전 세계적으로 기후변화가 심화되며 탄소 감축에 대한 투자가 이어지는 가운데, 에너지저장시스템(Energy Storage System: ESS)이 해결책으로 떠오르고 있다. EIA에 따르면, 전 세계 탄소 배출량의 약 40%가 발전 부문에서 발생한다. 석탄, 석유, 가스 등 화석연료를 사용하는 화력발전소 비중을 줄여 탄소배출 감축을 이루려면 신재생에너지 대체가 필수인 이유다. 다만, 환경의 영향을 많이 받는 신재생에너지는 생산량이 일정치 않기에 ESS는 전력망 안정화에 필요한 시스템이다. 이와 관련, 배터리는 ESS 설치 원가의 60%를 차지하는데, 최근 리튬 가격의 하락이 ESS 설치량 증가로 이어질 것으로 업계는 전망하고 있다.

ESS란?

신재생에너지의 단점을 보완해 주는 ESS는 에너지를 저장하는 거대한 배터리라고 볼 수 있다. 이 거대한 배터리는 전력이 남는 시간에 남는 전력을 저장해두었다가 필요할 때 공급해 전력 이용 효율을 높이는 시스템으로 언제든지 필요할 때 전기를 꺼내 쓸 수 있는 에너지 저장고이다. 양수발전도 이에 해당하며, 리튬이온 배터리, 수소 배터리, 바나듐 배터리 등이 있다. ESS는 많은 전력을 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있으므로 활용도가 높아 전력용, 상업용, 가정용, UPS(무정전 전원 장치), 통신용 등 대규모 전력 시설이 필요한 곳에서 활용될 수 있다. 특히 태양광 발전과 풍력 발전의 경우 생산량이 일정치 않을 경우 저장된 전력을 안정적으로 공급해준다는 장점이 있다. 가정에서는 전기 요금이 저렴한 시간대에 저장해두었다가 비싼 시간대에 사용해서 전기 요금을 절약하는 효과도 누릴 수 있다. 이외에도, 폭풍우 같은 갑작스러운 자연재해로 정전이 발생했을 경우 전력 공급을 도와주어 대규모 정전사태를 대비할 수 있게 해준다.

ESS 시장 규모

블룸버그 뉴에너지파이낸스(BNEF)에 따르면, 2021년 110억 달러 규모였던 전 세계 ESS 시장은 2030년 2620억 달러 규모로 성장할 전망이다. 또한, 미국 에너지관리청(Energy Information Administration: EIA)과 시장조사기관 STATISTA에 따르면, 미국의 ESS 시장 규모는 2019년 6억9200만 달러였지만 2025년 82억6100만 달러 규모로 급성장할 것으로 예측됐다. 이에 덧붙여, EIA는 2050년까지 미국 전력의 44%가 재생에너지 발전을 통해 공급될 것으로 전망하고 있어 ESS 시장 규모는 꾸준히 동반 성장할 것으로 보인다.

<미국 ESS 시장규모 추이 및 전망(2019~2025년)>

(단위: US$ 백만)

[자료: Statista]

증가하는 에너지 수요

EIA가 올해 3월 발간한 ‘연례 에너지 아웃룩(Annual Energy Outlook: AEO) 2023’에 따르면, 미국의 에너지 소비는 2050년까지 꾸준히 증가하고 전기의 역할과 비중은 점점 더 커질 전망이다. 특히, 산업·교통·주거·상업용 에너지 소비 중 산업용 에너지 소비가 2050년까지 가장 큰 폭으로 증가할 것으로 전망됐으며, 이어 교통·주거·상업용 순으로 전망됐다.

<최종 사용 부문별 에너지 총소비량>

(단위: 1000조BTU)

*주: BTU(British thermal units)는 영국의 열 단위임.

[자료: EIA Annual Energy Outlook 2023]

에너지 분야별로 봤을 때, 지난해 미국인들의 에너지 분야별 소비량은 석유(36%), 천연가스(33%), 재생에너지(13%), 석탄(10%), 원자력(8%) 순으로 조사됐다. 매년 소비량이 증가하는 재생에너지의 경우 바이오매스(에너지원으로 사용되는 생물자원)를 제외하면 풍력이 29%로 가장 비중이 컸고, 수력발전(18%), 태양광(14.2%), 지열(1.6%) 순이었다.

<2022년 에너지 분야별 미국인들의 소비량>

[자료: EIA]

<지역별 가정용 ESS 시장>

[자료: MarketsandMarkets]

텍사스와 캘리포니아에 집중

미국에서 재생에너지 비중이 가장 높은 캘리포니아주와 텍사스주는 ESS 설치와 성장에 가장 적합한 주로 떠오르고 있다. 두 곳 모두 기후 관련 재난을 빈번하게 겪는 주들이다. 캘리포니아주는 잦은 산불 등으로 9월에도 전력 수요가 급증한 바 있고, 텍사스는 풍력 발전 비중이 상당하며, 기후와 지역 전력시장 설계 특성상 여름철에는 전력 수요가 높아 전력 가격이 급상승한다는 점도 ESS 성장에 적합하다. 또한, 캘리포니아의 경우 요일과 전력 사용시간 등에 따라 전력 가격에 차등을 두는 것을 쟁점으로 한 Net Energy Metwering(NEM) 3.0이 올해 4월부터 시행되는데, NEM 3.0을 통해 전력 저장의 필요성이 커지므로 ESS의 추가 설치가 늘어날 것으로 전망된다.

IRA 법안 등 적극적인 정부 지원

미국 정부는 ESS 관련 지원 정책을 적극적으로 펼치고 있다. 정부는 ESS 로드맵을 준비하고, 오는 2030년까지 대규모 장기 ESS 비용을 90% 감축할 계획이며 다양한 ESS 기술 개발에 투자하겠다고 밝힌 바 있다. 태양광과 연계된 ESS 배터리에 대한 세금 공제 혜택, 신축 주택들에 가정용 ESS 설치 권고와 함께 100% 수준의 보조금을 지원하고 있다. IRA(Inflation Reduction Act) 법안을 살펴보면 2022년부터 2032년까지 설치된 태양광 등 ESS의 경우 독립형 스토리지(storage)에 대해 주거용의 경우 3kWh 이상, 상업용은 5kWh 이상 설치 시 소비자 투자 금액의 30%를 세액 공제해준다. 

배터리 제조 관련해서는 중국산 배터리 배제로 인해 미국 내 배터리 제조시설 부족을 상쇄하기 위해 혜택을 제공한다. 미국 내 배터리 모듈 생산에 대해 $10/kWh의 기업 생산 공제, 미국 내 제조시설 투자에 대한 일회성 환급 등이 대표적이다. 미국 정부는 소득과 지역 필요성에 따른 신재생에너지 전력 지원도 펼치고 있다. 지난 10월 12일 시카고를 방문해 저소득층 주책의 효율적인 클린에너지 전력 사용을 돕고 탄소 감축에도 기여하는 정부 지원 이니셔티브 'Affordable Home Energy Shot'을 발족한 Jennifer Granholm 미국 에너지부 장관은 "국민들이 소득에 상관없이 저렴하고 신뢰할 수 있는 청정에너지를 통한 전력 소비 혜택을 받아야 하며 그것이 대통령의 비전"이라고 강조하기도 했다.

시사점

에너지 대전환 시대가 도래하며 신재생에너지 분야와 ESS 시장은 세계적으로 성장할 수밖에 없는 분야이다. LG에너지솔루션 등 한국 대기업들도 ESS 분야에서 미국 시장을 키우기 위해 박차를 가하고 있어 관련 소재, 부품, 장비 등의 기술을 가진 한국 업체들은 판로 개척을 위한 연구 개발과 마케팅에 총력을 기울여야 할 시점이다. ESS 시스템을 운영하기 위한 소프트웨어 기술 개발이나 에너지 모니터링 등의 서비스 영역도 한국 업체들이 도전해볼 만하다. 이와 관련, ESS 제조기업 S사의 엔지니어 A 씨는 KOTRA 디트로이트 무역관과의 인터뷰에서 “배터리 가격이 낮아지면 ESS 성장은 더욱 빠르게 본격화될 것”이라며 “ESS 기대 수요 증가와 정부 투자 등에 힘입어 관련 분야 일자리도 늘어날 전망”이라고 말했다.

자료: EIA(Energy Information Administration), Annual Energy Outlook(AEO) 2023, U.S Department of Energy, Statista, MarketsandMarkets, BloombergNEF, WSJ, NYT, EngineerTV 등 KOTRA 디트로이트 무역관 자료 종합