갑자기 정전이 된다면 어떨까요? 냉장고는 멈추고, 에어컨은 꺼지고, 와이파이도 끊기고, 핸드폰 충전도 불가능해집니다. 하지만 핸드폰은 배터리가 남아있는 동안은 사용할 수 있겠네요. 핸드폰 안의 조그만 배터리가 들어있듯 어마어마한 양의 전기 에너지를 저장하는 시스템이 있습니다. 바로 ESS(에너지 저장 시스템)입니다.
 |
| Tesla Megapack (출처 : tesla.com) |
ESS란?
ESS를 한마디로 설명하면 거대한 보조배터리입니다. 우리가 스마트폰 보조배터리로 전기를 저장해서 사용하듯, ESS는 발전소나 건물, 심지어 국가 전체의 전기를 저장 가능합니다.
에너지 저장이 가능하다면, 햇빛이 쨍쨍한 낮에 전기를, 바람이 불 때 생성된 전기를 언제나 사용 가능하게 됩니다.
ESS 기술의 현재
현재 가장 보편적인 ESS는 리튬이온 배터리입니다. 우리가 사용하는 스마트폰, 전기차, 노트북에도 들어가는 배터리로 높은 에너지 밀도와 빠른 반응 속도로 인해 대규모 전력 시스템에서도 사용하고 있습니다.
하지만 리튬이온 배터리는 발화 위험성과 자원 채굴 문제로 인해, 차세대 ESS 연구도 활발히 진행 중입니다. 예를 들면,
- 전고체 배터리(All-solid-state battery) : 액체 전해질 대신 고체 물질을 써서 안정성과 수명 향상
- 플로우 배터리(Flow Battery) : 전해질을 외부 탱크에 저장하여 대용량 저장에 유리
- 수소 저장 시스템 : 남은 전기로 수소를 생산해 저장했다가 필요할 때 연료로 활용
ESS가 만드는 변화
ESS의 가장 큰 장점은 전력망 안정화입니다. 여름철 에어컨 때문에 전기 사용량이 급증할 때, ESS가 저장해둔 전기를 쏟아내서 정전을 막을 수 있습니다.
또한 전기요금 절약도 큰 매력입니다. 태양광 등으로 낮에 생산한 전기를 저장해 두었다가 야간에 사용하여 전기요금을 절약할 수도 있습니다.
화석연료 발전을 대체하면서도 안정적인 전력 공급 유지가 가능하게 되어 탄소중립에도 기여하게 됩니다.
한국에서는 공공기관과 산업단지를 중심으로 ESS 도입을 확대 중입니다. 제주도 등 일부 지역에서는 재생에너지 비중이 높아지며 ESS가 필수 인프라로 자리 잡고 있습니다.
앞으로의 숙제
1. 안정성 확보 : ESS 화재는 대부분 리튬이온 배터리의 과열이 문제였습니다. 이에 따라 국제적으로는 안전 기준 강화가 진행 중입니다.
2. 경제적 문제 : 아직은 초기 투자비용이 높아 중소규모 사업자는 접근이 어렵습니다.
3. 폐기 및 재활용 이슈 : ESS 사용 후 배터리 폐기 문제도 환경적 측면에서 해결해야 할 과제입니다.
현재 ESS 시장은?
ESS 시장이 활발하게 움직이고 있습니다. 한국 정부도 'RE100','탄소중립 2050'등의 정책을 통해 ESS를 포함한 인프라 투자를 확대하고 있으며, 글로벌 시장도 연평균 20~30%의 속도로 급성장 중입니다.
테슬라, CATL, 삼성SDI, LG에너지솔루션 등 주요 기업들이 대규모 생산 투자를 진행 중입니다.
미국 캘리포니아는 2045년까지 탄소중립을 달성하겠다며 ESS 의무 설치를 검토하고 있고, 독일은 가정용 ESS 보급률이 이미 30%를 넘었습니다.
마치며
ESS는 단순한 전기 저장고가 아닙니다. 화석연료 없는 미래로 가는 길목에서 꼭 필요한 핵심 인프라입니다. 태양과 바람으로 만든 깨끗한 전기를 언제든 쓸 수 있게 해주는 혁신적인 기술인 것입니다.
몇 년 후에는 "옛날엔 전기를 저장하지 못해서 낭비가 심했대"라고 말하는 날이 올지도 모르겠습니다.
Tags
스마트 테크놀로지