신재생에너지와 함께 성장하는 미국의 ESS 시장동향 - 북캘리포니아 강제단전으로 에너지 저장장치에 대한 관심 높아져 –

[piaazhead]

신재생에너지와 함께 성장하는 미국의 ESS 시장동향

2019-11-15 김경민 미국 실리콘밸리무역관

- 북캘리포니아 강제단전으로 에너지 저장장치에 대한 관심 높아져 –
- 스마트그리드, 신재생에너지와 연결되는 시스템 -



□ 에너지 저장장치(ESS)란

  ㅇ 2019년 PG&E의 강제단전 조치
    - 캘리포니아 최대 전력회사인 ‘퍼시픽가스앤드일렉트릭(PG&E)’의 산불 방지를 위한 강제단전 조치로 ESS에 대한 관심이 높아짐.
    - ESS는 사용하고 남은 에너지를 저장해 필요할 때 사용할 수 있도록 하는 장치를 의미
    - ESS는 전력 수요가 적은 시간대의 전력을 미리 저장했다가 사용할 수 있는 등 효율적인 에너지 사용과 예비전력 확보가 가능한 장점이 있고 태양광 에너지 등 신재생에너지의 생산과 연계돼 최근 그 시장이 커지고 있음.

  ㅇ 가정용 ESS 시장
    - 전 세계 가정용 ESS 시장은 아직까지는 초기 단계이지만 유럽, 북미 시장을 중심으로 빠르게 성장하고 있음.
    - 글로벌 시장조사업체인 Navigant Research에 따르면 가정용 ESS 시장은 2024년까지 CAGR(연평균성장률) 44%를 보일 것으로 예상되는 등 성장잠재력이 높은 것으로 평가됨.
    - 일반 주택에서 가정용 ESS를 구입하는 이유는 주로 태양광 에너지와 연계해 낮 동안 발전된 전기를 ESS에 저장하고 저녁에 전기차 충전 등에 사용하기 위함임.

태양광 발전과 연계된 에너지 저장장치 개요

자료: Market Expert24

□ 미국의 가정용 ESS 시장

  ㅇ ESS 설치에 보조금을 도입
    - 캘리포니아주에서는 분산발전원을 설치할 경우 경제적 혜택을 주는 자가발전 인센티브 프로그램인 SGIP(Self-Generation Incentive Program)를 실시하고 있음.
    - 캘리포니아 공공시설위원회(CPUC) 홈페이지에서는 SGIP 현황을 공시하고 있는데 10Kw 이하의 소형 주거용 에너지 저장에는 총 4800만 달러, 에너지 저장 예산에는 총 7000만 달러를 인센티브로 지원함.
    - 2019년 4월에 발간된 SGIP 핸드북에서는 소형 주거용 저장장치 1단계에서는 와트당 0.5달러 수준으로 나타남.

에너지 저장장치에 지급되는 와트당 인센티브 현황

자료: SGIP Handbook(2019.4)

    - SGIP의 인센티브는 PG&E, SCE, CSE, 그리고 SoCalGas 등 4개의 전력회사를 통해 배분되는데 SGIP 인센티브의 절반에 가까운 부분이 ESS에 지급되고 있음.

  ㅇ 미국 에너지 저장장치 시장
    - 에너지 관련 컨설팅 기업인 Wood Mackenzie에 따르면 미국의 에너지 저장장치 시장이 2018년 1/4분기부터 2019년 동기까지 232%의 성장폭을 보였다고 분석함.
    - 또한 캘리포니아는 주거용 및 주거용 저장장치 시장에서 수위를 점하고 있고 에너지 저장장치 배치는 2024년에 4.5GW(기가와트)를 초과할 것으로 예상됨.

2024년 지역별 누적 에너지 저장 배치 예상치

(단위: MW)

자료: Wood Mackenzie

    - SEPA(Smart Electric Power Alliance)의 수석 필자인 맥 켈러(Mac Keller)는 “경제성 향상과 유리한 주 정책 및 프로그램으로 에너지 저장장치 구축이 가속화되고 있다”고 밝힘.

□ 주요 가정용 ESS 제조기업 현황

  ㅇ Tesla의 Powerwall
    - 전기차 제조업체인 테슬라는 2015년 ‘Powerwall’이라는 제품으로 가정용 전력 시장에 진출하고 벽에 대형 배터리를 장착해 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있도록 함.
    - 테슬라 홈페이지에 따르면 Powerwall은 전력 회사의 정전 및 자연재해에 대비해 예비 전력을 제공하는데 내부 인버터를 장착함. 부피가 작고 태양광을 활용해 주택에서 자체 전력 생산 및 소비를 가능하게 하는 등 사용자가 원할 경우 전력망에서 분리가 가능하다고 함.
    - 테슬라 앱으로 Powerwall, 솔라셀의 상태를 어디서나 쉽게 확인할 수 있고 사용 가능 용량은 13.5kWh에 피크 전력 7kW를 나타냄.

Powerwall 외관과 기술 규격

자료: Tesla 홈페이지

  ㅇ LG화학의 RESU
    - 가정용 배터리 솔루션인 ‘RESU’ 제품으로 조지아주 애틀랜타의 ‘Smart Neighborhood’ 프로젝트에 참가하는 등 미국 시장 공략에 적극적으로 나서고 있음. 이 프로젝트는 애틀랜타 지역 46개 타운홈에 태양광 발전설비를 공급해 스마트홈을 구현하는 사업임.
    - LG화학은 11월 캘리포니아주 샌디에이고에서 열린 북미 최대 ESS 전시회인 ESNA 2019에 참가해 캘리포니아 지역 중심으로 확대되는 태양광 발전과 연계하며, ‘RESU’ 제품의 장점을 홍보함.

LG화학의 RESU 홍보 영상

자료: LG화학 유투브 채널

    - LG화학에서는 RESU Plus를 사용해 손쉽게 용량을 증가시킬 수 있고 다양한 제품 옵션을 제공하고 있다는 점을 강점으로 내세우고 있음.

  ㅇ sonnen eco
    - sonnen ‘eco’는 독일의 ESS 회사인 sonnenBatterie가 제조한 4kWh 이상의 가정용 배터리로 태양광 패널 시스템과 연계해 사용할 수 있는 배터리로 2017년부터 미국 시장에 진출함.

sonnen의 eco 제품 외관

자료: sonnen 홈페이지

    - sonnen은 자체 소프트웨어를 통해 ESS를 충전 및 방전하기 위한 최적의 시간을 결정하기 위해 사용자의 소비 데이터를 평가하고 태양광 발전을 위한 날씨 통계를 고려하는 등 전력망의 네트워킹을 개선하고 단순화할 수 있다는 점을 알리고 있음.
    - 2017년부터 블록체인 기술을 사용해 분산형 태양광 가정용 ESS를 구현하고 전력망을 안정화하는 등 에너지 통합 시스템을 소개하고 있는데 이를 통해 고객은 새로운 수입원을 창출할 수 있게 됨.

  ㅇ Enphase의 AC Battery
    - 캘리포니아주 프리몬트에 본사를 둔 에너지 기술회사인 Enphase는 태양열 발전, ESS, 웹기반 모니터링 및 제어 소프트웨어를 갖춘 가정용 에너지 솔루션을 설계함.
    - 원래 태양열 패널의 마이크로 인버터 시장의 주요 공급 업체인 Enphase는 가정용 에너지 솔루션의 일부로 ‘AC Battery’를 출시했는데, 모듈형으로 사용용량에 따라 배치가 가능하며 리튬인산철 배터리로 리튬이온 배터리보다 효율성은 떨어지지만 안전성을 추구하고 있음.
    - AC Battery는 기존의 태양광 발전원에 설치돼 있는 어떠한 인버터와도 결합이 가능함.
    - 바드리 코산드라만(Badri Kothandaraman) Enphase CEO는 “Enphase의 통합 ESS를 통해 캘리포니아주의 산불 및 그리드 정전 사태에 직면한 캘리포니아 주민들에게 도움이 될 수 있다”고 밝힘.

□ 시사점 및 전망

  ㅇ 미국의 ESS 설치 의무화 등
    - 트럼프 행정부의 2020 회계연도 예산은 자원에 대한 연구 개발에 1억6300만 달러를 할당하는 두 가지 이니셔티브를 제안하는 등 신재생에너지에 대한 투자가 대거 포함돼 있음.
    - PG&E의 북캘리포니아 강제단전 사태를 통해 가정용 에너지 저장 시스템에 대한 관심이 높아진 가운데 캘리포니아주 정부 차원에서 ESS에 대한 SGIP 인센티브 부여가 관련 시장의 활성화를 가져옴.
    - 이외에도 캘리포니아 주정부에서는 3대 발전사업자에 ESS 설치 의무를 부과하고 남는 전기를 전력회사에 팔 수 있는 'Net Metering' 정책을 펼치고 있는 등 정부 차원의 지원이 갖춰짐.
    - 또한 2020년부터는 모든 신축 주택에 태양광발전 설비 설치를 의무화하는 등 관련 정책이 확대되고 있음.

  ㅇ 스마트 그리드(Smart Grid)
    - 스마트 그리드는 전기의 생산, 운반, 소비과정에 IT기술을 접목해 공급자와 소비자가 서로 상호작용함으로써 효율성을 높인 지능형 전력망 시스템
    - ESS, 지능형 검침인프라, 지능형 송배전시스템 등으로 구성되는 스마트 그리드는 사물인터넷(IoT)과 5G를 통해 전력사용량 모니터링 관제와 분선전원 시스템이 가능해지고 전략 소비패턴의 예측 정확도를 높일 수 있음.
    - 이와 같이 스마트 그리드의 한 축인 ESS 시장은 전력 계통이 노후화되고 국토 면적이 넓어 송배전망 투자 부담이 높아 ESS 수요가 높은 미국 시장에서 폭발적 성장이 예상됨.

  ㅇ 전망
    - 주택에 설치된 ESS를 하나로 묶으면 거대한 가상발전소의 역할이 가능해질 수 있다는 점에서 지역 에너지 자원의 가치를 극대화할 수 있는 ESS 시장 규모는 점차 확대될 것
    - 에너지 저장 시스템 관련 스타트업들이 ESS 프로젝트를 통해 펀드를 조성하고 벤처캐피털 자금을 원활하게 조달하는 등 신재생에너지와 맞물려 전망이 밝음.
    - 우리나라도 전체 에너지 수급량의 7% 수준인 재생에너지 비중을 오는 2030년까지 20%를 신재생에너지로 공급하겠다는 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 발표한 상황에서 ESS 기업들은 미국에서 열리는 관련 전시회를 통해 적극적 미국 시장진출을 도모해야 할 때임.

관련 전시회

명칭	시기	장소
Intersolar North America	2020.2.4~5.	San Diego Convention Center
Energy Storage North America (ESNA)	2020.11.10~12.	San Diego Convention Center

자료: Navigant Research, Market Expert24, SGIP Handbook, Wood Mackenzie, Tesla, LG Chem, sonnen 홈페이지 및 KOTRA 실리콘밸리 무역관 자료 종합