[기획] ESS 글로벌 선도기업 LS산전... 혁신기술로 글로벌시장 공략
[기획] ESS 글로벌 선도기업 LS산전... 혁신기술로 글로벌시장 공략
  • 임권택 기자
  • 승인 2018.10.18 21:36
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LS산전, ESS 분야 최고 기술력 보유... PCS 개발기술로 시장 주도
 
ESS(에너지저장장치)가 국내외 시장에서 새로운 친환경산업이자 에너지산업으로 주목을 받고 있다. 
 
산업통상자원부에 따르면, 세계 ESS 시장 규모가 2020년 150억달러(약 16조1800억 원)에서 2025년 292억 달러(약 31조5200억 원)로 성장할 것으로 전망했다.
 
특히 정부의 ESS 전용 특례요금제도(2017년 1월부터 시행, 최대 부하 시간대 ESS 설비를통한 방전에 따른 경부하충전요금 할인을 2020년 말까지 최대 50% 적용) 등의 정책 지원에 힘입어 국내 ESS 시장도 커지고 있다.
 
삼정KPMG 경제연구원에 따르면 국내 ESS 시장은 2016년 3천억원에서 2020년 4천400억원 규모로 연평균 10% 성장을 예상하고 있다.
 
▲ LS산전1지난 10월 10일부터 3일간 코엑스에서 개최된 KSGE2018에서 구자균 LS산전 회장(오른쪽 두번째) 자사 ESS 솔루션을 소개하고 있다.(사진=LS산전)
 
국내 ESS 분야를 선도하는 기업으로 주목을 받고 있는 LS산전은 자체 개발한 PCS 기술로 국내 시장은 물론 글로벌 시장 공략에 박차를 가하고 있다. 
 
ESS는 전기를 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있도록 해 주는 일종의 ‘대형 배터리’로 태양광•풍력 등 간헐적 발전특성을 가지는 신재생에너지 전력을 안정적으로 사용, 공급할 수 있도록 해주는 시스템이다. ESS는 크게 배터리와 PCS(전력변환장치), PMS(전력제어시스템), 계통연계설비로 구성된다. 
 
LS산전에 따르면 "청주2사업장(FEMS)과 안양R&D캠퍼스에 각각 1MW급 ESS를 구축해 건물 내 피크에너지 절감 효과를 거두고 있다"며 "경부하(전력사용이 낮은 심야) 시간대에 전력을 저장했다가 생산설비, 냉•난방 사용으로 전력 수요가 증가하는 피크(Peak)시간대(10시~15시)에 이를 사용함으로써 에너지사용 효율을 높여 준다"고 밝혔다.
 
이를 통해 청주2사업장은 연간 약 1억1천만원 이상의 전력요금 절감 및 6.5% 전력피크 저감효과를 거두고 있다고 LS산전은 밝혔다. 
 
LS산전은 "ESS를 기반으로 하는 에너지 효율화 사업은 정부의 ‘에너지신산업 육성을 위한 8대 모델’중 하나로, ESS와 비상발전기를 활용한 분산형 전원 확산 및 친환경 에너지 보급은 물론 에너지 시장 창출과 일자리 확대를 기대하고 있다"고 강조했다. 
 
◇ LS산전, 소용량서 대용량에 이르는 ESS 제품 풀 라인업 확보
 
LS산전은 "기존에 보유하고 있는 전력전자기반 자동화 인버터 및 태양광인버터 기술을 기반으로 스마트에너지 핵심사업인 ESS용 PCS(전력변환장치; Power Conditioning System) 기술을 확보하고 글로벌 시장 공략에도 박차를 가하고 있다"고 밝혔다.
 
LS산전은 "3kW급부터 1MW급 ESS 자체 생산 기술을 확보하고 있다"며 "일찍 ESS 시장 확대를 예상하고 기존 사업 분야인 자동화, 전력전자 핵심기술을 기반으로 ESS용 PCS개발에 역량을 집중했다"고 설명했다.
 
그결과 LS산전은 지난 2009년 제주 스마트그리드 실증사업 Smart Renewable 분야에 한전 컨소시엄으로 참가해 신재생발전원(풍력발전기)과 연계한 ESS를 성공적으로 구축할 수 있었다.
 
지난 2013년 8월에는 제주 스마트그리드 실증사업의 성공적 구축과 스마트그리드 분야 기술역량 등을 인정받아 ‘스마트그리드 보급지원사업’의 ESS 공급업체로 부산 동래시장, 부산산업용품유통단지 등 2곳에 1MWh급 ESS를 구축하고 피크부하 저감 및 전기요금 절감에 기여했다.
 
또 지난 2015년에는 정부가 국내 ESS시장 창출을 위해 추진하고 있는 주파수조정용 ESS 시범사업에 참여, 신안성변전소에 52MW규모의 주파수조정용 ESS를 구축 완료하는 등 사업 성과가 가시화되고 있다. 
 
◇ 청주사업장에 ‘태양광 연계 ESS’ 테스트베드 구축 완료
 
LS산전은 "자사 청주사업장에 ‘태양광 발전 연계 ESS(에너지저장장치; Energy Storage System)설비’ 구축을 완료했다"며 "이를 비즈니스 모델로 삼아 신재생에너지 발전 사업을 본격화 하고 있다"고 설명했다. 
 
LS산전은 지난해 청주사업장 내 구축된 기존 태양광 2MW 발전설비에 1MW급 ESS용 PCS(전력변환장치; Power Conditioning System)와 배터리(1MWh)를 연계하여 발전 및 매전을 시작했다.
 
LS산전은 "이를 바탕으로 솔루션 판매는 물론 발전소 운영 및 유지보수(O&M)에 이르는 신재생에너지 발전 사업을 확대해 나간다"는 계획이다. 
 
LS산전 CEO 구자균 회장은 “청주사업장은 이미 FEMS(Factory Energy Management System)가 적용된 스마트 팩토리로, ESS 연계형 태양광 시스템을 통해 명실상부한 신재생에너지 발전사업 능력을 입증했다”며 “국내 공장 최초의 MW급 태양광 연계 ESS 발전소인 만큼 비즈니스 모델로 삼아 시장 공략에 나서야 할 것”이라고 밝혔다. 
 
LS산전은 지난해 3월부터 약 2개월에 걸쳐 계통연계설비부터, 태양광 모듈과 인버터, ESS용 PCS, PMS(전력관리시스템; Power Management System) 및 EPC에 이르기까지 사업 전 분야에 걸쳐 자체 기술과 역량을 투입한 시스템 구축을 완료하고 충·방전과 전력판매를 시작했다.
 
LS산전 청주사업장 기준으로 기존 태양광 발전의 경우 연간 전력판매 매출은 약5억7천만 원으로 추산되나, ESS로 충전된 에너지를 판매할 경우 약2억 원 수준의 추가 매출이 발생할 것으로 기대하고 있다.
 
LS산전 사업장이 타 업종에 비해 상대적으로 에너지를 적게 쓰는 공장임을 감안하면 에너지 다소비 사업장에 스마트팩토리가 도입될 경우 예상되는 매출은 훨씬 더 클 것으로 기대된다. 
 
이는 산업통상자원부가 지난 2016년 9월 RPS(신재생에너지 공급의무화제도) 제도 고시개정을 통해 태양광 발전소에 ESS를 설치해 생산한 전기에 대해 REC 가중치 5.0을 부여한다는 방침에 따른 것으로, LS산전 솔루션 기준으로 35%가 넘는 매전 매출 확대 효과를 거둘 수 있을 것으로 전망된다. 
 
LS산전은 ESS 연계 태양광 발전에 대한 REC(신재생공급인증서) 가중치 부여 제도에 따라 오는 2020년까지 약4천400억원(800MWh) 규모의 ESS 시장 창출이 기대되는 만큼 모듈, 인버터, ESS 전력변환장치, 전력기기 및 배전반, 제어 소프트웨어에 이르기까지 자체 개발한 기술 기반의 솔루션을 통해 시장 공략에 적극 나선다는 계획이다. 
 
◇ 안양 R&D캠퍼스에 민간기업 최초 ‘비상전원용 ESS’ 설치
 
LS산전은 민간기업 최초로 경기도 안양에 위치한 지상 9층, 지하 3층 규모의 R&D캠퍼스에 1MWh급 비상전원용 ESS를 설치했다. 이를 통해 비상상활 발생 시 기존의 디젤비상발전기를 가동하지 않고 ESS만으로 정전 시 최대 2시간 20분 동안 전기를 공급할 수 있어 피난이나 소방활동을 지원이 가능하다.
 
특히 비상전원용 ESS는 이산화탄소를 배출하지 않고 소음·진동이 없을 뿐만 아니라 정전 후 즉시 전기 공급이 가능해 위기상황 발생 시 빠른 대응이 가능한 장점이 있다.
 
또한 ESS는 디젤발전기에 비해 실시간으로 손쉽게 작동여부를 파악할 수 있어 정전 시 비상발전기가 작동하지 않는 상황도 방지 할 수 있다. 
 
LS산전 관계자는 “지난 2011년 순환정전 당시 비상발전기의 60%가 작동하지 않아 피해를 더 키웠는데 ESS는 실시간으로 작동여부를 파악할 수 있어 이런 문제를 방지할 수 있다”고 설명했다. 
 
정부는 지난 2016년 2월 ESS를 비상전원용으로 활용할 수 있도록 관련 규정을 개정하는 등 ESS 산업 육성 차원에서 예산 확보 및 전기요금 할인 인센티브 등 비상전원용 ESS 설치를 적극 지원하고 있다. 
 
◇ 국내 최대 175MWh 규모 ESS 사업 수주
 
LS산전과 맥쿼리캐피탈은 지난 7월 세아제강(포항), 세아베스틸(군산, 창녕), 세아창원특수강(창원), 세아씨엠(군산) 등 세아그룹 주요 계열사 5개 공장을 대상으로, 단일 프로젝트 기준 국내 최대 규모인 배터리 175MWh, PCS(전력변환장치) 34MW 규모의 ESS 설비 구축 및 운영 프로젝트를 수행키로 했다고 밝혔다. 
 
LS산전은 "스마트에너지 사업 역량을 기반으로 설계·조달·시공(EPC), 통합운영(O&M) 등 실질적인 ESS 구축 운영을, 맥쿼리캐피탈은 인프라스트럭처 및 신재생에너지 분야 투자 전문성을 바탕으로 특수목적법인(SPC) 투자구조를 통한 사업구조화·개발 및 금융조달을 맡아 안정적으로 사업을 추진한다"는 계획이다. 
 
세아그룹 주요 사업장에 설치되는 ESS 설비는 전기요금이 싼 심야전기를 저장한 뒤 요금이 상대적으로 비싼 낮 시간대에 집중적으로 방전하는 ‘부하평준화’ 방식으로, 향후 15년 간 약1천300억 원 가량의 전기요금 절감효과가 기대된다.
 
비용 절감에 따른 수익은 SPC와 세아그룹이 일정 비율로 공유하게 되며, 세아그룹은 전기사용 요금 절감을 통해 원가 경쟁력을 확보할 수 있게 됐다. 
 
또한 LS산전은 LS-Nikko동제련(36MWh), 삼양그룹(30MWh) ESS 구축 사업을 수주 했다. LS-Nikko동제련 온산사업장에 PCS 6MW, 배터리 36MWh 규모로 ESS 솔루션을 적용하는 것으로, 사업장 변전실 인근에 PCS와 배터리, 수배전반 등으로 구성된 ESS 스테이션을 구축, 8월부터 상업운전을 시작해 향후 15년 이상 운영을 시작했다.
 
삼양그룹은 5개 공장에 ESS를 구축하고, 향후 15년 간 운영을 통해 연 평균 13억4천만원의 에너지 절감효과를 거둬 6년 이내에 투자를 회수할 수 있을 것으로 기대된다. 
 
◇ 핵심 부품 PEBB 모듈화 한 ESS 신제품 ‘Modular Scalable PCS’ 출시
 
LS산전은 지난 1월 고객 맞춤형 중대용량 ESS용 PCS(전력변환장치; Power Conditioning System) 신제품 ‘LS산전 Modular Scalable PCS’를 출시했다.
 
‘Modular Scalable PCS’는 LS산전의 전력변환 분야 핵심 기술과 모터제어속도를 통해 에너지사용량을 절감시키는 전력전자 기반 산업용 드라이브(인버터) 분야 글로벌 수준의 제조 역량을 바탕으로 독자 개발한 제품이다.
 
LS산전은 ESS용 PCS(전력변환장치)의 핵심 부품인 PEBB(펩; Power Electronic Building Block)을 125kW~158kW(킬로와트) 용량 단위로 모듈화해 스마트 독립 운전기능을 탑재하고, 이를 국내 최대 수준인 16대 병렬 연결을 실현함으로써 확장성·안정성·경제성이 획기적으로 개선됐다. 
 
지금까지 PCS는 고객이 원하는 전력변환용량에 맞춰 kW(킬로와트), MW(메가와트) 단위 일체형 구조로 수주 후 설계, 생산하는 방식으로 사용 중 용량 변경 등에 어려움을 겪어 왔으나 LS산전 ‘Modular Scalable PCS’는 모듈화된 PEBB이 병렬로 연결돼 있어 기본 250kW에서 2.5MW까지 최대 10배까지 확장이 가능하다.
 
LS산전은 개별 PEBB 모듈에 독립운전기능을 탑재하고, 자체 개발한 ESS 스마트 운영 시스템을 통해 사용 중 일부 PEBB 고장 발생시 부분 운전을 통해 전체 시스템 정지 시간을 최소화하는 등 안정성을 확보했다. 
 
또한 경제성 측면에서도 전력 변환 부하 용량에 따라 PEBB 최적 운영(변환 부하가 전체 용량 25%시 PEBB 1/4만 사용)이 가능해져 에너지 효율이 글로벌 최고 수준인 98%에 달한다. 콤팩트 설계를 통해 제품 사이즈도 기존 대비 30% 축소돼 고객 측면에서 공간 효율성을 한층 높인 것도 장점이다.

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