머리말

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발전소에서 생산된 에너지를 저장했다 필요할 때 공급하는 ESS(에너지저장장치) 시장이 최근 블루오션으로 떠오르며 주목받고 있다.

 

최근 세계적으로 전력 수급에 어려움을 겪고 있는 상황에서, 단기적으론 전력부족 현상을 해결하며 장기적으로는 전력공급 확충, 전력 수요관리 및 신･재생에너지 보급 등을 위하여 신개념 에너지저장시스템 추진 필요성이 대두되고 있다.

 

에너지저장시스템(ESS) 시장은 아직 초기 단계이지만, 점차 신재생에너지 확산 및 고품질 전력수요 증가로 인하여 빠르게 성장할 것으로 전망되고 있다. 특히 ESS는 신･재생에너지 확대를 위한 필수 기술로 인식되고 있으며, 이는 발전량과 발전시점이 불규칙한 태양광, 풍력 등 신･재생 에너지와 결합해 시간대별로 전력공급을 일정하게 조정할 수 있기 때문이다.

 

에너지저장기술 중에서는 리튬이차전지가 주도 기술로 부상할 것으로 전망되고 있으며, 최근 에너지저장을 위한 여러 가지 기술들이 경합하고 있으나, 이 중 배터리방식이 물리적 저장방식 보다 시장에서 선호될 것으로 예상되고 있다. 리튬이차전지 시장점유율은 2012년 6%에서 2020년 36%로 높아질 것으로 전망되고 있다.

 

해외 각국 정부는 실증 과정을 통해 효과가 입증된 ESS를 중심으로 보급 확대에 적극적이다. 일본은 2011년 대지진 피해로 정부에서 적극적으로 ESS 시장을 키우고 있으며, 경제산업성에 ‘축전지 전략 프로젝트 팀’을 설치하여 각종 세제 지원과 개발 지원 업무를 맡기고 있다. 미국의 경우는 ESS를 통한 수요 관리가 국가 에너지 계획의 핵심 사업이 되고 있으며, 연방정부나 주정부의 에너지 산업 규제 기관에 의해 적극적으로 ESS 채용이 권장 또는 지원되고 있다. 독일 또한 2013년부터 독일 정부 금융기관인 KfW에서 태양광 발전과 ESS를 결합한 소비용 시스템에 kW 당 최대 660 유로와 저장장치 가격의 최대 30%의 보조금을 지원하고 있다.

 

국내에서도 정부 차원에서 ESS 보급 확대를 위한 재정 지원에 나서고 에너지 공기업들이 ‘수요관리형 에너지정책’을 선도하기 위해 ESS 구축사업에 적극 나서면서 ESS 시장이 빠르게 확대되는 양상을 보이고 있다.

 

이에 당 연구소는 최근 주목받고 있는 에너지저장시스템(ESS) 산업을 조망하고자 본서를 출간하였다. 먼저 ESS 및 연관 시장동향과 비즈니스 모델을 글로벌하게 조망하고, 최근 기술 및 연구 개발 동향과 국내외 주요 업체들의 비즈니스 전략에 대해 정리, 분석하여 업계 종사자 및 관계자 여러분께 조금이나마 도움이 되기를 기대한다.

                                                                

목차

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Ⅰ. ESS(에너지저장시스템) 개황 및 비즈니스 모델 분석

1. ESS(에너지저장시스템) 개요와 핵심 기술

1-1. 개념 및 용도
1-2. ESS 도입의 필요성
1-3. 에너지저장 기술의 종류
1) 양수 저장기술(PHS)
2) 압축공기 저장기술(CAES)
3) 배터리 에너지 저장시스템(BESS)
4) 흐름전지 에너지 저장시스템(FBESS)
5) 수소기반 에너지 저장시스템(HESS)
6) 플라이 휠 에너지 저장시스템(FESS)
7) 초전도 자기 에너지 저장시스템(SMES)
8) 슈퍼 축전기 에너지 저장시스템(SCESS)

2. 주요 ESS 융복합 유형별 비즈니스 모델 분석

2-1. 도시 개발형 비즈니스 모델과 대표 사례
1) 중국 차오페이디안(Caofeidian, 曹妃甸)
(1) 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용
(4) 참여기관 및 추진구조
2) 중국 신광주 지식성
(1) 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용
(4) 참여기관 및 추진구조
3) 스웨덴 하마비 에코 시티
(1) 개요
(2) 주요 성과
2-2. 스마트그리드형 비즈니스 모델과 대표 사례
1) Royal Seaport Urban Smart Grid
(1) 개요
(2) 주요 내용
(3) 목표
(4) 연구과제별 참여 업체
2) Gotland Smart Grid
(1) 개요
(2) 주요 내용
(3) 목표
(4) 연혁
3) SmartCity Malta Project
(1) 프로젝트 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용
(4) 프로젝트 구조
2-3. 신재생에너지 융합형 비즈니스 모델과 대표 사례
1) Arizona Public Service Community Power Project
(1) 개요
(2) 목표 및 결과
(3) 주요 내용
(4) 참여기관 및 추진구조
2) 홋카이도 풍력 단지
3) Iceland 지열 발전 프로젝트
(1) 개요
(2) 목표와 진행사항
(3) 주요 내용
(4) 참여기관 및 추진구조
4) Sol-ion 프로젝트
5) 멕시코 San Juanico 지역
(1) 개요
(2) 주요 내용
6) 사모아 아폴리마 섬 (Apolima Island)
(1) 개요
(2) 주요 내용
2-4. 차세대 교통 시스템형 비즈니스 모델과 대표 사례
1) Copenhagen Climate Plan 프로젝트
(1) 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용
(4) 참여기관 및 추진구조
(5) 최근 상황
2-5. 신규 기술 실증형 비즈니스 모델과 대표 사례
1) Bornholm 실증 프로젝트
(1) 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용
(4) 참여기관 및 추진구조
2) Rockefeller Center Project
(1) 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용
(4) 구조
3) Jacksonville City Schools Project
(1) 개요
(2) 목표
(3) 주요 내용

Ⅱ. 글로벌 ESS(에너지저장시스템)과 연관 시장전망 및 정책동향

1. 글로벌 ESS 시장 및 정책 동향

1-1. 글로벌 전력 시장 동향
1) 전세계 전력 현황
(1) 전력 소비 트랜드
2) 주요국별 전력시장 현황
(1) 미국
(2) 영국
(3) 러시아
(4) 중국
(5) 일본
(6) 사우디아라비아
(7) 쿠웨이트
(8) 이집트
1-2. 주요국별 ESS 시장 및 정책 동향
1) ESS 시장 활성화 요소
(1) ESS와 신재생에너지 융합
(2) 민간 ESS 프로젝트 확대
(3) 신규 비즈니스 모델 등장
(4) 각국 정책 지원 확대
2) 글로벌 에너지저장시스템(ESS) 시장규모 및 전망
(1) 에너지저장시스템(ESS) 시장 현황
(2) 에너지저장시스템용 리튬이차전지 시장 현황
(3) 가격 전망
3) 애플리케이션별 시장 트랜드
(1) 자동차용 시장
(2) 고정형 시장
(3) 휴대 디바이스용
4) 주요 국가별 시장 현황 및 정책 동향
(1) 미국
(2) 일본
(3) 중국
1-3. 국내 시장 및 정책 동향
1) 국내 시장동향 및 전망
(1) 시장 규모
(2) 분야별 서플라이 체인
(3) 분야별 시장 전망
2) 시장 활성화 정책 동향
(1) 미래성장동력 플래그쉽 프로젝트 추진
(2) 에너지 수요관리 新시장 창출방안
(3) 국내 ESS 육성 정책
(4) 전력저장장치(ESS) 고효율 인증제도 도입

2. 글로벌 ESS의 연관시장 동향과 전망

2-1. 스마트그리드 시장전망과 추진 동향
1) 국내외 스마트그리드 시장동향 및 전망
(1) 글로벌 시장
(2) 국내 시장
2) 국내외 스마트그리드 추진동향
(1) 주요 국가별 추진 동향
(2) 국내 추진 동향 (제주도 중심)
2-2. 이차전지 산업 현황과 시장 전망
1) 리튬이온전지 산업 현황
(1) 韓 / 日 / 中 경쟁 구도
(2) 적용 범위 확대
(3) 전기차용 리튬전지 시장 확대
2) 글로벌 대형 이차전지 시장동향과 전망
(1) 전력저장시스템용 이차전지
(2) 아이들링 스톱 자동차, 마이크로 하이브리드 자동차용 이차전지
(3) 마이크로 전기자동차용 이차전지
3) 리튬이차전지, 에너지저장장치로 주목
4) 리튬이온전지 소재시장 동향
(1) 전지소재 시장동향
(2) 양극활물질
(3) 음극활물질
(4) 분리막
(5) 전해액
5) 소재별 수요 분석
(1) 양극재
(2) 음극재
(3) 분리막
(4) 전해액
6) 해외 이차전지 관련 주요 기업 및 기관
(1) 총괄
(2) 미국 분포
(3) 중국 분포
(4) 일본 분포

Ⅲ. ESS(에너지저장시스템) 관련 핵심기술/표준화/특허 동향

1. 핵심 기술 개발 동향

1-1. 에너지기술개발사업으로 추진중인 연구 과제와 개발전략
1) BESS용 단일용량 2MW 이상급 다중레벨 PCS 기술 개발
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
2) 비상전원 기능을 갖는 수요관리용 하이브리드 에너지저장시스템
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
3) ESS를 활용한 선박 에너지절감 기술 개발
(1) 요소기술
(2) 연구개발의 목표
(3) 연구과제 주요 내용
(4) 지원요건
4) 저단가 유틸리티 규모의 이차전지 시스템 개발
(1) 최종 목표
(2) 기술개발 목표
(3) 지원요건
5) 에너지융합스테이션 기반 VPP 및 VESS를 활용한 V4G 기술 개발
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
6) 제조산업 에너지 절감을 위한 고효율 확장형 FEMS 개발
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
7) 해외수출용 중소형 분산 에너지저장장치 및 통합관리 시스템 개발
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
8) 산업용 수용가 수요관리 ESS 구축 및 운용 실증 257
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
9) 에너지다소비 건물용 RFB 시스템 개발 및 실증
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
10) 모듈형 복합 분산전원시스템 개발 및 실증
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
11) 폐실리콘 등을 이용한 ESS용 LIB의 저가 금속/탄소 융합 전구체 및 음극소재 개발
(1) 기술개요
(2) 지원조건
12) ESS용 LIB 적용을 위한 고강도 및 고절연성 Al 포장재 개발
(1) 기술개요
(2) 지원조건
13) 전력저장용 저온형 나트륨계 전지 기술(저온형 나트륨계 이차전지)
(1) 연구과제 목표
(2) 연구과제의 주요 내용
(3) 지원조건
1-2. ESS 실증 연구사업
1) 전력피크 대응을 위한 ESS 실증연구 사업
(1) 요소기술
(2) 연구과제의 목표
(3) 연구과제의 주요내용
(4) 지원 요건
1-3. 기타 ESS 관련 연구개발 테마
1) 저가이면서 안정성이 우수한 나트륨 이차전지용 소재
(1) 개요 및 필요성
(2) 연구목표
(3) 지원기간, 예산
2) 리튬이온 배터리 에너지저장 시스템 평가?인증체계 구축 279
(1) 개요 및 필요성
(2) 사업목표
(3) 사업내용 (Spec. 포함)
(4) 사업기간
3) 리튬이차전지 Seal Tape용 고경도(80D) 필름 기술 개발 281
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
4) 잔여용량 확인이 가능한 고용량 리튬-염화티오닐 전지 기술 개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
5) 6kW급 태양광 발전과 BESS를 복합 연동한 계통 연계 ESS용 인버터 기술개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
6) ESS용 대용량 이차전지 멤브레인 기술 개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
7) 전기에너지 저장 및 전기자동차용 전기이중층 커패시터 제조 기술 개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용 (Spec. 포함)
(5) 주요결과물
8) 비탄소계 리튬이차전지 음극기술 개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
9) 중대형 이차전지 전극 레이저 Cutting/Welding 모듈 개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
10) 수계 레독스 흐름전지용 표면적 0.4 m2/g 이상의 카본펠트 전극소재 기술개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용 (Spec. 포함)
(5) 주요결과물
11) 리튬이차전지용 코어/ 셀 구조를 갖는 1,200mAh/g급 용량의 실리콘계 음극소재 기술개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용 (Spec. 포함)
(5) 주요결과물
12) 비가역용량 260 mAh/g 이상의 양극 첨가제 기술 개발
(1) 개요
(2) 필요성
(3) 개발목표
(4) 개발내용(Spec. 포함)
(5) 주요결과물
13) 극한온도 성능이 우수한 고출력 VSS(Voltage Stabilizer System) 개발
(1) 필요성
(2) 연구목표
(3) 지원기간, 예산
14) 차량 연비개선을 위한 시동 및 출력보조용 48V 리튬이차전지 시스템 기술개발
(1) 개요 및 필요성
(2) 연구목표
(3) 지원기간, 예산
15) 리튬이차전지 분리막 산화물 코팅(두께<6㎛)을 위한 수계 바인더 소재 및 코팅기술 개발
(1) 개요 및 필요성
(2) 연구목표
(3) 지원기간, 예산
16) 리튬이차전지용 고용량 실리콘 음극소재(중간재) 기술개발
(1) 개요 및 필요성
(2) 연구목표
(3) 지원기간, 예산
17) 에너지 저장장치 표준화 기반 및 지원체계 구축
(1) 최종목표
(2) 사업내용
(3) 사업기간, 예산

2. ESS(에너지저장시스템) 표준화 추진 동향

2-1. 해외 표준화 현황
1) IEEE
2) IEC, ISO
(1) 국제 EES 성능시험 표준
2-2. 국내 에너지저장장치 표준화 현황
1) 최근 동향
2) 주요 추진 방향
2-3. EES 계통 운영 방안
1) 전력저장장치의 일반수용가에 설치 시 기능
2) 전력저장장치의 신재생발전단지에 설치 시 기능

3. 국내외 주요 기술별 ESS 특허 동향

3-1. 글로벌 특허 동향
1) 종합
2) 리튬이온전지
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
3) 레독스흐름전지
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
4) NaS전지
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
5) 메탈에어전지
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
6) 슈퍼커패시터
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
7) 압축공기저장시스템(CAES)
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
8) 플라이휠
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원동향
(3) 주요업체별 출원동향
(4) 출원인별 출원동향
3-2. 국내 리튬 이차 전지 특허 동향

Ⅳ. 국내외 주요 참여업체의 ESS 관련 비즈니스 전략

1. 국내 주요 사업 참여업체와 기관 동향

1-1. 참여 업체
1) 벡셀
(1) 에너지저장시스템(ESS) 전략
2) 삼성SDI
(1) 에너지저장시스템(ESS) 전략
(2) 해외 시장 공략
(3) 생산 라인 확대
3) 에스씨지솔루션즈
(1) 리튬배터리 시장 공략
4) 에이치투
(1) 레독스 플로우 배터리 ESS 상용화
5) SK이노베이션
(1) 배터리 사업에 총력
(2) 맥스웰 테크놀로지와 MOU
6) LS산전
(1) 에너지저장시스템(ESS) 전략
(2) 해외 시장 공략
7) LG화학
(1) 에너지저장시스템(ESS) 전략
(2) 해외 시장 공략
(3) 자체 제조라인에 ESS 구축
8) 이화하이테크
(1) 리튬 폴리머 ESS 시판
9) 유진에너팜
(1) ESS 사업 진출
(2) ESS 생산라인 구축
10) 일진머티리얼즈
(1) 전기차용 전지 매출 확대
11) 주하
(1) ESS 일본 수출
12) KT
(1) 학교용 ‘신재생+ESS’ 사업 추진
(2) 스마트그리드 확산 전략
13) 코캄
(1) 국내 ESS 시장 진출 본격화
(2) 해외 ESS 시장 확대
14) 포스코ICT
(1) 에너지효율화 전략
(2) 해외 시장 공략
(3) 국내 사업
(4) ESS 시험센터 운영
15) 하이에너지
(1) 인도서 60㎿규모 풍력 계약
16) 한국전력공사
(1) 에너지저장시스템 설비 투자
17) 효성
(1) 에너지저장시스템(ESS) 전략
(2) 국내 사업
1-2. 주요 기관 및 단체
1) 스마트그리드사업단
(1) 원격검침인프라(AMI)와 에너지저장장치(ESS) 구축
2) 에너지관리공단
(1) 수요관리 중심으로 조직 개편
(2) 신재생에너지 융/복합지원 사업
(3) 한국전지산업협회와 ESS 업무협약
(4) LG화학과 업무협약
(5) 민-관 협력사업 모델 확산
3) 한국전지산업협회
(1) ESS 민간 시장 활성화

2. 해외 주요 사업 참여업체 동향

2-1. 미국
1) Ambri (舊, Liquid Metal Battery)
(1) 일반현황
(2) 제품 특징
(3) 기술 특성
2) Aquion Energy
(1) 일반현황
(2) 기술 특성
(3) 제품
3) A123 System
(1) 일반현황
(2) 경영의 악화
(3) 판매
(4) 향후 전략
4) EnerVault
(1) 일반현황
(2) 제품 기술적 특징
(3) 실증 실험
5) Eos Energy Storage
(1) 일반현황
(2) 제품
(3) 기술 특성
(4) 실증 실험
6) GE
(1) 개요
(2) 사업 전략 방향
(3) 비즈니스 영역 및 주요 사업
(4) Profit System
(5) 사업성과 및 전망
7) Johnson Controls
(1) 일반현황
(2) 자동차용 배터리
(3) 납축전지
8) Pellion Technologies, Inc.
(1) 일반현황
(2) 제품 및 기술적 특징
9) Prieto Battery
(1) 일반현황
(2) 제품의 기술적 특징
10) Primus Power
(1) 일반현황
(2) 제품의 기술적 특징
(3) 발전 시설의 건설
11) Viridity Energy
(1) 일반현황
(2) 강점
2-2. 일본
1) GS유아사 계열
(1) GS YUASA Group
(2) 리튬 에너지 재팬(LEJ)
(3) 블루 에너지
2) PANASONIC Group
(1) 프라임어스 EV에너지 주식회사
(2) 파나소닉/에너지사(舊, 마쓰시타 전지 공업)
3) NEC Group
(1) Automotive Energy Supply
(2) NEC Energy Device
(3) NEC(주)
4) HITACHI Group
(1) 히타치 제작소
(2) 대형 축전지 제품
(3) 히타치 오토모티브 시스템즈
(4) 히타치 비클 에너지
(5) 신코베전기(주)
5) Mitsubishi Heavy Industrial
(1) 일반 현황
(2) 제품
(3) 기술 특성
6) Toshiba
(1) 일반 현황
(2) 연혁
(3) 최근동향
(4) 제품
(5) 주요 고객
(6) 기술적 특징
7) Sumitomo Electric Industries
(1) 일반현황
(2) 플로우 전지
(3) 나트륨 이온 전지
8) TDK/Hongkong Amplex Technologies(ATL)
(1) 일반현황
(2) 연혁
(3) 주력 시장
(4) 용도
(5) 제품
(6) 정극 재료
9) JM Energy
(1) 일반현황
(2) 제품
10) ELIIY Power
(1) 일반현황
(2) 제품
(3) 기술 특성
11) The Furukawa Battery
(1) 일반 현황
(2) 최근 동향
(3) 우주용 리튬이온 전지
12) SONY
(1) 일반현황
(2) 용도
(3) 연혁
(4) 최근 동향
(5) 향후 전략
(6) 기술 특성
(7) 배터리 리콜
13) FDK
(1) 일반현황
(2) 연혁
(3) 제품
14) NIPPON CHEMI-CON
(1) 일반현황
(2) 주요 고객사
(3) 제품
(4) 기술 특성
15) Itochu
(1) 일반 현황
(2) 최근 동향
16) Ube Industries
(1) 일반 현황
(2) 최근 동향
17) 스미토모 금속 광산
(1) 일반현황
(2) 최근동향
2-3. 중국
1) BYD
(1) 일반 현황
(2) 기술 현황
2) 中国天津力神電池 Tianjin Lishen
(1) 일반 현황
(2) 주요 고객사