기획 | ESS와 스마트그리드, 재생에너지의 생명줄
- Theodore
- 2월 21일
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2025-02-20 최민욱 기자
재생에너지가 확산되면서, 에너지저장시스템(ESS)과 스마트그리드가 전력망 안정화 기술로 그 중요성이 강조되고 있다. 2023년 글로벌 재생에너지 발전 비중은 30%를 상회했다. 덴마크(80%), 독일(60%)과 같이 이미 재생에너지를 주된 에너지원으로 사용하는 국가들도 속속 등장하고 있다. 이러한 추세는 태양광·풍력 에너지의 간헐성과 지리적 편재성이라는 한계를 해결하기 위한 보완 기술의 필요성을 부각시키고 있다.
재생에너지의 단점을 보완하는 ESS·스마트그리드의 역할
태양광과 풍력을 중심으로 한 재생에너지는 두 가지 주요 기술적 제약에 직면해 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 태양광과 풍력은 일조량과 풍속에 따라 출력이 크게 변동하는 간헐성이 있으며, 발전 효율이 높은 지역이 전력 수요 중심지와 일치하지 않는 지리적 편재성이 존재한다. IEA의 2024년 보고서는 재생에너지 비중이 20% 이상인 전력망에서 하루 중 최대 68%의 출력 변동이 발생한다고 분석했다.
ESS는 재생에너지 과잉 생산 시 전력을 저장했다가 출력 감소 또는 수요 증가 시점에 방전하는 방식으로 간헐성 문제를 해결한다. 에너지경제연구원 데이터에 따르면, 4시간 용량의 리튬이온 ESS는 태양광 발전소의 변동성을 최대 87% 완화할 수 있다.
스마트그리드는 정보통신기술(ICT)을 활용해 전력 흐름을 최적화한다. IEEE의 정의에 따르면, 스마트그리드는 양방향 통신 인프라, 실시간 모니터링 시스템, 자동화된 제어 기능을 통합해 전력 생산-소비의 효율성을 높이는 기술이다. 특히 지리적으로 분산된 발전원의 통합 관리와 수요반응(DR·Demand Response) 프로그램을 통해 재생에너지의 편재성 문제를 완화한다. 미국 에너지부(DOE)의 연구에 따르면, 스마트그리드 기술은 송전 손실을 기존 6~8%에서 3~4%로 감소시킬 수 있다.
글로벌 정책 동향
각국들은 ESS와 스마트그리드 확산을 위한 정책 프레임워크를 강화하고 있다. 유럽연합(EU)은 2023년 채택된 'Fit for 55' 패키지의 일환으로, 에너지 저장 시스템의 역할과 확대를 촉진하는 정책들을 포함하고 있다. EU 집행위원회는 2024년 '전력시장설계지침(Electricity Market Design Directive)' 개정안을 통해 ESS 운영자에게 별도의 시장 참여자 지위를 부여하고, 용량시장과 보조서비스 시장에 대한 접근성을 확대했다. 2024년 한국을 포함한 주요국들은 COP29 회의에서 2030년까지 ESS 용량을 2022년 대비 6배 확대하여 총 1500GW 규모로 확충하는 것을 목표로 하는 공통 서약을 채택했다.
한국은 2025년 3월 개정된 「분산에너지 활성화 특별법」에 따라 1MW 이상 발전사업자의 ESS 설치를 의무화했으며, 전력거래소는 2024년 10월부터 ESS 특화 보조서비스 시장을 운영하고 있다. 산업통상자원부의 'ESS 2030 로드맵'은 2030년까지 누적 설치용량 20GW 달성을 목표로 설정했다.
미국은 2022년 인플레이션감축법(IRA)을 통해 ESS에 대한 30% 투자세액공제(ITC)를 독립형 설비까지 확대 적용했으며, 2024년 9월 추가 개정을 통해 공공시설의 ESS 투자에 대한 세액공제율을 40%로 상향 조정했다. 연방에너지규제위원회(FERC)는 Order 2222를 통해 분산에너지자원의 도매전력시장 참여를 보장하고, 최소 용량 요건을 100kW로 낮춰 소규모 ESS의 시장 진입장벽을 완화했다.
중국은 14차 5개년 계획(2021-2025)에서 신형 전력망 구축을 핵심 과제로 선정했다. 국가발전개혁위원회(NDRC)는 2024년 '신형 에너지저장 촉진 조치'를 통해 석탄발전소의 ESS 설치 의무화, 대규모 신재생단지의 15% 이상 ESS 연계, 전력망 운영자의 ESS 조달 의무 등 구체적 정책 수단을 도입했다.
일본은 2023년 개정된 '전기사업법'을 통해 송배전사업자의 ESS 소유 및 운영을 허용했으며, 2024년 1월부터 '용량시장'에 ESS의 독립적 참여를 보장했다. 경제산업성(METI)은 '그린 이노베이션 기금'을 통해 장주기 ESS 기술개발에 5년간 2000억엔을 투자하고 있다.
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