다양한 미래 에너지 모델들은 더 나은 지구를 위해 지속 가능한 발전이 필요하다. 신재생에너지와 수소차, 친환경에너지 자립섬등 여러 미래 에너지와 함께 거론되는 기술 중 하나가 에너지 저장 시스템 ‘ESS (Energy Storage System)’ 이다. ESS는 전기에너지를 적게 사용할 때 남는 에너지를 저장하고 적정할 때 공급하는 것이다. 이 ESS가 최근 국내 연구진들의 성과를 통해 차세대 전력망으로 주목받고 있다. 과학기술정보통신부에서도 온실가스 감축에 기여할 수 있도록 기후변화 대응 원천기술, ESS연구를 지원해왔다. ESS는 무엇일까?
ESS는 물리적 방식이나 화학적 방식으로 에너지를 저장하는 장치이다. 이 기술을 이용하면 태양광과 풍력등 신재생 에너지도 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있다. 흐르는 물을 버리지 않고 저수지를 만들어 저장해두었다가 에너지가 남아도는 밤에 다시 퍼 올려 이용하는 양수발전이 대표적인 물리적 에너지 저장 시스템이다. 화학적 에너지 저장방법으로는 수소 전지와 같은 연료전지가 있다. 우리가 흔히 알고있는 에너지 저장의 방법으로 소형 배터리를 떠올리지만 ESS는 수백 킬로와트 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템이다., ESS는 최고 수요 시점의 전력 부하를 조절해서 에너지가 과잉 소모되지 않도록 막아주며 전력이 부족해 정전이 발생할 때에는 안정적으로 전력을 공급하는 역할도 한다.
ESS는 대용량의 에너지를 저장해야 하기 때문에 효율이 높은 리튬이온배터리가 사용되어 , 왔고 폭발 위험성 있었다. 이를 보완할 연구를 계속하였고 배터리 과열 현상을 원천적으로 차단할 수 있는 수계 전해질을 이용한 레독스 흐름 전지가 큰 주목을 받고 있다.
이번 10월에 KAIST에서 세계에서 수명이 가장 오래가는 수계 아연-브롬 레독스 흐름 전지 개발에 성공했다고 밝혔다. 고밀도의 결함 구조를 지닌 탄소 전극을 아연-브롬 레독스 흐름 전지에 적용해 리튬이온전지의 30배에 달하는 높은 충전 전류밀도에서 긴 수명 특성을 구현하는데 성공했다. 기존 리튬이온전지보다 저렴하고 에너지 효율이 좋아 신재생에너지의 확대 및 ESS 시장 활성화에 기여 할 것으로 기대된다.
또 전 세계 최초로 ESS의 전체 설비를 대상을 성능 및 안전을 시험하는 이동형 시험 장치도 개발되었다. 이 장치로 비상발전, 주파수 조정 전기차 충전기, 재생에너지 연계형 등 다양한 용도별 ESS에 맞춘 시험을 실시하여 안전성을 갖출 수 있게 되었다.
세계 ESS시장 규모는 2018년 6.6기가 와트에서 2023년 90기가 와트 수준으로 크게 확대될 것으로 전망된다. 우리나라 기업들은 중국, 포르투갈, 영국 등 에너지 저장 장치 시장에 적극적으로 나서고 있다. 국내에서는 자동차 배터리를 활용해 ESS를 만드는 공동 개발 사업이 진행되고 있으며, 정부는 동해안과 서해안 지역에 14기가 와트 용량의 ESS 설치를 추진 중이다. 또 제주도에도 공공 ESS구축 사업을 추진하도록 할 계획이다.
ESS의 중요성은 전 세계적으로 커지고 있다. 미국 캘리포니아 주의 전력회사들은 2024년까지 1.3기가 와트의 ESS를 설치하기로 결정했고, 유럽과 호주 등에서도 성장해 나가고 있다.
현재 한국은 다른 나라들보다 앞서 ESS를 사업화했고 에너지 저장 장치를 운영하는데 가장 앞서 있는 나라로 평가받는다. 앞으로 기술 성장을 위해 정부와 기업, 연구진이 함께 더욱 노력해 변화 가속화에 대응하는 ESS성장을 이끌기를 바란다.