[아하!] 전력 저장해 두는 'ESS' 왜 필요할까?

[프라임경제] 화석연료에서 발생하는 이산화탄소 등은 지구 온난화와 같은 심각한 환경문제를 일으켜 왔는데요. 이에 전 세계 각국이 신재생에너지 시대로 전환을 가속화하고 있습니다. 

신재생에너지 시대로 전환하는 시점에서 가장 중요한 것 중 하나가 배터리인데요. 배터리를 이용해 에너지를 저장하는 '에너지저장장치(ESS)'가 성장성이 높은 산업으로 꼽히고 있죠. 

삼성SDI의 배터리가 적용된 ESS. ⓒ 삼성SDI

ESS는 Energy Storage System의 줄임말로 에너지 저장고 역할을 하는 장치인데요. ESS는 전력을 저장해 뒀다가 필요할 때 공급하는 전력 이용 효율을 높여주죠. 이를 통해 전기 요금이 저렴한 시간의 전력을 저장했다 사용하거나, 신재생에너지 발전 후 남는 전력을 저장해뒀다가 필요할 때 사용할 수 있습니다.

에너지를 아무리 많이 생산해도 이를 저장할 수 있는 장치가 없다면 필요할 때 활용할 수가 없기 때문에 ESS는 신재생에너지 확대를 위한 필수적인 존재가 됐습니다.

삼성SDI(006400)에 따르면 ESS는 크게 △배터리 △전력변환 장치(PCS) △배터리 제어 시스템(BMS) △운영 시스템(EMS) 4가지로 구성돼 있는데요. ESS를 하나의 배터리로 생각하는 경우가 많은데 ESS는 수많은 배터리와 다양한 전자장치 등이 하나로 묶인 종합시스템입니다.

 

ESS의 구성. ⓒ 삼성SDI

ESS는 대규모 전력이 필요해 스마트폰 같은 IT 제품에 비해 필요로 하는 셀의 개수가 훨씬 많은데요.

셀을 여러 개 묶어 모듈을 구성한 뒤 이 모듈을 연결해 하나의 커다란 랙으로 만들게 됩니다. 모듈은 셀을 외부 충격에서 보호할 수 있도록 하나의 프레임에 셀을 넣어 조립한 형태인데요. 이러한 모듈들을 모아 배터리 온도나 전압 등 상태를 확인하고 관리하는 각종 제어 및 보호 시스템들을 추가해 랙을 구성하게 되는 거죠.

PCS는 전기의 교류를 직류로, 직류를 교류로 바꿔주는 역할을 하는데요. 배터리는 전기를 직류로 저장하지만, 송배전을 통해 흐르는 전기는 교류이기 때문에 교류를 직류로, 직류를 교류로 바꿔주는 전환 장치인 PCS가 반드시 필요하죠.

BMS는 이렇게 ESS에 들어가는 수십 개에서 수천 개의 배터리 셀을 하나처럼 움직이게 하고 전압∙전류∙온도 이상을 감지할 경우 충전과 방전을 중단시키는 등의 안전장치가 포함된 장치입니다.

마지막으로 EMS는 ESS에 저장돼 있는 전기량을 모니터링하는 시스템으로 ESS의 전반적인 운영 소프트웨어 역할을 담당합니다.

ESS가 필요한 이유와 구성에 대해 살펴봤는데요. ESS 시장은 급속도로 커질 것으로 보입니다. 

삼성SDI는 ESS 시장은 각국의 친환경 정책 강화와 함께 석탄과 가스 발전 대비 경제성을 갖춘 재생에너지 발전 확대로 인해 향후 연평균 25% 이상 성장해 2026년까지 100GWh 이상이 될 것으로 전망했는데요. 

신재생에너지를 제대로 활용할 수 있도록 국내 ESS 산업이 더욱 발전하고 활성화되길 기대해 봅니다.