ESS (Energy Storage System)이란?
ESS(Energy Storage System)은 전기를 저장하고, 필요할 때 전기를 사용할 수 있도록 해 주는 시스템을 의미합니다. 전력망의 안정성을 높이고, 재생 가능 에너지의 변동성을 보완하는 중요한 역할을 하며, 다양한 애플리케이션에서 에너지 관리와 효율적인 사용을 돕는 장치시스템입니다. 가장 주된 핵심은 배터리와 그에 대한 제어 스스템이며, 이를 통해 전력의 과잉 생산과 부족한 시점을 조절할 수 있습니다. 주요 저장 매체는 배터리를 사용하고, 리튬 이온 배터리 중 LFP(리튬인산철 배터리)가 주로 사용됩니다. 고속 충전, 긴 수명 그리고 안정성 등의 특성이 주요한 부분이라 매우 효율적으로 사용되고 있습니다. 보통 전력망이나 재생 가능 에너지(태양광, 풍력 등)에서 발생한 과잉 전력을 저장합니다. 이렇게 저장된 전기는 사용자가 원할 때 언제든 방출되어 전력 수용가 급증하거나 재생 가능 에너지가 부족할 때 공급됩니다.
관련 기술
ESS 시스템에서 중요한 역할을 하는 기술은 단순히 시스템을 통합적으로 운용하는 부분만 있는 것이 아닙니다. 무엇보다 전력 변환 장치가 매우 중요한 부분인데, 이 장치는 DC-AC 변환기(인버터)를 통해 저장된 직류(DC) 전기를 교류(AC)로 변환하여 전력을 공급할 수 있게 합니다. 또한, 충전장치는 교류를 직류로 변환하여 배터리에 저장할 수 있도록 합니다. 이와 함께 최적의 효율을 발휘할 수 있도록 관리하는 소프트웨어 및 하드웨어로 구성된 전력 관리 시스템(EMS)이 있습니다. 배터리의 충전과 방전, 전력망의 상호작용 등을 실시간으로 조절하고 모니터링합니다. 이를 통해 에너지의 흐름을 제어하고, 전력 수요와 공급을 일정하게 맞추어 에너지 효율을 높일 수 있습니다. 그러나 다양한 시스템을 효율적으로 구축하는 데 발생되는 초기 구축 비용은 소규모나 가정에서는 어려운 점이 있습니다. 친환경적인 인식이 강해지면서 각 국가들마다 ESS 시스템을 도입하여 높아지는 에너지 수요에 대응하고 안정성을 필요로 하는 시장의 수요가 반영되어 매년 증가세를 보이고 있습니다. 2026년 약 42.2조 원의 규모로 성장할 것으로 예상이 되고 있습니다.
주요 한국 기업들
관련 시장에서 가장 앞서 있는 기업들은 기술력을 바탕으로 혁신, 생산 능력, 글로벌 네트워크 및 전략적 파트너십을 위주로 시장의 지배력을 강화해 나가고 있습니다. 시장조사업체 글로벌마켓인사이츠에 의하면 2024년 1,067억 달러 (한화 약 155조 원)였던 미국의 ESS 시장 규모가 2032년 즈음에는 2,635억 달러 (한화 약 383조 원)로 2배 이상 커질 전망이라고 말하고 있습니다. 우수하고 안정적인 공급망과 관리 시스템도 중요하지만 무엇보다 신재생에너지의 수요가 미국 내 텍사스와 캘리포니아 등 주요 지역에서 매우 활발하고, 일정한 발전량을 유지하지 못하는 일부 문제를 ESS 시스템으로 보완해야 하기 때문인 것으로 분석하고 있습니다. 그 가운데 관련 시장에서 우위를 점하고 있는 한국 기업들을 보면 LG 에너지 솔루션, 삼성 SDI, SK 이노베이션이 있습니다. 각 기업들마다 다양한 특징들을 갖고 있으며, 시장의 지배력을 높여가기 위한 노력들을 하고 있습니다.
1. LG 에너지 솔루션
2022년 기준 전 세계 배터리 시장에서 2위를 차지하고 있는 글로벌 기업으로 고효율 리튬 이온 배터리 기술을 보유하고 있으며, 안정성과 긴 수명을 제공하는 기술력을 갖고 있는 기업입니다. 테슬라, 제너럴모터스, 포드 등 다양한 글로벌 기업들에 배터리를 공급하고 있으며, 글로벌 ESS 프로젝트에도 참여하고 있습니다. 관련 시스템을 구축하는데 필요한 주요 배터리를 공급하는 업체로서 높은 신뢰성을 가지고 있습니다. 한국, 중국, 유럽, 북미에 배터리 생산 시설을 운영하고 있으며, 2023년 기준 300 GWh 이상의 배터리 생산 능력을 보유하고 있습니다. 배터리 리사이클링을 통한 기술을 적극적으로 개발하면서 재생 가능 에너지와 전기차와의 통합 솔루션을 제공하고, 친환경 시장에서 경쟁력을 높여가고 있습니다. 반면, 고급 배터리 기술이 고가이기 때문에 가격 대비 성능이 중요한 시장에서는 불리한 점을 갖고 있습니다.
2. 삼성 SDI
고용량 리튬 이온 배터리 기술을 기반으로 ESS 시스템에 공급하고 있습니다. 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 제공하며, 전력 효율성을 극대화하는 특징을 가지고 있습니다. 보다 강력한 배터리 안정성에 대한 기술 개발도 지속적으로 진행하고 있으며, 2022년 기준으로 전 세계 배터리 시장에서 3위를 차지하고 있는 기업입니다. 다양한 ESS 애플리케이션에 적합한 고효율 배터리 솔루션을 제공하며, 삼성이라는 글로벌 발판을 통해 북미, 유럽, 아시아 등 다양한 지역에서 프로젝트를 수행하고 있습니다. BMW, 폴크스바겐, 포드와 같은 글로벌 자동차 제조사들과의 배터리 공급 계약을 체결하고 있으며, 관련 프로젝트에서 협업을 통한 활동을 하고 있습니다. 한국, 헝가리, 중국, 미국 등에서 생산 시설을 보유하고 있으며, 2023년 기준으로 연간 200 GWh 이상의 생산 능력을 자랑하고 있습니다. 대규모 상업용 및 산업용 플로젝트에 참여하여 관련 배터리 공급을 하고 있습니다. 반면, 배터리 시장이 주춤하며 위기론이 퍼지던 시기에 미국 최대 전력 기업인 넥스트에라에너지와 4,374억 원 규모의 ESS용 배터리 공급 계약을 체결했다는 소식이 14일 공시를 통해 보도가 되었습니다.
3. SK 이노베이션
전 세계 ESS 시장에서 전력 저장 효율성과 안전성을 강화하는 데 집중하고 있으며, 전력망 최적화 기술을 통해 효율성과 수명을 개선하고 있습니다. 또한, 테슬라, 현대자동차, 폴크스바겐 등과 협력하여 배터리를 공급하고 있으며, 다양한 관련 프로젝트에 참여하고 있습니다. 특히, 한국전력공사(KEPCO)와 협력으로 스마트 그리드와 ESS 통합 프로젝트를 진행하고 있습니다. 북미, 유럽, 아시아에 생산 시설을 보유하고 있으며, 2023녀 기준으로 연간 50 GWh 이상의 생산능력을 보유하고 있습니다. 생산능력에 관해서는 점차 확장해 나갈 예정입니다. 친환경 배터리 솔루션을 개발하고, 배터리 재활용과 리사이클링 기술을 통해 지속 가능한 시장을 선도하고 있습니다.
경쟁력
한국의 기업들은 리튬 이온 배터리, 고효율 배터리 관리 시스템, 전력 변환 기술 등에서 기술적인 우위를 차지하고 있으며, 이를 기반으로 글로벌 관련 시장에서 유리한 경쟁력을 가지고 있습니다. 무엇보다 모두 대규모 생산 시설을 보유하고 있어글로벌 시장에서 요구하는 수요를 안정적으로 공급할 수 있습니다. 또한, 글로벌 기업들과의 전략적 협력을 통해 시장에서의 입지를 강화하고 있으며, 친환경 기술을 접목시켜 재활용 배터리 및 배터리 리사이클링의 환경에도 기술적인 강점을 가지고 있습니다. 반면, 배터리 수명과 관련된 문제는 관련 시스템에서 경제성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 해결해야 할 과제로 남아 있습니다. 이처럼 기술력, 생산 능력, 글로벌 파트너십을 통해 시장에서 경쟁력을 갖추며, 최신 배터리 기술을 활용한 재생 가능 에너지와 전력망 안정화에 중요한 역할을 하는 한국기업들에게 전 세계 ESS 시장의 지속 가능한 발전과 미래를 대비한 혁신에 박차를 가할 수 있는 능력을 보유하고 있습니다. 또한, 북미 시장의 다양한 기업들과의 협력이 향후 발생할 수 있는 글로벌 시장에서의 입지를 더욱 곤고히 할 수 있을 전망입니다.