ESS, 전력 시장의 핵심 자산으로 부상: 비중국산 선호와 AI 데이터센터 수요 급증

에너지 저장 장치(ESS)는 배터리, 전력 변환 장치(PCS), 변압기로 구성된 세트이다. 이 장치는 태양광과 같은 신재생 에너지의 불규칙한 발전을 보완하고 전력망을 안정화하는 역할을 수행한다. 또한 정전 발생 시 비상 전원 공급원으로 기능하여 중요한 시설에 안정적인 전력을 제공한다.

미국 전력 연구소는 향후 전력 시스템에서 배터리 저장이 단순 보조 수단이 아니라 전력 시장의 핵심 자산으로 기능할 것이라고 언급했다. ESS는 낮에 생산된 태양광 에너지를 저장하여 밤에 공급하는 역할을 하며, 최근에는 AI 데이터센터의 비상 전력 역할까지 수행하면서 그 중요성이 더욱 커지고 있다.

미국은 안보 문제를 이유로 비중국산 ESS에 대한 선호를 강화하고 있으며, 이는 한국 배터리 기업들에게 큰 기회가 되고 있다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 기업들은 미국 현지 생산 확대를 적극적으로 추진하고 있다. 특히 LG에너지솔루션은 대규모 미국 생산을 진행 중이며, 테슬라와 플랫이온 등 주요 기업에 ESS를 공급하는 사례도 늘고 있다.

대한민국 정부의 3대 메가 프로젝트 발표로 ESS 수요가 폭증할 것으로 예상된다. 향후 5년간 연평균 20GW 규모의 LFP 배터리 기반 ESS 수요가 급증할 것으로 보이며, 이는 국내 기업의 연간 글로벌 출하량을 크게 웃도는 수준이다. 나아가 북미 배터리 시장에서는 ESS 수요가 전기차 수요를 추월할 가능성도 제기되고 있다.

AI 데이터센터의 확장은 전력 수요를 급증시키고 있으며, 1GW의 전력은 인구 35만 명의 도시와 맞먹는 수준으로 평가된다. 2030년에는 배터리로 가동되는 ESS 수요가 1.4TW에 달할 것으로 추정되지만, 2027년 생산 설비는 150GW 수준에 머물러 공급 부족 우려가 커지고 있다. 데이터센터용 ESS는 현재 마땅한 대체재가 없어 그 중요성이 매우 높다.

ESS 전문 기업 플루언스 에너지는 ESS의 본질적 기능을 전기를 만드는 설비가 아니라, 전기를 필요한 시간과 장소에 맞춰 옮기고 안정화하는 설비로 정의했다. 이는 ESS가 전력망 내에서 마치 댐과 같은 컨트롤 타워 역할을 수행하며, 전력 공급의 적시성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 한다는 의미이다.

ESS 전문 기업 플루언스는 최근 미국 내 두 곳의 하이퍼스케일러 빅테크 기업과 공급 계약을 체결하며 AI 인프라 시장에 본격적으로 진출했다. 국내 기업인 서진시스템은 플루언스의 ESS를 조립하여 공급하는 역할을 담당하고 있다.

AI 데이터센터는 순간적으로 전력 사용량이 급증하고 전압이 흔들리거나 정전이 발생할 수 있으며, 전력망 접속에 문제가 생기기도 한다. 이러한 상황에서 ESS는 데이터센터의 순간적인 전력 부하를 관리하고, 전압 불안정 및 정전을 방지하며, 전력망 접속 문제를 해결하는 등 모든 전력 관련 이슈를 커버하는 해결사 역할을 한다.

글로벌 ESS 배터리 출하량은 2026년 상반기에 71% 급증할 것으로 예상된다. 특히 북미 시장은 83%의 높은 증가율을 기록하며 전체 성장을 견인할 것으로 전망된다. 북미 시장과 글로벌 시장의 합계 증가율은 약 159%에 달한다.

올해 LG에너지솔루션과 삼성SDI의 ESS 합계 출하량은 60GWh에 달할 것으로 예상된다. 내년에는 삼성SDI의 성장률이 LG에너지솔루션을 상회할 것으로 보이며, 양사 모두 2025년 ESS 부문 영업이익 증가율이 300%를 넘어설 것으로 전망된다. 이는 ESS 시장의 폭발적인 성장세를 반영하는 수치이다.

리튬 생산업체 앨버말의 2분기 사업부별 실적을 보면 에너지 저장 부문이 가장 큰 비중을 차지한 것으로 나타났다. 앨버말은 에너지 저장 부문의 생산량 전망치를 기존보다 상향 조정했으며, 이는 에너지 저장 장치 수요가 급증하고 있음을 방증한다. 리튬 가격과 배터리 기업 실적 간의 상관관계 또한 주목할 만하다.

엔비디아가 주도하는 800V 고전압 직류 방식은 데이터센터의 전력 효율을 크게 개선할 수 있는 기술이다. 이 방식은 데이터센터에 들어가는 전압을 800V로 높여 직류로 공급하여, 전력 설비 비용을 30% 절감하고 전력 효율을 5% 개선한다. 결과적으로 총 운영 비용을 약 30% 절감할 수 있어 데이터센터의 핵심 경쟁력인 단위 전력당 토큰 생성 효율을 높이는 데 기여한다.

LG, 삼성, SK온 등 국내 배터리 기업들은 전기차 수요 부진으로 인해 기존 자동차 회사와의 합작 공장 운영 효율이 저하되자, 합작 관계를 정리하고 ESS 생산으로 사업을 전환하고 있다. 이는 가동률을 높이고 새로운 성장 동력을 확보하기 위한 전략이다. 국내 3사의 ESS 생산 능력은 올해 합계 75GWh에서 내년에는 115GWh로 1년 만에 53% 증가할 것으로 예상되어, ESS 시장의 높은 성장 잠재력을 보여준다.