ESS 산업 생태계의 위기와 회생: 안전과 경제성 사이에서 길을 찾다
1. 서론: 불이 꺼진 시장
2018년, 국내 ESS 시장은 전년 대비 설치량이 380% 증가하며 폭발적으로 성장했다. 947개소, 36GWh 규모의 신규 설치가 이루어졌고, 업계는 황금기를 맞이하는 듯했다. 그러나 그해 5월부터 시작된 화재의 연쇄는 모든 것을 바꾸어 놓았다.
2020년 2월 현재, 1,622개 사업장에 ESS가 보급되어 있었고, 이 중 28개 사업장에서 화재 사고가 발생하여 사업장 기준 화재 발생 확률은 1.73%에 달했다(citation:3). 일반적인 전기 시스템 화재 사고율이 0.5%인 것과 비교하면 3배 이상 높은 수치다. 2022년 국내 ESS 설치 규모는 0.2GWh에 불과했다. "사실상 전멸 수준"이라는 업계의 표현이 과장이 아닌 셈이다.
앞선 일곱 편의 글에서 ESS 화재의 기록, 원인 분석, 기술적 대응, 제도적 변화를 살펴보았다. 이 마지막 글에서는 그 모든 변화의 이면에 존재하는 산업 생태계의 위기와 회생의 궤적을 추적한다. 삼성SDI와 LG화학을 중심으로 한 배터리 제조사들의 반박, 3차 조사까지 이어진 원인 규명의 긴 여정, SOC 제한 조치에 따른 경제적 손실, 보헙료 급등, 그리고 정부의 활성화 대책까지 — 안전과 경제성 사이에서 ESS 산업이 어떻게 균형을 찾아왔고, 앞으로 어떤 길을 걸어야 하는지를 종합적으로 조망하고자 한다(citation:6)(citation:9).
2. 두 번의 조사, 두 번의 충격: 원인 논쟁의 전말
2-1. 1차 조사: "시스템이 문제다"
2017년 8월 전북 고창에서 첫 ESS 화재가 발생한 이후, 2018년 5월부터 2019년 5월까지 22건의 화재가 잇달아 발생했다(citation:4). 정부는 2019년 1월 '민관합동 ESS 화재사고 원인조사위원회'를 꾸렸고, 약 5개월 만인 6월 11일 화재 조사 결과를 발표했다(citation:4)(citation:10).
당시 조사위는 ESS 설비 화재 사고의 원인으로 배터리 자체의 결함보다는 보호·운영·관리상의 문제를 더 주요하게 보았다(citation:4). 전기적 충격에 대한 배터리 보호 시스템 미흡, 운영환경 관리 미흡, 설치 부주의, ESS 통합제어·보호 체계 미흡 등 4가지 요인이 화재에 영향을 미쳤을 것으로 판단했다(citation:4)(citation:10).
일부 배터리 셀에서 극판 접힘, 절단 불량, 활물질 코팅 불량 등 제조상 결함은 확인했지만, 이러한 결함을 모사한 시험에서 화재는 발생하지 않았다(citation:4)(citation:10). "비슷한 셀을 제작해 충·방전 반복시험을 180회 이상 수행했으나 화재로 이어지지 않았다"는 것이 조사위의 평가였다(citation:4). 결함이 있는 배터리를 가혹한 조건에서 장기간 사용하면 위험요소가 될 수는 있지만, 이번 화재의 직접적인 원인은 아니라는 결론이었다(citation:4).
전체 ESS 화재사고 중 14건은 충전이 완료된 후 대기 중에 발생했고, 나머지 6건은 충방전 과정에서, 3건은 설치·시공 도중 화재가 일어났다(citation:10).
2-2. 배터리 제조사들의 반발
1차 조사 결과에 대해 배터리 제조사들은 반박에 나섰다. 삼성SDI와 LG화학은 상세 설명자료를 내고 발표 내용을 조목조목 반박했다(citation:1). LG화학은 "회사 자체 조사에서는 배터리 셀에는 문제없는 것으로 나타났다"고 밝혔다(citation:4).
삼성SDI의 반박은 더욱 구체적이었다. "조사단 조사 결과가 맞다면, 동일한 배터리가 적용된 현장에서도 화재가 발생했어야 하는데 그렇지 않았다"고 주장했고, "조사단이 주장하는 큰 전압편차는 충전율이 낮은 상태의 데이터로, 이는 에너지가 없는 상태에서의 차이므로 화재가 발생할 수 없다"며 조사단의 화재 원인 지목을 일축했다(citation:8).
LG화학도 "일부 사이트의 원인이 배터리 이상으로 추정된다는 조사단 발표와 관련해 배터리가 화재의 직접적인 원인은 아니라고 판단한다"고 반박했다(citation:8). LG화학은 지난 4개월간 실제 사이트를 운영하며 가혹한 환경에서 실시한 자체 실증실험에서 화재가 재현되지 않았고, 조사단에서 발견한 양극 파편, 리튬 석출물, 음극 활물질 돌기, 용융 흔적은 일반적인 현상 또는 실험을 통해 화재의 직접적인 원인이 아닌 것으로 확인됐다고 주장했다(citation:8).
2-3. 2차 조사: "역시 배터리가 문제였다"
1차 조사 결과와 안전강화대책이 발표되었음에도 불구하고, 2019년 8월 30일 예산을 시작으로 평창, 군위, 하동, 김해 등 4곳에서 추가 화재가 발생했다(citation:4). 정부는 2019년 10월 17일 전기, 배터리, 소방분야와 국회 등 전문가 20명으로 구성된 'ESS 화재사고 조사단'을 새로 구성했다(citation:4)(citation:7).
약 4개월에 걸친 조사 결과, 2차 조사는 1차와 "상당히 다른 방향"으로 나왔다(citation:4). 5건의 화재 중 4건에서 배터리가 발화 요인으로 나타났다(citation:1)(citation:4).
충남 예산에서는 운영기록을 통해 배터리가 발화지점인 것으로 분석되었고, 현장에서 수거한 배터리에서 내부발화 시 나타나는 용융 흔적이 확인되었다. 배터리에서 일부 파편이 양극판에 접착되어 있는 것과 배터리 분리막에서 리튬-석출물이 형성되는 것도 발견되었다(citation:1)(citation:7).
강원 평창에서는 운영기록을 통해 배터리가 발화점으로 분석되었으며, 과거 운영기록에서 충전 시 상한전압과 방전 시 하한전압의 범위를 넘는 충·방전 현상을 발견하였고, 배터리 보호기능도 일부 동작하지 않았던 것으로 확인되었다(citation:7).
경북 군위에서는 현장조사 시 수거한 발화지점의 배터리에서 내부발화 시 나타나는 용융 흔적을 확인했고, 전소되지 않고 남은 배터리 중 유사한 운영 기록을 보인 배터리를 해체 분석한 결과 음극활물질 돌기(Dendrite) 형성을 확인했다(citation:1)(citation:7).
경남 김해에서는 폐쇄회로 영상으로 배터리에서 연기가 발생함을 확인하였고, EMS를 통해 배터리가 발화지점인 것으로 분석되었다. 6개월 동안 화재가 발생한 지점의 배터리들 간에 전압편차가 지속적으로 커져가는 경향도 확인되었다. 유사 사업장에서 수거한 배터리를 해체·분석한 결과 양극판 접힘 현상, 분리막과 음극판의 갈변·황색반점이 발견되었으며, 정밀 분석 결과 구리와 나트륨 성분이 검출되었다(citation:7).
경남 하동만 배터리 이상으로 지목할 수 있는 단서가 없었다(citation:4). 하동은 ESS에 노출된 DC 충전부에서 외부 이물이 접촉하여 화재가 발생한 것으로 추정되었다(citation:7).
2-4. 실험이 증명한 것
조사단은 화재 사업장과 유사한 상황을 만들어 실험을 진행했다. 그 결과, 충전율(SOC)을 제한한 상태에서는 화재가 발생하지 않았으나 충전율을 높인 후에는 불이 나는 것을 확인했다(citation:4). 조사단은 "만충에 가까운 조건에서 충·방전을 반복해 운영했고 만충 후 대기시간도 길어 배터리에 영향을 미친 것으로 볼 근거를 확인할 수 있었다"고 설명했다(citation:4).
이 실험 결과를 토대로 "95% 이상의 높은 충전율 조건으로 운영하는 방식과 배터리 이상 현상이 결합되어 화재가 발생한 것으로 추정한다"는 결론이 도출되었다(citation:4).
2-5. 3차 조사: "모두 배터리 내부 이상"
2020년과 2021년에도 화재는 계속되었다. 전남 해남(2020.5), 충북 음성(2020.9), 경북 영천(2021.3), 충남 홍성(2021.4)에서 총 4건의 ESS 화재가 추가로 발생했다(citation:9).
'제3차 ESS 화재원인 조사단'은 이 4건의 화재에 대해 "종합검토 결과 4건 모두 '배터리 내부이상에 의한 화재'로 추정"했다(citation:9). 특히 전남 해남 화재는 "고충전율 사용이 화재발생 위험을 높이는 요인으로 작용한 것으로 판단"했다(citation:9).
조사단은 "1차 조사위와 2차 조사단 대책적용 전후의 화재통계 비교를 통해 1차 조사위와 2차 조사단 대책이 화재감소에 기여한 것으로 판단하며 본 조사단 조사결과와 대책도 ESS 화재사고 감소에 기여할 것으로 기대하고 있다"고 밝혔다(citation:9).
조사단은 또한 "전극코팅공정 기인 특정 이상현상 존재시 충전율이 높을수록 배터리 고장발생 확률이 높아짐을 확인했고, 이는 1차 조사위와 2차 조사단 화재조사에서 조사된 충전율과 화재발생과의 상관관계를 잘 설명함과 동시에 2차 조사단의 충전율 제한조치가 화재예방에 기여할 수 있음을 나타낸다"고 분석했다(citation:9).
2-6. LG화학의 자발적 전수 교체
3차 조사에서 주목할 만한 변화는 배터리 제조사의 태도 전환이다. LG에너지솔루션은 2018년 8월 이전 중국 남경 공장에서 생산된 ESS용 배터리의 '전극공정 문제 기인 잠재 화재위험 요인'을 조사단에 공개했으며, 사고 예방과 안전 확보를 위해 자발적으로 해당 배터리 전수교체를 완료했다(citation:9).
또한 LG에너지솔루션은 경북 영천 화재사고부터 배터리 열폭주에 의한 가연성 가스 축적과 착화에 의한 화재확산 위험을 인식하고 배터리실 자동 가스배출 시스템을 전수 현장설치 완료했고, 충남 홍성 화재사고에서 제어장치 오결선에 의한 배터리 소화설비 미동작을 확인해 긴급 전수 현장조사를 실시했다(citation:9).
LG에너지솔루션은 조사단의 충북 음성, 경북 영천, 충남 홍성 화재조사 결과에 동의 의견을 냈다(citation:9). 이는 2차 조사 때의 반박과는 근본적으로 다른 태도로, 배터리 제조사가 문제를 인정하고 선제적 조치에 나선 첫 번째 사례다.
3. SOC 제한: 안전의 대가
3-1. 충전율 80%/90%의 경제적 영향
2차 조사 결과를 토대로 정부는 신규 ESS 설비에 대해 옥내 80%, 옥외 90%의 충전율 제한조치를 시행했다(citation:1)(citation:11). 이 조치는 「전기사업법 시행규칙」 제31조제3항에 따라 사용전검사 기준에 반영되었다(citation:11).
충전율을 80%로 제한하면 사용 가능한 에너지가 20% 줄어든다. ESS의 핵심 가치인 '전기를 저장했다가 필요할 때 내보내는' 기능이 직접적으로 제약받는 셈이다(citation:6). 피크저감용 ESS의 경우 전력피크 저감 효과가 줄어들어 수익성이 악화되고, 재생에너지 연계용 ESS의 경우 저장 가능한 에너지가 줄어들어 REC 수익에 직접적인 영향을 미친다.
3-2. SOC 제한에 따른 보상 문제
SOC 제한 조치의 경제적 손실을 누가 부담할 것인가가 핵심 쟁점이었다. 정부는 태양광 연계형 ESS를 대상으로 안전조치를 이행하는 사업자들에 옥외 3%, 옥내 8%를 방전량에 가산해주는 방침을 정했다(citation:5).
그러나 피크감축용 ESS의 경우 보상 규모를 둘러싼 갈등이 발생했다. 한전이 제시한 SOC 감축량에 대한 예상 요율(citation:5)에 대해 업계는 불만을 표출했다. "해당 요율로 한전의 특례요금을 계산했을 경우 SOC 감축량의 절반도 보전받지 못할 수 있다"는 것이 업계의 우려였다(citation:5).
업계가 한전 측에 요율 계산의 근거를 요청하자, 한전의 답변은 충분하지 않았다(citation:5). 이 갈등은 SOC 제한 조치의 이행력을 떨어뜨리는 요인이 되었다.
3-3. "SOC 제한만이 능사는 아니다"
한국산업기술시험원(KTL) 정재범 배터리 융합기술팀장은 "KTL이 조사한 사례 42건 중 5건을 제외하면 대부분 SOC가 화재에 영향을 끼친 것으로 조사됐다"고 밝혔다(citation:6). 동시에 "모든 전기차나 ESS의 SOC를 일괄 제한하는 건 비효율적"이라며, "일단 안정성이 낮은 제품은 일시적으로 SOC를 낮추고 문제가 해결되면 정상화하는 방법도 있다. 무엇보다 배터리 제조사들이 보다 안전한 제품을 만드는 것이 이상적인 해결책"이라고 말했다(citation:6).
정 팀장은 "안정성만 확보된다면 그 수요가 다시 폭발적으로 증가할 것"이라고 전망했다(citation:6). 이 전망은 SOC 제한이 궁극적인 해결책이 아니라, 배터리 자체의 안전성이 확보될 때까지의 과도기적 조치임을 시사한다.
4. 산업 생태계의 위기: 숫자가 말하는 현실
4-1. 설치 규모의 급감
국내 ESS 시장의 몰락은 숫자로 분명하게 드러난다. 2018년 947개소, 36GWh 규모로 폭발적으로 성장했던 시장은, 화재 사태 이후 급격히 위축되었다. 2022년 국내 ESS 설치 규모는 0.2GWh에 불과했다(citation:6).
2018년 기준 국내 ESS 총용량은 약 1,605MW(citation:3)였고, 출력 기준으로 피크저감용이 전체의 약 40%, 재생에너지 연계용이 35.6%, 주파수조정용이 23.4%를 구성했다(citation:3). 배터리 용량 기준으로는 피크저감용이 57.8%, 재생에너지 연계용이 38.9%를 차지했다(citation:3). 이 거대한 시장이 사실상 멈춰선 것이다.
4-2. 보험료 급등
화재 사태 이후 보험료도 급등했다. 보험요율(보험한도액 대비 보험가입액)은 2018년 6월 0.23%에서 2019년 4월 0.88%로 약 4배 상승했다(citation:5). 이는 ESS 사업의 경제성을 크게 악화시켰고, 신규 투자를 위축시키는 핵심 요인이 되었다.
정부는 "단체 보험 개발 등을 통해 보험 인수 및 수가 인하를 지원"하겠다고 밝혔다(citation:5). 그러나 보험 시장에서 ESS가 '고위험' 분류로 남아 있는 한, 보험료 부담은 해소되기 어려운 구조적 문제였다.
4-3. 중소기업의 도산 위기
ESS 산업 생태계의 위기는 대기업과 중소기업 사이에 불균형하게 작용했다. 대기업인 배터리 제조사들은 전기차라는 새로운 먹거리가 있었지만, PCS, 수배전반 등 대부분의 ESS 부품을 생산하는 중소기업들에게는 대안이 없었다(citation:5).
업계 관계자는 "정부 초기 대기업인 배터리 기업의 먹거리 확보를 위해 강력한 드라이브를 걸었던 정부가 소기의 목적을 달성하자 이제는 무책임하게 중소기업을 내팽개치고 있다"고 비판했다(citation:5). 이미 ESS 사업을 포기하기 직전인 중소기업이 적지 않았으며, 사실상 분산에너지 활성화 정책이 나올 12월을 데드라인으로 삼고 있다는 것이 업계의 분위기였다(citation:5).
4-4. ESS 담당자의 공백
업계의 불안감을 가중시킨 또 다른 요인이 있었다. 산업부 분산에너지과 내 ESS 정책을 전담하던 사무관이 사직하고 자리가 공석이 된 것이다(citation:5). ESS에 대한 이해도가 높은 담당자가 내려가고 새로운 인원이 배치되지 않으면서, 업계에는 정부의 ESS 정책 의지가 후퇴하고 있다는 불안감이 확산되었다(citation:5).
5. 정부의 균형 추구: 안전 대책과 활성화 방안의 병행
5-1. 안전 대책의 체계적 강화
정부는 안전 대책과 산업 활성화를 동시에 추진하겠다는 원칙을 유지했다. 1차 조사 결과(2019.6)를 바탕으로 「ESS 안전관리 강화대책」을 수립하고, 2차 조사 결과(2020.2)를 바탕으로 「ESS 추가 안전대책」을 시행했다(citation:11).
안전 대책의 주요 내용을 정리하면 다음과 같다(citation:11).
제조 단계에서는 세계 최초 ESS 시스템 KS 표준 도입(2019.5), 배터리·PCS KC 인증 강화(2019.10), ESS용 리튬배터리 관리시스템 단체표준 채택 등이 이루어졌다.
설치 단계에서는 옥내 설치 600kWh 제한, 옥외 전용건물 설치 의무화, 누전차단장치·과전압보호장치·과전류보호장치 설치 의무화 등이 시행되었다.
운영 단계에서는 정기검사 주기 4년→1~2년으로 단축, 충전율 제한(옥내 80%, 옥외 90%), 블랙박스 설치 의무화 등이 시행되었다(citation:1)(citation:11).
소방 단계에서는 ESS 특정소방대상물 지정, ESS 특화 화재안전기준 제정, 표준작전절차(SOP) 제정 등이 이루어졌다.
5-2. 공통안전조치의 효과
조사단은 공통안전이행조치의 효과를 긍정적으로 평가했다(citation:7)(citation:11). 공통안전조치에는 전기적 보호장치 설치, 비상정지장치 및 관리자 통보시스템 구축, 온도·습도 등 운영환경 관리, 배터리 만충 후 추가충전 금지 등이 포함되었다(citation:11).
전기안전공사의 60개 사업소별로 전담인력(60명)을 배치하여 공통안전조치의 이행을 지원·점검했고(citation:11), 정부는 중소기업이 생산한 배터리를 활용하는 ESS 설비에 대해서는 공통안전조치 비용의 일부를 지원했다(2020년 18.8억 원)(citation:1).
조사단은 "지난 조사위 발표 후 진행된 공통안전이행조치로 사고 예방과 관련된 기록이 보존된 점이 화재 원인 규명에 기여했다"고 평가했다(citation:4)(citation:7). 이 평가는 블랙박스 설치 의무화의 정당성을 뒷받침하는 근거가 되었다.
5-3. 운영제도 개편
ESS 운영제도도 개편되었다(citation:1). 기존에는 모든 ESS가 같은 시간대에 충전하고 방전하도록 규정하고 있었으나(citation:4), 계통별 혼잡 상황, 날씨 등에 따라 달라지는 재생에너지 발전량, 전력수요 등을 고려해 ESS 충·방전 시간 등을 유연하게 조정할 수 있도록 보완하기로 했다(citation:1).
피크저감용 ESS의 경우, 전력피크 저감 효과를 보다 높이기 위해 한전 전기요금표에 따라 고정되어 있는 현행 할인시간대를 전력거래소와 연동해 매일 전력피크에 따라 변동하는 방안이 검토되었다(citation:1). 할인규모 등 구체적인 할인특례 요금제는 한전이 이해관계자 의견 수렴 등을 거쳐 마련 후 2021년부터 적용할 예정이었다(citation:1).
5-4. REC 가중치 연장과 산업 지원
정부는 ESS 시장의 위축을 완화하기 위해 REC 가중치 적용을 연장했다. 태양광 연계는 2020년 6월까지 5.0, 2020년 12월까지 4.0을 유지했고, 풍력 연계도 동일한 기간에 4.5와 4.0을 각각 유지했다(citation:1)(citation:5).
고효율에너지기기 인증제도 확대, 보험료 부담 완화, 단체보험 신규 도입 추진 등도 포함되었다(citation:5). 정부는 "ESS 생태계 건전성 강화를 위해 단기는 물론 중장기에 걸친 체계적 지원방안을 수립해 시행할 계획"이라고 밝혔다(citation:1).
5-5. 중소기업 지원의 현실
정부의 지원에도 불구하고, 업계의 체감은 달랐다. 업계 관계자는 정부의 지원책에 대해 "ESS 설치 사업자들이 안전한 환경에서 ESS를 가동할 수 있도록 안전 관련 설비와 소프트웨어를 보강할 수 있는 경과 규정을 마련하거나 유인책을 강구할 필요가 있다"고 지적했다(citation:3).
국회입법조사처도 이 문제를 인식하고 있었다. "ESS 화재 사고 이후 정부 권고에 따라 ESS 가동을 정지한 사업자의 수익 기회 상실에 대한 합리적 대응 조치를 개발할 필요가 있다"고 제언한 것이다(citation:3).
6. ESS의 계통 기여: 왜 ESS가 필요한가
6-1. ESS의 3대 용도와 사회적 편익
ESS가 전력계통 안정성에 기여하는 바가 큰 만큼, 단순히 보급을 제한하는 것이 능사는 아니다(citation:3). ESS의 용도는 크게 피크저감, 주파수 조정, 재생에너지 출력 안정화로 구분된다(citation:3).
피크저감은 전력 수요가 적은 시간대에 전력을 저장했다가 피크 시간에 방전하여 최대 수요를 줄이는 것이다. 연료비가 높은 발전기 가동 시간을 줄일 수 있고, 추가 발전소 건설 용량도 감소시킬 수 있다(citation:3).
주파수 조정은 발전기 정지 등으로 주파수가 급락할 때 ESS가 저장된 전력을 방전하여 주파수를 회복시키는 것이다(citation:3).
재생에너지 출력 안정화는 태양광·풍력의 간헐적 출력을 ESS가 저장하여 안정적으로 공급하는 것이다(citation:3).
한전 경영연구원의 분석에 따르면, 15년간 피크감축용 ESS의 경제성을 분석한 결과 사업자에 지급한 보조금 대비 편익이 1.57 수준으로 상당히 높았다(citation:5). 피크감축용 ESS가 전력망에 미치는 긍정적인 영향이 적지 않은 만큼, 전기요금을 통해 제공하는 인센티브를 단순히 한전의 적자를 가중시키는 요소로만 바라봐서는 안 된다는 것이 업계의 주장이다(citation:5).
6-2. 소부장 산업으로서의 가치
ESS는 소재·부품·장치(소부장) 산업으로서도 큰 가치를 가진다. 배터리를 비롯해 PCS, 수배전반 등 ESS를 구성하는 대부분의 부품이 국산으로 이루어져 있다(citation:5).
특히 PCS, 수배전반 등 ESS를 구성하는 대부분의 설비를 중소기업이 생산하고 있다. ESS 시장 확대가 곧 중소기업의 먹거리를 창출하는 효과를 가진다(citation:5).
ESS는 전력 분야에서의 투자 대비 편익도 뛰어나며, EPC와 운영, 유지관리 과정에서도 상당한 고용창출 효과를 기대할 수 있다(citation:5). 최근 DR 연계와 모니터링 등 AI나 소프트웨어 중심의 청년 일자리 창출 효과도 기대된다(citation:5).
6-3. 분산에너지 활성화의 핵심 인프라
정부의 한국판 뉴딜과 그린뉴딜 정책에서 ESS는 핵심 인프라다. 분산에너지 활성화를 위해 거론되는 수요반응(DR), 플러스 DR, 에너지효율화, 가상발전소(VPP) 등의 성공적 추진을 위해서는 ESS가 반드시 연계되어야 한다(citation:5).
ESS가 신재생에너지 정책 효과로 국내외적으로 수요 증가가 지속되고 있고, 미국과 호주 중심으로 ESS 관련 세제 지원으로 수출도 증가하고 있다(citation:10). 글로벌 ESS 시장은 2016년 15GWh에서 2025년 140GWh 규모로 연평균 28% 성장할 것으로 전망된다.
7. 활성화를 위한 제도적 기반
7-1. 기간제 특례요금의 필요성
업계는 신규 시장 유치를 위한 지원책으로 기간제 특례요금 할인 제도를 요구했다(citation:5). 정부는 방전한 전력량의 3배를 전기요금에서 할인해주는 현행 제도의 3배 가중치를 2020년 말로 종료하고, 2021년부터 2026년 3월까지는 1배수 할인하는 방침을 정했다(citation:5).
그러나 업계는 "2026년 3월 이후부터는 해당 지원제도가 소멸된다"는 점을 우려했다(citation:5). 태양광 발전설비의 경우 장기고정가격계약을 체결하면 생산 전력을 처음 거래한 시점부터 20년간 일정한 수익을 거둘 수 있는 것과 달리, ESS는 일몰제로 운영되어 투자 불확실성이 크다는 것이다(citation:5).
업계는 "사용 전 검사가 끝나고 영업을 시작한 시점부터 일정 기간 동안 1배수 전기요금 특례제도를 적용하는 기간제 지원정책이 필요하다"고 주장했다(citation:5). "사업자들 간 한전의 부담을 덜기 위해 ROI를 조금 늦추면서도 어느 정도의 경제성은 확보하기 위해 1배수 특례할인 제도는 기간제로 유지해야 한다는 공감대가 형성되고 있다"는 것이다(citation:5).
7-2. 옥내설비의 옥외이전 지원
정부는 옥내 ESS 설비의 옥외이전을 지원하는 시범사업을 2020년 6월부터 실시했다(citation:1)(citation:11). 배터리 잔존가치 평가, 품질 보증, 이동설치에 대한 기술적 지원 등은 업계와 협력하여 이루어졌다(citation:11).
옥내설비의 옥외이전은 화재 발생 시 인명피해 가능성을 근본적으로 줄이는 조치다. 다만 배터리의 잔존가치를 정확하게 평가하고, 이동 설치 과정에서의 안전을 확보하는 것이 핵심 과제였다.
7-3. 고성능 이차전지 개발
정부는 "화재 취약성을 개선한 고성능 2차전지 개발"을 ESS 활성화 방안의 하나로 추진했다(citation:1). 배터리 분야에는 화재 위험성이 적고 에너지 밀도가 높은 차세대 배터리의 개발 및 조기 상용화를 지원했다(citation:5).
PCS 분야에는 전력변환소자·시스템의 신뢰도 향상 및 계통접속 시 안정성 강화 기능 추가 등을 통한 안정적 ESS 운영 기반을 마련했고(citation:5), SI(System Integration) 분야에는 ESS 시스템 KS 표준에 따른 현장 설치·운영 기준의 구체화, 중소업체들에 대한 교육 등을 통한 능력 배양을 지원했다(citation:5).
7-4. ESS 협회 설립
정부는 ESS 협회 설립도 추진했다. 배터리, PCS, SI 등 범 ESS 업계 의견을 반영할 수 있는 소통 창구를 마련하여 업계 소통과 협업 수준을 대폭 제고할 계획이었다(citation:5). 이 협회가 설립되면, 업계의 자율적인 안전 기준 수립과 산업 활성화 방안 모색이 보다 체계적으로 이루어질 수 있을 것으로 기대되었다.
8. 국회입법조사처의 분석: 무엇이 잘못되었고 무엇을 고쳐야 하는가
8-1. 4가지 문제점
국회입법조사처는 2020년 5월, 「전기저장시스템(ESS) 보급 정책의 문제점과 개선방안」이라는 현안분석을 통해 ESS 보급 사업의 문제점을 체계적으로 정리했다(citation:3).
첫째, 경제성에 대한 고려 없이 보급했다는 점. 정부의 보급 지원 정책이 경제성 분석 없이 추진되었다는 비판이다.
둘째, 다수의 화재 사고가 발생한 점. 2020년 2월 현재 1,622개 사업장 중 28개 사업장에서 화재가 발생했다(citation:3).
셋째, 전력계통에 부정적 영향을 고려하지 못한 점.
넷째, 재생에너지 연계 ESS의 전력 수요관리 기능이 부족하다는 점.
8-2. 개선방안
보고서는 「전기사업법」 제25조에 근거한 전력수급기본계획 수립 시 ESS가 전력계통 안전성에 미치는 영향을 평가할 것, ESS 화재 사고 이후 정부 권고에 따라 가동을 정지한 사업자의 수익 기회 상실에 대한 합리적 대응 조치를 개발할 것, ESS 설치 사업자들이 안전한 환경에서 ESS를 가동할 수 있도록 안전 관련 설비와 소프트웨어를 보강할 수 있는 경과 규정을 마련하거나 유인책을 강구할 것 등을 제안했다(citation:3).
9. 조사 과정의 한계: 신뢰의 위기
9-1. 1차와 2차 결론의 불일치
2차 조사 결과의 가장 큰 문제는 1차와 결론이 사실상 바뀌었다는 점이다(citation:6). 1차 조사가 "배터리 자체보다는 보호·운영·관리상의 문제를 더 주요하게" 보았다면(citation:4), 2차 조사는 "배터리 이상을 화재의 주된 요인"으로 지목했다(citation:4).
이 불일치는 정부 조사 결과의 신뢰성을 훼손했다. 전기제어전문가는 "빨리 결과가 나와야 한다는 분위기에 떠밀려 두차례나 성급하게 다른 결론을 내린 게 실책"이라면서, "다양한 가설을 만들고 이를 하나씩 지워가는 방식으로 조사를 하면 최소 몇 년이 걸린다. 이를 이해시킴과 동시에 충분한 시간을 갖고 철저히 조사해야 했다"고 지적했다(citation:6).
9-2. 이해당사자 참여의 문제
1차 조사에서 이해당사자인 배터리 셀 제조사들이 조사에 참여한 것도 문제로 지적되었다(citation:6). "제조사는 사실관계 규명보다는 책임을 회피하는 데 집중할 게 뻔하다"는 것이다(citation:6).
2차 조사에서는 이 문제가 부분적으로 개선되었지만, 조사 결과에 대한 배터리 제조사의 반박이 이어지면서(citation:8), 원인 규명의 객관성에 대한 논란은 계속되었다.
9-3. 정보 공개의 불투명성
2차 조사결과를 1차 때와 달리 산업통상자원부 홈페이지에 게시하지 않은 것도 도마에 올랐다(citation:6). 산자부 관계자는 "관련 부서에서 게시 요청을 하면 게시하지 않는다"고 답변했다(citation:6). 이 태도는 정부의 투명성에 대한 의문을 낳았다.
9-4. 산업 신뢰도 회복의 과제
1차 조사 당시 조사위 위원장을 맡았던 김정훈 홍익대 교수는 "ESS든 배터리든 화재사고로 떨어진 업계 신뢰도가 조사결과와 그로 인한 대책만으로 올라가겠는가"라고 반문하면서, "누구의 잘못이라고 자꾸 지적하기보다는 원래 선행됐어야 할 ESS 산업 안전시스템 갖추기에 힘써야 한다. 안전대책이 이번으로 그칠 게 아니라 계속 보강돼야 한다. 그렇게 쌓인 신뢰여야 견고하지 않겠는가"라고 조언했다(citation:6).
10. 글로벌 시장에서의 경쟁력: 한국 ESS 산업의 미래
10-1. 해외 시장의 성장과 국내의 침체
점차 확대되어가는 해외 시장과 달리 국내에서는 살아날 기미가 보이지 않는 현 ESS 시장 상황은 심각한 경쟁력 위기를 초래하고 있다(citation:5). 글로벌 ESS 시장에서 한국의 선두 지위가 흔들릴 수 있다는 우려가 나오는 배경이다.
글로벌 ESS 시장을 선도하는 미국의 테슬라, 플루언스, 중국의 CATL, EVE 등은 이미 리튬인산철전지에 수냉식 냉각방식을 적용하고 있으며, 여기에 진단 및 자산관리 등 소프트웨어적 경쟁력을 더하고 있다. 한국 ESS 산업이 이 경쟁에서 뒤처지지 않으려면, 안전 기술의 혁신과 함께 시장 회복이 동시에 이루어져야 한다.
10-2. 배터리 업계의 주가 영향
현대차증권 보고서는 "국내 셀 제조사들(LG화학·삼성SDI)의 주가가 CATL과 비교해 저평가돼 있다. 여기엔 국내 에너지저장장치(ESS) 사고 관련 불확실성도 영향을 미쳤다"고 분석했다(citation:6). ESS 화재 불확실성이 주주 가치에도 직접적인 영향을 미치고 있었던 것이다.
정부의 ESS 화재 관련 조사 결과 발표에 따른 불확실성 해소로 하반기 국내 ESS 매출 정상화가 기대되었으나(citation:10), 실제 시장 회복은 예상보다 더뎠다.
10-3. 산업 전망
ESS 안전 조치 이후 시장이 침체되었지만, ESS 분야에서 가장 주목받고 있는 방식은 배터리를 이용한 전기저장방식이다(citation:10). 향후 ESS는 신재생에너지 연계용, 가정용·전기차 충전소용 등으로 수요가 지속 발생할 것으로 전망된다(citation:10).
ESS 설치기준이 강화되면 진입장벽이 높아져 중소업체 입지가 좁아지고 대형사 수주가 늘어날 전망이다(citation:10). 안전 기준의 강화가 산업 구조의 재편을 가져오는 셈이다.
11. ESS의 계통 안정성 기여: 전력 수요관리와의 연계
11-1. 피크저감의 경제적 가치
ESS의 피크저감 기능은 전력계통 안정성에 직접적인 기여를 한다. 전력 최대전력 수요가 감소하면 추가로 필요한 발전소 건설 용량도 감소하여 건설 투자 비용을 절감할 수 있다(citation:3).
ESS의 방전으로 최대전력 수요를 줄이게 되면 연료비가 높은 발전기 가동 시간을 줄일 수 있게 되므로, 전력도매시장에서 한국전력공사가 발전회사에 지불해야 할 거래 정산금을 줄일 수 있는 효과가 발생한다(citation:3).
11-2. 주파수 조정의 한계와 가능성
국내에는 주파수 조정(frequency regulation)의 정의가 없으며, 주파수 조정을 하는 화력발전기와 달리 ESS가 주파수 편차를 인지하여 화학변화를 일으켜 출력을 조정하는 메커니즘이 명확하지 않은 상태다(citation:3). 이 불명확함은 ESS의 주파수 조정 기능에 대한 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다.
11-3. 재생에너지 연계의 핵심 인프라
출력 제어가 불가능한 재생에너지를 ESS에 저장하고 BMS 또는 EMS가 배터리에 있는 에너지의 충전과 방전에 대한 제어를 실시할 수 있다(citation:3). 재생에너지의 출력을 직접 제어하는 것은 불가능하지만, ESS를 통해 출력을 일부 제어할 수 있다는 것이다(citation:3).
정부의 그린뉴딜 정책에서 신재생에너지 보급 확대와 분산에너지 활성화가 핵심 과제인데, 이 모든 정책의 성공에는 ESS가 필수적으로 연계되어야 한다(citation:5).
12. 결론: 안전과 경제성의 동시 추구, 그 길 위에서
ESS 산업 생태계의 위기는 단순한 시장 침체가 아니라, 안전과 경제성 사이의 균형을 잃은 데서 비롯되었다. 2017년부터 2021년까지 이어진 화재 사태는 안전의 중요성을 극명하게 보여주었고, SOC 제한, 설치 기준 강화, 정기검사 주기 단축 등 안전조치는 불가피한 것이었다(citation:1)(citation:11).
그러나 이 안전조치들이 산업 생태계의 급격한 위축을 초래한 것도 사실이다. 설치 규모의 95% 감소, 보험료의 4배 상승, 중소기업의 도산 위기 — 이 모든 것은 안전조치의 '비용'이었다(citation:5)(citation:6).
3차 조사까지 이어진 원인 규명의 과정도 순탄하지 않았다. 1차 조사와 2차 조사의 결론이 바뀌면서(citation:6)(citation:8), 정부의 조사 결과에 대한 신뢰가 훼손되었다. 배터리 제조사들의 반박(citation:8)과 LG에너지솔루션의 자발적 전수 교체(citation:9)는 같은 문제에 대한 산업계의 상반된 반응을 보여주었다.
1차 조사 당시 위원장이었던 김정훈 교수의 조언은 여전히 유효하다. "안전대책이 이번으로 그칠 게 아니라 계속 보강돼야 한다. 그렇게 쌓인 신뢰여야 견고하지 않겠는가"(citation:6).
ESS 산업의 미래는 안전과 경제성의 동시 추구에 달려 있다. 안전만 강조하면 시장은 죽고, 경제성만 추구하면 사고는 반복된다. 두 가치가 공존할 수 있는 제도적·기술적 기반을 구축하는 것이 지금 우리에게 주어진 과제다.
정부는 "ESS 생태계 건전성 강화를 위해 단기는 물론 중장기에 걸친 체계적 지원방안을 수립해 시행할 계획"이라고 밝혔다(citation:1). 업계는 "안정성만 확보된다면 그 수요가 다시 폭발적으로 증가할 것"이라고 전망한다(citation:6).
2017년 고창에서 시작된 ESS 화재의 역사는, 이제 그 교훈 위에 새로운 산업의 미래를 세워야 할 때에 이르렀다. 안전한 ESS는 더 이상 선택이 아니라 필수이며, 그 안전 위에서만 지속가능한 성장이 가능하다. 61건의 화재가 남긴 교훈을 딛고, ESS 산업이 다시 한번 날아오를 수 있기를 기대한다.
참고 자료 및 출처
인더스트리뉴스, 「ESS 화재사고에 대한 조사단의 원인결과 발표」 (2020.2.6)
정지우 외, 「전기자동차에서 발생하는 폐배터리의 재활용 및 재사용: 리뷰」, 대한환경공학회지 45(7), 325-335 (2023)
국회입법조사처, 「전기저장시스템(ESS) 보급 정책의 문제점과 개선방안」 현안분석 제140호 유재국 (2020.5.30)
연합뉴스, 「관리·운영 미흡→배터리 이상…조사단 "충전율 높이니 불"」 고은지 기자 (2020.2.6)
전기신문, 「ESS 업계 운명 쥔 12월…분산전원 로드맵에 진흥정책 담기나」 (2020.11)
더스쿠프, 「ESS 화재 불확실성 잡혔나」 김정덕 기자 (2020.2)
산업통상자원부, 「ESS 화재사고 조사단 화재조사 결과 및 안전대책」 발표 전문 (2020.2.6)
데일리e뉴스, 「조사단, 화재사고 결과 발표··· 기존 추정 스스로 뒤집어」 전수영 기자 (2020.2.6)
부산일보, 「제3차 ESS 화재원인 조사단, 2020~2021년 발생 ESS 화재사고 4건 조사결과 발표」 송현수 기자 (2022.5.2)
대신증권, 「ESS 화재사고, 재발방지를 위한 안전대책과 경쟁력 강화를 위한 지원책」 분석 자료 (2019.6)
산업통상자원부, 「국민안전을 최우선으로 하는 ESS 추가 안전대책 시행」 참고자료 (2020.2.6)
「전기사업법」 제25조 — 전력수급기본계획
「전기사업법」 제53조의 3 — ESS 전기설비 분류
「전기사업법 시행규칙」 제31조제3항 — 사용전검사 기준
「전기안전관리법」 제정안 (2019.11.28, 국회 산업위 법안소위 통과)
「소방시설법」 시행령 개정 — ESS 특정소방대상물 지정
「에너지이용합리화법」 제8조, 시행령 제15조 — 공공기관 ESS 설치 의무화
「에너지이용합리화법」 제22조·제23조 — 고효율에너지기기 인증
「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」 제23조의5 — REC 가중치
「조세특례제한법」 제25조 — 특정 시설 투자 세액공제
「대기환경보전법」 개정 — 전기차 폐배터리 반납의무 폐지
「소비자기본법」 — CISS(소비자 위해 감시 시스템)
DNV-GL, 「국내 ESS 화재 조사 결과 보고서」 (2019.11)
KC 62619 (국가기술표준원 고시 제2019-0309호, 제2023-0027호)
KC 62368-1 — IT·AV 기기 안전 통합 규격
NFPA 855 — 고정형 에너지 저장 시스템 설치 기준
UL 9540, UL 9540A — ESS 안전 인증
IEC 62133-2:2017 — 휴대용 충전식 배터리 안전 표준
SNE리서치, 글로벌 ESS 시장 동향 및 전망
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