[전기]ESS(전기에너지 저장시스템)에 대해 알아보자(feat 신재생에너지)

안녕하세요 
오늘은 ESS(Energy Storage system) 에너지 저장 시스템에 대해 알아보려고 해요.
 

1. 전기는 저장이 가능한가?

 - 전기가 물처럼 발전하고 남은 걸 보관했다가 필요할 때 쓸 수 있다면 정말 좋겠지만 현실은 전기는 생산과 동시에 사용이 이루어져야 하는 생산과 소비의 동시성을 가지는 물질입니다.
이렇게 남는 전기를 저장했다가 나중에 필요할 때 쓸 수 있다면 정말 경제적이고 환경적으로도 여러모로 좋을 거예요. 그래서 만들어진 게 배터리에 전기를 저장했다가 필요할 때 사용하는 ESS입니다.
 

2. ESS는 무엇인가?

ESS 구성요소

 ○ 먼저 ESS의 구성요소에 대해 알아보려고해요.PCS, BMS, EMS, 배터리를 주로 구성요소로 보고 있고 각각마다 아래에 설명해 보겠습니다.
   - PCS : PCS 전력변환장치를 말합니다. 우리가 사용하는 전기는 보통 AC전원으로 교류전압을 사용합니다. 이를 배터리에 저장하기 위해서는 DC전압으로의 변환이 필요한데 이 때 PCS를 이용하게 됩니다. AC를 DC로 바꾸는 컨버터의 역할을 하거나 DC를 AC로 바꾸는 인버터의 역할을 PCS가 하게 됩니다.
 
   - BMS : 배터리의 온도, 충전상태, 전류, 전압 등 실시간으로 계측하고 데이터를 저장하는 것을 말합니다.
   - EMS : BMS로부터 배터리와 관련된 정보를 받아 실시간 감시하고 필요시 PCS를 제어하는 역할을 합니다.
   - 배터리 : 배터리는 아시는 것처럼 에너지를 저장하기 위한 수단으로 보통 리튬이온전지와 같은 2차전지를 사용합니다.
 
 ○ ESS의 역할은 무엇일까요?
   - 주파수 조정용 ESS : 주파수조정용 ESS의 경우 저장한 에너지를 이용하여 우리가 사용하고 있는 전기의 주파수가 일시적으로 떨어지게 될 경우 유효전력을 공급하여 이를 보상해 줄 때 사용하게 됩니다.
   - 피크부하용 ESS : 피크부하용 ESS의 경우 부하가 가장 많이 발생하게 되는 시간대에 저장되어 있는 에너지를 사용하여 피크를 낮추는 역할을 하는 것을 말합니다.
   - 신재생에너지용 ESS : 신재생에너지의 경우 출력이 일정하지 못하다는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 전기가 남을 때 이를 저장했다가 전기생산량이 평소보다 적을 때 ESS에 저장했던 에너지를 이용하여 보상해 주는 역할을 하는 ESS를 말합니다.
 

3. ESS의 문제점

 ○ 제가 생각하기에 큰 문제점은 두 가지 정도로 생각됩니다. 배터리의 가격 문제와 이렇게 투자한 가격 및 면적 대비 저장할 수 있는 전력량이 생각보다 많지 않다는 점이 있습니다. 남게 되는 전력의 많은 양을 저장하기에는 엄청난 규모의 ESS 단지가 필요하다는 것이고 이를 위한 비용 및 사용연수가 지난 폐배터리의 환경적 문제 등 까지 생각했을 때 아직은 해결해 나가야 할 문제가 있다고 생각합니다.
 
 ○두 번째로는 꾸준히 발생하고 있는 ESS 화재 때문입니다. 화재는 ESS도입 초기부터 계속 발생하였으나 아직까지도 발생하고 있는 것으로 보입니다. 올해 8.23에도 ESS화재가 났었다는 기사를 검색만으로도 쉽게 볼 수 있습니다. 
이러한 화재가 발생하는 원인으로는 전기적으로 과부하, 단락, 접촉불량 등이 있을 수 있고 온도, 습도, 진동, 외부충격 등 환경적 요인 기타 과충전, 과방전 등 다양한 원인이 있어 명확하게 어떠한 것이 문제라고 집어내기는 어려운 거 같습니다.
과충전, 과방전을 방지하는 시스템을 도입하고 꾸준한 점검을 통해 유지보수를 해나가면 이러한 화재는 예방할 수 있겠지만 말은 쉽지만 이러한 것을 지키는 것 또한 어려울 것으로 생각됩니다.
 

4. 마치며

오늘은 ESS가 무엇인지 구성요소가 무엇이고 어떤 역할을 하는지와 문제점 등에 대해서 알아봤습니다. 2차 전지가 이슈였기에 관련된 장치인 ESS에 대해 다루어봤습니다! 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.