용도에 맞는 ESS는 따로 있다

에너지 저장 시스템(ESS)은 컨테이너와 비슷한 외관을 가지고 있으며, 그 안에는 랙과 함께 여러 설비가 들어 있습니다. 사실, 에너지 저장 시스템(ESS)은 컨테이너 외에도 다양한 형태의 외관을 가지며, 용도에 따라 여러 종류의 에너지 저장 시스템(ESS)이 있습니다.

전력용 에너지 저장 시스템(ESS)은 발전과 송배전을 포함하는 전력 공급 시스템에 활용되는 시스템입니다. 발전소에서 생산되는 전기는 전류의 방향이 주기적으로 변하고, 발전된 전력과 수요 전력의 차이에 의해 부하 변동이 발생합니다. 이런 이유로 주파수가 시시각각 변하면 전력의 질에 문제가 생깁니다. 이때 전력용 에너지 저장 시스템(ESS)을 활용하면 이를 안정화하여 전력 품질을 향상할 수 있습니다.

또한 태양광이나 풍력 발전과 같은 친환경에너지의 불안정한 전력생산성을 평준화하는 역할도 할 수 있습니다. 태양광 발전의 경우, 날이 좋을 때는 전기가 많이 생산되지만 비가 오는 날은 전기가 부족하게 됩니다. 이때 많이 생산되었던 날의 전기를 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장해 두면, 날씨에 상관 없이 전기를 사용할 수 있습니다. 

[전력용 ESS의 활용: 발전소 전력 품질 안정화]

상업용 에너지 저장 시스템(ESS)은 전기 요금의 차이를 이용해 비용을 절감하는 역할을 합니다. 이것이 가능한 이유는 상업용 전기가 시간대별, 계절별로 요금이 다르기 때문입니다. 전기를 많이 사용하는 때는 비싸고, 적게 사용하는 때는 쌉니다. 봄과 가을에는 저렴하고 여름과 겨울에는 비싸며, 심야시간(경부하)에는 저렴하고 주간(중간부하)과 저녁시간(최대부하)에는 비쌉니다.

전기 요금은 사용한 전력량과 시간대별 요금을 곱해서 산정하는데, 상업용 에너지 저장 시스템(ESS)을 설치하면 비용 절감 효과를 볼 수 있습니다. 요금이 싼 시간대에 충전했다가 비싼 시간대에 사용할 수 있기 때문입니다. 

[상업용 ESS의 활용: 전력 최대 수요를 낮춰 전기요금 절감]

전력용과 상업용 에너지 저장 시스템(ESS)에 채택되는 배터리는 고출력과 고용량, 장수명의 성능이 요구됩니다.

무정전 전원 장치(UPS, Uninterrupted Power System)는 갑자기 정전이 발생했을 때 짧은 시간 동안 전력을 공급해 정전을 막아줍니다. 이를 통해 사용자들은 데이터를 저장할 시간을 확보하고, 전력이 복구될 때까지 전기를 사용할 수 있습니다. 특히 무정전 전원 장치(UPS)는 오늘날 그 중요성이 커지고 있습니다. 빅데이터를 기반으로 움직이는 현대 사회에서, 정전으로 갑자기 데이터가 손상된다면 큰 문제가 생길 수 있기 때문입니다.

이처럼 보조전원으로 작동하는 무정전 전원 장치(UPS)는 데이터의 손실을 막고 정전을 예방하기 위해 의무적으로 설치되는 곳이 증가하는 추세입니다. 병원이나 공장 등 24시간동안 운영되는 곳에서도 정전 피해를 예방하기 위해 무정전 전원 장치(UPS)를 설치하고 있습니다.

무정전 전원 장치(UPS)에는 급속충전과 장수명의 성능을 가진 배터리가 장착됩니다. 더불어 무게가 가볍고, 동일한 용량에 적은 공간을 차지하는 배터리가 선호됩니다.

[UPS의 활용: 갑작스런 정전 발생 시 전력 및 데이터 손실 방지]

가정용 에너지 저장 시스템(ESS)은 주로 태양광 발전 시스템과 연계해, 가정의 전력 구매를 최소화하는 역할을 합니다. 이를 통해 사용자는 가정 내 태양광 발전으로 생산된 전력을 저장했다가 필요 시 사용할 수 있습니다. 또한 전력 수급이 원활하지 않은 산간이나 낙도의 가정집에서 갑작스러운 정전이 발생했을 때, 시스템에 저장된 전기를 사용할 수 있습니다.

지진 등 자연재해가 잦은 일본의 경우 가정용 에너지 저장 시스템(ESS)가 많이 보급되었지만, 전력 수급이 수월하고 아파트가 많은 우리나라에서는 크게 활성화되지 않았습니다. 최근에는 미국이나 호주 등 좋은 신재생에너지 발전 환경을 가진 국가, 친환경에너지에 대한 큰 관심을 가지고 있는 독일 등 유럽 국가에서 가정용 에너지 저장 시스템(ESS) 설치가 활발히 이뤄지고 있습니다.

[가정용 ESS의 활용: 신재생에너지 발전원의 전력품질 안정화, 전력요금 감소]

마지막으로 통신용 에너지 저장 시스템(ESS)은 기지국에 안정적인 전력 공급과 원활한 통신환경 구축을 위해 활용됩니다. 전파가 잘 닿지 않는 곳이라면 전력 수급 상황 또한 좋지 않기 때문에, 에너지 저장 시스템(ESS) 설치를 통해 원활한 전파 수신이 가능하도록 합니다.

[통신용 ESS의 활용: 안정적 전력 공급 및 원활한 통신환경 구축]

가정용과 통신용 에너지 저장 시스템(ESS)에 들어가는 배터리는 주로 표준화된 랙 형태를 사용합니다. 이는 설치와 확장이 편리하다는 장점이 있고, 표준 인버터와 호환이 가능해 관리도 수월한 편입니다. 

ESS도 안전성이 가장 중요하다

에너지를 저장해 우리 일상에 필요한 도움을 주는 에너지 저장 시스템(ESS)은 신재생에너지 전환 시대의 핵심입니다. 그만큼 안전에 대한 규격과 인증은 필수적이며, 이를 위해 현재 전 세계적으로 관련 안전 인증이 강화되고 있습니다. 여기서 인증은 제품, 시스템, 자격, 서비스 등에 대해 규정된 요구 사항이 충족되었다는 것을 보증하는 것을 의미합니다. 국가나 지역별로 제품 규격이나 그 기준이 다르기 때문에 공신력 있는 기관의 인증 획득은 글로벌 시장 진출을 희망하는 기업에게 요구되는 법적 사항이 될 수 있습니다. 더 나아가, 차별화된 경쟁력을 바탕으로 자사 제품의 품질에 대한 노력과 의지를 고객에게 보여줄 수 있는 중요한 자산이기도 합니다.

현재 배터리 관련 인증은 국가별, 지역별로 다릅니다. 미국의 경우, 화재예방협회(NFPA, National Fire Protection Association)에서 에너지 저장 시스템(ESS) 설치 규정을 제정하여 운영 중입니다. 구체적으로 안전성 확보를 위해 배터리 랙 간 거리를 최소 3피트(93센티미터) 이상 둘 것을 규정하고 있습니다. 다만 배터리의 셀, 모듈, 랙, 시스템 단위로 에너지 저장 시스템(ESS)의 안전성 확보를 위한 UL9540A의 시험 기준을 만족할 경우 이러한 규정이 면제됩니다. 이에 따라 에너지 저장 시스템(ESS) 업체들은 자체적으로 UL9540A 시험을 통과하는 과정을 거치고 있습니다. 기준을 만족할 경우 별도의 소방 설비를 추가하지 않고도 다양한 시스템을 적용할 수 있기 때문에, 업체와 고객사 모두에게 장점입니다.

[삼성SDI의 특수 소화 시스템이 적용된 SBB1.5]

이러한 인증 절차와 별도로, 에너지 저장 시스템(ESS)에는 안전성을 강화하기 위해 화재 감지 및 확산 방지 시스템이 적용됩니다. 삼성SDI는 첨단 약품과 열 확산 차단재를 설치한 특화 시스템 개발을 진행 중입니다. 셀이 발화하더라도 바로 소화하여 인근 셀로 확산되지 않도록 원천적으로 막는 기술입니다. 이처럼 삼성SDI는 각종 기술과 시스템으로 에너지 저장 시스템(ESS)의 안전성 확보에 최선을 다하고 있습니다. 

[ESS 관련 국가별 안전 인증 마크]