보고서 정보
주관연구기관 |
블루에스(주) |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-10 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
중소기업청 Small and Medium Business Administration |
등록번호 |
TRKO201500011546 |
과제고유번호 |
1425091936 |
사업명 |
중소기업R&D기획지원사업 |
DB 구축일자 |
2015-07-18
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키워드 |
신재생에너지.에너지저장장치.전력변환기.배터리.ESS.EMS.HEMS.BMS.PCS.
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초록
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□ 신청과제의 내용
신청기술은 신재생에너지 발전원의 단점을 보완하여 고품질 전력공급 플랫폼을 구축할 수 있는 에너지 저장장치에 관한 것이다.
신청기술의 핵심은 3KVA 에너지 저장장치 플랫폼을 만들기 위한 설계 기술이며, 디지털 임베디드 회로설계 및 소프트웨어 개발과 PCS 및 BMS 제어 알고리즘 개발로 PCS에 HEMS 연동기능이 포함되어 있어 별도의 추가적인 EMS 연동장치를 추가할 필요가 없어 ESS 구성 시 원가절감이 가능한 기술이다. 또한 PCS 콘트롤러 내부의 SW 형태로 HEMS 연동기능을 추가하여 역공학으
□ 신청과제의 내용
신청기술은 신재생에너지 발전원의 단점을 보완하여 고품질 전력공급 플랫폼을 구축할 수 있는 에너지 저장장치에 관한 것이다.
신청기술의 핵심은 3KVA 에너지 저장장치 플랫폼을 만들기 위한 설계 기술이며, 디지털 임베디드 회로설계 및 소프트웨어 개발과 PCS 및 BMS 제어 알고리즘 개발로 PCS에 HEMS 연동기능이 포함되어 있어 별도의 추가적인 EMS 연동장치를 추가할 필요가 없어 ESS 구성 시 원가절감이 가능한 기술이다. 또한 PCS 콘트롤러 내부의 SW 형태로 HEMS 연동기능을 추가하여 역공학으로 복사가 불가능한 기술을 개발하고자 한다. 즉 신청과제는 국내 수 KW급 소형 ESS에서 최초로 민간업체 주도로 진행되는 사업으로 HEMS와 연동하는 PCS를 개발함으로써 향후 스마트 그리드 운용 시 효율적인 ESS 시스템 구성이 가능하고 전력 피크 시 전력 예비율 관리를 효율적이 가능하게 하는 기술이다.
□ 평가결과
1. 기술 분석 및 기술성 평가결과
본 기술은 가정용 에너지 저장장치에 HEMS, BMS, 배터리, PCS 로 구성되어 있으며 기존의 EMS를 개선하여 가정용에 적합하도록 가정 내의 모든 전자 기기와 에너지 관리 시스템을 접목시킨 개량 기술이다. 신청업체에서는 기존 HMI 와 가정용 전자기기 제어를 응용하여 신재생에너지인 태양광, 풍력과 이를 저장할 수 있는 에너지 저장장치를 구비하여 가정용 에너지 관리 시스템을 개발하여 가정 내 모든 전자기기와 에너지 발전원과의 에너지 최적 관리를 통해 전력계통으로부터 에너지를 사용하지 않는 에너지 제로 하우스를 목표로 하는 HEMS 기술이다. 가정용 에너지 절감과 필요시 수요반응 기능을 통해 저장 매체를 이용하여 에너지 수수를 이룰 수 있는 스마트 그리드 기술이다.
신청기술의 경우 기존 에너지 저장장치에서 단순 모니터링 방법을 수용가 전체 부하관리와 에너지 공급원인 계통, 에너지 저장장치 및 신재생에너지 까지 포함하는 에너지 관리와 나아가 상위 시스템과의 연동 등을 반영한 EMS를 적용한다. 이러한 EMS는 국가 에너지 효율 관리에 부합하여 전력 효율성 개선 효과가 있는 것으로 평가된다.
최근 국내에서는 스마트 그리드 사업의 일환으로 수용가용 에너지 저장장치를 정부 주도로 실증 및 시범사업을 시작하였으며 신재생 에너지 보급사업과 마찬가지로 정부 보조금을 이용한 성장확대가 추진되고 있다. 일본, 미국, 독일의 경우도 마찬가지로 에너지 저장장치 설치시 정부 보조금을 지원하고 있어 현재 도입기의 기술로 판단된다.
2. 기술개발 전략
기술 확보전략 측면에서 기술계통도와 평가지표를 통해 17개 세부요소기술 중 ① 임베디드 H/W, S/W 기술, ② BMS 와 배터리 패키징 기술, ③ PCS 기술을 핵심요소기술로 선정하였다. 기술 소싱전략 측면에서 기술매력도와 내부기술역량을 중심으로 핵심요소기술을 평가한 결과, 임베디드 H/W설계, 소프트웨어기술(T1)과 HEMS 운용알고리즘기술(T2)은 내부개발을 통하여 기술역량을 지속적으로 확대해 나가는 것이 바람직하다. SOC, SOH기술(T3)과 배터리 패키징기술(T4)의 경우, 현 상황에서는 내부 역량이 부족하므로 외부 기술보유 업체와의 기술교류 협약
(MOU), 공동개발(joint venture), 컨소시엄(consortium) 형태의 공동연구개발 전략을 통하여 수요기술을 개발하고, 향후 기술역량이 축적되면 자체 개발의 형태로 나아가는 것이 바람직할 것이다.
개발인프라 구축전략 측면에서 인력 구성은 해당 조직 구성 전략에 맞추어 임베디드 H/W, S/W 와 BMS와 배터리 패키징, PCS 개발 팀별로 나누어 구성하여 운영하는 것이 바람직하다. 임베디드 H/W, S/W 기술은 기존의 기술이 존재하나 HEMS 운용 알고리즘 개발에 추가 인원투입을 하여야 개발이 가능하다. BMS와 배터리 패키징 기술은 공동개발을 통해 개발해야 하므로 이를 감안하여 원활한 연구개발이 이루어지도록 인력을 구성하여 운영하여야 개발이 가능하다.
3. 시장분석 및 경제성평가 결과
ESS 시장은 가정용, 상업 산업용, 송전용 시장으로 구분되며, ESS는 PCS, 배터리, BMS(Battery Management System), EMS등 여러 구성요소로 구성된 시스템이다. ESS를 시스템 관점에서 사용자들의 다양한 요구에 맞게 활용할수 있는 방안을 찾아야 하는 것중 가장 먼저 고려해야 하는 것이 EMS다. HEMS와 연동 하는 PCS를 개발함으로써 향후 스마트 그리드 운용 시 효율적인 ESS 시스템 구성이 가능하고 전력 피크 시 전력 예비율 관리와 태양광, 풍력이 연동 시 불균형한 부하에 대한 효율적인 대처가 된다. 국내 수KW급 소형 ESS 시장은 정부 실증사업 및 시범 사업으로 운영되고 있으며 민간업체 주도로 진행되는 사업은 거의 없는 실정이다. 또한 외국의 경우도 도입기 단계로 실제 제품이 판매된 시기는 1년 정도인 것으로 보고 있다.
국내 ESS 시장은 각 시장별로 외국 기업들이 주도하고 있으며, 최근 신재생 에너지와 에너지 저장장치 보급 확대 정책, 개발도상국 에너지 저장장치 요구 증가, 에너지 저장시스템 보급 촉진 및 의무화가 추진되면서 대형 ESS시장에서 중형 ESS시장으로 확대되고 있는 실정이다.
평가대상기업은 소형 ESS S/W 개발 및 HMI 보드개발을 한 실적이 있고, 소형 ESS 개발에 필요한 핵심기술을 보유하고 있어 선점업체들과 직접적인 경쟁보다는 일부 모듈 형태로 시장에 진입하는 것이 초기 매출달성에 유리할 것으로 보인다. 또, ESS 시장은 기업의 대형화에 몰두한 상태이므로 소형에 대한 관심은 아직 이르다고 볼 수 있어 시장 진입에 비교적 유리한 조건이라 할 수 있다.
평가대상기술의 수익성을 살펴보면, 개발완료 후 향후 5년간의 주요 수익성 분석 지표는 다음과 같이 산출되며, NPV, ROI, IRR이 기준값을 상회하고 있어 수익성이 양호한 것으로 분석된다.
평가대상기술을 사업화하는 경우 2016년부터 2019년에 걸쳐 총 생산유발효과는 약 213,300백만 원, 부가가치유발효과는 36,800백만 원으로, 경제적 파급효과는 신재생에너지 분야(ESS저장장치)를 기준으로 높은 수준으로 평가된다.
4. 사업화 전략
신청기술은 기존의 EMS를 개선하여 가정용에 적합하도록 가정 내의 모든 전자기기와 에너지 관리 시스템을 접목시킨 계량기술이므로 동 과제가 개발되는 2년 후에는 다수의 업체가 동 분야 시장에 참여할 것으로 예상되는바 동사는 후발업체로, 이는 경쟁력 약화로 작용할 가능성이 높다. 특히, 현재 다수의 업체가 대형 ESS 시장에서 중, 소형 ESS 시장으로 진입하려고 하므로 보다 적극적으로 경쟁력을 강화시킬 필요성이 높다고 사료된다. 이에 따라 자원 확보, 수요처 발굴 및 마케팅에 치밀한 전략을 수립할 필요가 있다. 특히, 과제 종료 후 성공적인 시장 진출 및 원활한 제품의 판매를 위해서는 시장 개발 단계, 시장 성숙 단계, 안정 성장 단계 등 각 사업화 단계 및 해당시장의 특징을 고려한 판매 전략의 수립이 필요할 것으로 판단된다. 한편, 사업화 성공을 위해서는 자금운용 방안이 무엇보다도 중요한데, 현재 진행 중인 사업을 통한 수익과 본 과제를 수행할 경우에는 큰 무리가 없는 것으로 보이나 제품화 일정이 지연될 경우를 대비하여 추가적인 자금조달 경로도 고려하여야 할 것이다.
5. 결론
사업주체는 동 기술의 개발에 있어서 1차년도, 2차년도 각각 320백만 원, 총 640백만 원의 투자계획을 가지고 있으며, 구체적으로 인건비 168백만 원, 직접비 369백만 원, 위탁연구개발비 100백만 원 등이 소요되는 계획을 가지고 있다. 투자 재원의 조달은 총 투자금액의 25%에 해당하는 128백만 원은 자체자금으로 확보할 예정이고 나머지 자금은 정부지원 과제로 계획하고 있다. 해당 과제는 표준화된 완제품을 제조하는 기술로, 보유기술역량과 제품-기술속성에 비추어 단독개발이 가능한 과제이다. 핵심 기술별 소싱전략에서 제시한 바와 같이 ‘BMS 및 배터리 패키징 기술’ 및 ‘PCS 기술' 등 일부기술은 보유기술역량상 외부와의 공동 또는 위탁개발도 권장된다. 단, 기업의 전략적 선택에 따라 기술개발기간 동안의 기업자원 추가확보 및 투입을 통하여 단독개발도 가능할 것으로 판단하고 있다.
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