Energy Storage System’의 줄임말인 ‘ESS’
신재생 에너지 전환의 필수…전력·상업·가정용 등 용도 다양
# 전 세계 경제환경이 신산업과 친환경으로 빠르게 재편되면서 연일 신규 용어가 쏟아지고 있다. 1년 365일 뉴스와 동거동락하는 기자들도 적응이 어려울 정도다. 아는 것이 힘이다. 뉴스를 읽는 독자들의 이해를 돕기 위한 코너를 마련했다.
기업부터 국가까지. 전 세계가 ‘탄소중립’에 사활을 걸고 있다. 오랜기간 석탄과 석유 등 화석연료 에너지를 사용해오면서 지구 온난화와 같은 환경문제가 대두되고 있기 때문. 이에 따라 앞서 컨텐츠에서 알아봤던 ‘RE100(참조:[산업in]李는 알고 尹은 몰랐던 ‘RE100’·‘택소노미’·‘블루수소’)’, ‘전기차 배터리(참조:[산업in] 왜 ‘2차’전지인데?)’, ‘SMR(참조:[산업in] 안전·친환경 모두 잡았다?…소형모듈원자로 ‘SMR’)’ 등 다양한 신사업들이 주목받고 있는 상황이다.
이번 컨텐츠에서 살펴볼 ‘ESS(Energy Storage System)’ 또한 마찬가지다. 에너지저장장치인 ‘ESS’를 그저 ‘커다란 배터리’로 알고 있는 경우가 많은데, 이는 절반은 맞고 절반은 틀리다. ESS는 에너지의 저장부터 안정화까지, 다양한 전자장치들이 하나로 묶인 ‘종합시스템’으로 보는 것이 타당하다.
◆ 배터리와 PCS, BMS, EMS 등 하나의 ‘종합시스템’인 ESS
기본적으로 ESS는 에너지 저장고 역할을 하는 장치인 것은 맞다. 전력을 저장해뒀다가 필요할 때 공급해 전력 이용 효율을 높여줄 수 있는 것이다. 태양광과 풍력, 수력 등 환경에 따라 생산량이 영향을 받는 신재생에너지의 특성상, 남은 전력을 저장해 후에 활용하는 등 전력 수요에 맞춰 공급량을 맞추는 것이 중요하다.
어느 날 발전 효율이 좋아 많이 생산한 전력을 저장해뒀다가, 나중에 꺼내 쓰는 식인 것이다.
앞서 ‘종합시스템’이라고 언급했듯이 ESS는 크게 배터리와 PCS(Power Conversion System), BMS(Battery Management System), EMS(Energy Management System) 등 총 4가지로 구성된다.
이중 배터리는 말그대로 전력을 저장하는 역할을 하며, PCS는 전기의 교류를 직류로, 직류를 교류로 바꿔주는 역할을 한다. 즉 배터리 자체에는 전기를 직류로 저장하지만 송배전을 통해 흐르는 전기는 교류이기에, 이를 변환해주는 PCS가 필요한 것이다.
BMS는 ESS에 들어가는 배터리 셀을 하나로 움직이게 하는 역할을 하며, 전압과 전류, 온도 이상을 감지할 경우 충전과 방전을 중단시키는 안전장치가 포함된 장치를 뜻한다. 마지막으로 EMS는 ESS의 전반적인 운영 소프트웨어 역할로 저장된 전기량을 모니터링하는 역할을 한다.
◆ ‘전력’, ‘상업용’ 등 용도에 따라 바뀌는 ESS
단순 에너지의 저장 뿐만이 아니라, 용도에 따라 ESS의 역할도 달라진다. ESS는 전력·상업용부터 시작해, UPS(Uninterrupted Power Supply, 무정전 전원장치), 가정용, 통신용 등으로 그 용도가 구분된다.
먼저, 전력용 ESS의 경우, 발전 및 송배전을 포함하는 전력 공급 시스템에서 불안정한 전력망의 안정성을 확보하고, 주파수를 제어해 공급되는 전력의 품질을 향상시키는 역할을 수행한다.
여기에 더해 태양광이나 풍력과 같이 재생에너지의 전력 생산 안정화에도 기여할 수있다. 즉, 날씨 조건에 따라 바뀌는 전력의 품질을 일정하게 생산할 수 있도록 하는 것이다.
상업용 ESS는 피크 전력 감소와 밤 시간대 충전을 통해 전기 요금 절감효과를 가져온다. 예컨대, 전력 수요가 적은 시간대에 충전을 통해, 피크 시간대 활용함으로써 상대적인 요금 감면 효과를 가져올 수 있다.
이외 UPS는 정전이 발생했을 때 긴급하게 전력을 공급하는 ‘비상장치’의 역할을 하며, 가정용 ESS는 주로 태양광 발전 시스템과 연계, 태양광을 통해 생성된 전력을 저장했다가 필요시 사용할 수 있도록 한다.
또한 전력 뿐만 아니라 원활한 통신환경 구축을 위한 통신용 ESS도 존재한다. 일종의 중계기 역할을 하는 것인데, 전파가 닿기 힘든 공간에 ESS를 통해 전파를 수신해 통화 품질을 향상할 수 있다.
파이낸셜투데이 정진성 기자