리튬 이차전지, 버려지는 전기 잡는 ESS로 활용된다

[산업일보]
그동안 주로 전기차에 사용되는 용도로 인식됐던 리튬 이차전지가 이제는 신재생에너지 분야에서 빼놓을 수 없는 에너지 저장장치(이하 ESS)로 활용하기 위한 기술개발이 활발하게 이어지고 있다.

특허청에 따르면, 신재생에너지 발전에 필수적인 ESS용 리튬 이차전지 특허출원이 증가하고 있는 것으로 나타났다.

지난 2007년부터 2016년 까지 10년간 ESS용 리튬 이차전지의 특허출원은 총 279건이었으며, 연평균 출원건수도 2007~2010년에는 16.5건에 불과했으나, 2011~2013년에는 31건, 2014~2016년에는 40건으로 증가세를 보이고 있다.

출원인 동향을 살펴보면, 국내 출원인이 53%로 국외 출원인보다 많았으며, 국내 출원인 중 기업체(78%)가 많은 비중을 차지하고 있었고, 다음으로 대학·연구소(17%), 개인(5%)의 순이었다. 출원건수는 엘지화학(59건), 바스프(BASF)(15건)이 주도했다.

현재, ESS 시장 규모는 신재생에너지 시장 성장과 함께 확대되고 있다. 기존 전력체계는 피크타임 수요에 맞춰 발전용량을 확보하므로 전력 수요와 공급 간 불균형이 심하고, 태양력, 풍력 등의 신재생에너지는 자연에 의존하는 발전 원리 상 전력 생산량의 변화폭이 커 전력계 안정성에 문제가 있었다.

그러나, ESS를 활용하면, 전력수요가 적은 시간에 생산된 전력을 저장해두고 수요가 높은 시간에 전력을 공급하는 ‘부하 평준화’를 통해, 전력시스템의 효율을 높여 이러한 문제를 해결할 것으로 기대를 모으고 있다.

ESS로는 리튬 이차전지, NaS전지, 레독스 플로우 전지 등의 전지 방식, 위치에너지를 이용한 양수발전 방식, 플라이휠(Flywheel)을 이용한 기계식 방식이 있다.

이 중 리튬 이차전지가 높은 에너지 밀도, 높은 에너지 효율, 용량 변화 편의성 등의 장점을 갖고 있어 ESS용으로 가장 적합한 것으로 여겨지는데, 다른 전지 방식 대비 높은 가격이 시장 확대의 걸림돌이었으나, 최근 제조비용 하락으로 ESS용으로 활발히 도입되고 있다.

우리나라의 ESS용 리튬 이차전지 수출은 최근 크게 증가했으며, 수출 증가와 더불어 내수시장 확대를 위해 정책적으로 ESS를 전년대비 20% 이상 증가한 270MW를 국내 보급할 계획이고, 이 중 상당부분을 리튬 이차전지가 차지할 수 있을 것으로 보인다.

특허청 손창호 에너지심사과장은 “신재생에너지가 주목받고 있는 시점에서, 에너지를 저장하여 효율적으로 사용할 수 있는 ESS용 리튬 이차전지 분야의 시장성장이 기대되며, 이를 뒷받침하기 위한 국내 기업들의 특허출원 증가가 예상된다”고 전망했다.