2026, 01+02 VOL. 71

재생에너지 확대와 인공지능 산업의 성장으로 전력 시스템의 안정성과 효율성이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 에너지저장장치(ESS)는 전력 저장을 넘어 지능형 에너지 관리 플랫폼으로 진화하고 있다. 글. 함유진 참고자료. 탄소중립위원회, 한국에너지기술연구

지속 가능한 에너지 도입을 위한 기술

기후 위기 시대에 탄소 감축을 위한 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지의 도입은 지속 가능한 미래를 위한 중요한 기반이 된다. 그러나 자연 에너지원에 의존하는 재생에너지는 기상 조건에 따른 변동성이 크기 때문에 발전량을 정확히 예측하거나 수요에 맞춰 유연하게 조절하기 어렵다는 한계를 지닌다. 예를 들어 햇빛이 약하거나 바람이 불지 않는 날에는 에너지 공급이 충분하지 않을 수 있다. 이러한 재생에너지의 약점을 보완하기 위한 기술이 바로 ESS다.
ESS는 에너지저장장치(Energy Storage System)의 약자로, 생산된 전력을 저장해 두었다가 필요할 때 공급하여 에너지 효율을 높이는 시스템을 의미한다. 쉽게 말해 전력을 담아두는 거대한 저수지와 같은 역할을 한다. 전력의 생산량이 소비량보다 클 때는 남는 에너지를 저장하고, 반대로 생산량이 부족할 때는 저장해둔 전력을 방출하는 방식으로 전력 공급의 안정성을 유지한다.
ESS 시스템은 주로 리튬이온 배터리를 기반으로 하며 전력 변환과 흐름을 제어하는 전력변환장치(PCS), 배터리 상태를 실시간으로 감시하고 안전을 관리하는 배터리관리시스템(BMS), 전력 수요와 공급을 종합적으로 조정하는 에너지관리시스템(EMS)로 구성된다. 이 세 요소가 유기적으로 작동해 전력의 안정성과 안전성을 동시에 확보한다.

재생에너지 시대, 전력망의 핵심 인프라

최근 인공지능 산업의 급속한 성장과 함께 전력 수요가 폭증하면서 ESS에 대한 관심도 역시 빠르게 높아지고 있다. 특히 생성형 AI와 거대언어모델(LLM)을 운용하는 데이터센터는 고밀도의 연산 장치를 상시 가동해야 하므로 막대한 전력을 소모한다. 여기에 장비의 안정적인 운용을 위한 냉각 시스템까지 더해지면서 전력 수요는 감당하기 어려울 정도로 증가하고 있다.
특히 AI 데이터센터는 전력 공급이 중단될 경우 즉각적으로 연산이 멈추고 데이터 손실로 이어질 수 있어 안정적인 전력 확보가 무엇보다 중요하다. 전력 소비가 크게 늘어나면서 지속 가능한 에너지 시스템 구축이 전 세계의 필수 과제로 부상하고 있다. 이러한 환경에서 저장된 에너지를 활용해 필요 시 자체적으로 전력을 공급할 수 있는 ESS는 재난이나 위급 상황에서도 전력 공급을 유지할 수 있기에 AI 시대의 핵심 인프라로 주목받고 있다.
글로벌 ESS 시장에서는 중국 기업들이 한발 앞서 움직이고 있다. CATL은 지난해 나트륨이온 배터리 ‘낙스트라(Naxtra)’의 상용화 준비를 마쳤으며, BYD는 사우디 전력 회사와 대규모 ESS 프로젝트 계약을 체결했다. 북미 시장에서는 테슬라가 산업용 ESS 제품인 파워팩과 메가팩을 앞세워 주요 공급자로 자리 잡고 있다. 국내에서도 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온 등 주요 배터리 기업들이 ESS 사업 확대에 나서면서 에너지 저장 시장이 점차 활성화되고 있다.

인공지능과 결합한 ESS의 진화와 미래 비전

전 세계가 기후변화 대응을 위해 탄소중립을 선언하고 재생에너지 보급을 가속화하면서 ESS의 역할도 빠르게 확대되고 있다. 국내 ESS 시장은 과거 연이어 발생한 화재 사고로 안전성에 대한 우려가 커지며 성장세가 주춤했으나 이후 강화된 안전 규제에 대응해 배터리 열 관리, 화재 감지 및 자동 소화, 사전 진단 시스템 등 전 주기에 걸친 안전 관리 역량을 강화해 경쟁력을 회복하고 있다.
이제는 단순한 에너지 저장에서 ESS 운영 자체에 AI 기술을 결합하는 단계로 나아가고 있다. 과거에는 사람이 설정한 조건에 따라 작동했다면 이제는 AI가 기상 데이터와 전력 수요 패턴을 학습해 최적의 에너지 저장 및 방출 시점을 스스로 결정하는 ‘지능형 전력 인프라’로 변화하고 있는 것이다.
재생에너지 확대, AI 산업 성장, 전력망 안정화라는 과제가 맞물리면서 ESS는 전력의 단순 저장을 넘어 전력 시스템을 통합적으로 관리하는 필수 인프라로 자리 잡아 가고 있다. 기후 위기 대응과 미래 산업 경쟁력 확보라는 두 가지 목표를 동시에 달성하기 위해 ESS의 역할은 앞으로 더욱 확대될 것으로 전망된다.