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ESS(에너지 저장 시스템) 종합 보고서

1. ESS(Energy Storage System) 개요

ESS는 ‘Energy Storage System’의 약자로, 생산된 전력을 저장했다가 필요한 시기에 안정적으로 공급하는 시스템을 의미합니다. 신재생에너지 발전이 확대되면서 태양광이나 풍력 발전처럼 불규칙적으로 생산되는 전력을 효율적으로 활용하기 위한 필수적인 기술로 자리 잡고 있습니다. ESS는 전력 공급의 안정성을 높여 전력망의 효율을 극대화하고, 전력 피크 시간대에 전기를 방출해 전력 수요를 관리하는 역할도 수행합니다.

2. ESS 시스템 방식

저장 방식에 따라 ESS는 크게 기계적, 전기화학적, 열적, 화학적 에너지 저장 방식으로 분류할 수 있습니다. 각 방식마다 저장 원리와 특징이 달라 용도에 맞게 사용됩니다.

1. 기계적 에너지 저장 방식 (Mechanical Energy Storage) 운동 에너지나 위치 에너지를 이용해 전기를 저장합니다. 대용량 저장에 유리하지만, 넓은 부지가 필요하거나 설치 장소에 제약이 있는 경우가 많습니다.
   • 양수발전 (Pumped-Hydro Storage): 댐처럼 상부와 하부에 저수지를 만들어, 남는 전기로 하부 저수지의 물을 상부로 끌어올려 위치 에너지를 저장합니다. 전기가 필요할 때 물을 다시 하부로 내려보내며 터빈을 돌려 발전합니다. 현재 가장 널리 사용되는 대규모 ESS 방식입니다.
   • 압축 공기 에너지 저장 (Compressed Air Energy Storage, CAES): 남는 전기로 공기를 압축해 지하 동굴이나 용기에 저장합니다. 전기가 필요할 때 압축 공기를 방출해 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.
   • 플라이휠 (Flywheel): 원통형 회전체(플라이휠)를 고속으로 회전시켜 운동 에너지 형태로 전기를 저장합니다. 수초에서 수분 이내의 짧은 시간 동안 고출력 전력을 공급하는 데 적합합니다.
2. 전기화학적 에너지 저장 방식 (Electrochemical Energy Storage) 화학 반응을 통해 전기를 저장하고 방출하는 방식입니다. 우리에게 가장 익숙한 배터리가 여기에 속합니다.
   • 리튬 이온 배터리 (Lithium-ion Battery): 현재 ESS 시장에서 가장 많이 사용되는 방식입니다. 에너지 밀도가 높고 효율이 우수하며, 다양한 규모로 확장이 용이합니다. 전기차나 스마트폰 배터리로도 널리 사용됩니다.
   • 흐름 전지 (Flow Battery): 액체 상태의 전해액을 탱크에 저장하고 펌프로 순환시키면서 전기를 저장하고 방출합니다. 수명이 길고 대용량 저장에 적합합니다.
   • 납축전지 (Lead-Acid Battery): 가장 오래된 배터리 기술 중 하나로, 가격이 저렴한 편입니다.
3. 열에너지 저장 방식 (Thermal Energy Storage) 남는 전기로 물, 소금 등을 가열하거나 차갑게 만들어 열에너지를 저장합니다.
   • 용융염 저장 (Molten Salt Storage): 태양열 발전소에서 주로 사용되며, 태양열로 소금을 녹여 열에너지를 저장했다가 필요할 때 이 열로 증기를 만들어 발전합니다.
4. 화학적 에너지 저장 방식 (Chemical Energy Storage) 전기를 수소나 다른 화학물질의 형태로 변환하여 저장하는 방식입니다.
   • 수소 저장 (Hydrogen Storage): 남는 전기로 물을 전기분해하여 수소를 만들고, 이 수소를 연료전지 등을 통해 다시 전기로 변환해 사용합니다. 장기간 대용량 저장이 가능하지만, 변환 효율이 상대적으로 낮고 인프라 구축 비용이 높다는 단점이 있습니다.

3. 최근 이슈 및 시장 동향

3-1.ESS 관련 최근 뉴스 요약 (2025년 7월~8월)

• 뉴스
  • 정부 입찰 시장에서 전라남도 약진 최근 정부의 제1차 ESS 중앙계약시장 입찰에서 전라남도가 전체 물량의 92%를 확보했습니다. 이는 총 1조 5천억 원 규모의 사업으로, 재생에너지 발전이 많은 전남 지역의 전력 계통 안정화에 크게 기여할 것으로 보입니다.
    • 출처: 매일경제
    • 날짜: 2025년 8월 13일
  • 국내 배터리 기업들의 시장 경쟁 심화 전기차 시장 성장 둔화에 따라 배터리 기업들이 ESS 시장으로 눈을 돌리면서 경쟁이 치열해지고 있습니다. 특히, 1조 원 규모의 국내 ESS 입찰에서 삼성SDI가 전체 물량의 80%를 수주하며 업계의 이목을 집중시켰습니다.
    • 출처: 중앙일보
    • 날짜: 2025년 7월 26일
  • 글로벌 ESS 시장 성장 전망 글로벌 시장 분석 기관에 따르면, 전 세계 ESS 시장은 2025년 약 400억 달러 규모에 도달할 것으로 전망됩니다. 이러한 성장은 탄소중립 정책과 재생에너지 활용 증대에 따른 것으로, 한국 기업들이 기술력과 공급망 경쟁력을 바탕으로 북미 시장에서 높은 점유율을 차지하고 있습니다.
    • 출처: Global Market Insights
    • 날짜: 2025년 7월 2일
  • 정부의 ESS 정책 추진 정부는 전력망의 안정성을 강화하기 위해 차세대 전력망 추진단을 출범하고, ESS의 대규모 추가 구축을 발표했습니다. 이는 민간 투자를 촉진하고 안정적인 전력 공급을 확보하기 위한 노력의 일환입니다.
    • 출처: 정책브리핑
    • 날짜: 2025년 8월 11일
• 정부 5개년 계획: 정부는 **ESS 안전관리 5개년 종합대책(2025~2029년)**을 발표하며, ESS의 안전성을 높이고 산업을 활성화하기 위한 구체적인 계획을 제시했습니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.
  • 안전기준 강화: ESS에 사용되는 배터리, PCS 등 주요 부품의 안전 기준을 국제 표준에 맞춰 강화하고, 화재 발생 시 확산을 막기 위한 안전 기술을 개발합니다.
  • 안전점검 및 감독: ESS 시설에 대한 정기적인 안전점검을 의무화하고, 화재 예방 시스템을 구축하여 실시간으로 이상 징후를 감지합니다.
  • 산업 육성 지원: 안전성이 확보된 ESS 시설에 대해 보조금을 지급하거나 세제 혜택을 제공하여 ESS 보급을 확대합니다.
  • 인력 양성: ESS 관련 안전 전문가를 양성하고, 산업 현장의 안전관리 역량을 강화하기 위한 교육 프로그램을 운영합니다.
  • 장기적인 ESS 확대: 전력 계통 안정화를 위해 대용량 ESS 보급을 확대하고, 신재생에너지 발전소와 연계한 ESS 의무 설치를 강화할 계획입니다.
• 테슬라의 시장 주도: 전기차 기업으로 유명한 테슬라가 ESS 시장에서도 강력한 경쟁자로 부상하고 있습니다. 테슬라는 전기차 배터리 기술을 기반으로 대규모 BESS(배터리 ESS)를 공급하며 시장을 선도하고 있습니다.
• K-배터리 기업의 시장 공략 가속화: LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사는 미국 내 생산 시설을 확장하고 ESS 전용 배터리 개발에 나서며 글로벌 시장 공략에 적극적으로 나서고 있습니다.

4. ESS 관련 종목 상세 분류 및 설명

ESS는 크게 배터리/부품, 전력 변환/제어, 시스템 통합/솔루션의 세 가지 분야로 나뉩니다. 각 분야별 주요 기업과 특징은 다음과 같습니다.

(본 자료에서 제공되는 모든 정보는 시장 분석을 위한 참고 자료이며, 어떠한 경우에도 특정 투자 상품의 매매를 유인하거나 권유하는 투자 자문으로 해석될 수 없습니다.)

배터리 및 부품 제조:

• ESS의 핵심인 배터리 셀과 모듈, 그리고 관련 부품을 생산하는 기업들입니다.

• LG에너지솔루션 (373220): ESS용 배터리 생산 및 시스템 통합 분야에 진출한 글로벌 선두주자입니다.
• 삼성SDI (006400): 주택용부터 산업용까지 다양한 ESS용 대용량 배터리를 생산하며 시장을 공략하고 있습니다.
• SK이노베이션 (096770): SK그룹의 종합 에너지 기업으로, 친환경 에너지 솔루션의 일환으로 ESS 배터리 사업을 영위하고 있습니다.
• 유니테크노 (236440): 삼성SDI의 ESS 플랫폼 부품을 개발하고 있어 시장 성장의 수혜가 기대됩니다.
• 한중엔시에스 (347200): ESS의 안전성을 높이는 핵심 부품인 냉각장치를 제조하여 국내외 주요 ESS 기업에 납품합니다.
• 씨아이이에스 (265520): 2차전지 전극 공정 장비 생산을 통해 ESS용 2차전지 시장 성장의 수혜를 받고 있습니다.
• S세아메카닉스 (349140): LG에너지솔루션 등 주요 배터리 기업에 ESS용 배터리 모듈 및 부품을 공급하는 핵심 협력사입니다.
• 알에스오토메이션 (140670): ESS PCS(전력 변환 장치)를 제조하며 ESS 시장 성장에 기여합니다.
• 대진첨단소재 (034880): 미국 ESS 프로젝트에 2차전지 공정용 대전방지 트레이를 공급하고 있습니다.
• 애경케미칼 (161000): 나트륨이온배터리(SIB) ESS 시장 진출을 계획하고 있습니다.
• LG전자 (066570): 100kW급 ESS 완제품을 출시하며 태양광 인버터와 배터리 기술을 결합한 차세대 ESS를 선보였습니다.
• 삼화콘덴서 (001820): 전기를 일시적으로 저장하는 소용량 ESS인 ‘Green-Cap’을 생산/판매합니다.
• 신성에스티 (377220): ESS 관련 부품 제조설비를 설립하고 해외 고객사 확대를 추진 중입니다.
• 비츠로셀 (049960): 1차전지 제조 기술을 바탕으로 ESS 배터리 솔루션 시장 진출을 모색하고 있습니다.
• 피아이이 (289050): ESS용 배터리 셀 생산 및 안정성 극대화에 필수적인 솔루션을 제공합니다.
• 세방전지 (004490): 하이브리드-슈퍼커패시터 개발을 통해 ESS에 적용되는 부품을 만듭니다.
• 삼화전자 (001120): ESS 분야에서 페라이트 코어의 수요 증가가 예상되며 수혜를 받을 것으로 기대됩니다.

전력 변환 및 제어

• 배터리의 직류 전기를 교류로 바꾸거나 전력 효율을 관리하는 PCS(Power Conditioning System)를 생산하는 기업들입니다.

• 시스템 통합 및 솔루션: ESS 하드웨어와 소프트웨어를 결합하여 전체 시스템을 구축하고 운영하는 기업들입니다.
  • 포스코DX (022100): AI 및 스마트팩토리 기술을 ESS와 결합해 전력 조절 시스템을 구축하고 운영한 경험이 많습니다.
  • 서진시스템 (178320): ESS용 에너지 저장장치 케이스 등 하드웨어 부품을 전문적으로 생산하며 글로벌 기업들과 협력 중입니다.
  • SK디앤디 (210980): ESS를 활용한 전력중개사업(PMS)을 영위하며, 신재생에너지 개발 사업과 연계하여 ESS 사업을 확장하고 있습니다.
  • 누리플랜 (069140): 차세대 ESS 기술인 ‘바나듐 레독스 흐름전지(VRF-B)’를 개발하고 있습니다.
  • 유니온 (000910) & 유니온머티리얼 (047400): 바나듐 배터리 시장 성장에 따라 바나듐 원자재를 공급하는 기업으로 주목받고 있습니다.
  • 동국알앤에스 (050320): ESS 관련 사업을 추진하고 있으나, 아직까지 시장에서 주목할 만한 성과가 부족합니다.
  • 티플랙스 (081800): 바나듐 소재를 취급하며 바나듐 배터리 관련주로 언급됩니다.
  • 이엠 (085600): 바나듐 배터리 관련 기술 개발을 신성장 동력으로 추진하고 있습니다.
  • 그리드위즈 (458510): ESS와 발전소의 설치 및 유지보수 관리 업무를 수행합니다.
  • 한국전력 (015760): 하이브리드 ESS 연구 개발을 통해 전력망 안정화에 힘쓰고 있습니다.
  • 신성이엔지 (099430): 태양광 발전 시스템과 ESS를 직접 설치하는 사업을 영위하고 있습니다.
  • HD현대에너지솔루션 (322000): 태양광 모듈/셀 판매와 더불어 ESS 판매 비중이 확대되고 있습니다.
  • 대영에너지 (276240): 태양광 연계 ESS 설치 공사 등 시스템 구축 사업을 전문으로 하고 있습니다.

부록: 2차전지와 ESS의 차이점