에너지 8대 신산업 <에너지저장시스템 ESS>를 파헤치다.

미래를 이끌어 갈 신재생에너지산업 <에너지저장시스템 ESS>를 파헤치다.

- ESS와 연료전지의 선두주자 ㈜PROPOWER 황상문 연구소장님과 인터뷰-

 2016년 제 13회 국제 그린에너지 박람회가 대구에서 성공적으로 끝마쳤다. 신 기후 체제의 등장에 따른 에너지절약과 탄소감축에 대한 압박이 신재생에너지 시장 촉진 형성을 이번 박람회를 통해 체감할 수 있었다. 특히 ESS분야, 태양광 분야에 관련된 많은 회사들이 참여하였다. 우리는 박람회 컨퍼런스를 마치고 오신 ㈜프로파워 황상문 연구소장님과 인터뷰를 가졌고 신 재생에너지의 떠오르는 화두인 ESS에 대해 파헤쳐보았다.

 ㈜프로파워는 신재생에너지 전문기업으로 대용량 ESS를 보급과 함께 수소연료전지, 이차전지를 이용한 에너지저장시스템을 개발하는 전문연구소를 운영하고 있다. 13년 동안 연료전지를 개발해 온 노하우로 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)분야에서는 세계수준의 기술력을 자랑하며 최근에는 고분자연료전지(PEMFC)에도 연구개발을 진행하고 있다. 또한, 프로파워는  ESS관련 연구개발의 결과로 현재 무선통신기지국, 무인운반차, 전기스쿠터 등이 많은 응용 분야에 사용화 되고있다.

< ESS란? >

 ESS는 에너지저장장치(Energy Storage System)의 약자로 에너지를 단순히 저장하는 단계를 넘어서 신재생에너지나 기존 에너지를 큰 용량으로 저장 가능한 전지 장치이다. 즉, 불안정한 과잉전력을 저장하고 그것을 다시 불러올 수 있는 역할이 ESS의 핵심이라 할 수 있다. 이러한 ESS는 마이크로그리드(분산 전력 망)의 핵심기술이며, 신 재생에너지를 안정적으로 공급하기 위한 필수적인 미래유망기술이다. 최근 외국에서는 다양한 곳에서 사용되고 있으며 대표적으로, 일본에서는 자연재해로부터 전력 피해를 최소화 하기 위해 ESS를 사용하고있 다. 현재 우리나라에서는 가파도, 울릉도 같은 면적이 작은 마을에서 풍력에너지, 태양에너지 등을 이용하여 “에너지자립”을 위해 ESS가 큰 역할을 한다.

Q: 외국에선 ‘전기 담는 그릇’인 에너지저장장치(ESS)를 산업에 적극 활용하기 위한 노력이 적극적으로 펼쳐지고 있습니다. 현재 국내에 ESS의 제품에 대해서 인기가 많지 않은데 국내 ESS동향에 대해서 어떻게 생각하시나요?

국내는 외국에 비해서는 ESS의 수요가 그렇게 많지는 않으나 최근 한국전력을 중심으로 점차 확대되어가고 있습니다. 특히나 우리나라는 전력 공급 상황이 다른 나라에 비하여 월등하게 좋은 상황이고 전기요금도 다른 나라에 비교하여 저렴한 편이기 때문에 전기에너지를 마치 우리가 숨 쉬는 공기 정도로 인식하고 있는 듯합니다. 하지만 앞으로는 파리협약 이후 기후변화 대응책을 강도 높게 실현하고 하면 점차로 전기에너지의 중요성을 인식하게 되고 전력저장의 필요성에 대하여 인식의 전환이 이루어지면서 ESS의 필요성이 크게 대두되리라 예상합니다.

Q: ESS 기후변화에 취약한 태양광이나 풍력에서 나온 에너지를 저장하고 사용할 수 있다고 하셨는데 실제로 상용화가 되고 있는지 궁금합니다. (ESS가 경제적으로 효율성이 있는 지와 가능성에 대해서)

현재도 태양광과 풍력 발전 등에 ESS를 적용하여 사용하고 있는 사례는 국내외에 많은 수가 있습니다. 본인의 생각으로는 향후 태양광과 풍력 등의 신 재생에너지원이 확대되면 될수록 현재 구축되어 있는 전력 망으로는 추가 증설 없이 증가되는 신 재생에너지원의 발전전력을 다 수용할 수 없기 때문에 ESS의 활용은 생각보다 더 크게 확대되리라 전망하고 있습니다.

Q: 현재 국내의 ESS실정을 볼 때, ESS의 설치/관리와 같은 여러 가지 부가비용에 반해 중앙집권적인 발전소(원자력 및 전력발전소)의 전기 단가가 훨씬 싸기 때문에 개별주택에선 ESS수요가 크진 않습니다. 반면에 일본과 같은 경우는 중앙발전소의 전기단가가 비싸기 때문에 ESS설치가 주택마다 활발히 이루어지고 있다고 하는데요, 우리나라의 이 문제를 위한 솔루션은 무엇이라 생각합니까?

중앙집권적인 발전방식이 갖는 단점들 (예로서 송전손실, 블랙아웃등)이 있어 앞으로도 분산발전이 계속 권장되고 있습니다. 더불어 ESS를 이용하여 송전 전력의 주파수를 조절하는 것과 더불어 ESS는 많은 장점을 가지고 있습니다. 현재 우리나라는 설치가 적다고 하지만 향후에는 ESS의 사용이 점차로 확대되리라 생각합니다.

< ESS와 PROM-Gen >

 프로파워는 자신들의 분야인 ESS와 연료전지의 접목으로 ESS를 한 단계 더 응용시켜 자립적으로 에너지를 만들고 저장할 수 있는 PROM-Gen을 개발하였다. 즉, 자기 자신이 만든 에너지를 자신에게 저장하는 시스템이다. 무선 중계 탑, 고립된 지역의 전력을 지원할 수 있고, 소규모로 독립적인 전원으로 사용될 수 있다.

Q: PROM-Gen에 대한 간단한 설명 부탁 드립니다.

PROM-Gen은 전기를 발생하는 발전기로서 직접메탄올 연료전지(DMFC: 메탄올에 함유된 수소이온과 공기중의 산소가 전기화학반응을 통해 전지를 발생하는 발전시스템) + 리튬 배터리 에너지저장 시스템을 접목시킨 하이브리드시스템 입니다. 현재 시장에 나와 있는 동급 발전기의 주를 이루는 디젤발전기와 비교하여 진동이 없으며 소음도 작고 특히나 매연을 발생하지 않는 친환경적인 장치입니다. 더불어 태양광, 풍력발전과 같이 날씨에 영향을 받으며 설치면적이 큰 에너지원에 비해 PROM-Gen은 날씨의 영향을 받지 않고 부피가 작아 실내, 외에 설치 가능한 독립 및 백업용 전원솔루션입니다.

Q: PROM-Gen을 개발하게 된 계기는 무엇인가요?

연료전지는 근본적으로 연료인 수소가 있어야 하지만 현실적으로 아직은 수소에 대한 선입견과 수소연료를 공급하기 위한 관련 인프라가 확충되기 어려운 곳에서는 액체 연료인 메탄올을 사용하기가 더 쉽기 때문에 DMFC에 주력해 왔습니다. 연료전지는 초기에 연료를 공급하기 위한 BOP에 전원을 공급해 주어야 하고 연료전지가 안정화되면 그때부터 연료전지에서 생산한 전기로 BOP에 전기를 공급합니다. 따라서 기왕에 초기 BOP에 전기를 공급하기 위한 배터리가 필요할 바에는 배터리의 용량을 키워서 하이브리드화 함으로서 유리함이 더 많기 때문에 그에 대한 원천특허를 국내에 내고 연구개발을 하게 되었니다.

Q: 연료전지와 배터리(ESS)를 접목시키면서 얻는 장점은 무엇인가요?

연료전지와 배터리를 하이브리드화 함으로서 부하응답특성이 상대적으로 좋은 배터리가 먼저 부하 대응을 하고 연료전지가 발전하여 연속적으로 부하 대응을 할 수 있는 장점이 있으며 아직은 연료전지의 가격이 배터리 대비 높기 때문에 출력을 적절하게 조율하여 시스템을 설계함으로써 제품의 가격에도 유리함이 있습니다.

Q: 현재 PROM-Gen이 각 목적에 맞게 국내외에 많이 수출되고 있는데 기술안정도와 경제성에 대해서는 어떻게 생각하시는지요?

PROM-Gen은 초기 투자 비용은 높으나 유지 보수비용이 적어 사용 시간에 따라 많이 사용할수록 투자수익률이 빨라 충분히 경제적으로도 매우 적합하다는 분석입니다. 더불어 인도의 Reliance 그룹의 Reliance Jio라는 통신회사의 이동통신 중계기의 파워용으로 프로파워의 PROM-Gen이 인도 뭄바이 현지에서 현장 실험을 작년 4월부터 진행하여 왔는데 미국, 캐나다, 덴마크 등 다른 나라의 제품에 비교하여 고장 1회 없이 테스트를 진행하여 현지의 엔지니어들로부터 기술력을 인정 받았습니다.

 끝으로 정부의 지원정책에 힘입어 신재생에너지 발전에 에너지저장장치(ESS) 도입이 늘고 있다. 태양광, 풍력 등의 신재생에너지와 분야와 더불어 배터리와의 결합, 에너지 자립 섬, 전기자동차와 같은 신 산업에 대해서도 ESS의 활용능력은 무한하다.㈜프로파워을 포함한 많은 기업들이 ESS 관련연구개발에 박차를 가하고 있다. 따라서 ESS가 우리나라의 기술 역량에 지대한 발전을 할 것이라는 예측은 매우 긍정적이다.  앞으로 우리나라 미래의 ESS 기술발전이 기대된다.