배터리 저장시스템을 재생에너지 성장의 동력으로

전 세계 각국 정부는 파리협정의 목표 하에 자국의 탄소배출 저감 공약을 강화하고 있으며, 공약 이행 시점이 임박한 가운데 많은 정부가 재생에너지를 공약 이행 전략의 중심에 두고 있다.

태양광·풍력과 같은 에너지원을 활용하는 저배출 발전은 각 국가의 탄소발자국 저감에 필수적인 미래 에너지 믹스의 주요 구성요소이다. 재생에너지 발전 비중이 증가함에 따라, 수요·공급의 균형을 달성하고 대량의 가변 재생에너지를 보다 효과적으로 통합하는 데 기여하는 배터리 저장시스템의 기회와 필요성이 점점 커지고 있다.

안정적인 에너지 저장 방식은 재생에너지 발전량이 적은 상황에 대비하고 전력망 유연성을 증대하기 위해 필수적이며, 따라서 재생에너지 기반 미래의 장기적 생존가능성에 중요한 요소가 된다. 또한 관련 비용이 대폭 감소함에 따라 배터리 저장시스템의 잠재력은 매년 증가하고 있다.

맥쿼리캐피탈의 아시아에너지리서치 공동 대표인 아나 박 부문장은 “에너지 저장시스템은 탈탄소 경제로의 전환에서 항상 중요한 구성요소였다”며, “비용 감소에 따라 배터리 저장시스템이 다량의 태양 및 풍력 재생에너지를 글로벌 전력 시스템에 효과적으로 통합하는 경제적인 솔루션으로 부상하고 있다”고 말한다.

리튬이온 배터리의 가격은 지난 7년간 약 80% 하락했다.¹ 이에 따라 배터리가 에너지 시장에서 더 폭넓은 역할을 수행할 가능성이 있다. 그리드 밸런싱(grid balancing)과 같은 틈새 용도를 넘어 더 안정적인, 대대적인 전통적 발전시스템 교체에 활용될 수 있으며, 이를 통해 양질의 전력서비스를 제공하며 재생에너지 통합을 지원하는 것이다.

박 부문장은 “이는 획기적인 기술이며, 재생에너지와 연계하여 전통적 발전에 대한 대체 비율을 더 높일 수 있다”고 설명한다.

배터리와 연계된 재생발전은 특히 미국에서 기존의 석유·가스 기반 발전과 비교하여 이미 비용 경쟁력을 갖추고 있다.

평균 LCOE*, 달러/MWh
균등화발전비용(LCOE) 비교 - 유틸리티 규모 발전 

“각국이 에너지원 다각화를 추진하는 가운데, 배터리 저장시스템은 재생에너지의 전력망 통합 비중을 높이고 에너지 부문 전반의 전환에 기여할 수 있다. 예를 들어, 유틸리티 규모의 배터리는 과잉 생산된 에너지를 추후 사용을 위해 저장함으로써 전력망에 더 많은 양의 재생에너지를 공급할 수 있다.”

배터리 기반 저장 솔루션은 독립형으로 구축하여 전력망을 통해 충전할 수도 있고, 온사이트(onsite) 태양광 또는 풍력 발전시스템과 동일한 장소에 설치하여 이들 시스템에서 직접 충전할 수도 있다. 후자는 전력망 외부에 있는 통신 타워에 전력을 공급하는 등 외딴 곳에 배치된 소규모 시스템에 해당하며, 따라서 상용 그리드 시스템과 동일한 성능 특성이 필요치 않아 전기차 배터리를 재사용할 수 있다. 이러한 사용이 증가함에 따라 재활용 배터리에 대한 수요도 증가할 전망이다.

2030년까지 미국과 중국의 ESS 용량이 7배 확대될 것으로 예상한다.”

맥쿼리캐피털 아시아에너지리서치 공동 대표 아나 박 부문장

우호적인 시장 상황

우호적인 정부 정책이 ESS 시장의 추가적 성장을 이끄는 동인으로 작용할 수 있다. 배터리 저장 시장은 미국과 중국이 주도하며, 양국의 지도자가 ‘청정’ 에너지원에서 생산한 전력의 점유율 확대를 적극 추진중이므로 양국의 에너지 저장 용량 역시 2020년 55GW대비 2030년까지 7배 확대되어야 한다.

세계 최대의 전력 시장이자 최대의 재생에너지 투자대상국인 중국만 하더라도 2040년까지 풍력 및 태양광 발전 용량이 8배 증대될 전망이다.² 또한 미국이 2030년까지 탄소배출을 절반으로 감축하겠다는 새로운 목표를 설정함에 따라, ESS 용량이 2020년의 23GW에서 2030년까지 4배 증가할 가능성이 있다.³ 여기에 지난 10년간 풍력, 태양광, 에너지 저장 비용이 각각 77%, 35%, 85% 대폭 감소했음⁴을 감안하면, 배터리에 대한 상당한 신규 수요가 발생할 가능성이 있다.

박 부문장은 “중국의 ESS 시장은 2020년 2.5GW에서 2025년 82GW, 2026년 109GW로 성장할 것으로 예상한다”고 말했다.

중국 ESS 시장: 누적 설치용량

배터리 제조업체를 위한 기회

이러한 수요를 충족하는 것은 배터리 제조업체에 기회가 되지만, 최근 자동차 제조업체들의 차량용 배터리 개발 내재화 계획 발표로 인해 미래가 다소 불투명해졌다.하지만 내재화가 실현될 때까지는 전 세계적으로 배터리 구동 차량의 생산이 증가하면서 단기적으로 배터리 수요가 증가할 것이며, 이후 중고 장비의 가용성과 폐기 필요성이 증가할 것이다.

ESS 배터리 시장은 장기적으로 전기차 배터리 시장 수준으로 성장할 잠재력이 있음

고정식 에너지 저장 애플리케이션과 관련한 시장 수요가 존재하는 곳에서는 배터리를 ESS 기반으로 용도를 변경하여 사용한다 하더라도 배터리 생산량 증가로 인한 환경 영향이 제한될 수 있다.

“현재 전기차 생산규모 확대에 따라 단기적으로는 타 용도에 대한 배터리의 가용성이 제한될 것이다. 그러나 자동차 업체들이 자체 생산을 내재화하고 1세대 전기차 교체 시기가 도래하면서 중고 배터리의 가용성이 높아지게 되면, 배터리 공급 개선이 ESS 수요 충족이 필요한 때에 맞춰 이뤄질 것으로 본다. ESS 수요는 2017년 5%에 불과했으나 내년까지는 전기차 배터리 수요의 4분의 1 수준으로 증가할 가능성이 있다”고 박 부문장은 설명한다.

2025년 배터리 수요는 1TWh를 초과할 전망

또한 배터리 재사용 애플리케이션이 보급되면서, 고정식 에너지 저장시스템의 역할이 원격 관개시스템과 같은 새로운 사용 사례로 확장될 가능성이 있다. 신규 시스템은 여전히 ​​엄청나게 고가이지만, 저렴한 리퍼비시(refurbished) 시스템으로 원하는 성능 요구사항을 충족할 수 있다.

“더 청정하고 저렴하며 안정적인 에너지를 육성하고 재생에너지를 전력 부문의 최전선에 배치하는 새로운 방식이 추진되고 있으므로, 10년 후의 전력 환경은 지금과는 크게 달라질 것이다. 에너지 저장시스템은 재생에너지의 미래에 매우 중요한 역할을 할 것”이라는 것이 박 부문장의 결론이다.