양수발전 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 유형별(개방형, 폐쇄형) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

양수발전 시장 성장 요인

전력망 안정성 보호 및 신재생 에너지 통합

전 세계적으로 지난 10년간 재생에너지 설비 용량과 발전량은 꾸준히 증가해 왔습니다. 태양광이나 풍력과 같은 변동성이 큰 재생에너지(VRE)는 발전량이 불규칙적이고 변동폭이 크기 때문에, 수요 급증 시 활용할 수 있도록 에너지를 저장하고 방출하는 것이 필수적입니다. 또한, VRE 발전량이 적은 시간대에 전력망 안정성을 유지하고 전력 품질 문제를 방지하기 위해서는 기저부하 발전 용량 확보가 필수적입니다. 이는 간헐적인 재생에너지원을 성공적으로 통합하는 데 필수적인 요소입니다. 따라서 에너지 저장 시스템(ESS)은 재생에너지 프로젝트에 필수적인 요소로 빠르게 자리 잡고 있습니다. 향후 전 세계 양수발전 시장 성장의 주요 동력 중 하나는 재생에너지 분야에서 양수발전 부문의 급속한 확장이 될 것으로 예상됩니다.

양수 발전 시스템은 역사적으로 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 에너지 저장 기술이었습니다. 국제수력발전협회(IHPA)에 따르면 2021년 9월 기준 전 세계 대규모 에너지 저장 시설의 90% 이상이 양수 발전 시스템을 운영하고 있었습니다. 국제재생에너지기구(IRENA)는 2020년 기준 전 세계 재생에너지 설치 용량이 2,799.09GW에 달하며, 이 중 풍력이 733.27GW(26.2%), 태양력이 713.97GW(25.5%)를 차지한다고 추산했습니다.

시장 제한

상반된 견해에서 비롯된 경쟁 심화

대체 에너지 저장 기술의 확장은 예측 기간 동안 전 세계 양수 발전 시장에 상당한 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 이는 양수 발전이 이미 광범위하게 상용화된 첨단 기술이며 가격 인하 여지가 거의 없기 때문입니다.리튬 이온 배터리PHS의 주요 경쟁자는 기술입니다. 지난 10년 동안 리튬 이온 배터리는 가격이 크게 저렴해졌습니다. 2020년 리튬 이온 배터리의 일반적인 킬로와트시당 가격은 137달러였습니다. 2020년 리튬 이온 배터리 가격은 2019년보다 12.17% 낮았습니다.

아시아 태평양 지역, 특히 중국의 배터리 생산 업체들은 낮은 인건비 덕분에 세계 평균 가격보다 훨씬 저렴하게 배터리를 생산할 수 있습니다. 테슬라, 소니와 같은 대형 배터리 제조업체들은 물론 각국 정부까지 리튬 이온 배터리 연구 개발에 전 세계적으로 상당한 투자를 하고 있습니다. 이러한 노력은 배터리 셀의 효율을 높이고 배터리 활용률을 향상시키는 것을 목표로 합니다.

시장 기회

수명주기 비용이 가장 저렴한 기술

2020년 기준 상업적으로 실현 가능한 모든 에너지 저장 기술(EST) 중에서 양수 발전(PHS) 프로젝트는 단위 에너지 생산량당 생애주기 비용이 가장 낮습니다. 양수 발전은 최초로 대규모로 건설된 에너지 저장 기술이므로 관련 기술이 크게 발전했습니다. 지난 세기에 비해 기술 가격이 급격히 하락했고, 이미 상용화가 완료되었습니다. 평균 수명이 거의 80년에 달하는 매우 긴 수명은 생애주기 비용이 낮은 주요 요인입니다. 결과적으로, 양수 발전의 전체 수명과 GWh급 저장 용량을 고려할 때, 가격 경쟁력이 가장 강한 리튬 이온 배터리 시스템보다 총비용이 훨씬 저렴합니다.

더욱이, 기존 자산을 업그레이드하고 현대화함으로써 프로젝트의 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 세계에서 가장 오래된 양수 발전 시스템인 스위스의 엥게바이허 양수 발전소는 1907년에 건설되었으며, 1990년대 초에 개보수되어 최소 2052년까지 가동될 예정입니다. 높은 초기 투자 비용에도 불구하고, 양수 발전은 대규모 저장 용량, 긴 방류 시간, 그리고 에너지 저장 시스템(EST) 중 최고 등급을 자랑하는 확립된 기술이기 때문에 수명이 길고 에너지 단위당 초기 투자 비용이 상대적으로 저렴합니다.

타입 인사이트

개방형 시스템의 양수 발전 시설은 자연 유입이 없는 상부 저수지에 물을 저장합니다. 이와 대조적으로, 펌프백 발전소는 양수 발전과 기존 수력 발전 방식을 결합하여 운영되며, 상부 저수지 대신 자연 하천을 유입원으로 사용합니다. 기존 수력 발전 시설은 양수 방식을 사용하지 않습니다. 대규모 저수 용량을 갖춘 이러한 수력 발전소는 필요할 때까지 출력을 지연시킴으로써 전력망의 양수 발전과 유사하게 기능할 수 있습니다. 개방형 양수 발전은 강이나 하천과 같은 자연 수자원에 인접해 있기 때문에 많은 지역에서 선호됩니다. 대체 시스템 개발에 드는 막대한 비용과 풍부한 수자원을 고려할 때, 이 프로젝트는 예상 기간 내에 완료될 가능성이 높습니다.

2020년 기준으로 미국에서 현재 운영 중인 거의 모든 양수 발전 프로젝트는 개방형 시스템을 사용하며, 하부 또는 상부 저수지에 자연 유수원을 활용하고 있습니다. 예를 들어, PG&E(퍼시픽 가스 앤 일렉트릭)의 1.2GW 규모 헬름스 양수 발전 프로젝트는 헬름스 크릭에 댐을 건설하여 만든 위숀 저수지와 코트라이트 저수지 사이에 위치해 있습니다. 그러나 2019년 말 기준으로 미국에서는 67개의 새로운 양수 발전 프로젝트가 개발 단계에 있었으며, 이 중 32개는 개방형 프로젝트이고 35개는 폐쇄형 프로젝트였습니다.

양수 발전소는 폐쇄형 시스템으로, 하나 또는 두 개의 저수지가 인공적으로 건설되고 자연적인 물 유입이 전혀 없습니다. 상당한 양의 에너지를 저장하는 유일한 방법은 가능한 한 높은 수심을 가진 큰 수역을 다른 수역 옆에 배치하는 것입니다. 이러한 조건은 여러 곳에서 자연적으로 발생하기도 합니다. 어떤 경우에는 하나 또는 두 개의 인공적으로 만든 저수지를 사용하기도 합니다. 양수 발전 시스템은 에너지 밀도가 다소 낮기 때문에 저수지 간에 상당한 높이 차이 또는 상당한 유량이 필요합니다.

폐쇄형 양수발전 시스템은 높은 유연성, 신뢰성 및 전력 생산량을 제공합니다. 개방형 양수발전 시스템과 비교했을 때, 폐쇄형 양수발전 시스템은 기존 하천 시스템과 연결되어 있지 않기 때문에 환경에 미치는 영향이 적습니다. 또한, 전력망 지원이 필요한 곳이라면 어디든 설치할 수 있어 기존 하천에서 멀리 떨어진 곳에도 건설이 가능합니다. 운영 허가 취득에 대한 신뢰도가 높아지고 기존 하천 시스템이나 수로에 영향을 미치지 않는다는 장점 때문에 향후 몇 년 동안 폐쇄형 양수발전 시스템의 보급이 크게 확대될 것으로 예상됩니다.

지역 분석

아시아 태평양 지역은 가장 중요한 수익 기여 지역입니다. 재생 에너지, 수력 발전, 양수 발전 시설은 이 지역, 특히 중국, 일본, 아세안 지역, 한국, 인도에서 화석 연료에서 벗어나려는 지속적인 노력의 결과로 개발되었습니다. 중국은 또한 2025년까지 석탄 소비 정점을 찍고 2060년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 목표를 선언했습니다. 재생 에너지 산업에 대한 투자 증가로 인해 2020년에는 지시(Jixi) 프로젝트 마지막 4개 유닛에서 나오는 1.2GW의 양수 발전 용량을 포함하여 약 13.76GW의 신규 수력 발전 용량이 설치되었습니다. 이 프로젝트는 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)의 자회사인 국가전력망신위안회사(State Grid Xinyuan Company)가 건설했습니다.

유럽 ​​시장 동향

유럽은 기후 변화에 가장 적극적으로 대응하는 지역 중 하나이며, 수력 발전은 꾸준히 이 지역의 주요 재생 에너지원으로 자리매김해 왔습니다. 더욱 깨끗한 에너지 믹스로의 전환이 가속화됨에 따라 태양광 및 풍력 발전의 비중 또한 증가하고 있습니다. 2020년은 유럽 연합의 탈탄소화 여정에 있어 중요한 전환점이 되었는데, 모든 재생 에너지원의 전력 생산량이 화석 연료를 넘어선 것은 이번이 처음이었습니다. 코로나19 팬데믹으로 전력 수요가 감소했음에도 불구하고, 2020년 전 세계 수력 발전량은 2019년 대비 4% 증가했는데, 이는 북유럽 및 이베리아 지역의 견조한 발전량 증가에 힘입은 바가 큽니다. 보다 안정적이고 적응력 있는 에너지원을 확보하기 위해 해당 지역에서는 양수 발전 설비 개선이 활발히 이루어졌습니다.

북미 시장 동향

2020년 기준 북미 지역의 양수 발전 용량은 23.03GW였으며, 이 중 대부분이 미국에 집중되어 있습니다. 이는 미국의 상당한 수력 발전 용량(2020년 기준 약 102GW) 덕분입니다. 캐나다 역시 82GW의 상당한 수력 발전 용량을 보유하고 있지만, 양수 발전 용량은 117MW에 불과하여 잠재력을 완전히 활용하지 못하고 있습니다. 풍부한 천연자원을 보유한 북미 지역은 재생 에너지 생산에 이상적인 조건을 갖추고 있습니다. 더욱이 수력 발전은 오랫동안 전 세계 전력 시장에서 상당한 비중을 차지해 왔습니다. 저탄소 경제로의 전환을 위해 북미 국가들은 재생 에너지 비중을 높이는 정책을 개발해 왔습니다.

중동 및 아프리카(LAMEA)는 세계적으로 중요한 재생 에너지 전력 공급원 중 하나입니다. 이 지역의 광범위한 수력 발전 인프라를 고려할 때, 최근 미주개발은행(IDB) 연구에 따르면 양수발전(PHS)은 라틴 아메리카 및 카리브해(LAC) 지역에 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 2020년 중동 및 아프리카 지역의 양수발전 용량 대부분은 남아프리카공화국이 제공할 것으로 예상됩니다. 2020년 남아프리카공화국의 총 설치 용량은 약 2,912MW로, 이 지역 전체의 59% 이상을 차지했습니다. 이란은 1,040MW의 설치 용량으로 21%를 차지하며 2위를 기록했습니다.