[EU] EUROBAT가 본 유럽 축전지 기술 현황

□ 개요

ㅇ 안전하고 안정적인 에너지 공급을 확보하고, 재생에너지를 도입하기 위해서는 축전 기술이 해결해야 할 과제 중 하나이다. 유럽 및 중동, 아프리카 축전지 업계를 대표하는 업계단체 EUROBAT가 2016년 6월에 발표한 유럽 축전지 시장 관련 보고서 『BATTERY ENERGY STORAGE IN THE EU』 내용을 정리했다.

□ 축전지 서비스의 이점

ㅇ 개요
- 축전지는 재생에너지의 최대 약점인 불연속 에너지 공급에서 기인하는 문제를 해결 가능하다. 축전지 서비스는 에너지 자원이 한정적이고 지속적으로 에너지를 수입하고 있는 유럽에게 유익하다.

- 재생에너지는 분산하여 이용 가능한 에너지 자원 중 하나이다. 이로써 재생에너지 사용량을 증가시켜 전력 수입량을 감소시킴으로써 전력 독립에 공헌한다. 축전지는 그리드에 접속되거나 접속되지 않는 경우 모두에 최적의 솔루션으로서 주목이 집중된다.

ㅇ 대용량 전력 서비스
- 축전지는 태양광발전(PV)와 풍력발전으로 얻은 전력을 그리드에 공급할 필요가 없는 경우에는 저장할 수 있으며, 필요에 따라 방전해 공급이 가능하다. 또한, 잉여 재생에너지 전력을 저장 가능하다.

- 이로써 PV발전자와 풍력발전자는 전력 거래가 가능하다. 축전지는 경제적인 가치를 창출하고, 사회적으로는 쓸데없는 에너지 소비를 줄일 수 있다.

ㅇ 송전 및 배전 단계에서의 그리드 수준
- 축전지는 그리드의 안정성을 확보하기 위한 수단을 제공한다. 단속적으로 분산화된 재생에너지의 통합에는 주로 이러한 계통 운용 서비스가 유효하게 작용한다. 축전지는 발전 및 부하 변동에 의한 순간적인 변화를 조화시켜 주파수의 불안정성을 피하고 그리드의 균형을 유지하기 위해 전력 저장 및 방출이 가능하다.

- 또한, 축전지 기술은 저전압 그리드에 전력부하의 평준화를 가져다줌과 동시에 치명적인 과부하를 피하는 데 이용함으로써 그리드 운영자를 지원한다.

ㅇ 가정용 전력관리 서비스
- 가정 차원에서는 태양광발전과 소형 풍력발전기에 접속되어 있는 축전기가 고객에게 몇 가지 서비스를 제공한다. 축전지는 향후 자기소비뿐 아니라 가정에서의 자가발전에도 공헌할 전망이다.

- 가정용 태양광발전 시스템과 축전지의 조합은 효율을 최적화하고, 그리드에서의 전력 이용량을 줄임으로써 자가소비전력량을 약 30% 증가시킬 수 있다.

- 축전지는 전력부하를 지원함과 동시에 무정전전원장치(UPS)로서도 기능하여 백업 전원을 확보 가능하다. 이러한 서비스는 특히 저전압 그리드를 가진 지역에서 유효하다.

□ 전력저장을 위한 축전지 기술

ㅇ 납축전지
- 납축전지는 이미 100년 이상 산업 분야에서 기술을 확립했다. 최근에는 그리드 사업자, 최종사용자용 그리드 기기 분야에서도 기술을 확립했다. 초기 비용이 낮기 때문에 소규모 태양광발전설비에 이용되고 있는 축전지 대부분은 납축전지를 사용한다.

- 대규모 재생에너지 저장설비에 설치된 납축전지의 전 세계 용량은 나트륨·유황전지(NAS전지), 리튬이온전지보다 적다. 이것은 낮은 에너지 밀도와 긴 충전시간, 짧은 사이클 수명 때문이다.

- 그러나 현재도 첨단 활성재료와 저저항 설계에 의해 전체적인 성능을 향상시키는 연구가 진행 중ㅇ;디. 납축전지는 모든 기술 가운데 초기비용이 가장 낮아 사이클 수가 어느 정도 많지 않은 서비스 제공에 적합하다.

ㅇ 리튬 축전지
- 산업용 리튬이온전지는 전기자동차, 하이브리드차용 전지 개발에서 얻은 풍부한 경험을 토대로 최근에는 주택과 상업설비용에 도입했다. 약 200MW의 리튬이온전지가 현재 전 세계에서 그리드에 접속하고 있다.

- 리튬이온전지는 콤팩트하고 유지보수가 필요 없는 설계가 장점이며, 장수명, 고에너지 효율도 장점이다.

ㅇ 니켈 축전지
- 니켈 축전지는 극단적인 기후에서 보관해야 할 경우나 장주지, 급속 충전이 필요한 특별한 사용 조건에 적합하다. 전 세계적으로 그리드 기기에 탑재되어 있는 니켈 축전지의 용량은 적다. 기온이 극단적으로 낮은 환경(영하 40도까지)에서는 다른 배터리는 기능하지 않지만, 니켈카드뮴 전지라면 정확하게 작동한다.

- 니켈카드뮴 전지는 서계 수명이 길 뿐 아니라 사이클 패턴도 양호하다. 앞으로는 사이클 수명을 향상시키는 것, 사용 가능한 온도 범위의 확장, 자기방전 방지 및 비용 절감이 과제이다.

ㅇ 나트륨 축전지
- 나트륨·유황전지는 주로 일본에서 제조되고 있으며, 유럽에는 제조거점이 존재하지 않는다. 고효율, 긴 사이클 수명, 고속응답, 고에너지밀도와 같은 특성 때문에 그리드를 통한 전력 저장에 적합하다.

- 그러나 사용 시에 높은 온도 조건을 유지해야 하며, 보온과 가열을 해야 하고, 전해질이 쉽게 부서지는 것이 단점이다.

□ EU의 축전지 산업과 시장 경향

ㅇ EU의 축전지 업계는 전력 시스템의 탈탄산화를 위한 이행을 준비 중이다. 축전기 기술은 발전사업자, 그리드 사업자 및 생산 소비자의 요구에 부응할 수 있지만, 더 성장하기 위해서는 규제 장벽 제거가 필요하다.

ㅇ EU의 자동차 및 산업용 축전지 부문은 전체 약 3만 명의 노동자를 고용하고, 연간 약 65억 유로의 매출액을 보유. 제조거점뿐 아니라 많은 연구개발센터가 유럽에 위치한다.

ㅇ EU의 축전지 제조업계는 과거 5년 간 연구개발 및 혁신 관련 투자에 총 7억4천 유로를 투자했으며, 재료 등의 연구개발비로 1억500만 유로, 제조 관련 투자에 9억1천500만 유로를 투자했다.

ㅇ EU의 축전지 산업은 축전지 제품 시장의 성장에 중요한 역할을 한다. 축전기술의 현재 점유율과 세계 도입 상황을 감안하면, 아직 양수발전 시스템이 저장 용량의 거의 대부분을 차지한다.

ㅇ 이러한 상황에서 축전지 비용 절감과 사회적, 환경적 요건, 기술 진보에 의해 축전 기술을 이용할 기회는 증가했다. Navigant Research사에 따르면, 발전소 규모 설비의 연간 축전용량은 2014년 360MW에서 2023년에는 14GW에 달하고, 연간수익은 2억2천만 유로에서 180억 유로로 증가했다.

□ 유럽의 법적 장벽과 기회

ㅇ 일반적으로 축전지 및 축전지 시스템은 유럽의 전력 혼합의 탈탄소화를 꾀하기 위해 중요한 요소이다.

ㅇ 그러나 축전기 기술과 그 경쟁력의 진보에도 불구하고 축전지 기술 도입이 진전되지 않고 있다.

ㅇ 축전지를 보급하기 위해서는 적절한 규제와 시장환경이 필요하다. 이러한 환경은 현재 유럽에는 존재하지 않아 축전지 기술은 그 가능성을 충분히 발휘하지 못하고 있는 상황이다.

ㅇ EU 및 정책결정자뿐 아니라 업계와 이해관계자에 의한 노력이 축전지 기술과 재생에너지에 기초한 새로운 전력 시스템으로의 이행하는 데 있어 필수이다.

[출처 = 해외산업정보(http://www.kiet.go.kr) / 2016년 10월 12일]