민관 9개 기관 공동 연구개발·재단 등 참여해 지역 주도 탄소중림 프리미엄 '제주' 발돋움
무한한 바닷물 활용한 에너지저장기술 개발 안전·경제성 모두 확보...글로벌 시장 향한 도전
지역의 미래를 여는 과학기술 프로젝트 제주사업단(이하 제주사업단)은 제주특별자치도와 제주테크노파크, 한국에너지기술연구원 글로벌연구센터가 제주도를 글로벌 탄소중립 선도도시로 자리매김하기 위해 지속적으로 노력한 결과 2022년 과학기술정보통신부의 ‘지역의 미래를 여는 과학기술 프로젝트’에 선정되며 2022년 4월 출범했다.
지역의 미래를 여는 과학기술 프로젝트는 지역 발전에 필요한 원천기술을 확보해 지역의 미래 성장동력을 창출하고, 지역의 자생적 연구개발 혁신체계을 구축하고자 하는 과학기술정보통신부의 주력 사업이다.
사업단은 한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터를 주관기관으로 제주테크노파크, 제주대학교, 한국해양과학기술원, 한국환경연구원, 나눔에너지, 제이투켐, 제이디테크, 비루트랩, 특허법인 다나 등 총 9개 기관이 공동 연구개발기관으로 참여해 각각의 역할을 수행하며, 연구개발특구진흥재단이 사업관리를 전담한다. 각 기관은 이번 과제를 통해 무한한 자원인 바닷물을 이용해 에너지를 저장하는 원천기술 개발, 실증할 예정이다.
전기는 생산되는 즉시 소비돼야 하는 특성 때문에 전기의 공급이 수요를 앞지를 경우 이를 소비하거나 저장할 수단이 없으면 전력 계통의 안정을 위해 전력 발전을 일시적으로 차단해야한다. 이를 해결하기 위한 방법 중 하나가 바로 ‘에너지저장기술(ESS, Energy Storage System)’이다.
ESS는 전기에너지를 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있도록 하는 기술을 말한다. ESS는 용도에 따라 크게 ‘단주기ESS’와 ‘장주기ESS’로 나뉜다. 단주기 ESS는 보통 수초에서 1시간 내(단시간)에 전력을 공급해야 하기 때문에 반응시간이 빠르고 비교적 용량이 작은 배터리가 요구된다. 반면 장주기ESS는 대용량 전력(재생에너지 잉여전력 등)을 저장해뒀다가 필요에 의해 사용하는 목적으로 설치되기 때문에 통상 4시간 이상 에너지의 저장과 방전이 가능한 큰 용량의 배터리 특성이 요구된다.
ESS는 재생에너지 등 분산에너지 자원들의 과도한 발전으로 생긴 잉여 전력을 저장하는데 주로 사용될 수 있다. 특히 안정적으로 효율적인 전력수급체계 구축을 위한 효과적인 수단으로 전 세계적으로 주목받고 있다.
세계 ESS 시장 규모는 탄소중립을 위한 재생에너지 확대, 세계 각국의 탄소배출저감 정책·규제 등으로 ESS 수요가 급증하며 지속 성장하고 있다. 산업통상자원부 에너지스토리지 산업 발전전략(2023년)에 따르면 세계 ESS 시장규모는 2022년 152억달러(약 20조원)에서 2030년 395억달러(약 52조원)로 증가할 전망이며, 2021년부터 2030년까지 약 2620억달러(약 346조원)에 이를 것으로 예상된다.
세계 ESS 시장 규모가 더욱 증가될 것으로 전망되는 상황에서 미국, 중국 등 주요 선진국들은 국가적 차원에서 장주기 ESS 기술·개발, 설치 의무화, 보조금 지급, 관련 정책을 개선 등 적극적 ESS 확대 보급 정책을 추진하고 있다.
미국 에너지부(DOE)는 2021년 향후 10년 동안 풍부하고 저렴하며 신뢰할 수 있는 청정에너지 솔루션 개발을 가속화하기 위해 ‘에너지 어스샷 이니셔티브(Energy earthshot initiative)’를 발표했다. 그 중 ESS 관련 계획인 ‘장주기에너지저장샷(Long Duration Storage Shot)’에서 10년 이내에 10시간 이상 충·방전이 가능한 ESS 균등화저장비용의 90%를 절감한다는 목표다.
중국은 신에너지저장설비 성장촉진에 관한 지도의견(2021년), 신에너지저장산업 발전 시행방안(2022년) 등을 통해 2025년까지 ESS 저장 비용을 30% 감축할 것을 목표로 밝혔고, 일정 용량의 재생에너지 발전설비에 ESS 연계 의무를 부여하고 설비기준을 충족하는 ESS 설비는 지방정부에서 보조금을 지급하는 등의 정책을 펼치고 있다.
영국은 탄소중립과 국가의 에너지 안보 확보를 핵심 비전으로 하는 중장기계획(Powering up Britain)을 2023년 발표했다. 그 중 청정에너지 부문에서 영국 정부는 재생에너지 위주의 전원구성을 뒷받침하는 유연성 자원의 확보를 위해 장주기 ESS 프로젝트 등에 3300만파운드를 보상하는 지원책을 펼치고 있으며 민간 투자 활성화를 촉진하고 있다.
국내 ESS 설치 규모는 2017년도 이후 급격한 성장세를 보였지만 화재(안전성) 문제, 지원제도 일몰 등으로 하락세를 이어왔다. 그러나 최근 재생에너지 변동성 완화, 사회적·경제적 갈등을 야기하는 송전선로 건설 문제 해소 등을 위해 ESS의 필요성이 대두되면서 정부는 제10차 전력수급계획(산업부 2023년)을 통해 에너지 계통의 유연성과 안정성 확보를 위한 ESS 용량 확대 계획을 제시했다.
또한 정부는 에너지스토리지 산업 발전전략을 통해 침체된 국내 ESS 시장의 활력 회복과 재도약을 지원하고 글로벌 ESS 시장 성장에 대비해 기술개발, 산업기반 조성 등을 통해 에너지저장기술을 국가 미래 전략산업으로 육성해나갈 계획이다.
에너지스토리지 산업 발전전략에서는 재생에너지 과잉발전으로 에너지저장기술 개발 필요성이 대두되는 점, 세계적으로 ESS 수요 증가가 전망되는 점 등을 도약의 기회로 보고 국내 ESS 산업의 위협요인과 약점을 보완하며 기회요인을 적극 활용할 것을 정책 방향으로 제시했다.
이와 같이 대내외적인 환경변화를 종합해 볼 때, 급증하는 글로벌 ESS 시장 선점을 위해 안전하고 가격 경쟁력 있는 에너지저장기술의 선제적 개발이 시급한 상황이다.
사업단은 친환경 자원인 해수를 이용한 에너지저장기술을 개발해 대용량·장주기 에너지저장기술이 부족한 국내 ESS 산업의 약점을 극복하고 바닷물이라는 소재의 특성을 이용해 안전성, 안정성, 경제성 등을 모두 확보해 기존 기술들과의 차별성을 확보할 예정이다.
과제가 성공적으로 수행될 경우 우리나라 ESS 산업의 경쟁력을 높이고, 향후 글로벌 신시장 확산에 선제적으로 대비하는데 기여할 것으로 기대된다.
김한기 제주사업단장은 “제주도는 탄소중립을 위한 에너지 대전환의 담대한 도전을 10년 넘게 추진하고 있는 대표적인 지자체지만 그동안 지역의 환경과 산업의 특성을 반영한 에너지 산업의 혁신성장동력에 목말라 있었다”며 “지역의 미래를 여는 과학기술 프로젝트는 앞으로 혁신 기술개발 뿐만 아니라 인력양성, 실증단계 에너지기술 개발 등 지역 에너지 산업의 생애 전주기에 걸쳐 신바람을 불어넣는 역할을 할 것” 이라고 밝혔다.
<과학기술정보통신부·제주특별자치도·연구개발특구진흥재단·한국에너지기술연구원·제주테크노파크·제주일보 공동 기획>
