ESS 뜻과 BMS, EMS, 국내 ESS 기업 동향 – 삼성SDI, LG에너지솔루션



안녕하세요. 건설인의 든든한 지원군, 산군입니다.

AI의 성장으로 전력 수요 폭증이 예상되면서 ESS가 주목 받고 있는데요. 소극적이던 국내 ESS 기업들도 적극적인 움직임을 보이고 있습니다. 따라서 오늘은 ESS의 뜻과 삼성SDI와 LG에너지솔루션의 등 ESS 기업의 동향, ESS를 구성하는 4가지 요소(배터리, PCS, BMS, EMS)에 대해 알아보겠습니다.

목차

1. ESS 뜻

2. ESS가 주목받는 이유 – 신재생 에너지, 전기 과잉

3. 국내 ESS 기업 동향 – 삼성SDI, LG에너지솔루션

4. ESS 구성요소 – 배터리, PCS, BMS, EMS

1. ESS 뜻

ESS란 Energy Storage System의 줄임말로, 쉽게 말해 에너지를 저장하는 시스템이라는 뜻입니다.

전기란 원체 생산되는 즉시 사용해야 하는 에너지원입니다. 우리는 전기 배선 시스템을 통해 전기를 ‘즉각적으로’ 공급받습니다.

다시 말해, 우리가 전기를 사용하려고 플러그를 꼽는 순간, 전기는 송전선을 타고 즉시 운반되어 사용됩니다.

만약, 송전선의 문제가 생기거나 발전기에 문제가 생긴다면 어떻게 될까요? 또는 전력의 수요를 공급이 못 따라가면 어떻게 될까요?

일반 가정이라면 약간의 불편함을 감내하면 되겠지만, 항상 의료시설을 작동시켜야 하는 병원에서 정전은 치명적입니다.

단편적으로 이러한 사태를 피하기 위해서라도, 에너지를 저장해 두었다가 정전 같은 비상 상황에 사용하는 것의 필요성이 대두되었습니다.

2. ESS가 주목받는 이유 - 신재생 에너지, 전기 과잉

1) 신재생 에너지의 성장

2050 탄소중립 선언으로 신재생에너지와 스마트그리드가 회자되면서 ESS도 덩달아 관심을 받고 있습니다. 신재생 에너지는 24시간 일정한 공급이 어렵습니다. 하루 종일 해가 떠있고 바람이 부는 건 아니기 때문이죠. 그러나, ESS를 이용하여 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지를 공급 가능한 시간에 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있습니다.

2) 전기 낭비 문제 해소

전력은 꾸준히 비효율이 발생하는 산업 중 하나입니다. 한 번 생산된 전력은 쓰일 곳을 찾아 전선을 타고 흐릅니다. 그러나, 일정 시간 사용되지 않으면 사라져버리는데요. 이런 이유로 전력 기관은 수요와 공급을 맞추기 위해 그때그때 발전량을 조절할 수밖에 없습니다. 다만 전력 생산량의 한계와 여러 이유로 수요와 공급을 완전하게 맞추기 쉽지 않습니다. 쉽게 말해, 전력은 모자라면 정전이, 넘치면 낭비가 발생하는 거죠.

실제로, 무더운 여름 에어컨 소비가 집중되는 오후 12에서 2시 사이에 정전이 되는 현상. 한 번쯤은 겪어보셨을 텐데요. 이런 상황에서 ESS를 도입한다면, 미리 저장해둔 에너지를 수요가 많은 시간에 사용하여 에너지 낭비를 막을 수 있습니다.

3. 국내 ESS 기업 동향 – 삼성SDI, LG에너지솔루션

1) 삼성 SDI

대표적인 국내 ESS 기업으로는 삼성SDI, LG에너지솔루션이 있습니다.

삼성SDI는 한동안 국내 ESS 사업을 중단하다시피 했었는데요. 최근 삼성SDI가 다시 ESS 사업을 본격화하였습니다.

일례로, 삼성SDI는 지난해 말 ESS 전담 조직인 ‘ESS Business 팀’을 신설하였고, 이르면 올해 에너지밀도를 30% 높인 삼성 배터리 박스(SBB)를 완료할 계획입니다.

2) LG에너지솔루션

삼성SDI와 더불어 LG에너지솔루션도 차세대 배터리 기술과 더불어 고효율 ESS 기술에 박차를 가하고 있습니다. 최근 LG에너지솔루션은 한화큐셀 미국법인과 4.8GWh 규모의 ESS 공급계약을 체결하였는데요. 이는 당사가 진행해왔던 ESS 프로젝트 사상 단일 기준 최대 규모입니다. 또한, 최신근 ESS전지기획관리담당은 “최근 전기차 시장 침체 대비 성장 포텐셜이 높은 ESS 시장에서 성장 폭을 확대해 나갈 것”이라고 하며 ESS 시장 점유율 확대 의지를 드러냈습니다.

아래 사진은 산군 기업 DB에서 확인한 삼성SDI의 재무/신용평가입니다.



산군 기업 DB에서는 해당 기업의 신용보증기금 등급과 NICE 디앤비 등급을 제공합니다. 이를 통해 동종업계 대비 사업의 안전성을 파악할 수 있는데요.

이외에도 매출액 및 영업이익, 재무정보 등 기업 하나 당 1만 5천 원 상당의 정보를 산군 프로플랜이면 무제한 열람이 가능합니다.

삼성SDI, LG에너지솔루션 같은 대기업은 물론, 작은 규모의 건설회사 정보도 보유하고 있습니다.

특히 건설업계는 다른 산업에 비해 영세한 업체가 많아 기업 정보를 찾기가 어려운데요.

산군의 22만 기업DB를 이용하면 쉽게 찾을 수 있습니다.

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4. ESS 내부 구조 – 배터리, PCS, BMS, EMS

1) 배터리

배터리는 ESS에서 전력을 저장하는 장치로, 리튬이온, 납산, 니켈ㆍ카드뮴 등 다양한 종류가 있습니다.

2) PCS

PCS는 Power Conditioning System의 약자로, 교류를 직류로, 직류를 교류로 바꿔주는 장치입니다.

이 말을 이해하기 위해서는 교류와 직류에 대한 이해가 필요합니다.

ESS를 통해 배터리에 저장할 수 있는 전기의 종류는 ‘직류 전기’이고, 우리가 전기를 사용할 때 필요한 전기는 ‘교류 전기’입니다. 따라서, PCS는

1) ESS에 전기를 저장하기 위해선 ‘교류 전기’를 ‘직류 전기’로 전환시키고

2) 전기 사용을 위해 (변환된) ‘직류 전기’를 ‘교류 전기’로 전환시키는 과정을 진행합니다.

쉽게 말해, ESS에 저장된 전기와 우리가 사용하려는 전기의 종류를 양방향으로 변환해 주는 장치가 바로 PCS인 거죠.

3) BMS

BMS는 Battery Management System의 약자로, 배터리 관리 시스템을 의미합니다.

ESS에 들어가는 수십 개에서 수천 개의 배터리 셀을 통제하고 하나처럼 움직이게 합니다.

여기엔 각종 안전장치까지 포함되어 있습니다. BMS의 역할은 1) 모니터링 2) 셀 관리 3) 제어 이렇게 3가지입니다.

우선, 배터리 시스템 내 센서를 통해 측정한 전압, 전류, 온도 등을 모니터링합니다.

이를 통해 충전 상태 및 수명을 예측할 수 있습니다.

두 번째는 셀관리인데요. ESS는 수십, 수백 개의 배터리로 구성되어 있습니다.

이때, 배터리 셀 간의 편차를 줄이는 셀 관리를 수행합니다.

세 번째는 제어입니다. 배터리 과충전, 과방전, 과전류가 발생하지 않도록 제어하여 안전상 문제가 없도록 관리합니다.

4) EMS

EMS는 운영 시스템으로 ESS의 전반적인 운영 소프트웨어 역할을 담당합니다.

대표적으로 ESS에 저장되어 있는 전기량을 모니터합니다.

EMS(Energy Management System) 시스템은 에너지가 사용되는 곳과 소비되는 양을 실시간으로 모니터링하고 데이터를 수집합니다. 에너지를 가장 많이 사용하는 시간대, 대기전력이 많이 소모되는 곳 등을 분석하여 비효율적인 에너지 사용을 줄이고 에너지의 충전과 방전을 제어하고 관리합니다. 결과적으로 최적의 에너지 사용이 가능하게 도와줍니다.



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