친환경 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 에너지 저장장치(ESS)에 대한 특허출원도 늘어나고 있어 주목된다.

특히 최근 미세먼지 저감 대책으로 노후석탄화력발전소가 셧다운(일시정지) 되고, 탈원전의 대책 중 하나로 신재생 에너지 발전이 각광받고 있다. 하지만 풍력, 태양광 등을 활용한 신재생 에너지의 특성상 안정적 전력 수급이 문제점으로 지적된다. 이에 에너지 저장장치를 활용한 극복 방안이 대안으로 부각되고 있다.  

더불어 글로벌 리튬 이차전지 시장에서 경쟁력을 끌어올리려는 국내 기업들의 기술개발도 활발히 진행되며 관련 특허출원도 증가하고 있다. 

특허청에 따르면, 신재생에너지 발전에 필수적인 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)용 리튬 이차전지 특허출원이 증가하고 있는 것으로 나타났다. 

2007년부터 2016년까지 10년간 에너지 저장장치(ESS)용 리튬 이차전지의 특허출원은 총 279건이었으며, 연평균 출원건수가 '07~'10년에는 16.5건에 불과했으나, '11~'13년에는 31건, '14~'16년에는 40건으로 증가세를 보이고 있다.

출원인 동향을 살펴보면, 국내 출원인이 53%로 국외 출원인보다 많았으며, 국내 출원인 중 기업체(78%)가 많은 비중을 차지하고 있었고, 다음으로 대학⋅연구소(17%), 개인(5%)의 순이었다. 출원건수는 엘지화학(59건), 바스프(BASF)(15건)가 많았다. 

에너지 저장장치(ESS) 시장 규모는 신재생에너지 시장 성장과 함께 확대되고 있다.

기존 전력체계는 피크타임 수요에 맞춰 발전용량을 확보하므로 전력 수요와 공급 간 불균형이 심하고, 태양력, 풍력 등의 신재생에너지는 자연에 의존하는 발전 원리 상 전력 생산량의 변화폭이 커 전력계 안정성에 문제가 있다.

에너지 저장장치(ESS)를 활용하면, 전력수요가 적은 시간에 생산된 전력을 저장해두고 수요가 높은 시간에 전력을 공급하는 '부하 평준화'를 통해, 전력시스템의 효율을 높여 이러한 문제를 해결 할 수 있다. 

에너지 저장장치(ESS)로는 리튬 이차전지, NaS전지, 레독스 플로우 전지 등의 전지 방식, 위치에너지를 이용한 양수발전 방식, 플라이휠(Flywheel)을 이용한 기계식 방식이 있다.

이 중 리튬 이차전지가 높은 에너지 밀도, 높은 에너지 효율, 용량 변화 편의성 등의 장점을 갖고 있어 에너지 저장장치(ESS)용으로 가장 적합한 것으로 여겨지는데, 다른 전지 방식 대비 높은 가격이 시장 확대의 걸림돌이었으나, 최근 제조비용 하락으로 에너지 저장장치(ESS)용으로 활발히 도입되고 있다.

우리나라의 에너지 저장장치(ESS)용 리튬 이차전지 수출은 최근 크게 증가했으며, 수출 증가와 더불어 내수시장 확대를 위해 정책적으로 에너지 저장장치(ESS)를 전년대비 20% 이상 증가한 270MW를 국내 보급할 계획이고, 이 중 상당부분을 리튬 이차전지가 차지할 수 있을 것으로 보인다.

손창호 특허청 에너지심사과장은 "신재생에너지가 주목받고 있는  시점에서, 에너지를 저장하여 효율적으로 사용할 수 있는 에너지 저장장치(ESS)용 리튬 이차전지 분야의 시장성장이 기대되며, 이를 뒷받침하기 위한 국내 기업들의 특허출원 증가가 예상된다"고 전망했다.