정부가 정책적으로 신재생에너지산업 육성에 나서는 가운데 신재생에너지의 단점으로 지적돼 온 전력공급의 안정성 문제를 해결하기 위해  에너지저장장치(ESS)에 대한 연구개발이 추진된다.

현재 신재생에너지의 대부분을 차지하는 태양광, 풍력의 경우 기후, 계절 등 자연환경적 요소에 영향을 많이 받기 때문에 우천, 태풍 등 상황에서는 전력생산이 중단된다. 이에 따라 안정적인 전력공급에 한계가 지적돼 왔다. 또한 통상 전력수요가 하절기에 집중되는데 발전효율이 비교적 낮은 신재생에너지는 사실상 부하관리에 제한이 있다.

이에 대한 대안으로 주목받는 ESS는 전력을 많이 생산할 수 있는 조건에서 여분의 전력을 저장했다가 생산량이 줄어든 시기 또는 부하가 집중되는 시기에 사용할 수 있어 전력공급은 물론 수요관리 차원에서도 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

이에 따라 한국에너지기술평가원(원장 황진택)은 ‘2017년도 에너지기술개발사업 제2차 신규지원 대상과제’에 ESS기술개발 8개 과제에 104억원을 편성했다.

이번 ESS부문 기술개발 과제는 △유통·물류시설 에너지관리용 ESS기반 융복합 제품 개발 및 실증 연구 △ESS기반 소규모 공동주택 클린에너지, 스마트홈 실증 연구 △분산전원-ESS 통합 제어 및 전력 서비스 운영을 위한 VPP기술 개발 △IoE기반 데이터센터용 ESS 보조전원 시스템 개발·실증 △북미 지역 건물 피크저감 및 비상전원용 ESS제품 및 비즈니스모델 실증 △ESS용 배터리 컨테이너 시스템의 열관리 최적화 기술 개발 △유럽 전력망 보조서비스(주파수조정용 등) 시장용 MW급 ESS실증 개발 △실리콘 카바이드(Full SiC) 소자 적용 1MW급 고효율 PCS개발 등 8개와 자유공모 주제가 포함된다.

특히 콜드체인의 핵심인 유통, 물류시설에 ESS를 접목하는 ‘유통·물류시설 에너지관리용 ESS기반 융복합 제품 개발 및 실증연구’는 대표적 에너지 다소비 업종의 수요관리 차원에서 효과가 기대된다.

그간 에너지절감 및 온실가스감축이 화두로 떠오른 가운데 유통·물류에 ESS연계를 통한 에너지효율화 및 BM개발 필요성이 제기돼 왔다. 또한 유통·물류에 특화한 시장창출을 위해서는 ESS 제품개발 및 보급확대 시 야기될 장애요인의 해결이 필요한 상황이다.

이에 따라 이번 과제에서는 공간수용성을 높이고 수익모델을 개발하기 위해 PV-ESS-BEMS-EV충전시스템 통합운용, BEMS활용 유통·물류시설 효율향상 특화기술 등 에너지신산업 융복합기기 통합설계 및 최적운영 기법을 개발한다. 또한 냉동차에 탑재된 ESS로 공회전 시 차량연료를 저감하는 기술 등 수익성 제고를 위한 방안이 연구된다.

이와 함께 녹색건축 분야에 ESS를 적용하는 시도도 진행된다. ESS가 녹색건축에 융화되면 수요관리 차원에서 효율이 높아질 수 있고 전력서비스 다변화를 통해 부가가치 창출도 기대된다.

이에 따라 ‘ESS기반 소규모 공동주택 클린에너지, 스마트홈 실증 연구’에서는 ESS를 이용한 전력관리 기술개발이 추진된다. 하절기 피크가 급격히 높아지거나 블랙아웃 등이 우려될 때 사전에 저장해 둔 전력을 이용함으로써 부하관리 또는 비상발전기 역할을 할 수 있다.

또한 이 과제에는 가정용 ESS의 확산을 위해 수용성을 높이는 내용도 포함된다. 공동주택 및 스마트홈의 ESS설치, 규격, 안전성 등에 대한 가이드라인을 마련하고 표준화를 제시하는 한편 정책방향을 제시함으로써 품질신뢰를 높인다. 이와 함께 ESS의 열 해소방안 디자인, 외관의 심미성 등의 내용도 담겼다.

‘분산전원-ESS 통합 제어 및 전력 서비스 운영을 위한 VPP기술 개발’도 주목할만한 과제로 꼽힌다. ‘에너지프로슈머’가 미래 트렌드로 제시되면서 분산전원에 대한 연구개발 필요성이 크기 때문이다. 에너지프로슈머는 에너지 소비주체가 발전설비로 전력을 생산하고 소비한 뒤 잉여분을 판매해 발전수익을 발생시킨다는 개념이다.

이에 따라 소규모 전력생산주체 수 곳을 묶어 하나의 발전소로 간주하는 ‘가상발전소(VPP)’ 구축·제어·관리 기술이 떠오르고 있는데 ESS는 VPP를 그리드에 연결 할 때 운영신뢰성을 향상시킬 수 있는 요소다.

이번 과제에서는 VPP의 핵심인 5개 이상의 ESS연계 분산전원을 통합·연계운영하는 기술이 연구된다. 이를 통해 총규모1MW 이상 집전체계(Aggregator System)가 구축되면 에너지프로슈머 제도에 한 걸음 다가설 전망이다. 함께 연구되는 VPP 시장제도 및 시장거래 규칙에 따라 관련 내용이 제시되면 시장활성을 촉진할 전망이다.