산업용 전력저장시설(ESS; Energy Storage System), 최근 1년반동안 21건 화재 등

삼성배터리를 사용한 시설, 엘지배터리를 사용한 시설을 가리지 않고 화재가 나서,

리튬이온충전지의 불량문제는 아니라고 판단되고 있습니다.

ESS 시설 설계나 운영에 문제 또는 기술적으로 고려못한 부분이 있는게 아닌가 한다고.

잦은 에너지저장시설 화재…원인은 오리무중?

뉴스1 2019-01-22

최근 1년반동안 전국 1500여개 ESS 중 21곳서 발생 

전문가들 견해 배터리 하자·관리 시스템 문제 엇갈려

이 부분은 철저히 연구해야 합니다.

태양광과 풍력 등 재생에너지발전은 대부분이 출력을 간헐적으로 내기 때문에(오리 커브-낙타 커브), ESS가 필요합니다.

그렇게 하지 못하면 태양광과 풍력을 지은 용량에 비례해 화력발전소도 많이 지어서 만약을 대비해 평소에 언제든 가동할 준비를 한 대기상태로 놀려야 하게 되죠(공급예비율을 높여야 한다는 말입니다). 지금 정부와 정치권에 들어가 있는 환경단체들이 모르거나 애써 무시하는 게 이것입니다(발전소를 많이 지었다고 타박하는데, 다 쓸 데가 있어요). 

조금만 생각하면 알 수 있는 이야깁니다. 날이 흐리면 화력발전해야죠. 비오고 바람안불면 화력발전해야죠. 밤에도 화력해야죠? 태양광의존도가 높아질수록 화력예비량도 많아야 합니다. 그 화력을 적게 사용하려면 기저부하는 원자력을 지어서 충당해야죠. ESS는 아직까지는 예를 들어 재생에너지발전만으로는 장마철내내 부족할 전기를 저장할 용량을 지을 정도로 경제적인 수준에는 오르지 못했습니다. (수십 년단위 추세로 보면 장마기간 자체는 짧아지고 있지만, 예측못한 기상이변은 늘고 있습니다)

태양광, 풍력 등 재생에너지 발전소에 ESS가 필요한 이유는 또 있습니다. 송전설비 단가를 낮추고, 주민 민원을 줄이기 위해서기도 합니다. 예를 들어 정부가 작년에 발표한, 새만금에 짓겠다는 설비용량 4기가와트짜리 태양광-풍력발전소를 보죠. 이 발전소는 만약 최적화해 건설 운영하면 "아주 설계를 잘 하고 운이 좋다면"^[각주:1], 9월의 정오쯤에는 일시적으로 설비용량 3-4기가와트짜리 원전을 어느 정도 따라가는 출력을 낼 수 있을 지도 모릅니다. 하지만 나머지 철 나머지 시간대에는 1기가와트도 못 내고 0일 때도 있을 겁니다. 만약 이 발전소에 ESS가 없다면 생산한 전기를 버리지 않기 위해 3-4기가와트 원전에 연결되는 고압송전선과 똑같은 송전선을 사용해야 하며, 똑같은 송전탑을 지어야 할 것입니다. 그럼 비용도 들고 민원도 똑같이 생기겠죠. 하지만 발전소에 대용량 ESS를 설치하면 송전선과 송전탑은 24시간 합산 발전량 평균만큼만, 그러니까 한 1/5용량만 계산해 설계하면 됩니다. 애초에 그 재생에너지발전소의 능력은 그것밖에 안 되니까 낭비할 필요없죠.

그렇기 떄문에, 전력산업 전체에 활용하기 전에, 지금 대용량 ESS를 사용하는 저런 곳에서 충분히 활용해보고 사례를 수집해 개선해야 합니다.

여담으로, 

일부 시민단체는 에너지를 소비자가 완전히 자급자족한다는 무슨 생협, 푸르동같은 생각을 하는데, 헛소리입니다. 생협수준에서 생협방식으로 생산한 채소가 몇몇 가게의 매출과 회원가정 소비를 충족시킬 순 있어도 국가단위의 식량안보를 책임지지 못하는 것과 같아요. 지금 유럽의 풍력발전트렌드는 블레이드 지름이 100~150미터를 넘는 초대형 발전터빈을 먼 바다에 설치해 효율을 끝까지 끌어올리려 하고 있고, 태양광발전 역시 대단위로 해서 관리소요를 줄이려 하고 있습니다^[각주:2]. 특히 우리나라의 도시 고밀도 주거지역은 에너지를 자급자족하지 못합니다. 그리고 가정과 소규모 사업자의 출력을 전력망에 통합하는 비용, 대형사업자와 달리 불확실성이 더 큰 그런 출력의 집합 변동을 화력발전 공급예비로 완충하는 비용은 독일의 전기요금이 오른 원인 중 하나였습니다. 규모의 경제는 에너지산업에도 마찬가지로 적용되고, 이공계 대학에서 교양물리학만 배웠어도 엉뚱한 소리는 안 할 텐데.

여담 둘.

기술이 발전해 태양광발전 패널의 효율이 높아지고, 국제경쟁으로 생산비는 점점 싸지고 있어서 상당히 경쟁력이 생긴 나라들이 생겨났는데, 작년 모 매체가 보도한 기사를 보면, 우리나라의 태양광발전비용은 외국에서 싸다고 알려진 나라의 두 배 이상으로 나타나고 있었습니다(배출권판매수익 등 산업을 진흥하기 위해 정부가 운동장을 기울인 것을 계산한 것인지 여부는 게재돼있지 않았습니다). 그 기사에서는 같은 패널을 쓰고 같은 ESS를 써도 그럴 것이라는 식이었는데요. 즉, 기술발전만으로는 커버할 수 없는 약점이 우리 나라에 있다는 것. 하지만 한편 기술문제는 아닌 그 약점을 개선해 해결하면 돌파구가 될 거란 말이었습니다. (물론, 위도와 기후에 직결된 일조량이 조건이 좋은 나라들보다 적은 건 어쩔 수 없습니다만)

여담 셋.

정부는 수소에너지확대정책을 연초에 발표했습니다. 그런데 수소에너지는 신.재생에너지에서 신에너지에 속합니다. 왜냐 하면, 태양열,태양광 등 재생에너지를 사용해 물분해해 수소를 뽑는 공정은 연구실수준에서는 진보가 있지만 아직 대량생산가능한 산업화는 되지 않았습니다. 제철, 화학공업 등 다른 산업에서 부산물로 발생한 수소를 모으기도 하지만 그것만으로는 안정적인 공급을 담보하지 못해 주로 천연가스같은 화석연료를 가공해 수소를 뽑기 때문에 신에너지입니다. 

수소연료전지차가 산화반응을 위해 깨끗한 공기가 필요하니까 미세먼지 필터를 달아 겸사겸사 대기도 깨끗하게 하고, 미세먼지가 나올 만한 공정은 모두 수소제조공장에서 대량처리하며 통제할 수 있으니 좋다고는 합니다만, 전기도 결국 발전소에서 연료를 태우는 게 개별 내연기관자동차가 태우는 것보다 미세먼지를 통제하는 데 낫죠. 하여튼 분명 원리적으로는 말릴 요소가 없지만 취지를 살리기 위해서, 수소의 소스를 화석연료에서 물로 바꾸고 그것을 산업화하는 연구에도 많이 투자하면 좋겠습니다. 반응물과 생성물의 화학에너지차이는 어쩔 수 없지만 활성화에너지는 줄여줄 기술이 있을 테고, 반응 과정을 유효하게 사용하는 아이디어도 나올 수 있을 겁니다.

상상입니다만, 만약 수소연료를 물에서 뽑아내는 경제성있는 공정을 개발하고 수소연료 에너지밀도와 취급성을 휘발유만큼 관리하는 기술적 성취를 이룬다면^[각주:3], 그래서 만약 국내 도로교통수단이 모두 태양광과 물을 출처로 한 수소로 달리게 된다면, 그것만으로도 석유수입(즉 화석연료사용량과 탄소배출량)을 확 줄일 수 있을 것입니다. 우리 나라만이 아니라 전세계적인 석유사용량의 2/3정도는 탈것이 소비한다니까 그 파급효과는 무엇보다 크겠죠^[각주:4]. 탄소사슬을 사용하는 공산품을 안 쓰는 날은 인류가 멸망할 때까지 오지 않겠지만, 탄소를 안 쓰는 에너지 사이클은 인류의 미래 어느 시점에 올 수 있다는 이야기입니다.

1. 이 말을 붙이지 않을 수 없어요. 패널이 아무리 변환 효율이 높아도 우리나라의 일조량 안에 있으니까요. 같은 패널로 발전해도 캘리포니아처럼 생산하진 못해요. 양축추적식으로 해를 따라간다해도 그건 그만큼의 그림자를 뒤에 드리우기 때문에 경제성을 생각해서 패널설치밀도를 계산해야 합니다. [본문으로]
2. 무엇보다 인구밀도가 낮기 때문에 개별주택과 개인사업자단위 보급도 여전히 하고는 있지만, 소규모시설은 효율과 단가면에서는 떨어집니다. [본문으로]
3. 어떤 바보들은 기술개발에 도전하지 않고, "위험하니 포기하자"고 했지만요. 그런 작자들은 기술사회의 정책을 결정할 자격이 없습니다. 그런 바보들이 연구소와 경영진에 있었다면 현대자동차는 수소차를 여기까지 발전시키지 못했겠죠. 수소만이 아닙니다. [본문으로]
4. 단, 이것은 전기에너지도 마찬가지입니다. 단위중량, 단위부피당 에너지밀도를 더 높게 만들 수 있다면, 그리고 충전속도도 실용적으로 빠르게 할 수 있다면 그냥 전기충전해 쓰지 뭐하러 "에너지를 낭비해가며" 전기로 수소를 민들겠습니까! [본문으로]