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※ 에너지고속도로와 에너지 3법 (update 2025. 05. 05) https://blog.naver.com/nihil76/223856323348

● 친환경론자가 친경제론자가 된 사연 #2. (압권, 2025. 05. 02) ○ 경제적관점에서의 탈탄소정책 2025년 한국의 경제상황은 고용은 계속 악화되고 있고, 제조업의 혁신은 둔화되고 있고, 노동 생산성은 하락하고 있음. 지역 산업단지는 제대로 작동이 되고 있지 않고, 자영업자들은 어려운 시기를 보내고 있음. 이런 상황에서 기후위기를 강조하는 것보다는 경제적 관점에서 탈탄소 정책을 추진하는 것이 더 실효성 높다고 판단. 지역 경제를 살리기 위해서는 지역이 가지고 있는 지리적 환경, 지역의 산업적 특징을 고려한 산업정책이 우선되야 함. ○ 경제적 관점에서의 해상풍력 해상풍력은 산업적 가치가 큰 무탄소 전원임. 해상풍력의 전방산업과 후방산업을 보면, 전방산업은 조선, 철강, 화학까지 영향을 줄 수 있음. 예를 들면, 해상풍력에서 터빈, 블레이드 등 기자재의 제작과 설치가 필요한데, 이를 위해 조립장소, 항만과 풍력 설치 선박, 철강, 화학 등 굉장히 폭넓은 전방산업을 지닌 산업임. 후방산업의 경우, 해상풍력 사업의 27 – 35%는 Opex 즉 유지보수(해상풍력, 케이블 등)에 사용됨. 해상풍력이 설치되면 30년 동안 해당지역에서 유지보수관련 사업이 지속될 수 있음. 이를 위해 클러스터가 생기고, 지역발전이 가능해짐. 독일이나 영국의 사례를 보면, 실제적으로 해상 풍력단지에 인접한 지역이 인구증가, 지역경제 활성화가 발생하여 지역도시를 부흥시킨 바 있음. 한국의 경우, 서남해, 울산, 부산 등에 여러 곳에 해상풍력 입지가 분포해 있음. ○ 국내에서 해상풍력 설치가 부진했던 이유 해상풍력의 착공에서 준공까지 시간은 3년에 불과하지만, 국내는 여러 정책 및 인허가 기간, 각종 민원 등으로 인해 많은 시간이 소요하는 구조를 지니고 있음. 제주 한림해상 풍력이 준공하는 데까지 11년이 소요되었음. 지난 2025년 3월 통과된 해상풍력 특별법을 행정적 장애물들을 어느정도 해소할 수 있게 되었음. (해상풍력 특별법이 통과되는 데까지 10년이 걸렸음) ○ 송배전망 문제 용인 반도체 클러스터의 경우 송전망 건설에 매우 큰 어려움을 겪고 있음. 지금부터 시작해도 10년은 걸릴 것으로 예상됨. 송배전망의 문제는 송배전 사업 자체가 돈이 안되는 사업임. 송배전 사업은 지역독점 사업이며 규제가 심함. 그리드에 대한 지출이 있으면 5 – 6%에 해당하는 투자보수율로 회수할 수 있게 해주는데 이것도 전기요금을 통해서 회수할 수 있어 비용 회수가 어려운 사업임. 때문에 한전과 같은 공공기업이 담당할 수밖에 없었음. 또한 송배전망 사업은 민원 문제가 심각함. 송배전망을 설치하는 곳곳에서 민원이 발생하고 있어 설치하는 순간 마다 이러한 민원들을 해결해야 함. 이런 문제로 송전선로 하나를 건설하는데 보통 14년이 걸림. (짧은 구간은 7 – 8년 소요) 현재로서는 이를 해결한 뾰족한 대책이 없는 상황임. ○ 송배전 문제의 해결 : 분산화, 해상 그리드, 에너지 휴게소 건설(ESS) 등 수요지 인근에서 발전을 할 수 있다면 송배전문제를 어느정도 해결할 수 있음. 즉, 분산화를 통해 송배전 문제를 완화할 수 있음. 육지에서는 다수의 민원이 발생하기 때문에 해상을 통해 송배전망을 설치하여 민원으로 인한 공사지연을 완화할 수 있음. 서해안 해상 고속도로 같은 정책이 나오는 배경임. 중간 중간에 에너지 휴게소를 만들어 주는 개념은, 송전선로는 하루 중에 송전선로에 과부하(피크)가 걸리는 시간은 일년에 몇 분이 되지 않음. 하지만 이러한 매우 짧은 워스트 케이스를 상정하고 송전망의 용량을 설계해 왔음. 송전선로의 용량은 대부분 놀고 있는 상태임. 단 한 순간(최대 전력)을 위해 높은 용량의 송전선로를 건설해야 함. 선로 곳곳에 ESS를 설치해서, 과부하시에 전력을 배터리에 충전을 했다가 부하가 없을 때 전력을 방출하면 송전선로의 건설의 30 – 40%를 줄일 수 있음. 한전이 진행했던 기초 공사(기저설비/계통안정화 설비)를 국가가 대신해주면 송전망 건설 속도를 높일 수 있음. 한전은 전기료를 통해 투자비용을 회수해야 하지만, 국가는 재정을 통해 송전망 건설을 할 수 있음. 수소를 통한 에너지의 운송도 2035년 경에는 해결책이 될 수 있음. ○ AI데이터센터와 에너지 자급자족 모델 (태양광, ESS, 연료전지 모듈화 사업) AI데이터센터의 방향성은 에너지 자급자족임. AI데이터센터에 태양광, 배터리(ESS), 연료전지를 하나의 모듈화하여 에너지 자급자족 시스템을 만들 수 있음. 태양광, ESS, 연료전기를 하나의 시스템으로 모듈화 하면 이를 대량생산할 수 있게 됨. 한국은 해당 산업 기술을 모두 가지고 있어, 이를 해외 수출상품으로 만들 수 있는 능력을 가지고 있음. https://www.youtube.com/watch?v=_g05Tj03h_o

※ 보여지는 세계와 실존하는 세계 (글로벌 친환경 정책이 약해지고 있는 것처럼 보이는 이유) 국내에서 에너지 정책은 산업적 측면보다는 정치적 측면에서 바라보는 경향이 있습니다. 이는 문재인정권의 신재생에너지 중심의 탈탄소 정책과 윤석열정권의 원전 중심 정책으로 나뉘면서 에너지가 정치적 갈등의 도구가 되었기 때문입니다. 여기에 신재생에너지, 원전, 화석연료 산업의 이해관계가 얽히면서 국내 에너지 정책은 정치세력과 산업세력의 갈등의 상징이 되어 버렸고, 일반 대중과 투자자들 또한 이러한 구도에 갇혀 있습니다. 과거 신재생에너지는 탈탄소라는 글로벌적인 흐름에서 도덕과 같은 관념적 개념을 앞세웠고, 원자력발전은 신재생에너지와의 기저발전 자리를 둘러싼 산업의 존폐를 건 대립이 있었습니다. 대표적인 두 경직성 발전원인 신재생에너지와 원자력발전은 기저발전의 자리를 차지하기 위해서 첨예하게 대립하였고, 이러한 대립이 정치진영과 만나면서 그 대립이 정치적 대립으로 까지 확대되었습니다. 여기에 이명박 정부 당시 민영화 되어 전력시장에 뛰어든 민간 발전사업자들(석탄화력발전, LNG발전)의 경제적 이익을 위한 활동(신재생에너지 반대)까지 겹치면서 한국 전력산업은 그야 말로 이전투구로 양상을 보여 왔습니다. 산업에 대한 전문성이 없는 일반 대중까지 원전이냐 신재생에너지냐로 갈라져서 싸우는 것 자체가 비정상적인 모습입니다. 에너지 정책은 정치의 영역이 아니라 경제의 영역이 되어야 하며, 이는 글로벌적인 방향성, 기술의 발전, 경제성, 에너지 안보 등 다양한 측면이 고려되어야 합니다. 투자의 관점에서도 기존의 편견과 선입관을 버리고 산업과 기업을 바라보는 것이 필요합니다. 다양한 의견과 정보를 폭넓게 살펴보려는 노력을 하지 않고 기존의 경험과 지식 안에서 판단하기 때문에 편견과 선입견이 생긴다고 봅니다. 선입견과 편견에서 벗어나는 것은 새로운 것을 끊임없이 습득하고 다른 의견과 생각을 듣는 것을 게을리 하지 않는 것이라고 생각합니다. ● 친환경론자가 친경제론자가 된 사연 #1. (압권, 2025. 05. 02) 신재생에너지와 원전 둘 다 해야 함. 그렇지 않으면 늘어나는 전력 수요를 감당할 수 없고, 경제에 도움이 되는 에너지믹스를 만들기가 어려움. 무탄소 전력원인 신재생에너지와 원전이 첨예하게 대립하고 있는 이유는 에너지를 관념적으로 접근했던 측면이 있음. 문재인 정부와 윤석열 정부 모두 마찬가지였음. 문재인 정부는 탄소중립이라는 큰 목표를 가지고 원전을 배제하고 이를 달성하기 위한 수단으로 신재생에너지를 선택하였음. 윤석열 정부는 원전을 반드시 부흥시킨다는 목표를 가지고 있었고, 전 정부의 신재생에너지 정책은 속도조절을 한다는 기조로 에너지 정책을 접근하였음. 원전의 한계는 정책 수립부터 원전 착공, 발전, 전력계통 연계까지의 기간이 10년, 아무리 빨리 해도 7년은 걸리게 되어 있음. ○ 보여지는 세계와 실존하는 세계 (글로벌 친환경 정책이 약해지고 있는 것처럼 보이는 이유) 세상은 보여지는 세계와 실존하는 세계로 나눠서 살펴봐야 함. 보여지는 세계는 그 시기에 화제가 되는 이슈, 표가 되는 이슈가 표면위로 부상하면서 언론에 의해 유통되면서 대중의 관심을 끌게 됨. 실존하는 세계는 단기적이지 않고 매우 긴 시계열을 가지고 작동함. 실존하는 세계에서는 이미 글로벌적으로 기후위기 대응 체계로 전환이 되었다고 봄. 하지만 보여지는 세계에서는 표가 되지 않기 때문에 반대되는 이야기들이 수면으로 올라오면서 탈탄소 정책들이 후퇴하고 있는 것처럼 보여지는 측면도 있음. 유럽의 경우 2016년, 2017년 유러피안 뉴딜(그린딜)을 제시하면서 이미 막대한 자금을 투입하는 시스템을 마련해 놓았고, 많은 자금들이 친환경 사업에 쓰이고 있음. 이러한 친환경 정책들은 더 이상 기후위기를 강조하지 않아도 이미 실질적으로 작동하고 있는 세계에 있음. 하지만 보여지는 세계에서는 이러한 정책집행에 따른 부작용(인플레이션, 비용 인상 등)이 보여지고, 대중에게 더 자극적(언론 또는 정치적)으로 다가가기 때문에 기후위기라는 단어가 잘 안 먹히게 되는 측면이 있음. 유럽의 탈탄소 정책이 성공한 이유는, 기후위기라는 단어를 관념적으로 접근하지 않고 실존하는 세계에서 동작할 수 있도록 예산을 투입하고 시스템을 만들었음. 이미 일자리를 변화시켰고, 기업들이 탈탄소 정책하에서 사업을 하도록 만들어 놓았음. 장기적으로 탈탄소 정책은 이미 방향성을 지니고 가고 있고, 그 가운데서 현재 보여지고 있는 다양한 이슈(이민자, 트럼프, 인플레이션 등)에 위해 단기적으로는 up and down이 있는 것처럼 보여지고 있음. 트럼프의 경우는 유럽과는 다소 결이 다름. 트럼프는 제조업 부활과 미국 재건을 위해 최대한 에너지 비용을 낮추겠다는 생각을 가지고 있는 것으로 보임. 때문에 유럽이 만들어 놓은 탈탄소 체계에서는 자신이 원하는 목적을 달성하기 어렵다고 판단하고 있음. 트럼프는 미국이 셰일가스가 많고 이를 통해 에너지비용을 낮출 수 있다고 판단하고 있어 유럽의 탈탄소 프레임에서 벗어나고 싶어함. 그리고 유럽의 탈탄소 프레임에서 벗어나는 수단으로 기후위기 부정을 활용하고 있는 것으로 보임. 하지만 트럼프는 태양광 발전을 부정하지는 않고 있음. 오히려 태양광 발전은 좋은 발전이라고 말하고 있음. 트럼프의 입장은 뭐든지 비용이 싸면 태양광이든 석탄이든 셰일가스든 사용하겠다는 입장으로 보여짐. 석탄과 천연가스에 대해 옹호하는 측면이 더 강하게 부각되면서 미국에서도 보여지는 세계(화석연료)와 실제로 돌아가는 세계(태양광 발전의 확대)의 갭이 존재하고 있음. https://www.youtube.com/watch?v=_g05Tj03h_o

※ 트럼프 행정부 2026 회계연도 예산 제안서 중, IIJA 일부 자금 삭감 관련 ● 2026 회계연도 백악관 행정관리예산국 초기 예산 제안서(Skinny Budget) 2025년 5월 2일 미국 백악관은 2026 회계년도(2025년 10월 1일부터 2026년 9월 30일) 초기 예산 제안서를 미국 의회에 제출하였습니다. 이번 예산 제안서에서 특징적인 부분은 지난 바이든 행정부에서 통과시켰던 인프라 투자 및 일자리 법안(IIJA)의 2026 회계연도에 집행해야 하는 자금 중 일부인 약 150억 달러(20조원)에 대한 삭감입니다. IIJA 자금은 2026년 9월 30일에 종료될 예정입니다. 바이든 행정부에서 통과시켰던 IIJA의 총 규모는 1.2조달러였고, 많은 자금들이 이미 집행되었고, 2025 회계연도에도 예정대로 집행될 예정입니다. 다만 마지막 해인 2026 회계연도의 집행되어야 하는 자금 중 일부가 삭감될 수 있게 되었습니다. IIJA는 교통, 통신, 전력망, 상하수도 인프라 전반에 대한 자금이며, 이번 트럼프 행정부에서 삭감하기로 결정한 분야는 ‘전력 및 에너지’ 분야에서 전기차 인프라(충전소) 및 탄소포집 및 청정에너지 부문에서 약 150억 달러를 삭감하고자 하는 것으로 보여집니다. 에너지 분야(전기차 인프라 및 탄소포집, 청정에너지)는 총 355억 달러가 배정되었으며 이 중 2026 회계연도에 집행되어야 하는 자금 중 150억 달러가 삭감될 수 있을 것으로 보여집니다. 좀 더 세부적으로, 전기차 인프라(50만개의 전기차 충전소 구축)을 위해 배정되었던 75억 달러 중 남아 있는 57억 달러, 그리고 탄소포집 기술개발(34.37억 달러), 탄소저장 및 인프라(46억 달러 +), 직접대기 포집(35억 달러), 청정수소 (95억 달러), 재생에너지 프로젝트 지원 (1.61억 달러 +), ESS 기술 (5억 달러), 배터리 제조 및 리사이클링(60억 달러)중 93억 달러 이상이 삭감될 것으로 보여집니다. 그리고 삭감된 150억 달러를 트럼프 행정부는 미국 내 화석연료 및 핵심광물 생산을 위한 기술, 원자로 및 첨단 핵연료 기술, 기저부하 전력 촉진 기술을 위해 사용할 것이라고 하였습니다. 트럼프 행정부의 친화석연료, 친원전 및 핵심광물 공급망 확대에 대한 기조를 다시 한번 확인 할 수 있는 예산안이지만, 그 규모(150억 달러)와 삭감시기(마지막 해인 2026 회계연도)를 고려하면 이번 예산안으로 관련 지원금이 삭감된다 해도 산업에 직접적으로 미치는 영향은 크지 않을 것으로 보여집니다. ● 인프라 투자 및 일자리 법안 ; IIJA (Infrastructure Investment and Jobs Act) 2021년 11월, 바이든 대통령이 서명하여 법으로 제정된 법률로, 1.2조 달러 규모의 투자를 승인한 법률임. 이 중 약 5,500억 달러는 새로운 투자와 프로그램에, 나머지는 기존 인프라 프로그램에 사용됨. IIJA는 도로, 교량, 대중교통, 철도, 광대역 인터넷, 상하수도, 전력망, 전기차 충전 인프라 등 다양한 인프라 분야에 걸쳐 투자를 확대함. 1. 교통 인프라 : 2,567억 2. 광대역 인터넷 : 650억 달러 + 3. 상하수도 : 610억 달러 4. 전력 및 에너지 : 765억 달러 (1) 전력망 현대화 : 410억 달러 (전력망 안정성) (2) 전기차 인프라 : 75억 달러 (50만개의 전기차 충전소 구축) (3) 탄소 포집 및 청정에너지 : 280억 달러 + (청정수소 개발, 이산화탄소 포집 등) (3-1) 탄소포집 기술 개발 : 34.37억 달러 (3-2) 탄소 저장 및 운송 인프라 : 46억 달러 + (3-3) 직접 대기 포집(DAC) : 35억 달러 (3-4) 청정 수소 : 95억 달러 (3-5) 재생에너지 프로젝트 지원 : 1.61억 달러 + (3-6) ESS 기술 : 5억 달러 (배터리, 압축공기저장, 열에너지 저장 개발 및 실증) (3-7) 배터리 제조 및 리사이클링 : 60억 달러 5. 환경 및 기후 회복력 2023년 11월 기준, 5,680억 달러가 이미 주, 지방 정부에 배정되어 있으며, IIJA 프로그램의 마감시일은 2026년 9월 30일까지임. https://www.whitehouse.gov/briefings-statements/2025/05/the-white-house-office-of-management-and-budget-releases-the-presidents-fiscal-year-2026-skinny-budget/

※ AMI : 지능형 검침 인프라 or 양방향 원격검침 시스템 ● AMI AMI(Advanced Metering Infrastructure, 지능형 검침 인프라 또는 양방향 원격검침 시스템)는 전기, 수도, 가스와 같은 생활 에너지의 사용량 계측 및 수집한 데이터의 관리, 사용분석을 원격으로 처리하는 솔루션을 통칭함. 통신 SW기반 AMI기술은 전력 IT분야에서 폭넓게 응용되고 있으며, 배전자동화 및 e-IOT등에 활용되고 있음. 배전자동화 : 통신장치를 통해 배전설비의 현장정보(상태정보, 전력/전압, 고장유무 등)를 실시간으로 취득 모니터링하고 원격으로 제어하는 통합 시스템 e-IoT 인프라 : 현장에 다양한 스마트센서를 설치하고 AMI 통신망 및 AMI 플랫폼을 통하여 빅데이터를 수집, 진단, 통계 등을 활용하여 새로운 비즈니스 모델을 발굴하고, R&D 및 마케팅과 같은 서비스를 만들 수 있는 시스템 인프라. ● Cloud AMI Cloud AMI는 AMI 시스템 운영에 필요한 서버환경을 Cloud로 이용할 수 있도록 만든 서비스로 초기 서버 구축비가 필요하지 않고 필요한 기간에 필요한 만큼만 사용 가능하여, 유지보수비를 절감할 수 있는 AMI 서비스임. ○ 클라우드 기반 에너지 IoT통합 플랫폼 1) 서비스 플랫폼 : EPaaS, EOaaS, EAaaS, xEMS 1-1) EPaaS (Energy Platform as a Service) : 전력 P2P거래와 블록체인 기술의 맥락에서 ePaaS는 전력거래와 관련된 데이터 관리, 거래처리, 스마트 계약 실행 등을 지원하는 클라우드 기반의 통합 플랫폼 서비스 1-2) EOaaS (Energy Operations/Optimization as a Service) : 전력 P2P거래와 블록체인 기술의 맥락에서 EOaas는 AMI데이터를 활용해 전력시스템의 운영, 최적화, 관리 등을 클라우드 기반 서비스로 제공하는 모델. AMI는 스마트미터를 통해 전력 소비, 생산, 시간대별 패턴 등의 데이터를 실시간으로 제공하고, EOaas는 이 데이터를 분석해 전력망의 부하 균형, 수요예측, 에너지 흐름 최적화를 수행함. (예, 가정에서 태양광 패널로 생산된 전력을 P2P 거래로 판매할 때, EOaaS가 최적의 거래 시점과 가격을 제안함) 1-3) EAaaS (Energy Analytics as a Service) : 전력 거래와 블록체인 기술의 맥락에서 EAaaS는 AMI에서 수집된 데이터를 분석해 에너지사용 최적화, 비용절감, 거래 효율성 증대를 지원하는 클라우드 기반 서비스. AMI가 수집한 데이터를 EAaaS가 분석해 소비패턴, 수요예측, 최적거래 시점을 도출할 수 있음. (예, 가정에서 전력소비가 낮은 시간대에 P2P거래로 전력을 구매하도록 추천하거나 잉여전력을 판마할 최적의 가격을 제안함) 1-4) xEMS (Extended Energy Management System) : EMS의 확장된 개념으로, xEMS는 AMI데이터를 활용해 에너지 사용, 생산, 거래를 통합적으로 관리하고 최적화하는 시스템을 의미함. xEMS는 AMI가 제공하는 실시간 전력 데이터를 기반으로 에너지 흐름을 모니터링하고, 전력 P2P거래, 에너지 효율화, 분산형 에너지 자원(DER)관리를 최적화하는 지능형 시스템임. 블록체인 기술과 통합되면 거래의 투명성과 비용 효율성을 더욱 강화할 수 있음. 2) 서비스 운영도구 : 빅데이터, 딥러닝, 블록체인, 효율운영 알고리즘 3) 에너지 정보 수집 : DBMS, NMS 4) 적용 : 블록체인 기반 가상발전소, 마이크로그리드, 도전(盜電)관리서비스 자료인용 : 누리플렉스 홈페이지 (nuriflex.co.kr)

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #10. ● 그리드 현대화 및 디지털화 : 전선 및 스마트그리드 ○ 스마트그리드 : 두 자릿수 성장률을 기록하며 견고한 위상을 유지 그리드 현대화 및 유틸리티의 디지털화에서 중요한 화두는 스마트그리드임. 스마트그리드는 기존 그리드에 IT기술을 접목하여 전력망을 실시간으로 관찰하거나 모니터링하고, 양방향 통신에 기반하여 그리드 운영 효율을 최적화하는 전력 시스템임. 그리드 운영 효율이 최적화된다는 의미는 전력망의 안정성을 높여 비용을 절감한다는 의미이고, 소비자는 자신이 쓴 전력량 및 요금을 실시간으로 파악해 소비자가 생산한 전기를 팔거나 스스로 에너지를 절약하는 등의 의사결정을 할 수 있게 해 줌. 이는 ‘에너지 프로슈머’와도 맥락을 같이함. 소비자가 생산한 전력을 전기요금이 낮은 시간대에는 ESS에 저장하고, 요금이 높은 시간대에 파는 등의 행위가 가능해지기 때문임. 스마트그리드와 기존 그리드와의 가장 큰 차이점은 기존 그리드는 송배전이 공급자 중심의 단방향이었던 것에 비해 스마트그리드는 양방향성이라는 점임. 기존 그리드는 소수의 공급자가 중앙집중적 형태로 수직적인 구조를 가지는 반면, 스마트그리드는 다수의 생산자와 소비자간의 상호작용이 일어나 수평적이고 협력적인 형태의 네트워크를 이루게 됨. 네트워크 형태의 스마트그리드는 기존 그리드에 비해 높은 신뢰도의 전력을 제공할 수 있고, 특정 전력 자산이 고장 나더라도 네트워크 내 다른 자산의 백업이 가능하므로 운영 효율성도 높아짐. ○ 세계 각국의 스마트그리드 구축을 위한 노력 미국은 2000년대 초반부터 Grid 2030 프로젝트를 추진해 왔음. 2025년 기준 3단계를 지나고 있는데, 3단계 목표는 스마트미터(AMI) 보급률을 향상시켜 2030년까지 전국적으로 스마트그리드를 구축하는 것임. 스마트미터(AMI)는 지능형 계량기를 의미하며, 이를 소비처에 설치하면 소비자는 전기소비량을 실시간으로 확인하고 서비스 공급자는 각 소비처로부터 발생한 데이터를 수집하여 유틸리티로 전송함. 이를 통해 유틸리티는 수요에 대한 정밀 분석 및 실시간 수요 대응이 가능해지고 궁극적으로는 전체 전력망에 대한 운영 효율성이 증대되는 효과를 갖게 됨. IEA에 따르면, 2022년 글로벌 디지털 인프라 분야별 투자에서 스마트미터가 217억달러로 1위를 차지하였으며, 이를 통해 스마트미터를 통한 스마트그리드 구축이 활발하게 이뤄지고 있음을 알 수 있음. 유럽은 신재생에너지 보급 확대 및 회원국 간 전력거래 활성화를 위해, 중국은 전력자원을 국가 차원에서 최적으로 배분하고 송전계통을 강화하기 위해 스마트그리드 사업을 적극 추진하고 있음. 스마트그리드를 통해 현대화 및 디지털화를 달성할 수 있어, AMI(Advanced Metering Infrastructure), 네트워크 및 배전시스템 관리, 전력 공급 보안 솔루션 등 다양한 기술이 포함된 글로벌 스마트그리드 시장은 2022년부터 지속적으로 성장하고 있음. Statista에 따르면, 2022년 글로벌 스마트그리드 시장은 497억 달러 수준이었으나, 2028년 1,302억 달러로(연평균 성장률 17.4%) 성장할 것으로 전망하고 있음. 일부 기관은 20%에 달하는 연평균 성장률을 예상하고 있어, 스마트그리드 분야가 전력 인프라에서 차지할 위상이 높을 것으로 예상됨. ○ 국내 스마트그리드 사업 한국은 2030년까지 ‘세계 최초의 국가 단위 스마트그리드 구축’을 목표로 하고 있음. 스마트그리드 구축에 2030년까지 총 27.5조를 투자하여 지능형 전력망, 지능형 소비자, 지능형 운성, 지능형 신재생, 지능형 전력 서비스 총 5개 분야에서 기술 개발을 추진 중에 있음. 이들 프로젝트는 해외 시장 진출에도 활용될 전망.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #9. ○ HVDC시장 : 2028년 149억 달러 규모로 성장 전망 2023년 9월 발표된 MarketsandMarkets의 자료에 따르면, 글로벌 HVDC시장은 2023년 약 114억 달러 규모에서 매년 5.5%씩 성장하여 2028년 149억 달러 수준으로 확대될 것으로 전망. HVDC 시장 성장의 요인은, 1) 에너지 패러다임이 화석연료에서 재생에너지로 전환되고 있기 때문임. 태양광은 직류로 전기를 생산하므로 직류 송전 방식이 유리함. 풍력은 무효전력 보상 장비 및 동적 전압이 필요해 육상 송전망과 연결할 방법이 제한 젓임. 풍력발전에서 생산된 전력을 현재의 교류 시스템에 연계하기 위해서는 우선 직류로 변환 후 다시 교류로 변환해야 함. 이렇게 2번 변환하는 것보다 직류로 변환한 전력을 HVDC에 바로 연결하는 것이 전력손실과 효율성 측면에서 훨씬 유리함. 2) HVDC 관련 기술적 발전 컨버터 기술, 그리드 관리 시스템, 전력 효율성 측면 기술, 전력 분야의 디지털화, 해저 HVDC 송전 케이블 발전 등이 HVDC 상용화에 크게 기여하였음. 3) 주요 국가들의 HVDC에 대한 적극적인 대응 HVDC 시장을 선점하기 위해 주요 국가들은 HVDC 시장 활성화를 위한 여건을 만들고 있음. 유럽은 HVDC를 활용하여 슈퍼 그리드를 형성하고 있는 지역임. 특히 해저케이블을 통한 HVDC 프로젝트가 많이 수행되고 있음. 중국은 내륙에 있는 에너지 생산지역에서 인구가 밀집되어 있는 동남부, 동북부 등으로 대량의 에너지를 송전하기 위해 대용량, 장거리 HVDC 프로젝트를 많이 수행하였음. 미국도 HVDC를 활용하여 2021년부터 320km 구간을 320/525kV 수준 전압으로 송전하는 프로젝트를 진행하였음. ○ 국내 HVDC 사업 국내에서도 여러 개의 HVDC 프로젝트가 완료되어 운영 중이거나 건설 중 또는 계획되고 있음. 운영중이거나 건설중인 프로젝트는 모두 전류형 HVDC(전류 고정 값을 가짐)이며, 계획중인 프로젝트는 모두 전압형으로 양방향 전력 전송이 가능하다는 장점이 있음. 정부는 전압형 HVDC 시장을 선점하기 위해 산업통상자원부, 한국전력, 효성중공업 등 약 20개 기관이 컨소시엄을 맺어 설비 설계, 개발, 시험, 실증운전을 2017년부터 수행해 왔음. 2024년 4월 경기 양주변전소에서 200MW전압형 HVDC설비를 준공하였는데 이는 세계에서 5번째로 전압형 HVDC기술 개발에 성공한 것임. 업계는 향후 GW급까지 올리게 되면, 전압형 HVDC분야가 전력인프라 산업의 중장기 성장을 견인할 핵심기회로 평가하고 있음. ◇ 전압형 HVDC와 전류형 HVDC HVDC 기술은 반도체 소자의 동작원리에 따라 전류형(LCC, Line Communicated Converter)과 전압형(VSC, Voltage Source Converter)로 구분 됨. 1) 전류형 HVDC는 교류를 직류로 바꿔주는 사이리스터 소자를 사용함. 사이리스터 소자는 Turn-on만 가능한데, 이때 Turn-on 시간을 조절함으로써 흐르는 전류의 크기를 제어함. 전류형은 최대 1100kV, 11GW급 이상의 대용량 설비가 가능하고 전력 손실률도 0.7%수준으로 낮다는 점에서 장점을 가지고 있음. 하지만 전류형은 무휴전력을 사용하므로 이를 위한 별도의 설비가 필요하고 설치면적을 많이 차지하며, DC Grid 적용이 어렵다는 단점이 있음. 2) 전압형 HVDC는 IGBT 반도체 소자를 사용하는데, 이 소자는 자체적으로 Turn-on/off 능력이 있는 일종의 스위칭 소자임. 이를 통해 고속으로 교류를 직류로 바꿀 수 있어 실시간 양방향 송전이 가능함. 시스템 구성이 간단해 필요한 설치면적이 작고, DC Grid를 적용할 수 있어 신재생에너지 계통 연계에 유리함. 하지만 전류형 대비 전력 손실률이 높고 설치비용이 비싸다는 단점이 있음.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #8. ● 직류 송배전, 변압기, 그리드 현대화 및 디지털화가 이끌 전략산업 ○ 발전부터 소비까지 밸류체인 단계별 주요 이슈 1) 발전 단계 : 재생에너지의 간헐성과 낮은 예측가능성으로 인해 재생에너지 발전 비중 증가가 전력망 안정성에 측면에서 부담이 되고 있음. 2) 송배전 단계 : 발전용량은 증가하였으나 송배전 인프라 부족함. 그리고 송배전 케이블의 노후화 3) 변전 단계 : 탄소중립 달성 기조 강화와 AI확산으로 인해 전력 생산량이 늘어나면서 대형 변압기 수요가 늘어나고 있는데 반해 공급이 탄럭적으로 늘어나지 않고 있음. 또한 배전 변압기의 노후화 이슈도 부각 4) 소비단계 : 에너지 생산과 소비가 동시에 일어나는 에너지 프로슈머가 활성화 되며 에너지를 개인이 직접 만들고 판매함으로써 전력 산업의 구조적 변화가 나타나고 있음. 이들 이슈들을 극복하기 위해 주목해야 하는 분야는, 1) 직류전기 송배전 (HVDC 및 DC배전) 2) 주요국 중심 변압기 수출 (중대형 변압기, 배전 변압기) 3) 그리드 현대화 및 디지털화 (전선 및 실시간 모니터링/제어, 양방향 통신을 위한 스마트그리드) ● 직류 전기 시대 대비 : HVDC 및 DC 배전 현대 그리드의 근간은 교류 시스템으로, 대부분의 전력 인프라는 교류 시스템을 기본으로 설계, 운영되고 있음. 하지만 교류는 사용할 수 없는 무효전력(부하에서 소비되지 않고 발전소와 부하 사이에서 흐르는 전력)이 존재하고, 전류의 방향이 바뀌면서 전자파가 발생함. 전자파 발생 문제로 인해 국내에서도 송전탑 건설 문제를 두고 수용성의 문제가 대두되고 있음. 교류시스템의 단점을 해소할 수 있는 방안으로 DC가 주목을 받고 있음. DC전력 전송 기술은 전압에 따라, HVDC(초고압 직류송전), MVDC(중전압 직류배전), LVDC(저전압 직류배전)로 구분됨. 1) HVDC : 100kV 초과 고압으로 대규모 장거리 송전에 적합하게 상용화된 방식 2) MVDC : 100kV 이상 고압직류 선로와 1.5kV이하 저압직류 지선을 연결하며 중규모, 중거리 전력 전송에 적합한 방식이나 아직 국제 표준이 수립되지 않은 기술 개발 초기 단계임. 3) LVDC : 1.5kV 이하 저압으로 건물 등 직류 부하 공급에 활용할 수 있는 방식으로, 현재 상용화 초기 단계로 제도(기술표준, 요금 등) 수립 단계에 있음. 미래 전력 산업은 직류 전기 시대로 DC 송배전 분야에 적극적으로 대응해야 함. DC 송전분야에서는 HVDC가, DC 배전분야에서는 LVDC가 주목을 받고 있음.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #7. ● 소비 : 에너지 Prosumer 등 전력 산업의 구조적 변화 부상 과거에는 발전부터 소비까지 전기가 일방향으로 흘러가는 구조였으나, 이제는 에너지의 소비자가 생산자가 되는 ‘에너지 프로슈머’가 활성화되는 전기의 양방향 수송이 가능 해졌음. 일반적인 에너지 프로슈머의 거래 방식은, 1) 상계거래 방식 : 태양광 패널 등 신재생발전을 통해 직접 전력을 생산, 소비한 후 남는 전력을 전력회사로 보내면 사용자의 전기요금을 차감해주는 방식. 2) 중개시장 판매 방식 : 개인이 생산, 소비하고 남은 전력을 중개사업자가 대신하여 도매시장에서 거래하고 이에 대한 수익을 개인과 공유하는 방식 3) P2P(peer to peer) 방식 : 개인간 거래로 남은 전력에 대해 그 양과 가격을 확정하여 p2p플랫폼 상에서 사고 파는 방식 에너지 프로슈머의 거래 방식은 생산자와 소비자의 경계가 허물어지고 양방향을 넘어 다중방향으로 전력 거래가 일어날 수 있는 기반을 만들게 될 수 있으며 이는 전력산업의 구조적인 변화가 일어나고 있는 것임. 특히 P2P 전력거래 모델은 그리드 전체에서 재생에너지 수용도와 유연성을 높이고 보조 전력서비스로서 전력계통에 기여할 수 있음. 전력 산업의 구조적 변화를 세분해 보면, 1) 소비자가 직접 에너지를 만듦 개인은 신재생에너지 그 중에서도 태양광 발전기를 통해 소규모 태양광 모듈을 주택의 지붕이나 공터에 설치하여 전력을 생산함. 소비자는 생산된 에너지를 저장하고 저장된 에너지를 비싼 시점을 택하여 판매할 수 있어야 함으로 ESS가 필요함. 전력 인프라 관점에서 소비자의 에너지생산(에너지 프로슈머)은 태양광 패널과 ESS 수요 증가 및 전력계통과 잉여전력의 연계 이슈 등이 중요해짐. 2) 만든 에너지를 직접 판매 판매 대상이 전력 회사인 경우 잉여 전력을 전력계통에 송출 및 연계하기 위한 방안을 마련해야 함. 개인에게 판매할 경우에는 개인간 거래를 지원할 수 있는 플랫폼을 확보해야 함. P2P 거래 모델은 물리적인 인프라 구축 뿐 아니라 디지털 플랫폼 구축도 필요한데, 개인 간 거래에서 발생하는 데이터가 수집되면 전력 시스템의 신뢰도와 안정성을 확보하기 위해 분석되어야 하기 때문. 이런 맥락에서 블록체인과 같은 분산원장 기술도 필요함. 블록체인 기술은 프로슈머 간 전력거래시 P2P모델에서 거래 비용을 줄이는데 기여할 수 있음. (중개자 제거, 투명성과 신뢰도 향상, 스마트 계약, 실시간 결제, 운영 효율성 등) 전력 인프라 관점에서 볼 때, 소비 주체의 에너지 판매는 물리적 인프라(인버터나 AMI 등) 뿐만 아니라 디지털 플랫폼 구축을 촉진한다는 점을 들 수 있음. ○ 국내에서 전력유통의 구조적 변화 국내에서는 2021년 직접전력구매제와 재생에너지 전력구매계약(PPA, Power Purchase Agreement)이 도입되면서 한국전력이 전력소매를 담당하는 구조에서 변화가 생기기 시작하였음. 개인이 에너지 생산 및 판매를 하는 전력유통 구조의 변화는 마이크로그리드, 더 나아가 스마트그리드와 같은 새로운 모델을 활성화시킬 수 있음. 2025년 3월, 정부는 ‘전력직접구매제도 정비를 위한 규칙개장(안)’을 의결하였음. 규칙개정안이 통과되면서 전력 수요 기업은 한국전력을 거치지 않고 전기를 직접 구매할 수 있게 되었음. 전력직접구매를 최초로 신청한 기업인 SK어드밴스드는 향후 전력거래소를 통해 발전사가 생산한 전기를 직접 구매할 수 있게 되었음.

※ 전고체 배터리 산업화 및 업체별 현황 ● 전고체배터리의 산업화 ○ 기술노선, 연구개발 및 현재 상황 배터리의 형태는 반고체에서 전고체로 점진적으로 전환 중에 있음 반고체 배터리의 에너지 밀도는 360Wh/kg에 도달하여 전기차에 적용될 수 있는 조건을 갖춘 상태임. 중국 Nio는 2023년 6월 360Wh/kg 반고체 리튬 배터리를 일부 차량에 적용 시도하였음. ● 업체별 전고체 배터리 기술 현황 ○ QuantumScape 산화물 전해질을 위주로 전고체 배터리를 개발하고 있음. QuantumScape QSE-5 B Sample : 에너지 밀도 301wh/kg 주요 협력사는 폭스바겐 그룹이며, 독일(폭스바겐과 합작)에서 20Gwh의 생산시설을 건설할 것을 계획하고 있음. ○ Solid Power 황화물계 전해질을 위주로 전고체 배터리를 개발하고 있음. Silicon EV Cell : 에너지밀도 390 Wh/kg ○ CATL 2023년 4월, 500Wh/kg의 에너지밀도를 가진 전고체 배터리가 출시되었음. ○ 간펑리튬 간펑리튬은 이미 전고체배터리의 전과정에 대한 전반적인 밸류체인을 형성하고 있으며, 황화물 전해질 및 원자재, 산화물 전해질, 금속리튬음극, 배터리셀, 배터리 시스템 등 전고체배터리의 핵심 단계에서 연구개발을 진행 중에 있으며, 생산능력을 확장하고 상업화를 위해 노력하고 있음. 간펑리튬은 전세계에서 유일하게 전고체배터리의 업스트림에서 다운스트림까지의 수직계열화를 이룬 업체임. 간펑리튬은 전해질 측면에서 황화물 및 산화물계 전해질을 수년간 연구 개발해왔음. LPSC/LPS/LGPS 및 기타 황화물계 고체 전해질을 공정 최적화를 통해 서브마이크로미터 수준의 황화물 전해질 초미세 분말(D50<1㎛)을 실현하였으며, 전도도 3mS/cm에 도달하였음. 초고이온 전도도 산화물 분말 재료의 개발이 완료되었으며 실온에서 LLZO 고체 전해질의 이온 전도도는 1.7mS/cm에 도달할 수 있고 LATP고체 전해질의 이온 전도도는 1.4mS/cm에 도달하였음. 폴리머 기반 고체 전해질은 5V 고압 내성을 달성하였고, 실온에서 이온 전도도가 0.5mS/cm를 초과하고 두께가 30㎛ 미만임. 음극 측면에서 간펑은 초박형 리튬벨트의 양산능력을 갖추었고, 가공성능, 수명(사이클), 전기화학적 안정성 등 다양한 요구에 맞춘 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있음. 간펑은 이미 300mm 폭의 초광폭 리튬벨트의 양산을 실현하였으며, 구리-리튬 복합벨트의 리튬 호일 두께는 3마이크로미터임. 초박형 리튬벨트 또는 구리-리튬 복합 벨트를 음극으로 사용하는 금속 리튬 배터리는 가장 발전 가능성이 높은 배터리로 간주되며, 리튬 금속 음극을 탑재한 간펑의 고체 배터리의 에너지 밀도는 500Wh/kg를 초과할 수 있음. 전고체 배터리 및 시스템 측면에서 간펑의 320Wh/kg 고체 배터리는 실리콘 탄소 음극을 사용하여 충방전 사이클 1000회를 도달할 수 있으며, 400Wh/kg 고체 배처리는 실리콘 탄소음극을 사용하여 사이클이 600회 이상을 구현할 수 있음. 500Wh/kg급 고체배터리는 리튬금속음극을 사용하여 이미 10Ah급 제품의 소량생산을 실현하였음. 간펑은 고체배터리의 상업화를 적극적으로 추진하고 있으며, 저고도 비행 상황에 적합한 고체 배터리 솔루션을 출시하고, 드론 및 eVTOL 기업과 협력을 체결하였음. 첫번째 샘플은 2025년 중으로 인도될 예정임. 자료인용 : Shengang Securities 발간 “가속 발전하고 있는 전고체배터리 산업” (2025. 04. 29)

※ 전고체 배터리의 문제와 해결책 ● 전고체 배터리가 해결해야 할 과제들 전고체 배터리가 풀어야 할 핵심 문제는 재료 성능, 계면 안정성, 공정 비용을 동시에 만족시켜야 하는 모순된 상황에 있음. ○ 전해질의 고유 문제점 1. 고분자(폴리머) 전해질 실온에서 이온 전도도가 낮고 기계적 강도가 좋지 못함. 덴트라이트로 인한 손상에 취약 2. 산화물 전해질 높은 강성은 전극 계면과의 접촉 불량 및 가공에 어려움을 초래함. 고온 소결 과정이 필요하며, 제조 비용이 높아짐. 3. 황화물 전해질 화학적 안정성이 좋지 않고(수증기와 만나면 독성 물질인 H2S가 생성됨), 리튬 금속 음극 계면에 대한 부작용이 많음. 4. 복합 전해질 상분리(Phase Separation, 전해질, 전극 또는 계면에서 서로 다른 상이 분리되어 독립적인 영역을 형성하는 현상) 또는 계면 임피던스 증가를 피하기 위해 무기충전재와 고분자 매트릭스의 밸런스를 잘 유지시켜줘야 함. ○ 전극 전해질 계면 문제 1) 물리적 접촉 불량 고체 전해질과 전극(특히 양극)의 고체-고체 접촉 면적이 작아 계면 임피던스가 높고 이온 전달 효율에 영향을 미침. 예) 산화물 전해질과 양극 입자 사이에 공급이 형성되기 쉽고, 고압(>MPa) 프레스 또는 액체/겔 계면층의 도입이 필요함. 2) 화학/전기화학적 부반응 1) 리튬 금속 음극은 황화물, 산화물 전해질과 반응하여 계면층(Li2S, Li2CO3 등)을 형성하여 저항을 증가시킴. 2) 고전압 양극재(예, NCM)과 전해질 계면의 산화 분해(특히 황화물계) ○ 덴트라이트 억제 문제로 인한 기계적 안정성 저하 고체 전해질의 국부적 결함 또는 응력 집중은 덴트라이트 성장을 유발하여 단락을 발생시킬 수 있음. 동적계면불안정성(Dynamic Interface Instability, 충방전 과정에서 전해질과 전극 간 계면에서 발생하는 시간에 따라 변화하는 불안정한 상태) : 순환 과정에서 리튬의 불균일한 착/박리 및 덴트라이트 형성을 악화시킴. 전류 밀도 및 전해질의 기계적 특성을 최적화 해야 함. ○ 제조 공정의 복잡성과 원재료의 합성 난이도가 높음. 황화물 전해질은 불활성 환경 보호(Glove box, 대기 중 산소와 수분으로부터 전고체 배터리 재료를 보호하기 위해 사용되는 밀폐된 작업환경을 의미)가 필요함. 산화물 전해질은 고온 소결로 인해 에너지 비용이 많이 듦. Li6PS5CI의 희소 금속과 같은 고순도 원료 비용이 증가함. ○ 대량양산 문제 초박형 전해질층의 제조 수율이 낮음. 전극-전해질 일체화 통합 공정(건식 압착, 공소결 방식 등)은 아직 기술적으로 성숙되지 않았음. ○ 성능 및 수명문제 1) 낮은 저온 성능 : 폴리머 전해질은 저온에서 이온 전도도가 급격히 감소하고 온도가 감소함에 따라 황화물, 산화물 계의 계면 임피던스가 증가함. 2) 수명문제 : 계면 부반응이 지속적으로 축적되고 리튬 금속의 부피 변화로 인해 전해질이 파열되고 용량이 빠르게 감소함. ● 문제 해결 솔루션 및 연구동향 1) 재료 혁신 : 단일 이온 전도성 폴리머, 공기 안정성 황화물(Li6PS5CLBr 등) 또는 유연한 산화물 필름을 개발 2) 계면 공정 : 버퍼층(Li3N, LiF 코팅 등)을 도입하거나 안정적인 계면을 형성 3) 복합 전해질 설계 : 폴리머-황화물 복합(유연성 및 높은 전도도 고려), 산화물-폴리머 복합(계면 임피던스 감소), 고체-액체 전해질 혼합(점진적으로 혼합 고체-액체, 준고체에서 전고체로 진화) 자료인용 : Shengang Securities 발간 “가속 발전하고 있는 전고체배터리 산업” (2025. 04. 29)

※ 주요 전고체 배터리 기술경로 : 폴리머계, 산화물계, 황화물계 ● 폴리머계 전고체 배터리 고분자 고체전해질(Polymer Solid-state Electrolytes)은 고분자 매트릭스(예, 폴리에스터, 폴리효소 및 폴리아민 등)와 리튬염으로 구성되며, 작동 매커니즘(이온전달 매커니즘)은 일반적으로 고분자 세그먼트의 국소운동(세그먼트 이완)이 리튬 이온의 이동 경로를 제공함. 대표적인 재료는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리불화비닐리덴, 폴리메탈메타크릴레이트, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리염화비닐리덴 및 단이온성 고분자 전해질 등이 있음. 폴리머 배터리의 최대 장점은 가공이 용이하다는 점임. ○ 주요 기술적 난제 1) 낮은 실온 전도도 : 고온 작동을 위한 새로운 폴리머 합성 기술 개발이 필요함. 2) 큰 계면 임피던스(전류의 흐름을 방해하는 저항 값) : 전극과 고체 전해질 사이의 접촉이 불량하여 전하 전달 시 저항이 높음. 3) 기계적 특성 : 유연성과 강도를 균형있게 조절하여 리튬 덴드라이트를 억제해야 함. 4) 사이클(수명) : 계면 부반응이 장기간 충반전 후 증가할 수 있음. ● 산화물계 전고체 배터리 산화물계 고체전해질(Oxide Solid-State Electrolytes)은 금속 산화물의 성격을 지닌 무기 고체 이온 전도체로, 결정 구조의 결함이나 채널을 통해 리튬이온(또는 나트륨 이온 등)의 효율적인 이동을 구현할 수 있음. 대표적인 재료로는 1) 가넷 산화물(LLZO) : 예, Li7LA3Zr2O12는 도핑(AL, TA, NB)을 통해 입방상 구조를 안정화할 수 있음. 2) 페로브스카이트 산화물(LLTO) : 예, Li3xLa2/3-xTiO3는 이온 전도도가 높지만 리튬 금속 음극에서 불안정함. 3) NASICON형 산화물 : NASICON형 구조 고체 전해질의 일반식은 Li[A2B3O12]이며, 여기서 A와 B는 각각 4가 및 5가 골격 이온을 나타냄. 일반적인 NASICON구조의 고체 전해질은 화학적 조성에 따라 LiZr2(PO4)3(LZP), LiTi2(PO4)3(LTP) 및 LiGe2(PO4)3(LGP)로 나눌 수 있음. 4) LiPON 필름 : 비정질 리튬 인산염 질소 전해질, 필름 배터리에 사용되며 전도도는 낮지만 계면 안정성이 우수함. ○ 핵심장점 1) 높은 이온 전도도 : 일부 산화물(LLZO 등)의 실온 전도도는 액체 전해액에 가깝고 가열 없이 작동할 수 있음. 2) 우수한 안정성 : 우수한 열 안정성 및 기계적 특성, 우수한 고온 내성, 공기 안정성, 리튬 덴트라이트 방지 3) 넓은 전기화학적 창은 고에너지 밀도 양극재료에 적합함. ○ 주요 기술적 난제 1) 인터페이스 문제 1-1) 강성접촉 : 산화물의 높은 경도와 전극과의 접촉불량으로 인해 계면 임피던스가 커짐. 1-2) 화학적 호환성 : 일부 재료(예, LATP)는 리튬 금속과 반응하여 불활성화 층을 형성하여 저항을 증가시킴 2) 강한 취성(재료가 외부힘에 의해 쉽게 깨지거나 부서지는 성질) : 기계적 가공이 어렵고 초박형 전해질 층을 만들기 어려움 3) 비용 및 공정 : 고온소결은 에너지 소비가 높고, 필름 기술의 비용이 비쌈. ● 황화물계 전고체 배터리 황화물 고체 전해질(Sulfide Solid-State Electrolytes)은 황화물을 베이스로 하는 무기 고체 이온 전도체의 일종으로 황으로 구성된 유연한 결정구조를 통해 리튬이온의 효율적인 이동을 구현할 수 있음. 실온 이온 전도도는 액체 전해액에 필적하거나 그 이상일 수도 있어, 현재 전고체 배터리 분야에서 가장 뜨거운 분야임. 대표적인 재료로는 1) Li-P-S 계통 1-1) 75Li2S-25P2S5(Li3PS4) : 리튬 안정성과 공기 안정성이 우수함. 1-2) 70Li2S30P2S5(Li7P3S11) : 이온전도도가 높음. 2) Li11-xM2-xP1+xS12(M=Ge, Sn, Si) 계통 2-1) Li2S-GeS2-P2S5는 이온전도도가 높음. 3) Li6PS5X(X=CI, Br, I) 계통 3-1) Li10GeP2S12 전해질에 비해 Li6PS5X는 화학적 및 전기화학적 안정성이 더 우수함. ○ 핵심장점 1) 매우 높은 이온 전도도 : 실온 성능이 우수하고(Li10GeP2S12가 10-2S/cm 수준에 도달함), 가열 없이 효율적으로 작동할 수 있음. 2) 우수한 계면 접촉 : 황화물질은 표면이 부드럽고 전극과 밀접하게 접촉하기 쉬워 계면 임피던스를 감소시킴. 3) 넓은 전압 창 : 고전압 양극(고니켈 삼원계 재료 등)에 적합함. ○ 주요 기술적 난제 1) 낮은 화학적 안정성 : 공기 중의 수증기와 반응하여 독성가스인 H2S를 생성하기 쉬워, 매우 엄격한 불활성 대기 보호(예, 글로브 박스)가 필요함. 리튬금속 음극과 장기간 접촉하면 계면 부동태화층(예, Li2S)이 형성될 수 있음. 2) 기계적 강도가 낮고 성질이 부드러워 덴트라이트를 억제하기 어려움 (복합 강화 재료가 필요함) 3) 비용 및 공정 : Ge원소는 고가이며(예, LGPS) 합성공정은 산소와 습도를 엄격하게 제어해야 함. 3가지 고체 전해질 기술 중, 산화물 전해질이 가장 빠르게 발전하고 있으며, 반고체 및 준고체 배터리는 단기적으로 대량 생산이 가능할 것으로 기대됨. 황화물 전해질은 생산비용이 높고 기술적 어려움이 있음에도 불구하고 높은 잠재력을 지니고 있음. 자료인용 : Shengang Securities 발간 “가속 발전하고 있는 전고체배터리 산업” (2025. 04. 29)

※ 전고체배터리의 기본구조와 원리 전고체 배터리의 핵심은 고체 전해질을 사용하여 기존 리튬이온배터리의 액체 전해질을 대체하는 것으로, 이를 통해 안전성과 에너지밀도를 높일 수 있음. ○ 전고체배터리의 장점 1) 액체전해질에 비해 고체 전해질은 휘발되지 않고 일반적으로 불연성이기 때문에, 전고체 배터리는 우수한 안정성을 가질 수 있음. 2) 고체 전해질은 넓은 온도 범위에서 안정적으로 유지될 수 있기 때문에 넓은 온도 범위 특히 고온 성능이 뛰어남. 3) 일부 고체전해질(산화물, 폴리머)은 수분에 민감하지 않고 공기 중에서 양호한 화학적 안정성을 유지할 수 있기 때문에 전고체배터리의 제조 전과정이 반드시 불활성 환경일 필요가 없음. 이는 제조 원가를 낮추는데 도움이 됨. (황화물은 수분에 민감) 4) 일부 고체전해질 재료는 전기화학적 창(전해질 물질이 안정적으로 작동할 수 있는 전압 범위)이 넓어 고전압 전극 재료를 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 이는 배터리의 에너지 밀도를 크게 높일 수 있음. (이를 위해 현재는 전극과의 계면 반응을 개선해야 함) 황화물계 전기화학적 창 : 0V – 5V이상 산화물계 전기화학적 창 : 0V – 6V이상 폴리머계 전기화학적 창 : 4 – 4.5V로 상대적으로 좁음. 고체 배터리는 반고체, 준고체, 전고체로 나뉠 수 있으며 반고체 및 준고체 배터리는 소량의 액체 전해질을 포함하고 있으며, 전고체는 액체 전해질이 포함되어 있지 않음. 양극재료에 따라 고체배터리는 고체 리튬이온 배터리와 고체 리튬금속 배터리로 나뉠 수 있음. 이 중 고체 리튬이온배터리는 기존 리튬이온배터리와 같이 흑연이나 실리콘을 음극으로 사용하며, 고체 리튬금속 배터리는 금속리튬을 음극으로 사용함. ○ 전고체 배터리 주류 기술 전고체 배터리는 빠른 이온 전도체 전해질이 기초가 됨. 현재 전고체배터리는 내부저항이 높기 때문에 전고체 배터리의 장점을 최대한 활용하기 위해 전기 전도도가 높은 전해질 재료의 개발이 기초가 됨. 전해질 재료의 성능은 배터리의 전력밀도, 수명(사이클) 안정성, 안전성, 고온 및 저온 성능 및 수명을 좌우함. 일반적으로 이상적인 전해질은 1) 비교적 높은 실온 전도율을 가지고 있어 배터리의 출력과 신뢰성을 높여야 함. 2) 리튬이온은 전해질을 통과할 수 있지만 전자는 통과할 수 없어야 함. 3)전해질은 최정전위와 최음전위 사이에 안정적으로 존재하며 전기화학적 창은 가능한 넓어야 함. 4) 전극재료와 호환되지만 전극재료와 반응하지 않아야 함. 5) 열안정성이 좋고, 내습환경, 기계 성능이 우수해야 함. 6) 원료를 얻기 쉽고 합성공정이 간단하고 비용이 저렴하고 친환경적이어야 함. 고체 배터리의 주료 기술은 고체전해질의 차이에 따라, 폴리머, 산화물, 황화물의 3가지 유형으로 나뉠 수 있으며, 이 3가지 기술은 각각 장단점을 지니고 있음. 자료인용 : Shengang Securities 발간 “가속 발전하고 있는 전고체배터리 산업” (2025. 04. 29)

※ 휴머노이드 로봇, 저고도 비행체 등 신사업으로 가속 발전하고 있는 전고체 배터리 산업 2025년 2월 개최된 제 2회 ‘중국 전고체 배터리 혁신 발전 정상 포럼’에서 전고체 배터리 혁신과 도전에 대한 논의가 있었으며, 많은 전문가들은 전고체 배터리가 2027년에 양산(소량)되어 차량에 장착될 것으로 예상하였음. 2024년 3월, 중국 공업정보화부, 과학기술부, 재정부 및 중국민용 항공국은 ‘일반 항공 장비 혁신 응용 실행방안(2024 – 2030년)을 통해 400wh/kg급, 충방전사이클 1,000회 이상의 항공용 리튬 배터리 제품 양산을 추진하고, 500wh/kg급 배터리의 응용 검증을 하기로 하였음. 2030년까지 대규모 상업적 양산을 실현하도록 노력하기로 하였음. 저고도 항공, 휴머노이드 로봇 분야 등이 빠르게 발전하면서 높은 안전성과 높은 에너지밀도(경량화)를 주요 요구 사항으로 하는 새로운 산업으로 인해 전고체 배터리의 발전 속도는 강하게 자극 받을 것임. ○ 전고체 배터리 핵심기술 전고체 배터리의 핵심은 고체 전해질을 사용하여 기존 리튬이온배터리의 액체 전해질을 대체하는 것으로, 이를 통해 안전성과 에너지밀도를 높일 수 있음. 전고체배터리의 주요 기술은 고체 전해질에 따라 폴리머, 산화물, 황화물의 3가지 범주로 나뉠 수 있음. 산화물 전해질의 진전이 가장 빠르며, 반고체 및 준고체 배터리의 중단기 양산이 가능할 것으로 기대됨. 황화물 전해질은 생산원가가 높고 기술 난이도가 높지만, 배터리 성능이 우수하여 많은 글로벌 선두업체들이 개발을 진행 중에 있음. 기술적 난관을 돌파하면 장기적으로 가장 큰 잠재력을 지니고 있음. 고분자(폴리머) 전해질은 산화물과 황화물과 결합하여 전해질, 전극 계면의 유연성을 향상시켜 전고체 배터리의 사이클(수명)을 향상시킬 수 있음. 전고체 배터리의 핵심 도전 과제는 재료성능, 계면안정성, 공정비용임. 전고체 배터리의 상업적 양산을 위해서는 여전히 기술과 비용 문제를 극복해야 하지만, 저고도 비행체, 휴머노이드 로봇 분야의 빠른 발전과 높은 안전성 요구 및 높은 에너지밀도(경량화)와 같은 새로운 전기환경은 전고체배터리의 발전을 가속 시킬 것임. 전고체 배터리는 리튬(탄산리튬)에 대한 수요를 증가시킬 것으로 예상됨. ○ 간펑리튬 간펑리튬은 이미 전고체배터리의 전과정에 대한 전반적인 밸류체인을 형성하고 있으며, 황화물 전해질 및 원자재, 산화물 전해질, 금속리튬음극, 배터리셀, 배터리 시스템 등 전고체배터리의 핵심 단계에서 연구개발을 진행 중에 있으며, 생산능력을 확장하고 상업화를 위해 노력하고 있음. 간펑리튬은 전세계에서 유일하게 전고체배터리의 업스트림에서 다운스트림까지의 수직계열화를 이룬 업체임. 자료인용 : Shengang Securities 발간 “가속 발전하고 있는 전고체배터리 산업” (2025. 04. 29)

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #6. ● 수급불균형으로 인한 변압기 공급부족 ○ 수급불균형으로 인한 대형 변압기(LPT) 리드타임 증가 글로벌적으로 전력소비량이 증가하면서 발전시설의 용량도 확대되어 왔음. 발전시설의 확대는 대형변압기 시장의 성장으로 연결됨. 대형변압기는 고객별 상세 주문 조건에 따라 하나씩 제작되기 때문에 리드타임이 길며, 제작 과정에서 숙련된 인력이 반드시 필요한 특성을 지니고 있음. 즉, 단시간 내 대형변압기의 수요 증가분만큼 공급량이 증가하기 어려움. 미국 내에서 제조된 대형변압기의 리드타임은 5 - 12개월이며, 미국 외 국가에서 제조되는 대형변압기는 6 - 16개월 수준의 리드타임을 가지고 있는 것으로 추정되고 있음. 만약 수요가 공급보다 많을 경우 리드타임이 18 - 24개월까지 증가할 수 있고, 핵심 부품의 조달 부족 등의 상황에서는 5년까지도 늘어날 수 있음. 2024년 7월 KOTRA가 작성한 미국 변압기 시장 동향에 따르면, 변압기 제조 리드타임은 지난 2년간 지속적으로 증가해 평균 115주(28개월) – 130주(32개월)에 달하는 것으로 조사되었음. 특히 변전소 전력변압기, 발전기 승압변압기와 같은 대형 변압기의 리드타임은 약 30개월에서 약 52개월에 달하고 있음. 대형변압기는 제조공정 특성상 숙련된 노동력이 필요해 단시간 내 공급량을 늘리기 어려워 공급부족을 단시간 안에 해결하기 어려움. ○ 변압기 제조공정 : 변압기 공급은 비탄력적 구조를 지니고 있음. 변압기 제조공정은 권선공정(구리를 원형에 권선기에 감음), 철심가공공정(전기강판을 절단), 철심적층공정(전기강판을 자기회로 구성을 위해 쌓음), 본체조립공정, 본체진공건조공정, 총조립공정, 최종 시험으로 나뉨. 조립과정에서 오차가 발생하면 제품의 안전성과 신뢰성에 문제가 생겨 숙련된 기술이 필요함. 변압기 제조공정은 수작업의 비중이 높아 노동 집약적임. 특히 권선공정, 철심적층공정, 본체조립공정, 최종시험 등에서 수작업이 요구되며 보통 3개월 이상의 숙련과 1년 이상의 실무경험이 있어야 생산라인에 투입될 수 있음. 또한 각 단계마다 고객의 다양한 요구사항에 정확히 대응해야 함. 변압기 공급은 비탄력적 구조를 지니고 있음. ○ 배전 변압기 공급 부족으로 리드타임과 가격 모두 상승 대형 변압기와 마찬가지로 배전 변압기 또한 글로벌적으로 수요가 공급을 초과하는 상황이 최근 2 - 3년간 지속되어왔고 향후에도 이어질 전망. 전력소모량이 많은 AI로 인해 기존 사용했던 배전 변압기 보다 더 높은 용량의 배전 변압기가 많이 필요해 졌음. 기존 배전 변압기의 교체시기가 도달했음. 전기화를 일찍 시작한 선진국의 전력망 노후화 문제가 있는데, 특히 미국은 배전 변압기 노후화가 더욱 심함. 2024년 미국의 국립재생에너지연구소에 따르면, 미국 내에서 사용하고 있는 배전 변압기 6,000만 – 8,000만대 중 55%가 33년 이상 사용해 왔으며, 10년 미만으로 사용한 배전변압기의 비중이 낮을 것으로 추정되고 있음. AI의 영향으로 전기화가 더욱 강화될 것으로 예상되어, 선진국 외에 다른 지역에서도 배전변압기의 수요가 더욱 증가할 것으로 예상. ○ 미국의 배전변압기 수급불균형 20204년 NREL의 자료에 따르면, 미국은 유례없는 배전 변압기 공급부족 현상을 겪고 있으며, 이로 인해 배전 변압기 리드타임과 가격 변동이 일어나고 있음. 2022년 이전대비 배전 변압기 리드타임은 약 4배가 늘어 최대 2년까지 리드타임이 증가하고 있음. 배전변압기의 가격도 크게 상승하고 있음. 2024년 초 기준 과거 3년 전 가격과 비교했을 때, 배전변압기 가격은 4 - 9배까지 상승하였음. 배전변압기의 가격 상승은 코로나19 이후 주거용 상업용 시설 건설 재개로 배전 변압기의 수요가 증가하였고, 배전 변압기 생산에 적합한 노동력 부족, 원재료(전기강판, 알루미늄, 구리 등) 수급 문제 등 여러 문제가 동시다발적으로 일어난 결과임. 배전변압기 부족은 전력망에 치명적인 문제를 일으킬 수 있음. 미국에서는 공공유틸리티 프로젝트 중 약 20%가 배전 변압기 부족으로 인해 최소 되었거나 연기되었음.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #5. ● 변전 : 대형 변압기 리드타임, 배전 변압기 리드타임 및 가격 상승 변전은 전기를 발전소부터 소비처까지 수송할 때 적당한 전압으로 바꾸는 과정을 의미. 변전은 전기 수송과정에서 여러 차례 이뤄지는데, 발전소에서 송전할 때 전기 손실을 줄이기 위해 전압을 올리는 승압 과정, 고압 전기를 부하가 적절하게 사용할 수 있다록 전압을 내리는 강압 과정에서 변전을 함. 변전소를 구성하는 주요 기기는 변압기, 조상 설비(무효전력을 조정하는 설비), 개폐기(회로를 열고 닫을 수 있게 만드는 전기기기), 계기용 변성기(전압 또는 전류 레벨을 분리하거나 변환하는데 사용되는 고정밀 등급 전기기기), 계통 사고를 대비한 보호 계전기, 차단기, 배전반 등 다양한 기기들이 포함됨. 변전소의 핵심설비는 변압기이며, 변압기는 전력 변압기(Power Transformer), 배전 변압기(Distribution Transformer)로 나뉠 수 있음. 전력변압기는 승압과 강압을 모두 지원하는 변압기로 장거리 송전 시 전력 손실을 최소화하기 위한 초고압 변압기부터 최종 소비처에서 전력을 사용할 수 있는 저전압 변압기까지 포함함. 교류 전력을 송전하고 배전함에 있어 5가지 수준의 전압이 주로 사용됨. 1) UHV (Ultra High Voltage) : 1,100kV이상 2) EHV (Extra-High Voltage) : 345 – 765kV 3) HV (High Voltage) : 115 – 230kV 4) MV (Medium Voltage) : 34.5 – 115kV 5) 배전전압 (Distribution Voltage) 변압기의 특성과 전압을 이해하기 위해서는 정격용량(Capacity Rating) 단위인 VA(Voltage-Amperes)를 알아야 함. 정격용량은 변압기가 정상적으로 작동할 때 출력단에서 제공할 수 있는 안정적인 전력 용량을 말함. 정격 용량별 변압기 구분 1) 대형 변압기 (LPT, Large Power Transformer) : 100MVA 이상의 정격용량을 지니며, 입출력 전압 중 높은 쪽의 전압이 115kV이상의 특징을 지님. 대형변압기는 MV, HV, EHV, UHV의 송전시스템에서 사용됨. 2) 배전 변압기 : 5kVA – 5MVA사이 정격 용량을 지니며, 입출력 전압 중 높은 쪽의 전압이 35kV 이하인 변압기. 배전 변압기는 비교적 짧은 거리에서 전력을 원활하고 안전하게 보내는데 필요함.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #4. ● 송배전 : 발전량 대비 송배전망 부족 심화 및 노후화 ○ 송배전망 부족 : 인프라확충 속도를 늦추는 송배전망 투자부족 이슈 재생에너지, 원자력, 저탄소 발전 등을 중심으로 발전용량은 증가했지만, 송배전망 분야 투자는 정체되어 있었음. 즉, 재생에너지를 통한 전기 생산에만 집중하였고, 전력계통 연계 분야에서의 투자는 낮았음을 의미. 재생에너지 프로젝트 대기열 현황을 보면, 송배전망 부족이 전력수요 대응에 저해 요인임을 알 수 있음. IEA에 따르면, 2024년 9월 기준 글로벌 재생에너지 프로젝트 대기열은 태양광 1,800GW, 풍력은 1,080GW의 프로젝트가 전력계통에 연계되지 못하고 있음. ○ 송배전망 부족 : 전력망 효율성을 낮추는 송배전망 유연성 부족 재생에너지를 중심으로 발전량이 늘어나면 송배전망을 비롯한 전력계통의 유연성 확보가 필요함. 계통 유연성은 전력 수급의 변동성, 불확실성을 안정적으로 관리할 수 있는 계통의 능력을 의미. 변동성 재생에너지 증가는 기존의 구축된 송배전망의 경직성을 더욱 두드러지게 만들었음. 특히 신재생에너지 발전이 활발한 지역은 해당 지역에서 생산된 에너지가 다 소비되지 못하는 상황이 발생하므로 인근 수요처로 남는 전력을 전송해야 하는 일이 많아지면서 유연성 송배전망 구축 필요성이 더욱 커졌음. 전력자립을 이룬 지역에서는 그렇지 못한 지역으로 잉여전력을 보내야 하고, 전력자원을 이루지 못한 지역에서는 전력자립을 이룬 지역으로부터 전력을 공급받아야 하기에 송배전망의 유연성은 양방향성을 띔. 만약 송배전망 유연성이 확보되지 못하면 발전소의 가동을 강제로 차단하는 ‘출력제어’가 필요함. 송배전 단계에서 유연성을 확보하기 위해서는 국가 간 계통 및 시장 연계, HVDC(초고압 직류송전), 유연송전시스템(FACTS, Flexible AC Transmission System) 등의 새로운 송전 기술을 도입하면서 돌파구를 마련해야 함. ○ 송배전망 노후화 : 미국, 유럽 등 선진국 중심으로 노후화 부각 기존 송배전망 인프라의 노후화 또한 전기수요 대응을 위한 이슈임. 송배전 케이블 유형별 수명을 살펴보면, 지하, 해저 케이블은 약 40 – 50년, 철탑 등 지지물을 거쳐 공중으로 높이 설치하는 가공 케이블 (Overhead Line)은 약 50 – 60년임. 전기화를 일찍 시작한 미국, 유럽, 일본 같은 선진국에서는 교체 수요가 높음. 선진국은 사용가능 햇수가 20년이 초과된 노후 케이블이 절반 이상을 차지하고 있음. 미국은 전력망 주요 인프라의 심각한 노후화로 신규 발전 프로젝트가 전력망에 연결되기까지 최소 4 - 5년이 소요되는 문제를 겪고 있음. 미국은 대형 변압기와 송전선 노후화가 주요 이슈임. 미국 내 설치된 송전선의 70%는 최소 25년 전에 설치되었어, 대부분의 송전선은 교체 대상이라 봐도 됨.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #3. ● 발전 : 신재생에너지 발전 비중 증가, 그리드 약화 가능성 부각 (해결책은 ESS) 탄소중립의 필요성이 강화되면서 저탄소, 무탄소 발전원인 태양광 및 풍력을 중심으로 한 신재생에너지의 발전량과 발전 비중이 높아졌음. IEA에 따르면, 글로벌 신재생에너지 발전량은 2023년 8,969Twh, 2024년 9,848Twh였으며, 이 수치는 2025년 11,067Twh, 2026년 12,164Twh, 2027년 13,250Twh로 증가할 것으로 전망됨. 글로벌 신재생에너지 발전량은 2023년부터 2027년까지 CARG 10.2%로 빠르게 성장하고 있음. 국내의 경우도, 확정된 제11차 전력수급기본계획에 따르면, 신재생에너지 발전량이 2023년 56.6Twh에서 2030년에는 139.6Twh로 증가할 것임. 발전량 내 비중으로 2023년 발전비중 9.6%에서 2030년 21.7%로 크게 활대 될 것. ○ 변동성 신재생에너지 확대에 따른 전력계통의 부담 증가 신재생에너지 발전량 증가는 전력계통에 안정적인 전력공급을 저해할 가능성이 있음. 안정적인 전력공급을 위해 전력계통의 신뢰도, 적정성, 안전성 확보가 필수적임. 신뢰도는 전력계통을 구성하는 제반설비(발전, 송배전, 변전) 및 운영체계 등이 주어진 조건에서 의도된 기능을 적정하게 수행할 수 있는 정도를 말함. 적정성은 정상상태 또는 고장 발생시 소비자가 필요로 하는 전력수요를 공급해줄 수 있는 능력. 안정성은 예기치 못한 비정상 고장 시 계통이 붕괴되지 않고 견딜 수 있는 내구성을 의미. 태양광과 풍력은 변동성 재생에너지로 석탄화력, 원자력 같은 기존 발전원과 다른 특징을 가지고 있음. 변동성, 불확실성, 낮은 관성으로 인한 예비력 확보가 필요함. 변동성은 현재 시점 대비 미래 시점에서 변화하는 정도를 의미. 불확실성은 특정한 미래 시점에서 나타난 값이 예측치를 벗어난 정도. 낮은 관성으로 인한 예비력 확보는 변동성 재생에너지가 기존 발전원보다 관성이 낮아 일정한 주파수 유지가 어렵고, 전압의 변동폭이 높아지므로 전기 수급을 맞추려면 예비력을 갖추는 것이 필요. 변동성 재생에너지는 전력계통의 안정적인 전력공급을 위해 반드시 갖춰야 할 신뢰도, 적정성, 안전성 측면에서 부담으로 작용할 수 있어 그리드의 약화 가능성을 높일 수 있음. ● 발전방식별, 인버터 기반 전원별 주요 특성으로 본 변동성 재생에너지의 낮은 관성 원자력과 석탄화력 등 연료를 연소하여 증기로 회전체의 터빈을 돌려 전기를 생산하는 발전기들은 관성(Inertia) 에너지를 포함하고 있음. 관성은 주로 운동의 상태를 유지하려는 경향으로, 회전체의 터빈이 움직일 때 계속 회전력을 유지하고자 하는 힘이 관성임. 반면, 태양광과 풍력의 발전방식에는 관성이 없거나 약화되어 있음. 태양광 발전은 태양광 모듈을 통해 빛을 모아 직류로 전기를 생산하고, 풍력발전은 블레이드의 회전을 통해 기계 에너지를 전기로 바꾸기 때문에 회전체가 없음. ○ 관성의 전력계통에서의 역할 관성은 주파수(진동이나 파동 현상에서 1초 동안 똑 같은 상태가 반복되는 횟수)를 일정하게 유지함으로써 전압도 일정시간 단위로 변화하는 상태를 지속하게 해 줌. 이는 항상 전기의 수요와 공급이 맞아야 하는 전력계통 특성상 중요한 요인임. 하지만 변동성 재생에너지는 관성이 낮거나 없기 때문에 전력수급 불균형을 초래할 가능성이 높고, 주파수 및 전압 변동에 기민한 대응이 어려워 짧은 시간 내 부하 상승 또는 하락 시 사고로 이어질 가능성이 높음.

※ 전력인프라로 완성될 전기의 시대 (삼정KPMG 경제연구원 발간) #2. ● 미래는 전기의 시대 IEA의 ‘Electricity 2025’에 따르면, 2024년 글로벌 전기 수요는 4.3% 성장하였고, 2027년까지 CARG로 약 4%의 성장률을 보일 것으로 전망. 향후 3년 동안 글로벌 전기수요는 3,500TWh까지 증가할 것으로 예상하고 있는데 이는 인류 역사상 유례없이 높은 수준의 증가임. 국제재생에너지기구(IRENA)는 ‘World Energy Transition Outlook 2024’에서 2050년 최종 에너지 수요 중 전기 비중을 ‘각 국이 발표한 정책 수준’에서 28%, ‘지구 평균 기온 상승분을 1.5도 내로 제한’하는 시나리오에서는 52%까지 오를 것으로 예상하고 있음. 즉, 화석연료 대신 신재생에너지 중심으로 전기화가 이뤄져야 기후위기 대응 정책이 실효성을 가질 수 있다는 것을 의미. 전망 기관, 시나리오에 상관없이 전기 수요의 증가는 일관된 전망으로 미래는 전기의 시대라 할 수 있음. ● 탄소 감축, AI활용 니즈로 인한 전력수요 폭증 발전(전기, 열 생산)이 전기를 생산, 공급하는 분야라면, 전기의 최종 수요부문은 크게 산업, 수송, 건물로 구분될 수 있음. 앞으로 산업, 수송, 건물 분야에서 필요 전력량은 가파르게 증가할 전망. 1. 탄소 감축 필요성의 강화되며 최종 에너지 수요(산업, 수송, 건물)에서 전기의 중요성이 높아짐. ○ 산업분야 에너지 집약적인 제조업을 중심으로 한 산업 분야는 이산화탄소 배출량이 높음. 철강, 기초화학물질, 시멘트, 석유 정제, 반도체 제조 등 제품 생산에 막대한 에너지가 필요한 분야가 여기에 속함. 환경부가 발표한 2023 국가 온실가스 배출량 통계에 따르면, 산업분야 온실가스 배출량 비중은 38%로 수송, 건물분야 보다 높음. 탄소감축을 위해서는 산업분야에서 신재생에너지를 중심으로 한 전기화가 수반되어야 하며, 이는 전력 수요 증가로 이어짐. ○ 수송분야 수송분야에서는 탄소 감춤을 위해 내연차 대신 전기차가 부상하고 있어, 전기차 및 충전 인프라가 증가하며 전력 수요가 높아지고 있음. IEA는 전기차와 충전 인프라에 필요한 전력규모를 ‘The Stated Policies Scenario’에서 2025년 280Twh, 2030년 974Twh, 2035년 2,110Twh 수준으로, ‘The Announced Policies Scenario’ 에서는 2025년 285Twh, 2030년 1,130Twh, 2035년 2,540Twh 수준으로 전망하고 있음. ○ 건물(냉난방) 분야 건물 분야에서는 온실가스 배출량을 줄이기 위해 Power to Heat(P2H) 방법의 히트펌프를 냉난방 시스템에 사용하며 전력 수요가 증가하게 됨. 히트펌프는 기존 가스보일러 등 화석연료 기반 설비 및 에어컨을 대체할 수 있음. MarketsandMarkets에 따르면, 글로벌 히트펌프 시장 규모는 2024년 약 900억 달러에서 2029년 1,570억달러(CARG 11.8%)로 성장할 것으로 전망하고 있음. IEA ‘World Energy Outlook 2024’에 따르면 2023년 히트펌프는 글로벌 주거용 난방기기 판매량 중 12%의 비중을 차지하였으며, 2035년에는 이 수치가 3배 이상 확대될 것으로 전망하고 있음. 2. AI 활용도가 증대되면서 AI운영을 위해 기존보다 더 많은 전력이 필요해 졌음. IEA의 ‘Electricity 2025’에 따르면, 미국 내 데이터센터로 인한 전력소비량은 2014년 60Twh 수준에서 2023년 176Twh, 2028년 325 – 580Twh까지 확대될 전망. 미국 내 데이터센터 전력 소비량이 미국 전체 전력 소비량에서 차지하는 비율이 2023년 4.4%에서 2028년 6.7% - 12%까지 증가할 것으로 예상. 데이터센터 전력 소비 비중의 확대는 생성형 AI로 인해 필요 전력량이 크게 증가했기 때문. 미국 전력연구소(EPRI)에 따르면, 생성형 AI인 ChatGPT의 검색은 구글 검색 대비 약 10배의 전력이 더 필요함. 구글에서 검색 시 사용되는 전력은 0.3Wh 수준이지만, ChatGPT에서는 2.9wh 수준의 전력이 사용됨. 생성형 AI검색이 웹 검색과 통합될 경우 구글 검색보다 약 30배 전력 소모량이 높아짐. 구글의 AI 기능이 구글 검색에 통합된다면, 검색 당 전력 소모량은 6.9 – 8.9Wh로 ChatGPT보다 3배이상 높아질 수 있음. 하이퍼스케일 데이터센터는 대규모 워크로드에 맞게 최적의 네트워크 인프라, 효율적인 네트워크 연결기능, 대기 시간 최소화 등을 만족하는 데이터 센터임. 일반적으로 10만대의 서버를 초고속 네트워크로 운영하기 때문에 인공지능, 대규모 데이터 분석 등에 활용도가 높음. 하이퍼스케일 데이터센터의 증가는 많은 수의 서버 운영을 의미하는 만큼 각 데이터센터에서의 전력 수요도 계속해서 증가할 것임. ● 국내 전력 수요 전망 제 11차 전력수급기본계획에 따르면, 한국의 2038년 전력수요(하계 피크전력 기준) 129.3GW로 전망됨. 이는 2023년 98.3GW대비 31.5% 증가한 수치임. 이는 경제성장, 기후변화, 산업구조 및 인구변화전망을 토대로 반도체 클러스터 조성 등 첨단산업에서의 전력수요 증가, AI확대에 따른 데이터센터 시장의 성장, 산업 및 수송부문에서 탈탄소화를 위해 화석연료에서 무탄소 전원 중심의 전기화 수요까지 반영하고 있음.