정부는 현재 단·장기에 걸친 에너지저장기술 육성방안을 마련해 단계적인 기술개발을 거쳐 온-그리드용 전력저장 시스템 등 용량 확대에 주력해 대규모 시장에 진입한다는 계획이다. 따라서 현재 에너지저장기술의 강약점을 분석해 전략적인 대응 위한 분야별 과제를 마련했으며 이에 따른 실증사업과 정부차원의 연구개발을 주도적으로 진행해 전 세계적인 기술표준화를 주도한다는 야심찬 목표를 제시하고 있다.
▲ 리튬이온전지, 우리의 유망분야
리튬이온 전지의 경우, 소형 IT용으로 삼성SDI와 LG화학이 각각 세계 시장점유율 2위 와 5위를 차지하고 있고, 자동차용도 각각 독일 Bosch, 현대자동차와 제휴해 개발을 추진하고 있으며, 다수의 업체가 부품 및 소재 사업을 추진중이다.
초고용량 커패시터(Super Capacitor)는 LS엠트론, 네스캡 등 국내업체가 전세계 시장에서 10% 미만의 점유율을 차지하고 있고, GS 칼텍스, 한화, 금호 등 소재 및 부품업체가 사업 추진을 준비하고 있으며 NaS, VRF 사업을 추진 중인 국내 업체는 전무한 상황이다.
NaS, VRF 전지는 히터나 펌프를 사용하므로 전체 시스템이 복잡하고 에너지 효율이 낮으며(각각 78%, 70%), 일본과 캐나다의 독주 체제여서 기술 발전이 정체되어 있는 반면, 리튬이온 전지는 한국, 일본 등의 국가의 다수 업체가 참여하고 있고 하이브리드 자동차용으로 활발한 개발이 진행 중이어서 향후 여러 국가들의 각축이 예상되고 있다.
따라서 우리나라는 리튬계열 배터리 개발을 정부주도로 관련 업계 역량을 집중시켜 제품을 개발하고 실증사업을 통해 기술을 검증함으로써 세계 시장 진출을 위한 기술 경쟁력을 확보한다는 계획이다.
커패시터 분야는 리튬이온전지와의 하이브리드를 통한 시스템화를 추진 중에 있으며 아직 기술수준이 낮은 VRF, NaS 등의 대형 배터리 분야에서는 효율 한계와 환경문제를 해소하기 위한 요소기술 확보에 주력하기로 하는 등의 분야별 계획을 수립해놓고 있다.
외국의 경우에도 자국에 상황에 맞는 전략적 에너지저장기술 사업을 실시하고 있는 모습이다. 독일 환경부와 프랑스 경제성은 양국의 전력회사, 전지 업체, 태양광 발전설비 업체, 관련 연구소 등을 참여시킨 에너지 저장용 리튬이온 전지 개발을 주도하고 있다. (Solion Project : 75개 실증사업을 거쳐 ‘12년경 사업화 목표)
일본은 NEDO 주도로 대용량 전지 개발 로드맵을 추진중에 있으며 NGK가 NaS 전지 분야에 리더로서 자리잡았고 미쓰비시와 엘리파워 등이 리튬이온전지 분야에 투자를 확대하고 있다.
미국도 DOE 중심으로 에너지 저장 장치의 필요성과 경제적 타당성을 검토 중이며 SEGIS-ES Project를 통해 태양광 발전의 계통연결을 위한 저장연계 사업을 진행 중이다.
▲ 분산형 전력 저장시스템, PHEV 등 적용분야 연구 관건
일본, 미국 등에 비해 에너지저장기술 관련 R&D 정책 반영이 상당히 지연된 돼있어, 기반기술개발을 위한 체계적인 정책이 시급한 상황이다. 장수명, 고성능, 대용량화, 에너지 효율향상 및 경제성 측면을 고려한 에너지저장시스템의 개발을 위한 IT, BT, NT, ET 기술의 융합 및 다각도의 R&D 사업이 요구되고 있으며 에너지효율성 제고 및 zero-emission 목표를 충족시키기 위해 에너지저장기술 R&D 정책 반영이 급선무다.
특히 플러그인 하이브리드 수송차량(PHEV) (군용/민수용 자동차, 하이브리드 기관차, 버스 등)에 대한 연구와 에너지 저장기술을 통한 IT 인프라의 전력소비 효율화 기술 확보, 냉난방 효율 향상을 위한 열에너지 저장 연구, 태양열·광발전 효율성 향상을 위한 전력 및 열에너지 저장기술 분야의 전반적인 연구가 진행돼야 한다는 지적이다.
현재 정부는 PHEV분야에서는 소재 원천 및 기반기술 R&D와 보급·확산을 위한 시범사업, 인프라 구축을 병행해 전력저장용의 고안전, 저가 소재 원천기술 연구를 위해 세부과제를 설정하고 기술개발에 주력한다는 방침이다. 먼저 PHEV용 고안전 리튬이차전지 개발, PHEV용 BMS(Battery Management System) 개발, PHEV 및 EV 충전 시스템 및 인프라 구축, EV 모드 주행거리 30km이상, 연비 50km/l 이상 등을 핵심과제로 설정하고 세제혜택을 포함한 관련 법규 및 표준 제정을 진행 중이다.
분산전원 및 신재생에너지 전력저장용 이차전지시스템의 개발을 통한 전력 수급의 균형화 및 에너지 효율화 방안 마련을 위해서는 전력저장 이차전지시스템의 개발 및 부품소재의 국산화, 대용량 전력저장 장치의 개발을 통한 이차전지 관련 부품소재의 기술경쟁력 확보, 대용량 전력저장용 이차전지 관련 산업의 시장 선점 및 국제경쟁력 확보, 잉여전력 및 심야전력 저장을 통한 에너지 효율 극대화, 전력의 부하평준화를 통한 전력 수급의 효율화 등에 박차를 가하고 있다. 또한 현재 연평균 6.6%의 증가추세를 보이고 있는 인터넷데이터센터 소비전력의 30% 절감을 위한 고효율전력 저장기술 개발 및 산업 표준이 수립 중에 있다.
IDC는 미국의 경우 국가전력소비의 1.5%를 차지하고 있을 정도로 에너지소비의 큰 비중을 차지하고 있으며 우리나라의 경우 2011년이면 15만대 규모가 될 것으로 예측돼 3~4년 내에 8만명 규모의 도시 전력 수요와 동일한 전력공급이 필요한 분야로 예측되고 있다.
이에 따라 정부는 지능형 고효율 충방전 시스템 기술, 무중단 에너지 저장장치 자가 진단 및 예측 기술, 런타임 전지 셀 플러그인 (Plug-in) 기술, 멀티 직류 전압 공급 기술, 한국형 IDC 직류 전원 표준 등을 개발한다는 계획이다.
▲ 전력방향과 과제
정부는 현재 단기적으로 2012년까지 각 가정별 심야전력을 이용한 부하 평준하를 통해 전력이용 효율 향상을 위한 가정용 전력저장 시스템 개발과 신재생에너지용 전력저장 시스템의 본격 확대를 위한 기술력과 경제적 효과 검증을 위해 실증사업을 추진 중이다.
또한 HEV, PHEV의 보급 확산에 따라 에너지 밀도가 높은 리튬이온 전지의 채용을 본격화 한다는 방침이다.
장기적으로는 2030년까지 발전소 및 대규모 전력 소비처의 부하 평준화를 통한 발전소 및 변전소 투자 효율화를 향상시키기 위해 상업용·산업용 전력저장 시스템을 전력품목으로 정하고 투자를 지속한다는 계획이다.
전문가들은 이러한 정부의 계획이 성공하기 위해서는 우수한 성능과 경쟁력 있는 원가의 리튬이온 전지 개발을 위해 안전성이 우수하고 원가 혁신도 가능한 소재 개발이 병행돼야하며 계통 연계를 위해서는 전력 회사나 전력기기 업체와의 협력이 필수라고 입을 모은다. 실증사업시, 기술의 신뢰성, 경제성을 확보해야만 전 세계적으로 보수적인 전력회사들을 상대로 한 시장진입이 가능하다고 지적한다.
현재 사용량 기준으로 부과되고 있는 가정용 전력 요금체계를 산업용과 동일하게 피크부하시와 경부하시의 요금을 차등 부과하는 방안과 풍력 및 태양광 발전의 계통 연계시 전력저장 시스템 투자를 추진하고 가정용 전력저장 시스템 개발 및 상용화를 위한 실증사업 추진등의 정책제도 마련 또한 에너지저장기술 관련 선진국이 되기 위한 필수과제로 손꼽히고 있다.
