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캘리포니아, 배터리 에너지 저장에 투자하며 순환 정전 시대를 끝내다

 (latimes.com)
2P by GN⁺ 8일전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • 캘리포니아는 최근 몇 년간 대규모 배터리 에너지 저장 설비를 구축하며 여름철 정전 위기에서 벗어나고 있음
  • 이 시스템은 태양광 발전으로 생산된 전력을 저장해 일몰 후 공급함으로써 전력망의 안정성을 높임
  • 2020년 이후 배터리 저장 용량이 500MW에서 15,700MW로 3,000% 이상 증가, 전력망 신뢰성의 핵심 요소로 자리잡음
  • 리튬이온 배터리의 한계, 화재 위험, 인허가 지연 등 과제도 남아 있으나, 장기적으로 가스 발전소를 대체할 경제적 대안으로 부상
  • 이러한 변화는 탄소중립 2045 목표 달성과 미국 내 청정에너지 산업 육성의 중요한 전환점으로 평가됨

캘리포니아 전력망의 변화와 배경

  • 수십 년간 캘리포니아는 여름철 순환 정전(rolling blackout) 과 전력 절약 요청이 일상적이었음
    • 그러나 2022년 이후 Flex Alert(전력 절약 경보) 가 한 번도 발령되지 않음
  • 전문가들은 이 변화를 전력망 강화와 청정에너지 투자 확대의 결과로 평가
    • 특히 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 이 핵심 역할을 수행

배터리 저장의 급성장과 효과

  • 배터리 저장 용량은 2020년 500MW에서 현재 15,700MW 이상으로 3,000% 증가
    • 오후 늦게 태양광 발전이 줄어드는 시간대에 저장된 전력을 공급해 수요 피크를 완화
  • CAISO(캘리포니아 전력망 운영기관) CEO Elliot Mainzer는 “2020년 이후 급성장한 배터리 설비가 여름철 전력 신뢰성의 게임 체인저”라고 평가
  • 2020년 기록적 폭염으로 정전 사태가 발생한 이후, 주 정부는 26,000MW 이상의 신규 발전·저장 설비를 추가 구축
    • 이후 순환 정전은 발생하지 않음

배터리 저장과 기후 목표

  • 배터리는 캘리포니아의 2045년 탄소중립 목표 달성의 핵심 기술로 지정
  • 태양광과 결합된 저장 시스템은 화석연료 발전소 의존도를 급감시킴
  • Lumenergy의 Maia Leroy는 “가스 발전소의 여름철 효율 저하를 배터리로 보완함으로써 안정적 전력 공급이 가능해졌다”고 설명

기술적 한계와 차세대 배터리

  • 현재 주로 사용되는 리튬이온 배터리는 4~6시간 용량으로, 일몰 후 피크 시간대에는 충분하지만 장기 저장에는 한계
  • GridLab의 Nikhil Kumar는 철-공기(iron-air) 및 플로우(flow) 배터리 등 장기 저장형 기술이 등장하고 있다고 언급
    • 이들은 아직 비용이 높고 부피가 크지만, 최근 보고서에 따르면 가스 발전소 건설비와 유사한 수준으로 접근 중
  • Kumar는 “배터리는 더 저렴해질 것이고, 가스는 그렇지 않다”고 강조

연방 정책과 주간 비교

  • 트럼프 행정부는 석탄·가스 중심의 에너지 정책을 추진하며 1,300만 에이커의 연방 토지를 석탄 채굴용으로 개방
    • 그러나 기자회견에서 배터리 저장의 성장은 언급되지 않음
  • 반면 텍사스의 ERCOT은 14,000MW 이상의 배터리 설비를 운영하며 캘리포니아와 1위를 다툼
  • 트럼프 행정부는 동시에 국내 배터리 제조 육성을 추진, 중국산 배터리에 100% 관세 부과 계획 발표

미국 내 배터리 제조 확대

  • 새크라멘토의 Sparkz는 니켈·코발트를 사용하지 않는 리튬-인산철(LFP) 배터리를 생산
    • 공급망이 전적으로 미국 내에 기반해 국산 청정에너지 세액공제 혜택을 받음
    • 주요 고객은 데이터센터와 전력회사
  • CEO Sanjiv Malhotra는 “캘리포니아의 전력망 강화는 배터리 저장 덕분이며, 2022년 이후 Flex Alert이 사라진 이유도 그 때문”이라고 언급

인프라 개선과 인허가 과제

  • 캘리포니아 전력망은 100년 이상 된 노후 인프라로, 가스 발전 중심 구조
    • 전문가들은 대규모 업그레이드와 제도 개혁이 필요하다고 지적
  • 환경 심사 절차가 길어 프로젝트 인허가 지연이 문제
    • 이를 개선하기 위해 패스트트랙 인허가 제도를 도입, Fresno County의 Darden Clean Energy Project를 신속 승인
    • 해당 프로젝트는 85만 가구에 4시간 전력 공급 가능

안전 문제와 화재 사고

  • 2025년 1월 Monterey County의 Moss Landing 배터리 저장소 화재로 10만 개 리튬이온 배터리가 불탐
    • 물로 진화 불가능하며, 니켈·코발트·망간 등 중금속 오염이 수 마일 반경에서 검출
  • Lumenergy의 Leroy는 “대형 기술에는 항상 위험이 존재하며, 다양한 저장 기술의 병행이 필요”하다고 강조
  • 석유·석탄 등 다른 에너지원도 대기오염과 건강 위험을 초래

청정에너지 전환 현황

  • 캘리포니아는 2025년 11월까지 석탄 발전 완전 중단 예정
  • 2024년 기준, 주 내 전력의 60%가 재생에너지에서 생산 (미 에너지정보청 자료)
  • 2025년 상반기에는 하루 평균 7시간 동안 100% 청정에너지로 전력망 운영
    • GridLab의 Kumar는 “청정에너지와 가스 백업만으로도 안정적 운영이 가능하며, Flex Alert이 필요 없게 되었다”고 평가

종합 평가

  • 캘리포니아의 배터리 저장 확대는 전력망 안정성, 기후 대응, 산업 경쟁력을 동시에 강화한 사례
  • 향후 과제는 장기 저장 기술 상용화, 안전성 확보, 인프라 현대화
  • 그러나 현재까지의 성과는 청정에너지 전환의 실질적 모델로서 미국 내외에서 주목받는 중
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GN⁺ 8일전  [-]
Hacker News 의견

  • 기사에서 캘리포니아의 전력 절약 요청(Flex Alert) 이 2022년 이후 없었다고 하지만, 그 문장은 기상 데이터와 함께 봐야 함
    당시 몇 년간 주요 도시들이 동시에 기록적인 폭염을 겪었고, 산불로 인한 대기질 악화로 창문을 닫고 에어컨을 켜는 경우가 많았음
    기사 제목이 “정전 시대를 벗어났다”라고 되어 있지만, 실제로는 그 이후 유사한 상황이 있었는지 언급이 없음
    흥미롭게도 원래의 URL 슬러그는 훨씬 신중한 표현이었음: california-made-it-through-another-summer-without-a-flex-alert

    • 이건 오히려 과소평가된 표현임
      2022년 노동절 무렵의 폭염은 캘리포니아뿐 아니라 서부 전역을 덮었고, 당시 전력 수요는 서부 전력망 전체의 최고 기록을 세웠음 (2024년에야 갱신됨)
    • 2022년 여름은 정말 더웠고, 9월의 폭염으로 전력 수요 기록이 깨졌음
      이후 2023~2024년에는 수력 발전량 증가 덕분에 상황이 나아졌음
    • 최근 몇 년은 일부 지역의 산불 시즌이 완화되어 전력망에 긍정적인 영향을 줬음
    • 사실 아무것도 달라진 게 없다고 느껴짐
      정전은 여전히 흔한 위협이고, 이제는 산불 예방 명목의 송전 차단이 원인임
      공급 부족이든 관리 부실이든 결과는 같음 — 전기가 끊기면 화가 남
    • “URL 슬러그”가 언제 기사 제목보다 더 중요해질지 궁금함

  • 프랑스의 전력 믹스는 여전히 캘리포니아보다 훨씬 청정함

    • France 전력 지도
    • California 전력 지도
      프랑스의 kWh 요금은 20센트 미만이며, 탄력 요금제는 12.32센트까지 내려감
      핵발전이 최고임
    • 프랑스의 전기요금은 정부가 정함
      그래서 EDF는 2023년에 180억 유로 손실을 기록했음
      Le Monde 기사
    • 퀘벡은 둘 다 이김 — 수력 발전이 최고임
      Quebec 전력 지도
      물론 수력이 ‘재생 가능’인지에 대한 논란은 있음
    • 프랑스는 새로운 원전을 거의 건설하지 못하는 상태임
      EPR3는 예산 7배 초과, 12년 지연 중이고, EPR2 프로그램도 엉망임
      정부 부채로 인해 자금 조달조차 합의가 안 됨
      이런 상황에서 핵산업에 보조금을 퍼붓는 건 미친 짓 같음
    • 이런 전력 지도는 정말 멋진 자료임, 공유해줘서 고맙게 생각함
      “미래는 이미 와 있지만, 고르게 분포되지 않았을 뿐임”이라는 William Gibson의 말이 떠오름
    • 현실적으로는 태양광이 미래임
      하늘에서 에너지를 잡는 이 패널들은 대량 생산이 가능하고, 며칠 만에 설치할 수 있을 만큼 저렴함

  • 예전 Enron 전력 조작 시절의 순환 정전이 기억남
    최근에는 Monterey Bay 근처 Moss Landing의 배터리 화재가 있었음
    나트륨이온 배터리를 쓰면 이런 위험이 줄어들 것 같음
    EPA 보고서

    • 수백 메가와트급 에너지를 좁은 공간에 저장하면 항상 위험이 따름
      증기 보일러, 원자로, 댐, 배터리 모두 마찬가지임
    • Moss Landing 화재는 구형 설비였다는 보고를 봤음
      현대식 설비와 달리 배터리를 건물 안에 밀집 배치했는데, 공간 제약이 큰 지역에서는 이런 구성이 흔함
    • 배터리 화재의 환경 피해는 심각함
      진화가 불가능해 그냥 다 태워야 하고, 그 연기가 농장까지 퍼짐
      Central Valley의 대형 배터리 화재에서도 리튬 연기가 딸기 농장에 내려앉았음
      관련 영상

  • 리튬이온 배터리가 물로 끌 수 없는 이유가 궁금함
    실제로 리튬 함량은 적은데, 다른 화학 반응 때문인지 알고 싶음

  • 이틀 전 올라온 나트륨이온 배터리 글을 봤음
    대규모 저장용으로 적합하고, 중국의 전략적 핵심 기술로 보임
    그런데 미국에는 거의 없고, 시범 사업만 있음
    배터리 기반 저장의 미래를 논하면서 이걸 무시하는 건 이상함

    • 나트륨이온은 미래일 수 있지만, 현재는 LFP가 더 저렴함
      앞으로 3~5년 내 경제성이 맞아떨어지면 빠르게 전환될 것임
    • “중국의 전략”이라는 부분이 전력망 저장용인지 출처가 궁금함

  • 언론이 에너지 저장을 이야기할 때 출력(MW) 만 언급하고 용량(GWh) 을 빼먹는 게 불만임
    15.7GW의 저장이라면 15.7GWh인지 궁금함

    • 나도 관심이 많지만, 이 맥락에서는 출력이 더 중요함
      전력망 운영자는 즉각적인 출력 균형을 맞추는 게 핵심이기 때문임
      ‘덕 커브’의 피크를 넘기기 위해 4~6시간 용량이면 충분함
      계산해보면 약 63GWh 정도의 저장 용량으로 추정됨
      Physics StackExchange 설명 참고
    • 기사 문장으로 보면 4~6배 정도, 즉 60~90GWh 수준으로 보임
    • 나도 이 부분이 거슬렸음. 캘리포니아의 표준은 4시간 저장임
    • LiFePO4의 비율은 1:3~1:4 정도로, 정격 출력으로 3~4시간 사용 가능함

  • 캘리포니아 전력회사가 시간대별 변동 요금제를 도입 중임
    배터리를 가진 소비자는 요금 절감이 가능하지만, 순수전력계량(Net Metering) 에는 아직 적용되지 않음
    PG&E 요금제 링크

  • 오늘 샌프란시스코에 사는데 정전이 실제로 발생했음, 기사 읽으니 아이러니함

  • 전기가 99.999% 안정적으로 공급돼도 kWh당 61센트면 의미가 없음
    PG&E 요금표

    • 요금이 터무니없이 비쌈
      산악 지역에 살면 어차피 배터리나 발전기를 직접 써야 함
      나처럼 Santa Cruz Mountains에 살 계획이라면 오프그리드로 가는 게 답임
    • 네바다보다 거의 5배 비쌈
    • PG&E의 부패는 Silicon Valley Power 요금과 비교하면 명확함
      불과 몇 블록 차이인데 절반 이하 요금임
      SVP 요금표

  • “배터리 저장 용량이 15,000MW”라는 표현은 MWh를 의미하는지 헷갈림
    와트는 시간 개념이 없기 때문임

    • CAISO 문서에서도 MW 단위로 표기함
      “2020년 500MW에서 2024년 13,000MW로 증가”
      CAISO 보고서
      전력망에서는 즉시 공급 가능한 출력 용량이 중요함
    • 기자들이 왜 Wh 단위를 안 쓰는지 이해가 안 됨
      대부분의 사람은 Wh 단위로 요금과 소비량을 이해함
    • 전력회사는 공급·수요 균형을 위해 MW 단위를 사용함
      고객은 kWh 단위로 요금 청구를 받음
      기자들은 이 차이를 잘 몰라서 저장 용량을 와트로 표기하는 실수를 함
      대략 4시간을 곱하면 Wh로 환산 가능함
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