사실상 불모지였던 ESS 사업 견인, 사실상 국내 ESS 산업의 시작

한전 주파수조정(FR)용 에너지저장장치(ESS) 사업은 불모지나 다름없었던 ESS 시장을 세계 최대 규모로 키우는 데 결정적인 역할을 했다. 실제로 한전 사업 전후로 국내 ESS 기술력은 급속도로 성장했고, 글로벌 가격경쟁력도 한발 앞서 나가는 데 성공했다.

한전은 FR ESS 사업을 통해 2014년 1단계 시범사업부터 올해까지 총 3회에 걸쳐 총 376MW를 보급했다. 당시로선 전 세계적으로도 유래가 없는 규모의 ESS 사업이었고, 사업비용으로만 6000억원이 책정됐다. ESS는 경제성이 부족해 아직 시간이 더 필요하다는 분석이 지배적이었지만 한전 사업을 통해 경제성은 대폭 개선됐다. FR 사업에서 쌓은 경험과 노하우는 이후 정부가 추진한 신재생연계형, 피크저감용, 비상전원용 등 새로운 ESS 시장에 그대로 적용됐다.

FR용 ESS는 전력계통을 안정적으로 운영하기 위해 계통 주파수를 60Hz로 일정하게 유지하는 역할을 한다. 주파수가 60Hz보다 떨어지거나 올라가면 전력공급에 차질을 빚기 때문에 그동안 발전단가가 낮은 화력발전기나 수력발전기가 그 역할을 해왔다. 하지만 주파수조정을 ESS로 대체하면서 기존의 발전기보다 응동 속도가 빨라졌고, 비상시에 신속한 대응이 가능해졌다. 한전에 따르면 기존의 발전기가 출력을 증·감발하기까지 수초에서 수분 걸리는 것에 비해 ESS는 0.2초 이내에 빠르게 제어할 수 있다. 또 기존의 발전기를 ESS로 대체하면서 매년 전력구입비 약 620억원 절감이 예상된다.

첫 사업은 2014년 서안성, 신용인 변전소에서 실시한 시범사업이다. 각각 28MW, 24MW를 설치해 주파수 조정용으로 활용한 결과 사업 가능성이 있다는 결론을 얻었다. 대용량 발전기가 탈락되면서 갑작스런 주파수하락이 벌어졌을 때 ESS가 정상적으로 작동해 0.2초 이내에 정격 방전하는 결과를 확인한 것이다. 이듬해 7개 변전소에 184MW 규모 ESS를 구축했다. 3년차인 지난해에는 4개 변전소에 140MW를 설치했다.

덕분에 국내 ESS 연관산업도 기지개를 켜기 시작했다. 이 사업에 참여한 국내 배터리, PCS 기업들의 기술·가격 경쟁력은 단기간에 향상됐다. 2014년 당시 단위용량 1MW 이상의 PCS를 제작하는 회사는 거의 없었다. 그 정도 수준의 PCS가 필요한 사업이 없어 개발 필요성도 부족했던 탓이다. 하지만 2014년부터 2016년까지 3년간 한전 FR용 ESS 사업에 참여한 10개 PCS 제작사들은 kW급에서 1MW급, 2MW급까지 용량을 확대하는 데 성공했다.

ESS 가격의 60~70% 가량을 차지하는 배터리의 경우 셀 C-rate와 에너지밀도를 향상시켜 1MW용량으로 1MWh의 배터리를 충전하는데 최대 15분에서 12분으로, 방전은 최대 15분에서 6분으로 충방전 속도를 향상시켰다. 에너지밀도 역시 2배 이상 증가했다.

ESS의 가장 큰 단점으로 꼽혔던 경제성도 개선됐다. 배터리의 경우 2014년 MWh당 12.47억원이었지만 2015년에는 10.96억원, 2016년에는 8.86억원까지 떨어졌다. PCS는 2014년 3.23억원, 2015년 2.94억원, 2016년 2.21억원으로 감소했다.

PCS를 제작하는 중소기업의 숨통도 트였다. PCS의 경우 국내입찰로 인해 중소기업 참여율이 56.3%를 기록했고, 중소기업이 쉽게 뛰어들기 힘든 배터리 부문의 경우에도 중소기업 참여율은 28.6%로 선방했다. 평균적으로 전체 참여사 중 약 63%가 중견·중소기업이었다.

한전에 따르면 주파수조정용 ESS 사업 참여 기업들은 미국, 유럽, 아시아 등에 약 1조2000억원의 해외 수출을 달성했다. 특히 LG화학, 삼성SDI 등 리튬이온배터리 기업은 한전 사업을 통해 매출이 큰 폭으로 성장했고, 이를 발판으로 전기차용 배터리 부문에서도 좋은 성적을 거두고 있다.