태양광발전소에 ESS 설치해 수출산업 자리매김한다

[오오츠크]

태양광발전소에 ESS 설치해 수출산업 자리매김한다

산업통상자원부는 지난 7월 ‘에너지신산업 성과확산 및 규제개혁 종합대책’에서 발표한 바대로 풍력발전소에 이어 태양광발전소에도 에너지저장장치(ESS)를 설치해 생산한 전기에 신재생에너지공급인증서(REC) 가중치 5.0을 부여하기로 하고 이를 지난 9월 고시했다.
또한 오는 2017년까지 REC 5.0을 적용하고 2018년부터 보급여건 등을 점검해 가중치 조정을 추진할 계획이다.

산업부, 2020년까지 4,400억원 ESS 시장창출
산업부는 기후와 날씨에 따라 발전량이 달라지는 태양광, 풍력과 같은 신재생발전에 ESS를 연계시켜 생산된 전기를 저장했다가 필요할 때 사용함으로써 신재생발전의 효율과 경제성을 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

ESS는 전기수요가 낮은 밤에 생산된 전기를 충전하고 전기수요가 높은 낮에 이를 방전함으로써 발전소의 이용률을 높이는 효과가 있다. 태양광에 설치하는 ESS는 태양광발전의 특성상 일조량이 좋은 낮에 많이 생산된 전기를 충전하고 저녁시간에 방전을 유도한다. 낮에 최대발전으로 생기는 전력망 접속용량 부족을 완화시키고 봄·가을·겨울의 밤에 생기는 높은 전기수요에 대응하는 효과를 거둘 수 있다.

산업부는 오는 2020년까지 4,400억여원(800MWh)의 ESS 시장창출을 기대하고 있다. 추가 확보된 전력망 접속 여유용량으로 신규 태양광 200MW(3,000억여원) 추가 설치도 가능할 것으로 보고 있다. 특히 급성장하고 있는 시장을 ESS 선점해 ESS가 새로운 수출산업으로 커 나갈 수 있도록 과감한 제도개선을 통해 국내시장을 육성하고 우리 기업의 경쟁력을 지원할 계획이다.

▲ 산업통상자원부가 지난 9월 고시한 ‘태양광 연계 ES
S 가중치 부여방안’

산업부는 ESS 세계시장이 가파르게 성장하는 추세로, 오는 2020년 현재의 10배 수준인 150억달러 규모가 될 것으로 전망하고 있다. 지난 8월 발족된 ESS 융합 얼라이언스를 통해 신재생에너지뿐만 아니라 소비재 등 타 분야로도 ESS 융합모델을 지속 확대할 예정이다.

산업부는 ESS가 새로운 수출산업으로 자리매김할 수 있도록 ESS 활용촉진을 위해 비상전원용으로서 ESS를 적용할 수 있도록 관련규정을 마련할 방침이다. ESS 활용촉진요금제 적용기간을 1년에서 10년으로 확대하고, 기존 풍력발전뿐만 아니라 태양광에 ESS 결합시 REC 가중치를 부여한다. 오는 2017년부터 공공기관 ESS 설치의무화를 도입하고, ESS 저장전력을 기존 전력시장뿐만 아니라 일반소비자(건물, 공장) 대상으로도 판매허용 예정 등 다양한 규제 개선을 시행 중이다.

산업부 관계자는 “ESS가 새로운 수출산업으로 커나갈 수 있도록 과감하게 제도를 개선하겠다”며, “국내 시장을 육성하고 기업의 경쟁력이 커질 수 있도록 최선을 다해 지원하겠다”고 말했다.

▲ LG CNS가 지난 7월 오이타현 이마이치시에 33MW급
태양광발전소를 구축하기 위해 태양광발전소 건설계약을
체결하고 있는 모습

태양광발전소에 ESS 설치하면 월수익 늘어
업계는 태양광발전소에 ESS를 설치해 생산한 전기에 REC 가중치 5.0을 부여하면 태양광만 설치할 때보다 투자비는 30% 가량 늘지만 월 수익은 3.5배 늘어날 것으로 전망하고 있다.
일부 업계 관계자들은 정부의 방침에 아직 구체적인 내용이 담긴 게 없어 더 지켜봐야 한다는 입장을 보이고 있지만, 대체적으로 기대감을 보이고 있는 모양새다. 업계는 1MW 규모 태양광발전소 건설에 비교할 경우 태양광만 지을 때 15억원이 들고 1MWh ESS 설치비는 5억5,000만원이 들지만, 수익은 3.5배 오른다고 설명했다.

예컨대 하루 3.3시간 발전하는 것으로 가정할 때 현재 MWh당 7만원인 전력가격과 14만원인 REC 가격을 대입하면 월간 2,100만원의 수익을 낼 수 있다는 것이다. 이와 비교해 ESS를 설치한 태양광발전소는 같은 기준으로 계산하면 월간 7,700만원의 수익이 난다고 관측했다.

한 업계 관계자는 “전력가격과 REC 단가가 변동하는 폭에 따라 수익이 바뀔 수 있다고 하더라도 태양광발전소에 ESS를 설치하면 적어도 2~3배 더 수익을 낼 수 있는 구조”라고 말했다.

▲ 태양전지에서 발전된 전기를 ESS에 저장했다가 일정
한 전력을 계통에 송전하는 솔라라이트의 ESS 제품

솔라라이트, 태양광발전소용 ESS 출시
태양광 전력공급 솔루션 설계·제조 전문기업인 솔라라이트는 지난 9월 태양광발전소용 ESS를 출시했다. 태양광발전소용 ESS는 태양전지에서 발전된 전기를 바로 계통으로 송전하지 않고 ESS에 저장했다가 일정한 전력을 계통에 송전하는 방식을 취한다. 전기요금이 비싼 피크타임에 사용해 경제적 효과를 얻을 수 있는 사업모델로 알려져 있다.

솔라라이트는 태양광발전소에서 생산한 전기의 경우 구름 등의 기후 영향으로 전력 생산이 불규칙하지만 ESS를 결합하면 전력공급 안정성과 효율성을 높일 수 있다고 설명했다. 기존 태양광발전소에 구름이 지나가면 전력 생산이 급격히 감소되고 대용량 발전소의 경우 주변계통에 주파수가 불규칙하게 요동이 치는 등 전력품질에 문제를 일으켜 왔다는 것이다.

솔라라이트는 태양광발전소용 ESS가 완충역할을 해 안정적으로 일정한 전력을 계통으로 송전한다고 설명했다. 유사시 피크전력이 필요할 경우 정격까지 출력을 향상시킬 수 있다고도 했다. 안정적으로 출력하기 때문에 주파수 변동의 문제가 없고 고품질의 전력을 계통으로 송전할 수 있다는 점도 언급했다. 솔라라이트 관계자는 “태양광 ESS는 필요한 경우 독립적으로 동작해 유사시에도 전력을 사용할 수 있도록 설계됐다”고 말했다.

▲ 효성이 국내 유일하게 생산한 ‘스태콤’ 제품으로 전력품질 안정화에 필수
적인 기술력이 담겼다.

효성, ESS로 국내외 시장 공략
효성은 자체기술로 개발한 전력 변환 장치(PCS) 기술을 기반으로 국내는 물론 글로벌 ESS 시장을 적극 공략하고 있다. 효성은 ESS를 이용하면 전기수요가 적은 시간에 유휴 전력을 저장해 두었다가 수요가 많은 시간대에 전기를 공급해 전력을 안정적으로 활용할 수 있기 때문에 전력 수요 증가로 전력 수급이 불안정해질 때의 전력난을 해소하기 위한 대안으로 떠오르고 있다고 설명했다.

또한 ESS를 활용해 전력 계통을 안정화하기 위해서는 전력 계통 다른 요소들의 운영 방식 및 조정이 필요해 전력 계통의 기술력과 노하우를 갖추고 있어야 한다고 강조했다. 효성은 전력 기기 시장의 글로벌 플레이어로 전력 기술에 대한 이해와 전력 계통의 운용 노하우를 확보하고 있다는 점을 장점으로 들었다.

효성은 지난 2012년 구리 농수산물센터에 ‘250kW ESS’ 공급을 시작으로 2013년 10월 제주 가파도에 ESS를 공급 및 설치했다. 2012년 홍콩 전력청으로부터 수주한 400kW급 ESS도 2013년 설치 완료하는 등 ESS 해외 시장 진출을 강화해 왔다. 2014년 3월에는 전력난에 시달리는 아프리카 모잠비크에 독립형 태양광발전소를 준공하면서 900kW ESS도 함께 공급해 모잠비크 주민들에게 안정적인 전력을 공급했다.

2014년 10월에는 전남 진도군 가사도에 도서 지역 최대 용량인 1.25MW ESS를 설치했다. 가사도는 풍력·태양광 등 신재생에너지로 발전된 전력만으로도 섬 내에 전력 공급 및 소비가 가능하게 만든 섬으로 효성의 ESS 설치로 가사도 내 160여 가구의 주민 290여명이 안정적으로 전력을 사용할 수 있게 됐다.

효성은 국내 업체 가운데 유일하게 ‘스태콤 상용화 제조’가 가능하다고 설명했다. 스태콤은 전력품질 안정화에 필수적인 기술이다. 전력을 송배전할 때 전력을 일정하게 함으로써 손실되는 전압의 안정성을 높이는 설비로, 미래 전력 분야의 핵심 기술이다. 효성은 1990년대 말부터 스태콤 관련 연구를 진행했다.

효성 관계자는 “2006년 한국전력과 공동으로 345kV 100MVar 스태콤을 국내 최초로 개발해 미금변전소에 시제품을 공급한 것을 시작으로 2010년에는 상용화 제품 개발에 성공했다”고 말했다.

재계, ‘태양광+ESS’ 주목
재계는 지난 4월 일본 규슈 구마모토현 일대에 지진이 발생한 이후 대표적인 친환경 에너지 사업 중 하나인 ‘태양광발전+ESS’ 시장에 주목하고 있다. 원자력발전 등 기존 에너지의 안전 문제 등으로 신에너지 정책이 더 강화할 것이라는 전망이 있는 만큼, 국내 주요 대기업은 사업 경쟁력 강화에 속도를 낼 전망이다. 국내 대기업들은 미국과 유럽, 호주, 일본 등을 중심으로 태양광발전과 ESS를 결합한 프로젝트가 늘 것으로 보고 시장 상황을 예의 주시하고 있는 것으로 알려졌다.

▲ 한화큐셀의 지붕형 태양광발전소

재계는 지진발생을 통해 일본 정부와 국민들이 지난 2011년 동일본 대지진 당시 후쿠시마 원전 방사능 유출 사태의 악몽을 떠올릴 수 있다는 상황을 전했다. 따라서 가정용 태양광과 ESS를 중심으로 일본에 신에너지 보급이 빠르게 확산할 수 있다는 것이다.

시장조사업체 야노경제연구소는 일본 ESS 시장이 지난 2014년 29만9,643kWh에서 오는 2020년 330만6,600kWh로 빠르게 성장할 것으로 전망했다. 가정용 ESS 비율은 지난해 52.2%에서 오는 2020년 66.0%까지 차지할 것으로 보인다. 주요 대기업의 시장 공략 움직임도 빨라지고 있다.

태양광 모듈과 ESS용 배터리, 태양광발전소 수주 역량을 모두 갖춘 LG는 지난해 일본에서 1,300억원 규모의 태양광발전소를 수주했다. LG전자는 최근 일본 내 몇몇 업체와 태양광 모듈 공급 등을 논의하고 있는 것으로 알려졌다.

▲ 늘어가는 석탄 의존도에 적절한 대응전략이 시급하다.

SK이노베이션은 최근 ESS 사업을 재개하기 위한 준비에 들어간 것으로 알려졌다. SK이노베이션은 지난 2014년 이후 수주가 거의 없던 ESS 관련 사업 인력을 지난해 절반 이상으로 축소한 바 있다. 한화는 태양광 솔루션을 중심으로 배터리 제조업체와 연합하는 전략을 택한 것으로 알려졌다. 한화큐셀은 지난 2014년부터 삼성SDI와 손잡고 독일에서 가정용 태양광 제품을 시판하고 있다.

삼성SDI는 일본 내 가정용 ESS 시장 점유율 60%를 차지하고 있는 니치콘에 가정용 ESS 배터리를 공급하고 있다. LS산전은 지난 3월 일본 사이타마현 와나누마 저수지에 구축한 400kW 규모의 수상 태양광발전소를 가동하고 있다. 재계 관계자는 “대기업들이 ‘태양광+ESS 시장’에서 가장 경쟁력을 갖추고 있거나 최근 적극적인 인수·합병을 추진하고 있다”며, “사업 역량이 커질 것으로 예상되는 상황에서 치열한 경쟁이 벌어질 수 있다”고 말했다.

철도공단, 중부발전과 손잡고 대규모 태양광발전시설 건설
한국철도시설공단은 한국중부발전과 함께 4,800억원의 사업비를 들여 철도 유휴지에 태양광발전시설을 건설한다. 철도공단과 중부발전은 지난 9월 20일 정부의 신재생에너지 보급 확대 및 산업육성 정책의 일환으로 철도자산을 활용한 태양광발전사업 공동 추진을 위한 업무협약을 체결했다.

▲ 한국철도시설공단이 지난 9월 중부발전과 ‘철도시설을
활용한 태양광발전사업 추진을 위한 업무협약식’을 맺고
있는 모습

이번 협약은 공단이 관리하고 있는 철도 유휴지 및 건물 등 자산에 중부발전이 그간 축적해온 태양광발전사업 전문 노하우를 접목하기 위한 것이다. 양 기관은 시범사업으로 장항선과 경전선 철도유휴지와 건물을 활용, 우선 50∼60MW급 태양광발전시설을 설치할 예정이다. 이를 토대로 단계적 사업을 추진, 총 발전규모를 300MW 수준까지 늘릴 계획이다. 석탄화력발전소 1기 발전량과 비슷한 규모다.

또한 태양광발전시설을 구축하는 과정에 대규모 ESS를 연계하는 방안을 추가적으로 검토해 정부의 ‘에너지신사업 확대 정책’에 동참할 계획이다. 철도공단은 시범사업이 완료되면 친환경 신재생에너지 활용도가 제고되고 1,200여명의 신규 고용창출 등 부가적인 경제효과를 기대하고 있다.

철도공단 관계자는 “철도 건설과정에서 불가피하게 발생할 수밖에 없는 환경 변화의 빚을 철도시설을 활용한 태양광발전사업으로 일부나마 갚을 수 있게 될 것”이라고 말했다.

정부, 에너지신산업 중소기업 사업화 본격 지원
정부가 획기적인 에너지신산업분야 아이디어를 보유한 중소기업들의 사업화를 지원하고 있다. 산업부는 지난 6월 에너지신산업분야 중소기업들의 국내 및 글로벌 시장 진출 지원을 위한 ‘2016년도 에너지신산업 중소기업 사업화 지원 사업’ 지원 대상 10개 기업을 선발했다. 이번 지원 사업은 에너지산업에서 중소기업이 보유한 다양한 비즈니스 아이디어를 사업화 해 에너지분야에 중소기업의 창업과 진출을 촉진하기 위한 것이다.

산업부는 에너지신산업분야 국제 입찰사업의 입찰준비 및 수주전략 수립도 진행하고 있다. 해외에 전기차 시범사업과 공공건물지붕 태양광, 공공건물 에너지효율화 등의 사업 참여를 위한 타당성 조사를 지원해 스마트에너지 사업 입찰에 참여할 계획이다.

해외 태양광 파워플랜트 건설사업의 경우 해외에 태양광발전과 ESS를 연계한 태양광발전소 건설을 위한 타당성 조사를 진행한다. 자연환경분석과 금융, 법률, 회계 컨설팅을 통해 발주처와 계약 추진을 진행할 예정이다.

에너지사용량 모니터링이 가능한 스마트배터리 솔루션도 상용화한다. USB 케이블로 충전이 가능한 스마트배터리에 IoT기능을 부여하는 것이다. 배터리 잔량과 배터리 위치정보 등을 모바일에 전송하는데, 화재경보기와 결합하면 화재 경보 알림기능이 가능하다.

산업부는 전력소비정보 학습 기능의 정보단말기를 활용한 전력에너지 자발적 수요관리 사업도 지원한다. 전력소비와 에너지소비 현황을 제시하는 모니터단말기를 개발해 사업화할 경우 실시간 전력사용량을 측정해 적정 사용량을 산정하고 에너지낭비요소를 제거할 수 있다.
이번 지원사업을 통해 선정된 기업들에 컨설팅과 시제품 제작, 제품화, 해외타당성조사 등을 지원한다. 필요에 따라 최대 1억5,000만원 한도에서 필요경비의 80%를 지원할 수도 있다.

산업부는 이들 기업들과 국내외 유수의 투자기업을 연결시켜주는 투자박람회를 개최해 단순한 재정지원에 그치지 않고 성공적인 사업화가 이뤄질 수 있도록 지원할 계획이다. 산업부 관계자는 “새로운 주력 산업 발굴의 주요 수단으로 에너지신산업의 중요성이 커지고 있다”며, “민간 투자기관과 기업들도 이에 대한 선도적인 투자를 통해 에너지 패러다임이 변화하는 시대에 적극 대응할 필요가 있다”고 말했다. 이어 “정부는 투자의 애로점을 해소해 주는 등 다양한 방법으로 에너지신산업 시장 창출을 위한 역할을 할 것”이라고 덧붙였다.

늘어가는 석탄의존도…적절한 대응전략 필요
업계는 전 세계적으로 탈석탄·탈원전 가속화 현상이 진행되고 있는 상황에서 우리나라가 이 같은 움직임에 발 빠르게 동참하고 있지 못하는 상황을 안타까워하고 있다.
정부가 최근 신재생에너지와 친환경발전에 대대적인 투자계획을 발표하는 등 석탄의존도에서 벗어나려는 움직임을 보이고 있지만 한계가 있다는 것이다. 기술력 확보와 인프라 구축 등 성과를 내는데 오랜 기간이 걸리는 만큼 한동안 석탄발전에 의존할 수밖에 없다는 지적이다.

▲ SK이노베이션이 자체 개발한 ESS 설비 모습

석탄과 원자력 발전량 비중은 지난 2014년 기준 69.1%인 것으로 알려져 있다. 정부는 오는 2029년까지 신규설비 및 건설 중인 확정설비를 포함해 원전 13기, 석탄 20기를 증설할 계획이다. 이와 관련, 업계는 정부가 미세먼지 주범으로 꼽히는 석탄화력발전소와 최근 지진으로 불안감이 높아진 원전에 대한 의존도에서 벗어나지 못하고 있다고 지적했다.

한편 우리나라는 OECD 국가 중 유일하게 석탄화력발전 설비를 증가시킬 것으로 전망되고 있다. 미국 에너지정보청(EIA)은 오는 2040년까지 OECD 회원국의 석탄화력발전 설비 규모가 연평균 0.4% 감소하지만, 우리나라는 1%씩 증가할 것으로 예상하고 있다.
미국과 유럽 회원국, 일본 등 주요국들은 같은 기간 석탄화력발전 설비 규모가 모두 줄어드는 수치를 보였다. 주요국들은 석탄화력발전 비중을 낮추기 위해 적극적인 정책과 움직임을 보이고 있다.

영국은 오는 2025년까지 석탄발전소를 폐쇄하고 미국은 2020년까지 가동 중인 석탄발전소 90% 이상을 폐쇄할 방침이다. 미국의 석탄발전 비중은 2005년 절반에 달했지만, 지난해 34.9%까지 낮아졌다. 일본도 2013년 30%를 차지하는 석탄발전 비중을 2030년까지 26% 줄일 계획이다.

우리나라는 최근에서야 신재생에너지에 대한 투자를 진행하고 있는 모습이다.
정부는 오는 2020년까지 42조원을 투입해 태양열이나 풍력 같은 신재생에너지와 친환경발전 등 에너지신산업을 확산하기로 지난 7월 밝혔다. 신재생에너지에 33조, ESS에 4조5,000억원, 친환경 발전에 2조원 등이 사용된다. 특히 1,300만kW 규모의 신재생에너지 발전소도 확충한다. 이는 석탄화력 26기에 해당하는 규모다.

한 업계 관계자는 “기후변화 등의 문제를 극복하기 위해 화석연료의 대체재를 확보하고 화석연료 중심의 에너지소비구조를 탈피해야 한다”며, “정부는 세계 각 국가의 정책과 시장 변화를 파악해 적절한 대응전략을 세워야 한다”고 말했다.