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디스커버 한화

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에너지 위기에 대비한 한화의 에너지 저장 시스템(ESS)
2022/11/25


 

겨울의 문턱에서 한파를 걱정하는 목소리가 높습니다. 영하로 떨어지는 기온 이야기가 아닙니다. 바로 ‘에너지 한파’를 우려하는 목소리인데요. 올겨울이 어쩌면 가장 혹독한 겨울이 될 수 있다는 전망입니다. 그렇지 않아도 겨울은 난방으로 인해 에너지 사용이 급증하는 시기인데요. 전쟁으로 촉발된 전 세계적인 에너지 수급 불안으로 우려의 목소리는 더욱 깊어지고 있습니다.

 

전례 없는 에너지 위기 상황 속에서 에너지 안보의 중요성 또한 날로 커지고 있습니다. 세계 각국은 특정 국가에 대한 에너지 의존도를 줄이는 데에 속도를 내는 한편, 재생에너지로의 전환에 빠르게 나서고 있습니다. 국가 안보를 위해 국방력을 강화하듯 에너지 안보를 위한 에너지 자립도를 높여나가려는 것이죠. 미래를 위해 돈을 저축하고 물자를 쌓아두듯 에너지 또한 비축해둘 수 있다면 어떨까요? 에너지 수급이 불안정한 상황 속에서도 전력 수요에 대한 대응력을 높일 수 있을 것입니다.  

 

바로 이런 역할을 하는 것이 ESS(에너지저장장치, Energy Storage System)입니다. 말 그대로 에너지를 저장하는 시스템이죠. 전기는 생산과 동시에 흘러가버리는데요. 사용하지 않으면 그대로 버려집니다. ESS는 에너지를 저장해두었다가 필요할 때 공급하여 전력을 효율적으로 이용할 수 있도록 해줍니다.  

 

한화는 다양한 영역에서 안정적인 전력 수요 대응이 가능하도록 특화된 솔루션을 제공하고 있습니다. 변화하는 세계 속에서 든든한 에너지 저장고가 되어주고 있는 한화의 에너지 활용 솔루션을 만나볼까요?

 

 

 

태양광과 풍력은 지역적 편중이 없는 가장 보편적인 에너지원입니다. 화석연료가 특정 지역에 매장되어 있는 반면, 햇빛과 바람은 이 땅 위에 골고루 퍼져있죠. 세계 각국이 에너지 의존도를 낮추기 위해 재생에너지로의 전환에 나서는 이유이기도 합니다. 하지만 친환경적이고 민주적인 에너지원인 재생에너지에도 단점이 있습니다. 바로 생산량을 조절할 수 없다는 점입니다. 

 

날이 흐리거나 바람이 적게 불면 그만큼 전력 생산에 차질이 생기죠. 태양광이나 풍력발전은 자연환경에 따라 가동되기 때문에 수급 균형을 조절하기가 힘듭니다. 재생에너지 비중이 높은 국가들에서는 이상 기후 현상으로 전력 가격 변동 폭이 커지는 사태가 발생하기도 했습니다. 지난해 영국에서는 20년 만에 가장 약한 바람이 불어 최저 풍속을 기록했다고 하는데요. 풍력발전이 전체 발전에서 25%를 차지하는 영국에서는 이 시기에 전기 요금이 전년 대비 7배나 상승했다고 해요. 

 

이처럼 간헐적인 재생에너지의 특징으로 인한 전력 수급의 불균형을 맞추기 위해 ESS를 설치하는 곳이 늘고 있습니다. 특정 시간이나 환경에서 과잉 공급되는 전력을 저장하기 위해 발전소에 배터리를 부착하는 셈입니다. 전체 전력 생산에서 재생에너지 비율이 늘수록 전력 수급 안정을 위해 ESS의 필요성은 더욱 커질 것입니다. 

 

 

 

한화는 확대되는 재생에너지 시장에 발맞춰 신재생 연계 ESS 사업을 추진하고 있습니다. 신재생에너지의 변동성을 해결하기 위한 솔루션을 제공하는 것이죠. 

 

한화에너지는 지난 9월 아일랜드 ESS 프로젝트를 발표했습니다. 아일랜드는 아이리시해의 풍부한 해상 풍력 자원을 가지고 있는 해상풍력 대국입니다. 영국 등 인접 국가들에까지 전력을 수출할 정도죠. 그러나 최근에는 기후위기로 인한 이상기후 현상으로 풍속이 약화되면서 전력 수급 불안정을 겪기도 했습니다. 급기야 지난해에는 정전 위험을 알리는 황색경보까지 발령했을 정도였죠. 

 

이번 프로젝트는 63MW, 160MWh 규모의 ESS와 전력계통 안정화 설비인 동기조상기를 연계하는 내용으로 2024년 10월부터 상업 운전에 들어갑니다. 한화는 이미 2021년에도 아일랜드 중부 지역 2개 부지에 총 200MW, 120MWh 규모의 ESS를 구축한 바 있습니다. 해당 프로젝트의 성공적 구축으로 올해에도 연이어 1,700억 규모의 사업을 추가로 진행할 수 있었습니다. 한화는 이번 사업을 포함하여 아일랜드에서만 총 3개의 현장을 운영하게 됩니다. 한화의 이번 프로젝트는 재생에너지 비중이 높은 아일랜드에 든든한 에너지 저장고가 되어주며 아일랜드의 전력 계통 안정화에 기여할 것으로 기대됩니다.

 

 

앞서 전기는 흘러가버리는 특성이 있다고 했죠. 쓰지 않으면 버려지게 됩니다. 그럼 반대로 수요가 급증하면 어떻게 될까요? 전력망이 수요를 감당하지 못하게 되면 블랙아웃 즉, 대규모 정전이 일어날 수도 있습니다. 때문에 안정적인 전기 공급을 위해서는 전력 수요가 피크일 때에도 이를 감당할 수 있을 정도로 전력 계통*이 구축되어 있어야 합니다. 하지만 최근에는 오랜 시간 쌓아온 데이터를 기반으로 전망했을 전력 수요 예측이 빗나가는 상황이 점차 빈번하게 발생하고 있습니다. 한파나 폭염 등 이상 기후 현상으로 인해 전력 사용량이 급증했기 때문입니다.  

*전력 계통 : 발전, 송변전, 배전 등 전기를 생산하고 전달해 소비자가 사용하기까지의 전 과정에 필요한 전기 설비

 

지난해 텍사스에서는 한파로 인해 전기 히터 사용량이 급증하며 블랙아웃이 오기도 했습니다. 전력 수급 체계가 견고해 '미국의 에너지 심장'이라고 불리는 텍사스도 한파를 이기지 못했던 것이죠. 그도 그럴 것이 텍사스의 평년 2월 최저 기온은 영상 5도로 비교적 따뜻한 편입니다. 그런데 지난해에는 일부 지역에서 기온이 영하 20도까지 떨어지기도 했죠.  반면 캘리포니아에서는 올해 43도를 웃도는 유례없는 폭염으로 전력 수요가 사상 최대치를 기록하면서 전력망 비상사태를 선포하기도 했습니다.   

 

이처럼 예측을 벗어난 전력 피크 수요를 감당하기 위해서는 새로운 대안이 필요합니다. 그 솔루션이 바로 ESS입니다. ESS는 생산과 소비가 동시에 이루어져야 하는 전력계통의 '생산-소비' 패러다임을 '생산-저장-소비'의 패러다임으로 바꿨습니다. 이 저장 규모가 크게 늘어나면 발전소의 기능까지 발휘할 수 있는데요. 

 


 

전력은 저장이 어려워 기존에는 전력 피크 수요를 감당하기 위해 특정 시기에 일시적으로 가동하는 피커 발전소를 따로 건설했었습니다. 이를 건설하기 위한 비용만 수조원에 달했죠. 최근 미국에서는 이와 같은 가스 피커 발전소를 ESS가 대체하기 시작했습니다. 막대한 비용을 들여 발전소와 송배전 설비를 추가로 짓지 않고도 ESS 충방전만으로도 일정 전력을 공급할 수 있기 때문입니다. 최근 들어 미국에서 대규모 유틸리티급 ESS 프로젝트가 급증하는 이유입니다.  

 

한화도 발 빠르게 대규모 ESS 사업에 착수했습니다. 지난해 한파가 몰아닥쳤던 텍사스에서 ESS 단독 단지 개발 프로젝트를 진행하는 것인데요. 올해 1월 착공에 들어가 12월부터 운영에 돌입합니다. 총 380MWh 규모로 한국 기준으로 약 15만 4000명이 하루 동안 사용할 수 있는 가정용 전력량입니다. 이번 프로젝트로 ESS가 전력계통의 부담을 덜어주는 비상 발전기의 역할을 함으로써 전력망 텍사스 주의 전력망 안정화에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다. 

 

 

주택의 옥상 위에 설치된 태양광 패널을 보신 적 있으신가요? 이제는 더 이상 낯선 풍경이 아니죠. 태양의 빛과 열 에너지를 집 안으로 끌어와 사용하는 모습은 이제 우리에게 친숙해졌습니다. 

 

하지만 달라진 점이 있다면 이제는 태양광 모듈로 생산한 전력을 저장하고 직접 제어하여 최적화할 수 있다는 점입니다. 태양광 모듈뿐만 아니라 인버터와 ESS, 그리고 EMS(에너지 관리 시스템, Energy Monitoring System)가 결합되어 가정 내 전력 사용 최적화를 돕는 것이죠. 

 

햇빛이 지붕 위에 설치된 태양광 모듈을 비추면 모듈에 구성된 셀을 통해 전력이 생성됩니다. 이렇게 생성된 전력은 인버터를 통해 DC에서 AC로 변환되어 ESS에 저장됩니다. EMS는 전력 생산과 소비 현황 데이터를 실시간으로 모니터링해 전력이 가장 많이 사용되는 시간대를 확인하고 이에 맞춰 ESS에 저장된 친환경 에너지를 안정적으로 사용할 수 있습니다. 

 

이렇게 되면 일반 가정에서는 낮 시간 동안 생산된 잉여 전력을 퇴근 후 저녁 시간에 소비할 수 있기 때문에 전력비용을 획기적으로 절감할 수 있습니다. 또한 자체적으로 전력 생산과 소비가 가능하기 때문에 위급한 재난 상황 속에서도 안정적으로 전기를 이용할 수 있습니다. 

 

한화는 태양광 모듈을 포함한 토털 에너지 솔루션 시장을 확대해나가고 있습니다. 올해에는 호주와 유럽에서 주거용 에너지 솔루션인 '큐홈코어(Q.HOME CORE)'를 선보이기도 했습니다. 큐홈코어는 태양광 인버터와 ESS, 에너지모니터링 서비스인 커맨드(Q.OMMAND)를 결합한 통합 에너지 솔루션입니다. 미국과 유럽, 일본 등에 주거용 태양광 모듈을 공급하고 있는 한화는 특히 미국 주거용 시장에서 4년 연속 시장점유율 1위를 기록하는 등 높은 위상을 가지고 있습니다.

 

통합 에너지 솔루션은 가정에서 사용하는 생활 전기뿐만 아니라 난방 시스템과도 결합하며 확장하고 있습니다. 한화는 최근 삼성전자와 함께 태양광 모듈과 ESS, 히트펌프가 결합된 태양광 난방 시스템을 구축하여 유럽의 가정용 에너지 플랫폼 시장 진출에 나섰습니다. 히트펌프는 지열이나 공기열, 태양열, 수열과 같은 외부의 열을 이용해 압축기에서 냉매를 기화시킨 뒤 응축기로 보내 열을 방출하는 원리입니다. 방출된 열을 난방에 이용할 수 있습니다. 소비자는 스마트폰 앱으로 손쉽게 히트펌프에 태양광 전력을 공급하고 모니터링하여 난방비를 획기적으로 절감할 수 있습니다. 

 

가스 공급 중단 등으로 최악의 한파를 앞두고 있는 유럽은 히트펌프 보급 확대를 위해 보조금 지급에 나서는 등 팔을 걷어붙이고 있습니다. 한화의 통합 에너지 솔루션은 최악의 에너지 위기가 우려되는 유럽에서 태양광과 히트펌프를 결합한 기술로 난방비 절감에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

 

 

에너지 전문 시장조사업체인 블룸버그 NEF가 지난 3월 발표한 보고서에 따르면 전 세계 ESS 시장 규모가 지난해 56GWh에서 2030년 178GWh로 확대될 것으로 전망했습니다.  특히 기술혁신으로 배터리 가격이 낮아지고 있고, 세계 주요 국가들이 정책지원 등으로 ESS 설치를 독려하고 있어 글로벌 수요 성장은 더욱 가속화될 것으로 보입니다.  

 

에너지를 생산하고 소비했던 시대에서 이제는 에너지를 저장하고 필요할 때 꺼내 쓰는 시대로 전환하고 있습니다. 이는 어렵게 생산된 에너지가 쉽게 버려지는 일 없이 효율적으로 사용될 수 있음을 의미합니다. 지구와 인류가 지속가능한 에너지 생활을 이어나갈 수 있도록 한화는 오늘도 친환경 에너지 솔루션을 통해 지구의 지속가능성을 높이는 기업이 되기 위한 노력을 이어가겠습니다.


 

 

 

 

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