ESS 시장과 ESS 운용과 관련된 EMS 시장, 스마트.마이크로그리드, V2G, VPP 등 다양한 에너지 신기술 개발 동향과 주요국 정부 정책, 글로벌 공급망 재편과 핵심광물 수급 전략, 연구.기술 개발 전략 등을 종합적으로 조사 분석한 책으로. 국내외 유력 기업의 최근 사업 동향과 전략도 조망하였다.

Ⅰ. 국내외 에너지ㆍ전력시장 이슈 및 신기술, 사업화 동향 33

1. 국내외 에너지ㆍ전력시장과 신재생에너지 산업동향 33
1-1. 국내외 전력시장과 에너지 시장 이슈 33
1) 팬데믹 전후 세계 전력시장 분석 및 전망 33
(1) 전 세계적인 전력수요 감소 33
(2) 재생에너지 발전량은 증가 34
2) 국제 에너지 가격 상승과 에너지 공급망 변화 및 국내 영향 37
(1) 글로벌 에너지 공급망 재편 37
(2) 국제 에너지시장 동향 및 전망 38
(3) 국내 경제·에너지부문 영향 평가 44
1-2. 글로벌 신재생에너지 보급현황 및 전망 49
1) 신재생에너지 개요 49
(1) 신재생에너지 개요 49
(2) 신재생에너지 종류 49
2) 국내외 신재생에너지 보급현황 및 전망 54
(1) 글로벌 신재생에너지 보급현황 및 전망 54
(2) 국내 신재생에너지 보급현황 57
3) 주요국별 신재생에너지 보급현황 및 정책 동향 63
(1) 미국 63
(2) 독일 67
(3) 영국 71
(4) 중국 73
(5) 일본 77

2. 스마트그리드와 유망 에너지 신산업, 신기술 동향과 전망 80
2-1. 스마트그리드와 마이크로그리드 80
1) 스마트그리드의 개요와 주요 구성요소 80
(1) 스마트그리드 개요 80
(2) 스마트그리드의 주요 구성요소 81
2) 마이크로그리드 기술, 시장 동향 및 전망 85
(1) 마이크로그리드 개요 및 분류 85
(2) 글로벌 마이크로그리드 시장규모 87
3) 국내외 마이크로그리드 주요 기업 동향 89
(1) 해외 마이크로그리드 주요 기업 동향 89
(2) 국내 마이크로그리드 주요 기업 동향 92
2-2. 가상발전소(VPP) 기술, 시장, 정책 동향과 사업화 사례 94
1) 가상발전소 개요 94
(1) 가상발전소 시장 개요 94
(2) 가상발전소 유형 및 장단점 96
2) 가상발전소 시장 및 정책 동향 98
(1) 국내외 가상발전소 시장규모 및 전망 98
(2) 가상발전소 가치사슬 및 비즈니스 모델 100
(3) 국내외 가상발전소 정책 및 규제현황 101
3) 주요국 가상발전소 사업 사례 및 시장 동향 105
(1) 미국 105
(2) 독일 106
(3) 영국 107
(4) 일본 109
(5) 호주 111
2-3. 전기차와 V2G 기술 114
1) V2G(Vehicle to Grid) 개요 114
(1) V2G 개요 114
(2) V2G 생태계 116
(3) V2G 구현을 위한 선결과제 118
(4) V2G 기술과 VPP 120
2) 전기차 충전인프라(충전소)와 V2G, 가상발전소(VPP) 124
(1) 전기차 충전 인프라 개요 124
(2) 전기차 충전소 가치사슬 및 주요 부문 129
(3) 전기차 충전소 유형 134
3) 국내외 전기차 충전인프라 보급 현황 및 전망 136
(1) 글로벌 전기차 충전인프라 현황 및 전망 136
(2) 국내 전기차 충전인프라 현황 및 전망 139

3. EMS(에너지 관리 시스템) 관련 기술, 시장 동향과 전망 143
3-1. EMS(에너지 관리 시스템) 개요 143
1) 에너지 관리 시스템 정의 143
2) 에너지 관리 시스템 적용대상에 따른 분류 144
(1) 건물 에너지 관리 시스템(Building Energy Management System, BEMS) 144
(2) 공장 에너지 관리 시스템(Factory Energy Management System, FEMS) 146
(3) 가정 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System, HEMS) 147
3) 에너지 관리 시스템 가치사슬 148
(1) 에너지 관리 시스템 생태계 구성요소 148
(2) EMS 디바이스 149
(3) EMS 통신 152
(4) EMS 플랫폼 154
(5) EMS 서비스 155
3-2. EMS(에너지 관리 시스템) 시장 동향과 전망 158
1) 글로벌 EMS 시장 동향 및 전망 158
2) 국내외 BEMS(빌딩에너지관리시스템) 시장 동향 및 전망 159
3) 국내외 FEMS(공장에너지관리시스템) 시장 동향 및 전망 160
3-3. 에너지 관리 시스템 관련 주요업체 사업 동향 162
1) 해외 에너지 관리 시스템 주요업체 사업 동향 162
(1) Leclanche 162
(2) Lithium Balance 162
(3) Nuvation Engineering 163
(4) Eberspaecher Vecture 164
(5) STORAGE BATTERY SYSTEMS(SBS) 164
2) 국내 에너지 관리 시스템 주요업체 사업 동향 165
(1) 삼성 SDS 165
(2) SK C&C 166
(3) LG CNS 167
(4) LS산전 168
(5) 대건소프트 169

4. 디지털 트윈 기술과 에너지관리 기술 171
4-1. 디지털 트윈 기술 동향 171
1) 디지털 트윈과 사이버물리시스템 171
(1) 디지털 트윈 개요 171
(2) 사이버물리시스템(CPS) 개요 173
(3) 디지털 트윈 산업 특징 176
2) 국내·외 디지털 트윈 기술 동향 177
(1) 디지털 트윈 연구개발 동향 177
(2) 해외 주요업체별 기술개발 동향 178
(3) 국내 주요업체별 기술개발 동향 180
4-2. 디지털트윈의 에너지관리 적용과 사례 183
1) 지능형 디지털 발전소(IDPP) 기술 동향 183
(1) 발전 산업 디지털변환 기술 동향 184
(2) 지능형 디지털 발전소(IDPP) 개발 현황 185
2) 원자력 발전소 분야 디지털 트윈 도입 현황 186
3) 원자력 발전소 분야 디지털 트윈 기술개발 동향 188
(1) 지능형 원전 진단기술 188
(2) 지능형 원전 제어기술 189

Ⅱ. 국내외 ESS(에너지저장장치) 기술, 시장, 정책 동향과 전망 193

1. ESS(에너지저장장치) 개요와 대용량 ESS 기술개발 동향 193
1-1. ESS 개요 193
1) ESS 정의 및 분류 193
(1) ESS 정의 193
(2) ESS 구성 및 분류 194
(3) ESS 기술별 분류와 특징 196
2) 국내외 ESS 응용분야 및 실증사업 사례 202
(1) ESS 응용분야 사례 202
(2) 국내외 ESS 실증사업 사례 205
3) 국내 ESS 화재 사고 대응 안정성 검증 강화 209
(1) 국내 ESS 화제 사고 사례 분석 209
(2) ESS 안정성 관련 기준 및 제도 210
1-2. 대용량 ESS 및 신재생에너지 연계 ESS 기술개발 동향 212
1) 액체공기 ESS 212
(1) 액체공기 ESS 장점 212
(2) 액체공기 ESS 기술 발전 동향 213
2) 이차전지(리튬이온전지·바나듐 레독스 흐름전지) ESS 216
(1) 이차전지(리튬이온전지·바나듐 레독스 흐름전지) ESS 장점 216
(2) 이차전지(리튬이온전지·바나듐 레독스 흐름전지) ESS기술 발전 동향 217
3) 하이브리드 양수 발전·압축공기ESS 218
(1) 하이브리드 양수 발전·압축공기ESS 개요 218
(2) 하이브리드 양수 발전·압축공기ESS 기술 발전 동향 220
4) 태양광·풍력 발전 연계 ESS 220
(1) 태양광·풍력 발전 연계 ESS 개발 개요 220
(2) 태양광·풍력 발전 연계 ESS 개발 기술 발전 동향 221

2. 글로벌 ESS(에너지저장장치) 시장규모와 전망 223
2-1. 글로벌 ESS 시장규모 및 전망 223
1) 글로벌 에너지저장장치 시장규모 추이 223
2) 글로벌 에너지저장장치 시장 전망 224
2-2. 주요 ESS 시장별 최근 동향 및 전망 227
1) 소형 ESS 시장 동향과 전망 227
(1) 소형 ESS 시장 개요 227
(2) 소형 ESS 시장규모 및 전망 227
(3) 소형 ESS 정책 및 규제현황 231
2) 선박용·군수용 ESS 시장 동향과 전망 232
(1) 선박용·군수용 ESS 시장 개요 232
(2) 선박용·군수용 ESS 시장규모 및 전망 235
(3) 선박용·군수용 ESS 정책 및 규제현황 239
3) EHS(에너지 하베스팅 시스템) 시장 동향과 전망 241
(1) EHS 시장 개요 241
(2) EHS 시장규모 및 전망 242
(3) EHS 정책 및 규제현황 247

3. ESS(에너지저장장치)용 리튬이온전지, 에너지원별 기술 발전 동향 249
3-1. 글로벌 ESS용 리튬이온전지 시장, 기술 동향과 전망 249
1) ESS용 리튬이온전지 시장규모 및 전망 249
(1) ESS용 리튬이온전지 시장규모 및 전망 249
(2) 글로벌 리튬이온전지 소재별 시장규모 및 전망 250
2) 리튬이온전지 4대 소재 기술 발전 동향 및 전망 251
(1) 양극재 251
(2) 음극재 254
(3) 전해질 268
(4) 분리막 272
3-2. ESS 에너지저장원별·목적별 기술 발전 동향 276
1) 에너지저장원 종류 및 국내외 기술별 발전 동향 276
(1) ESS용 리튬이온전지 기술 발전 동향 276
(2) ESS용 레독스흐름전지 기술 발전 동향 280
(3) 슈퍼커패시터 기술 발전 동향 283
(4) 플라이휠 에너지 저장 기술 발전 동향 287
(5) 에너지 하베스팅 기술 발전 동향 289
(6) CCUS 기술 발전 동향 및 전망 291
2) 계통안전화 ESS 국내외 기술별 발전 동향 295
(1) 주파수 조정용 대용량 ESS 295
(2) 피크부하 절감 ESS 298
(3) 에너지 회생용 ESS 302

4. 국내외 ESS(에너지저장장치) 시장 및 정책 동향 306
4-1. 주요국 ESS(에너지저장장치) 시장 및 정책 동향 306
1) 미국 306
(1) 미국 ESS 시장 동향 및 전망 306
(2) 미국 ESS 관련 정책 동향 310
2) 유럽 312
(1) 유럽 ESS 시장 동향 및 전망 312
(2) 유럽 ESS 관련 정책 동향 318
3) 독일 322
(1) 독일 ESS 시장 동향 및 전망 322
(2) 독일 ESS 관련 정책 동향 325
4) 영국 327
(1) 영국 ESS 시장 동향 및 전망 327
(2) 영국 ESS 관련 정책 동향 328
5) 중국 330
(1) 중국 ESS 시장 동향 및 전망 330
(2) 중국 ESS 관련 정책 동향 333
6) 일본 334
(1) 일본 ESS 시장 동향 및 전망 334
(2) 일본 ESS 관련 정책 동향 340
7) 인도 344
(1) 인도 ESS 시장 동향 및 전망 344
(2) 인도 ESS 관련 정책 동향 347
4-2. 국내 ESS(에너지저장장치) 시장 및 정책 동향 349
1) 국내 에너지저장장치 시장규모 및 전망 349
(1) 국내 에너지저장장치 시장 349
(2) 국내 에너지저장장치 관련 사업 시장규모 및 전망 350
2) 국내 ESS(에너지저장장치) 관련 정책 동향 354
(1) 제6차 에너지이용 합리화 기본계획(2020-2024) 354
(2) 제9차 전력수급기본계획(2020-2034) 360
(3) 분산에너지 활성화 추진전략 366

5. 전기차 폐배터리를 이용한 에너지저장장치 시장 389
5-1. 전기차 폐배터리 개요 및 ESS 활용 389
1) 전기차 폐배터리 개요 389
(1) 전기차 폐배터리 재사용(Re-Use) 391
(2) 전기차 폐배터리 재활용(Re-Cycling) 392
2) 전기차 폐배터리 이용 ESS 개발, 실증 사례 394
(1) 국내 개발, 실증 사례 394
(2) 해외 개발, 실증 사례 396
5-2. 국내외 폐이차전지와 전기차 폐배터리 재활용 시장 전망 398
1) 글로벌 폐이차전지와 전기차 폐배터리 재활용 시장 전망 398
2) 주요국 폐이차전지와 전기차 폐배터리 시장, 기업 동향 및 정책 400
(1) 미국 400
(2) 유럽 403
(3) 중국 405
(4) 일본 408
(5) 국내 412

Ⅲ. ESS(에너지저장시스템) 관련 기술 특허, 기술로드맵, 연구테마 417

1. ESS(에너지저장시스템) 관련 기술 특허, 기술로드맵 417
1-1. ESS(에너지저장시스템) 관련 기술 특허 동향 417
1) 전기ㆍ수소차용 전력공급 및 저장시스템 특허동향 417
(1) 연도별 출원동향 417
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 418
(3) 주요 출원인 분석 419
2) 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 특허동향 420
(1) 연도별 출원동향 420
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 421
(3) 주요 출원인 분석 422
3) 폐배터리 재활용(Recycle) 특허동향 423
(1) 연도별 출원동향 423
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 424
(3) 주요 출원인 분석 425
4) 전기자동차용 폐배터리 재사용(Reuse) 특허동향 426
(1) 연도별 출원동향 426
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 427
(3) 주요 출원인 분석 428
5) 차세대 바나듐 배터리 특허동향 429
(1) 연도별 출원동향 429
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 429
(3) 주요 출원인 분석 430
1-2. ESS(에너지저장시스템) 관련 중소기업형 기술개발 로드맵 432
1) 전력공급 및 저장시스템 중소기업형 기술개발 로드맵 432
(1) 핵심 요소기술 432
(2) 기술로드맵 433
(3) 핵심 요소기술 연구목표 434
2) 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 중소기업형 기술개발 로드맵 435
(1) 핵심 요소기술 435
(2) 기술로드맵 436
(3) 핵심 요소기술 연구목표 437
3) 폐배터리 재활용(Recycle) 중소기업형 기술개발 로드맵 438
(1) 핵심 요소기술 438
(2) 기술로드맵 438
(3) 핵심 요소기술 연구목표 439
4) 전기자동차용 폐배터리 재사용(Reuse) 중소기업형 기술개발 로드맵 440
(1) 핵심 요소기술 440
(2) 기술로드맵 440
(3) 핵심 요소기술 연구목표 441
5) 차세대 바나듐 배터리 중소기업형 기술개발 로드맵 442
(1) 핵심 요소기술 442
(2) 기술로드맵 442
(3) 핵심 요소기술 연구목표 443

2. ESS(에너지저장시스템) 관련 기술개발 연구테마 444
2-1. ESS 관련 기술 연구테마 444
1) 20MWh 이상 RFB-ESS 핵심기술 개발 및 전력계통 연계 실증 444
2) 200mA/cm² 이상 고전류밀도를 갖는 저비용 고출력 VRFB 스택 개발 446
3) 대용량(1MWh 이상) VRFB-ESS 현장평가(SAT) 기술기준 및 시험평가 기기 개발 448
4) MWh급 선박용 C-rate 1 이상 고안전성 LiB-ESS 통합시스템 국산화 기술개발 450
5) 선박용 ESS 안전성 평가체계 개발 및 시험인증기반 구축 452
6) 10MW MMC타입 송전급 ESS 개발 및 전력계통 연계 실증 454
7) 송전급 MMC타입 ESS 감시진단 및 시스템 통합운영 플랫폼 개발 456
8) 1kWh급 이상 해수이차전지 단위모듈 적용 해양기기 제품개발 458
9) 해수이차전지 20Wh 이상급 단위 셀 기술 개발 460
10) 대용량(MWh급) 해수이차전지 적용용도 개발 및 시스템 설계 462
11) 20MWh 이상 RFB-ESS 핵심기술 개발 및 전력계통 연계 실증 463
12) MMC타입 ESS 및 재생에너지 연계 고압형 허브스테이션 핵심기기 개발 466
13) 재생에너지 연계 MMC타입 ESS 기반 모바일 허브스테이션 개발 및 운영실증 468
14) 전기자동차 배터리 활용 스테이션 구축 및 스마트 충·방전 시스템 개발 실증 470
15) 집단에너지 연계 전기보일러 구동 전력-열 변환 및 저장 기술개발 472
16) 공기액화 기반 에너지 저장 및 활용 시스템 기술개발 474
2-2. 이차전지 관련 기술 연구테마 480
1) 고에너지밀도 전고체전지 핵심 원천기술 개발 480
2) 리튬금속 기반 차세대 고에너지밀도 금속-공기 전지 고도화 요소기술 개발 483
3) 고용량 이차전지용 실리콘/그래핀 복합음극재 개발 486
4) 급속 충전용 리튬이온기반 전지의 기능성 탄소계 박막 복합 분리막 소재 개발 487
5) (총괄) 폐탄소자원 기반 이차전지용 음극소재 제조기술 개발 488
6) (1세부) 폐탄소자원 기반 이차전지 음극재용 고순도 인조흑연 제조기술 개발 490
7) (2세부) 폐탄소자원 기반 인조흑연을 이용한 고용량 이차전지 전극 제조기술 개발 492
8) (총괄) 이차전지 핵심부품용 희소금속의 순환자원화 및 응용기술 개발 494
9) (1세부) 유기산 사용 친환경 침출공정 개발 및 폐수 무방류 공정개발을 통한
이차전지용 소재 연간 1,000톤급 제조 공정 기술 개발 496
10) (2세부) 이차전지 스크랩 블랙파우더로부터 친환경 신공법을 활용한 순도 99% 이상
리튬계 양극재 원료 2kg/batch급 제조기술 개발 498
11) (3세부) 100% 재활용 희소금속을 활용한 방전용량 180mAh/g 이상의 고용량
리튬이차전지 양극재 제조기술개발 500
12) (총괄) 전기차 주행거리 향상을 위한 고성능 이차전지용 실리콘계 음극소재 제조
기술 및 장비개발 502
13) (1세부) 화학 증착 기반 1,400mAh/g급 고용량 실리콘계 음극소재 제조기술 및
장비개발 503
14) (2세부) 대용량 실리콘계 CVD 카본코팅 제조기술 및 장비개발 504
15) (3세부) 금속 용해 기반 85% 이상 고효율 실리콘계 음극소재 제조기술 및 장비개발 506
16) (총괄) 고성능 차세대 리튬배터리용 리튬잉곳소재 및 표면안정형 포일 개발 508
17) (1세부) 고순도 리튬잉곳 국산화 및 일차전지용 압출형 150mm급 광폭 리튬포일 개발 510
18) (2세부) 차세대 이차전지용 고용량 60㎛급 압연형 광폭 표면안정 리튬포일 개발 511
19) (3세부) 차세대전지용 광폭 리튬포일 제조용 압출/압연 장비 개발 512
20) (총괄) 전기차 주행거리 향상을 위한 고신뢰성 차세대 니켈계 양극소재(Ni≥90%) 개발 514
21) (1세부) 고용량 고장수명 특성 확보가 가능한 입자형상 제어형 니켈계 양극소재 개발 516
22) (2세부) 고출력 특성 확보가 용이한 코발트저감형 차세대 니켈계 양극소재 개발 517
23) (3세부) 고온에서의 장기 신뢰성을 갖는 양극 소재 표면 처리 기술 및 장비 개발 518
24) (총괄) 미래 친환경 저장장치용 화재억제형 고안전성 모듈 소재 개발 및 실증 520
25) (1세부) 셀/모듈간 열전이의 지연이 가능한 기능성 복합소재부품 개발 521
26) (2세부) 중대형 이차전지(EV, ESS)용 고안전성 모듈 개발 및 안전성 실증 522
27) (3세부) PM(Personal Mobility)용 고안전성 팩 개발 및 안전성 실증 524
28) (총괄) 350Wh/kg급 차세대 이차전지용 초고용량 니켈계 양극소재 개발 526
29) (1세부) 니켈 함량 94% 이상의 초고용량 니켈계 양극소재 제조기술 개발 528
30) (2세부) 차세대 양극소재용 니켈 함량 96% 이상의 복합금속수산화물 제조기술 개발 530

Ⅳ. 국내외 ESS(에너지저장장치) 관련 주요업체 사업 동향 535

1. 국내 ESS(에너지저장장치) 주요 사업 참여업체 사업동향과 전략 535
1-1. 삼성SDI 535
1) 회사 현황 535
2) ESS 사업 동향 536
1-2. LG에너지솔루션 538
1) 회사 현황 538
2) ESS 사업 동향 538
1-3. SK온 541
1) 회사 현황 541
2) ESS 사업 동향 541
1-4. H2(에이치투) 543
1) 회사 현황 543
2) ESS 사업 동향 543
1-5. 코캄 546
1) 회사 현황 546
2) ESS 사업 동향 546
1-6. SK E&S 548
1) 회사 현황 548
2) ESS 사업 동향 548
1-7. 한화에너지 551
1) 회사 현황 551
2) ESS 사업 동향 551
1-8. 한화큐셀 553
1) 회사 현황 553
2) ESS 사업 동향 554
1-9. 두산에너빌리티 556
1) 회사 현황 556
2) ESS 사업 동향 556
1-10. 현대일렉트릭 558
1) 회사 현황 558
2) ESS 사업 동향 558
1-11. 포스코ICT 560
1) 회사 현황 560
2) ESS 사업 동향 560
1-12. OCI 562
1) 회사 현황 562
2) ESS 사업 동향 562
1-13. 현대자동차 564
1) 회사현황 564
2) ESS 사업 동향 564

2. 해외 ESS 주요 사업 참여업체 사업동향과 전략 567
2-1. Fluence Energy(미국) 567
1) 회사 현황 567
2) ESS 사업 동향 567
2-2. Siemens(독일) 569
1) 회사 현황 569
2) ESS 사업 동향 569
2-3. ABB(스위스) 571
1) 회사 현황 571
2) ESS 사업 동향 571
2-4. Engie(프랑스) 574
1) 회사 현황 574
2) ESS 사업 동향 574
2-5. Total Energies(프랑스) 576
1) 회사 현황 576
2) ESS 사업 동향 576
2-6. EDF Energy(프랑스) 579
1) 회사 현황 579
2) ESS 사업 동향 579
2-7. Shell(네덜란드) 581
1) 회사 현황 581
2) ESS 사업 동향 581
2-8. BP(영국) 584
1) 회사 현황 584
2) ESS 사업 동향 584
2-9. 미쓰비씨(Mitsubishi)중공업(일본) 586
1) 회사 현황 586
2) ESS 사업 동향 586
2-10. SHARP(일본) 589
1) 회사 현황 589
2) ESS 사업 동향 589
2-11. ITOCHU Corporation(일본) 591
1) 회사 현황 591
2) ESS 사업 동향 591
2-12. Nichicon Corporation(일본) 593
1) 회사 현황 593
2) ESS 사업 동향 593
2-13. Kyocera Corporation(일본) 595
1) 회사 현황 595
2) ESS 사업 동향 595
2-14. Sumitomo Electric(일본) 597
1) 회사 현황 597
2) ESS 사업 동향 597
2-15. Toshiba(일본) 600
1) 회사 현황 600
2) ESS 사업 동향 600
2-16. Panasonic(일본) 602
1) 회사 현황 602
2) ESS 사업 동향 602
2-17. GS Yuasa Corporation(일본) 604
1) 회사 현황 604
2) ESS 사업 동향 604
2-18. 테슬라(Tesla, 미국) 606
1) 회사 현황 606
2) ESS 사업 동향 606
2-19. 제너럴 일렉트릭(GE, 미국) 609
1) 회사 현황 609
2) ESS 사업 동향 609
2-20. 포드(Ford, 미국) 611
1) 회사현황 611
2) ESS 사업 동향 611
2-21. 토요타(TOYOTA, 일본) 614
1) 회사현황 614
2) ESS 사업 동향 614