 소비되어야 하는 특성을 갖고 있는데, ESS가 전력의 '생산-소비'를 '생산-저장-소비'의 패러다임으로 바꾼 것이죠.

 

 

ESS(Energy Storage System)는 전력을 저장해 필요할 때 공급하는 전력이용효율을 높여주는 시스템입니다. 이를 통해 전기요금이 저렴한 시간에 전력를 저장해두었다가 전기요금이 비싼 시간에 사용할 수 있습니다.

 

ESS는 크게 네 가지 요소로 구성됩니다. 우선 전력을 저장하고 내보낼 수 있는 대용량 배터리가 있습니다. 과거엔 납축 배터리가 쓰였는데, 최근엔 리튬이온 배터리로 빠르게 대체되어 가고 있습니다. ESS에는 수십 개에서 수백 개의 배터리 셀이 들어가는데, 이 여러 개의 배터리를 하나처럼 움직이게 하고 과충전 방지 등 안전장치가 들어간 배터리운용시스템(BMS)가 있습니다.

 

에너지운용시스템(EMS)은 ESS에 저장되어 있는 전기량을 모니터링하는 시스템입니다. ESS의 전반적인 운영 소프트웨어 역할을 맡는다고 이해하시면 됩니다. 그리고 송전시의 전기는 교류전기를 직류전기로 바꿔서 밖으로 내보내는 역할을 하는 파워컨디셔닝시스템(PCS)가 있습니다. 이렇게 네 가지 구성요소가 유기적으로 역할을 하며 ESS가 작동하도록 돕는 형태입니다.

 

 

 

ESS의 특징 - 신재생에너지 활용 극대화 · 에너지 비용 절감

 

 

 

에너지를 저장할 수 있다는 ESS의 특징을 이용해 신재생에너지의 활용, 에너지 비용 절감 등 여러 방면에서 다양한 이점을 얻을 수 있습니다.

 

신재생에너지(태양광·태양열·풍력·지열 등) 전력 품질의 안정화

아무리 써도 고갈되지 않고 환경을 해치지 않는 태양광, 태양열, 풍력, 지열 등 신재생에너지에 대한 관심과 활용이 점점 많아지고 있습니다. 그런데 신재생에너지의 단점이 하나 있다면, 바로 날씨 조건 등 상황에 따라 전력의 품질이 고르지 않고 변동이 크다는 것이죠.

출력 변동성이 높은 신재생에너지를 ESS에 저장했다 공급함으로써 전력 품질 편차를 없애고 공급을 안정적으로 유지할 수 있습니다.

 

전력 수급의 효율적 관리와 에너지 비용 절감

보통 하루 중 전력 수요는 낮 2~4시경 피크를 이룬 후 밤 시간대에 감소합니다. 그런데 전력 생산은 피크 때 사용량을 기준으로 이뤄지므로 밤 시간대에 전력이 남게 되고 사장되는 것이죠. 여기에 ESS를 도입함으로써 밤 시간대의 잉여 전력을 저장했다 피크 시간에 활용할 수 있게 됩니다.

또한, 전기의 품질을 좋게 하려면 송변전 과정에서 주파수가 출렁일 때, 전력을 추가로 투입해 이를 일정 수준으로 유지해 줘야 합니다. ESS가 이 역할을 맡음으로써 큰 전력 비용을 아낄 수 있게 된답니다. 한전에서는 이렇게 절약할 수 있는 규모가 연간 3,200억 원이 된다고 합니다.

 

 

무궁무진한 ESS의 활용과 미래

 

 

ESS와 UPS를 융합한 UES, 또 마이크로그리드로의 연계 등 새로운 비즈니스 모델이 등장하고 있습니다. 갈수록 중요해지고 있는 에너지 시장에서 ESS의 역할은 더욱 커져나갈 전망입니다.

 

삼성SDI는 일본의 2차전지 전문조사 기관인 B3가 지난해 발표한 '2014년 리튬이온 ESS&UPS 시장전망'에 따르면 전체 리튬이온 ESS 시장에서 23.6%의 시장점유율로 1위를 차지하고 있습니다.

 BMW 전기자동차에 공급하는 배터리와 동일한 배터리를 ESS에 사용하며 신뢰도를 높였고, 각 국가별 최적화된 솔루션을 바탕으로 유럽의 전력 및 가정용, 미국의 상업용, 일본의 가정용 등의 시장에서 우위의 경쟁력을 점하고 있습니다.

 

삼성SDI는 앞으로도 이번 가정용ESS 개발사례와 같이 ESS 1위 기업으로서 끊임없이 새로운 비즈니스모델을 개발해 신시장을 개척해 나갈 계획입니다.