차세대 전력망 ESS, 기존 에너지 시장 어떻게 바꿀까

▲(사진=AFP/연합)

[에너지경제신문 한상희 기자] "태양과 풍력 등 값싸고 풍부한 신재생에너지가 세상을 바꿀 것이다."

잘 프리즈-마드센 코펜하겐 미래학연구소 파트너는 지난달 개최된 글로벌 콘퍼런스 ‘2017 키플랫폼’(K.E.Y. PLATFORM 2017)의 둘째날 ‘플러그인 앤 토크-디지털 경제의 심화’ 세번째 세션에서 "앞으로 세계화와 경제성장으로 중산층이 늘어나면서 2020년이면 세계 인구의 절반이 중산층에 편입될 것이다. 이 과정에서 에너지 소비가 늘어날 것"이라며 이같이 밝혔다.

이처럼 풍력과 태양광 에너지 시장의 성장세가 매섭다. 미국의 일부 주와 전세계 많은 지역에서는 이미 화석연료와 경쟁할 수 있는 상태라는 분석이 나온다.

가장 큰 걸림돌은 에너지원으로 사용되기에 지나치게 가변적이라는 데 있다. 태양은 낮에만 내리쬐고, 바람은 24시간 일정하게 불지 않기 때문에 여타의 전력망까지 관리하기 힘들어질 수 있다는 지적이다.

이와 관련 트래비스 호윰 전문가는 "간헐성이라는 문제를 해결하기 위해서는 전력이 언제 생산되느냐에서 언제 필요한가로 초점을 이동시킬 필요가 있다"며 "해답은 에너지저장장치(ESS)다. ESS 시장은 당신이 생각하는 것보다 훨씬 빠르게 성장하고 있다"고 말했다.


◇ ESS의 놀라운 성장세

▲ESS 시장 성장 추이와 전망치. 주거용, 상업용, 유틸리티.(단위=MW,표=GTM 리서치)

ESS의 성장세는 놀라울 수준이다. 시장조사전문기관 GTM 리서치에 따르면, 지난해 미국의 ESS 총설치 규모는 260MW에 달한 것으로 조사됐다. 성장 속도는 더욱 가팔라질 것으로 보인다. 올해 478MW, 2021년 2045MW까지 증가할 것으로 GTM 리서치는 전망했다.

블룸버그뉴에너지파이낸스의 추정치는 더욱 급진적이다. 현재 1GW 수준인 ESS 시장이 향후 12년 간 25배 규모로 성장할 것으로 블룸버그 측은 내다봤다. 이는 2030년까지 배터리 가격이 kWh당 120달러까지 하락할 경우를 전제한 것이다.

호윰 전문가는 "두 기관의 전망치는 상당히 급진적으로 보이겠지만, 미래는 더 빠르게 변하고 있다"고 전했다. 실제로 테슬라는 kWh당 190달러를 돌파했으며, GM은 베터리셀 가격 kWh당 145달러를 달성했다. 전문가들이 예상하는 것보다 시장 가격은 더 급속히 하락하고 있는 셈이다.


◇ 새롭고 저렴한 배터리

아연 하이브리드 음극 배터리를 생산하고 있는 Eos 에너지는 올해 주문받은 ESS는 kWh당 160달러, 2022년 출하량에 대해서는 kWh당 95달러에 계약을 체결했다고 발표했다.

이는 최근 발표된 수치 중 가장 낮은 가격이지만, 가격 하락은 이제부터 시작일 수 있다고 전문가들은 입을 모은다. 업계를 선도하고 있는 테슬라는 세계 최대 규모의 배터리 공장 기가팩토리가 완공되면, 배터리 가격이 2022년까지 kWh당 100달러 미만까지 낮아질 것으로 전망했다.

지난해 발표된 보고서를 기반으로 할 때, kWh당 100달러 수준의 가격은 연간 12%씩 하락해야 가능하다. 이는 최근 빠르게 비용을 절감하고 있는 업계 상황을 고려하면 충분히 감당할 수 있는 수준이다.


◇ ESS의 경제성은 매력적이다

Eos 에너지는 kWh당 95달러의 가격 하에서 평균화된 에너지저장 비용은 대략 MWh당 50∼60달러, kWh당 0.05∼0.06달러가 될 것으로 추산했다. 현재 풍력과 태양광 가격은 kWh당 0.02∼0.05달러로, ESS는 미국의 많은 주와 세계 각국에서 이미 경제성을 갖춘 상태다.

▲미국 특정 지역에서 거래되는 매달, 연간 도매 전기가격 범위. 뉴잉글랜드, 뉴욕, 동부, 루이지애나, 텍사스, 남서부, 캘리포니아 남부, 캘리포니아 북부,북서부. (단위=MWh 당 달러, 표=EIA)

위의 표는 미국 내 서로 다른 지역에서 거래되는 전력 도매가를 보여준다. 표에 따르면, MWh당 70∼110달러(kWh당 0.07∼011달러) 선의 가격에서는 미 북동부와 남서부, 텍사스 등지에서 경쟁력이 있는 것으로 집계됐다.

궁극적으로 재생에너지와 ESS 도매 시장은 매우 파괴적이다. 화석연료는 점차 설 자리를 잃고, 재생에너지와 ESS의 가격이 하락함에 따라 관련 시장은 커질 것으로 예상된다.


◇ 에너지의 미래와 싸우지 마라

kWh를 기준으로, 풍력과 태양광은 이미 미국 대부분 지역과 전세계 많은 지역에서 화석연료와의 경쟁이 가능한 상태다. 이제 관건은 일정하게 생산량을 유지할 수 있는 지인데, 이는 ESS로 충분히 해결가능하다.

호윰 전문가는 "리튬 이온 배터리, 기타 배터리 화학, 기계적 저장장치 등 ESS의 가격을 낮추는 다양한 방법이 제시됨에 따라 재생에너지 산업은 빠르게 성장할 것"으로 기대했다. 이어 그는 "이처럼 기하급수적으로 배터리 가격이 하락한다면, ESS는 토마스 에디슨이 100년 전 중앙집중형 구조의 전력망을 처음 개발한 이후 가장 파괴적인 에너지 혁신이 될 것으로 보인다"고 전망했다.