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올 초부터 반복되고 있는 역대급 한파와 폭염으로 전력난이 심화되면서 에너지 산업계에 ESS(에너지저장장치) 역할론이 재차 부각되고 있다. 탈탄소 기후변화 대응을 전제하면 재생에너지 비중을 높여야 하는데 이 과정에서 ESS의 보완적 기능이 필요하단 점에서다.
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IEA "재생에너지만으로 급증하는 전력 수요 충당 역부족"
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국제에너지기구(IEA)가 이번 달 발간한 '전력 시장 보고서'에 따르면 올해 전세계 전력 수요가 전년 대비 크게 반등할 전망이다. 지난해 코로나19(COVID-19) 대유행 여파로 전세계 전력 수요가 전년 대비 1% 가량 하락했던 반면 올해는 전년 대비 약 5% 반등하고 2022년에도 4% 반등할 것으로 보인다.
추정치가 맞다면 이같은 성장세는 지난 2010년 이후 최대 성장폭이다. 전세계 연도별 전기 소비량은 2000년 1만4157.1TWh(테라와트시)에서 2018년 2만4738.9TWh로 꾸준히 증가했는데 2010년에는 전년 대비 7.2% 늘어난 1만9851.8TWh를 기록했었다.
올 들어 호주산 유연탄 가격은 지난 6월 톤당 150달러를 넘어 사상 최고치를 기록했다. 늘어나는 전력 수요를 감당하기 위해 석탄 의존도를 쉽게 줄이지 못한다는 것은 탄소중립 로드맵에 걸림돌이 될 것이란 경고도 함께 나왔다.
에너지 컨설팅사 와트-로직의 설립자 캐드리 포터는 월스트리트저널(WSJ)과의 인터뷰에서 "공급의 안정성 때문에 석탄에서 탈피하긴 어렵다"며 "정부가 전기를 공급치 말 것인가, 아니면 석탄을 쓸 것인가 선택에 직면할 때 그들은 석탄을 선택할 것"이라고 지적했다.
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ESS 시장 연평균 30% 성장···소재 혁신, 안전 확보, 계통 해결 뒤따라야
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재생에너지 비중도 늘리고 안정적 전력 수급도 담보하려면 결국 ESS(에너지저장장치) 중요성이 커질 수밖에 없단 게 전문가들 의견이다. 생산 전력이 남을 때 저장해두고 필요할 때 꺼내 쓰기 위함이다.
단, 풀어야 할 숙제들도 있다. 우선 ESS에 쓰이는 단주기 배터리를 장주기 배터리(Long duration battery)로 전환해야 한다는 지적이다. 소재와 기술혁신이 필요한 부분이다.
미국 바이든 행정부도 이 부분을 인지한다. 현재 리튬이온 배터리로 구성된 ESS가 태양광이나 풍력으로부터 한 번에 4~6시간 사용 어치 전력을 저장하는데 이 기간을 짧게는 수 일에서 길게는 수 주까지도 늘리는 연구 개발이 활발히 진행중이다.
ESS 저장 용량을 키우기 위한 관건은 단가다. WSJ에 따르면 현재 리튬이온 ESS에 쓰이는 배터리 비용은 킬로와트 시간당 50~80달러 수준이다. 화석연료 사용을 완전히 대체할 수준의 경제성을 갖추려면 이 비용이 20달러 이하까지 떨어져야 한다는 분석이다.
화재로부터의 안전성도 빼놓을 수 없다.
리튬이온 배터리가 에너지 밀도 측면에서 우수하지만 화재 우려가 꾸준히 지적돼왔다. 이 측면에서 오랜 시간 주목받아 온 소재 중 하나는 바나듐이다. 바나듐을 이용한 2차전지는 전해액을 유기용매가 아닌 수계 전해액을 사용해 화재 위험이 거의 없고 수명도 리튬이온전지 대비 2배 가량 긴 것으로 알려져 있다. 단 부피가 커서 모빌리티용보다는 ESS용에 더 적합할 것으로 본다.
계통 문제도 중요하다. 한 배터리 업계 관계자는 "ESS의 효율을 높이고 비용 절감을 위한 다양한 노력이 업계에서도 진행 중"이라면서도 "적시에, 필요한 만큼의 전력을 필요한 곳에 제대로 보내기 위한 송배전 인프라가 중요하다"고 말했다.
김성은 기자 gttsw@mt.co.kr
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