분산형 배터리, 인덕션·에어컨에 달아 전력망 받친다

배터리 네 개, 합쳐서 약 5kWh. 뉴욕 푸드카트 상당수가 하루 장사를 버티는 데 대략 이만큼의 전기가 든다. 그동안 가솔린 발전기가 맡던 이 일을 전기자전거용 교환 배터리가 넘겨받기 시작했다.

MIT 테크놀로지 리뷰의 기후 뉴스레터는 이런 뉴욕 스타트업들을 한데 묶어 소개했다. 업종은 제각각인데 가리키는 방향은 하나다. 저장장치를 한 곳에 크게 짓지 않고, 잘게 쪼개 생활 기기 안에 넣는다. 아래에서는 개념, 작동 원리, 배터리 내장 제품을 볼 때의 기준 순으로 짚는다.

전기를 쓰는 자리에 놓는 작은 저장장치, 분산형 배터리

전력을 저장하는 방식은 크게 두 갈래다.

• 대형(유틸리티급) 저장장치: 한 부지에 대용량 배터리를 모아 전력망에 직접 물린다.
• 분산형 배터리: 가정·가게·이동 수단에 소용량 배터리를 흩어 놓는다. 제품 안에 들어가 있거나 콘센트에 꽂는 형태다.

둘이 갈리는 지점은 ‘누가 혜택을 체감하느냐’다. 대형 설비는 전력망 전체에 기여하지만, 바로 옆에 사는 주민이 느끼는 이득은 흐릿하다. 분산형은 반대다. 배터리를 가진 사람이 정전 대비, 요금 절감, 매연 감소 같은 이득을 먼저 본다.

단위 두 가지만 구분해 두면 뒤가 편하다. kWh는 저장해 둔 전기의 양, kW와 GW는 한순간에 내보내는 출력. 푸드카트의 5kWh는 ‘얼마나 오래 쓰나’를 말하고, 뒤에 나오는 수십 GW는 ‘한꺼번에 얼마나 세게 받쳐 주나’를 말한다. 성격이 다른 숫자라 나란히 놓고 비교하면 안 된다.

뉴욕 도심에서 대형 설비를 막아서는 규제와 화재 우려

대형 배터리 설비는 세계 곳곳에서 빠르게 가동에 들어가고 있다. 걸리는 곳은 도심이다.

• 규제: 뉴욕시에 대형 배터리를 놓으려면 까다롭기로 이름난 규제부터 뚫어야 한다. 대규모 저장 프로젝트를 전력망에 올리기 어려웠던 이유가 여기 있다.
• 화재 우려: 배터리 화재는 비교적 드물다. 그래도 한 번 나면 크게 알려진다. 인구가 밀집한 지역일수록 주민 반발이 따라붙는다.

전기자전거 배터리 교환 업체 PopWheels의 공동창업자 데이비드 해머가 뉴욕 기후주간 행사에서 이 구조를 한 문장으로 짚었다. 대형 중앙집중식 저장 사업자가 부딪히는 첫 번째 난제는 “혜택은 추상적인데 비용은 구체적”이라는 점.

풀어 쓰면 이렇다. 동네에 큰 배터리가 들어서면 화재 걱정은 눈앞에 있고, 전력망 안정이라는 이득은 멀리 있다. 분산형은 이 저울을 뒤집는다. 배터리가 내 주방과 내 가게에서 곧바로 쓸모를 드러내니까.

인덕션부터 푸드카트까지, 배터리가 들어간 네 가지 자리

사례로 등장한 네 업체는 배터리를 놓는 위치도, 고객에게 건네는 이득도 서로 다르다. 표로 먼저 본다.

업체	배터리 위치	주 대상	사용자가 얻는 것
PopWheels	캐비닛에서 교환하는 전기자전거 배터리	배달 기사, 푸드카트 운영자	충전 대기 없는 교체, 가솔린 발전기 대체
Copper	인덕션 스토브 내장	가정	정전 중 조리, 비싼 전기 증설 공사 회피
Every Electric	에어컨에 꽂는 플러그인 배터리	에어컨 사용 고객	배터리를 제공받고, 전력망 부담이 큰 시간에 사용을 줄이면 대가 수령
David Energy	플러그인 배터리	빨래방·주차장·헬스장 등 사업장	Every Electric과 비슷한 보상 구조

• PopWheels: 뉴욕시 전역에 캐비닛 약 50곳, 유통 중인 배터리 약 2,500개. 기사는 방전된 배터리를 캐비닛에서 충전된 것으로 바꿔 끼운다. 푸드카트에는 이 배터리 약 4개가 붙어 5kWh를 공급한다.
• Copper: 조리할 때 배터리가 전력 일부를 대 주니 집 전기 설비를 키울 필요가 줄어든다는 논리다. 공동창업자 겸 CEO 샘 캘리시의 표현은 이렇다. “회복력을 위한 배터리만 파는 게 아니라 비용 절감을 판다.”
• Every Electric·David Energy: 배터리를 놓아 주는 데서 끝나지 않는다. 전력망이 빠듯한 시간에 사용을 줄인 고객에게 돈을 지급하는 구조다. 에어컨 사용 고객이냐, 빨래방·주차장·헬스장 같은 사업장이냐가 둘의 차이다.

넷 가운데 숫자가 가장 구체적인 곳은 PopWheels다. 나머지 세 곳은 사업 구조 설명에 머문다. 이 차이는 아래 불확실 항목에서 다시 나온다.

작은 배터리 여러 대가 전력망을 받치는 세 단계

일반적인 작동 순서는 이렇다.

1. 여유 있을 때 충전: 전력 수요가 낮은 시간에 배터리를 채운다.
2. 빠듯할 때 방전: 스토브나 에어컨이 배터리 전기를 쓴다. 그만큼 전력망에서 끌어오는 양이 준다.
3. 묶어서 운용: 수많은 기기의 여유분을 한 덩어리로 모아 전력망이 압박받는 순간에 꺼내 쓴다.

흩어진 자원을 묶어 발전소 하나처럼 다루는 방식을 업계에서는 흔히 가상발전소(VPP)라고 부른다. 사용을 줄인 대가를 주는 쪽은 수요반응(DR)에 해당한다. 둘 다 개념 이해를 위해 덧붙인 일반 용어다.

규모가 어느 정도인지는 캘리시의 계산이 보여 준다. 미국의 모든 스토브가 배터리를 달고 출하된다면 합계 출력이 수십 GW에 이른다는 것. 가정 위에 세운 추산이라는 점은 감안해야 한다. 지금 깔려 있는 물량을 말하는 숫자가 아니다.

설치 장벽이 낮다는 점은 규모 못지않게 중요하다. 작거나 다른 기기에 내장된 배터리는 대체로 전력망 증설이나 긴 인허가 절차를 요구하지 않는다. 꽂으면 끝. 소형 패널을 콘센트에 연결해 전기 사용을 일부 상쇄하는 발코니 태양광과 같은 접근이다. 앞에서 본 뉴욕의 규제 장벽을 떠올리면, 분산형이 그 도시에서 먼저 나온 이유가 여기서 설명된다.

David Energy 공동창업자 겸 CEO 제임스 맥기니스는 이 흐름을 “지난 20년간 전력망 분야에서 일어난 가장 큰 일”이라고까지 평가했다. 사업 당사자의 발언이다. 그만큼 걸러 읽는 편이 낫다.

누진 요금과 아파트, 한국 가정에서는 계산이 달라진다

뉴욕 사례를 한국에 그대로 옮기면 어긋나는 지점이 있다. 아래 여섯 항목은 국내 요금·주거 구조를 근거로 한 추정이다.

• 가정의 요금 절감 폭은 작을 가능성: 국내 주택용 전기요금은 월 사용량이 늘수록 단가가 오르는 누진 구조가 기본이다. 쓰는 시간대만 옮겨서는 요금이 줄지 않는다. 오히려 충·방전 손실만큼 사용량이 늘 여지가 있다.
• 가게는 사정이 다르다: 상가·사업장은 계약 종류에 따라 시간대별 단가나 최대 사용 전력 기준 기본요금이 붙는다. 피크를 깎는 배터리의 이득이 가정보다 직접적일 것으로 보인다.
• 배선 공사 회피는 국내에서도 통하는 논리: 고출력 인덕션을 들일 때 전용 배선이나 차단기 공사가 필요한 집이 있다. 배터리가 순간 출력을 보태는 제품이라면 이 비용을 줄이는 방향으로 작동한다.
• 아파트와의 궁합: 공동주택은 대형 가정용 저장장치를 둘 공간이 마땅치 않다. 가전 내장형이나 플러그인형이 구조상 더 맞는다. 베란다 미니 태양광이 퍼진 배경과 닮았다.
• 보상형 상품: 전력 사용을 줄인 만큼 보상하는 수요반응 제도는 국내에도 있다. 배터리 제공과 보상을 한데 묶은 가정용 상품이 나와 있는지는 따로 확인이 필요하다.
• 배달 이륜차 배터리: 전기 이륜차 배터리 교환소는 국내에도 있다. 이 배터리를 노점이나 푸드트럭 전원으로 돌려쓰는 확장은 추측의 영역이다.

여섯 가지를 놓고 보면 Copper가 내세운 두 장점 중 한국 가정에 더 와닿는 쪽은 요금 절감보다 공사 회피다. 누진 요금 아래에서는 앞의 논리가 약해지고, 뒤의 논리는 그대로 남는다.

확인된 것과 아직 불확실한 것

확인된 사실

• PopWheels는 뉴욕시에 캐비닛 약 50곳, 배터리 약 2,500개를 운용한다.
• 이 배터리 약 4개로 5kWh를 공급하며, 많은 푸드카트의 하루 영업을 대략 감당한다.
• Copper는 배터리 내장 인덕션 스토브를 만든다. 정전 중 조리와 전기 증설 회피를 장점으로 내세운다.
• Every Electric은 에어컨용 플러그인 배터리를 제공하고, 전력망 부담이 큰 시간에 사용을 줄인 고객에게 대가를 준다. David Energy는 비슷한 모델을 사업장에 적용한다.
• 소형·내장형 배터리는 대체로 전력망 증설이나 광범위한 인허가가 필요 없다.
• 대형 저장장치의 필요성은 사라지지 않는다.

아직 불확실한 것

• 분산형 배터리를 모았을 때 전력망에 실제로 얼마나 기여하는지. 수십 GW는 ‘모든 스토브에 배터리가 달린다면’이라는 가정 위의 숫자다.
• 고객이 받는 보상의 금액과 산정 방식. 근거 자료에 수치가 없다.
• Copper·Every Electric·David Energy 제품의 가격, 배터리 용량, 수명.
• 화재 우려가 소형 배터리에서 얼마나 줄어드는지. 주민 반발 사례는 대형 설비에 관한 것뿐이다.
• PopWheels, Copper, Every Electric, David Energy가 한국에서 제품이나 서비스를 내놓을지. 소개된 사례는 미국, 그중에서도 뉴욕 중심이다.

배터리 내장 가전을 고르기 전에 세울 여섯 가지 기준

배터리가 달린 가전이나 플러그인 배터리를 검토한다면 아래 순서로 따져 본다.

1. 용도: 정전 대비인지, 요금 절감인지, 배선 공사 회피인지부터 정한다. 목적에 따라 필요한 용량과 출력이 달라진다.
2. 용량(kWh)과 출력(kW): 용량은 버티는 시간을, 출력은 동시에 돌리는 기기의 크기를 정한다. 하루 5kWh가 필요한 푸드카트처럼 자기 사용량부터 계산한다.
3. 요금제 호환: 시간대별 요금이나 피크 기준 기본요금이 없는 계약이면 절감 폭이 작다.
4. 설치 조건: 콘센트에 꽂는 방식인지, 별도 공사나 신고가 필요한지 본다.
5. 보상 조건: 사용 절감에 대가를 주는 상품이라면 배터리 소유권, 방전 제어 주체, 보상 산정 기준을 계약서에서 확인한다.
6. 안전: 실내에 두는 배터리다. 전기용품 안전인증, 과열 차단 설계, 보증 기간을 확인한다.

한국 가정이라면 3번에서 먼저 걸린다. 누진 요금 계약에서는 쓰는 시간대를 옮겨도 절감이 생기지 않기 때문이다. 요금 절감이 목적이라면 여기서 계산을 끝내도 된다. 정전 대비나 배선 공사 회피가 목적일 때만 나머지 항목으로 넘어가면 된다.

분산형이 대형 저장장치를 밀어내는 그림은 아니다. 풍력·태양광처럼 출력이 일정하지 않은 재생에너지를 받치는 일, 빠르게 느는 전력 수요를 감당하는 일은 대형 설비가 계속 맡는다. 배터리 가격이 내려가는 흐름이 이어진다면 작은 배터리는 그 옆에서 도심 전력망 혼잡과 여름철 정전 위험을 덜어 주는 보조 축으로 자리 잡을 것으로 보인다. 보상 금액과 제품 가격이 나오기 전까지는 사업 모델의 방향만 확인된 단계다.

출처: MIT Tech Review AI