양수발전 시장크기 및 전망, 2025-2033

양수 발전 시장 규모

전 세계 양수 발전 시장 규모는 2024년 471억 2천만 달러였으며, 2025년 511억 3천만 달러에서 2033년 982억 7천만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 예측 기간(2025-2033년) 동안 연평균 성장률(CAGR) 8.51%를 기록할 것으로 전망됩니다.

양수 발전(PHES)은 전력망 장애 발생 시 안정적인 전력 공급을 유지하기 위해 사용되는 수력 발전의 한 분야입니다. 중력 위치 에너지는 저지대 저수지에서 고지대 저수지로 물을 이동시켜 저장됩니다. 양수 발전은 터빈을 사용하여 거대한 저수지에 저장된 물의 위치 에너지를 끌어올린 후 전기 에너지로 변환합니다.

요금이 저렴할 때는 비수기 전력을 펌프 가동에 자주 사용합니다. 양수식 수력 발전은 지속적인 기저부하원과 태양광 및 풍력과 같은 간헐적인 재생 에너지원에서 발생하는 잉여 전력을 저장함으로써 최대 수요 기간 동안 전력망의 원활한 운영을 가능하게 합니다. 유사한 발전량을 가진 기존 수력 발전 댐과 비교했을 때, 양수식 저수지는 상대적으로 규모가 작고 생산 시간은 일반적으로 반나절 미만입니다. 하천 및 기타 중요 기반 시설(예: 물 공급 시스템 및 제설 시설)은 양수식 발전 솔루션을 구현할 수 있는 기회를 제공합니다. 빗물 저류지는 소규모 양수식 수력 에너지 저장 시스템에서 저렴한 저수지 역할을 합니다.

시장 요약

시장 지표	상세 정보 및 데이터 (2024-2033)
2024 시장 가치	USD 47.12 Billion
추정 2025 가치	USD 51.13 Billion
2033 예상 가치	USD 98.27 Billion
연평균 성장률(CAGR) (2025-2033)	8.51%
주요 지역	아시아 태평양
가장 빠르게 성장하는 지역	유럽
주요 시장 참여자	General Electric Company, Siemens AG, Andritz AG, Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Voith GmbH and Co. KGaA

양수발전 시장 성장 요인

전력망 안정성 보호 및 신재생에너지 통합

전 세계적으로 지난 10년간 신재생에너지 설비 용량과 발전량이 꾸준히 증가해 왔습니다. 태양광이나 풍력과 같은 변동성이 큰 신재생에너지(VRE)는 발전량이 불규칙적이고 변동성이 크기 때문에 수요 급증 시 사용할 수 있도록 에너지를 저장하고 방출하는 것이 필수적입니다. 또한, VRE 발전량이 적은 시간대에 전력망 안정성을 유지하고 전력 품질 문제를 방지하기 위해서는 기저부하 발전 용량이 필요합니다. 이는 간헐적인 신재생에너지의 성공적인 통합에 필수적입니다. 결과적으로 에너지 저장 시스템(ESS)은 신재생에너지 프로젝트에 필수적인 요소로 빠르게 자리 잡고 있습니다. 향후 전 세계 양수발전 시장 성장의 주요 동인 중 하나는 신재생에너지 분야에서 ESS의 급속한 확장이 될 것으로 예상됩니다.

양수발전 시스템은 역사적으로 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 에너지 저장 기술입니다.

국제수력협회(IHPA)에 따르면 2021년 9월 기준 전 세계 그리드 규모 에너지 저장 시설의 90% 이상이 양수 발전 시스템을 운영하고 있습니다. 국제재생에너지기구(IRENA)는 2020년 기준 전 세계 설치된 재생에너지 용량이 2,799.09GW이며, 이 중 733.27GW(26.2%)는 풍력, 713.97GW(25.5%)는 태양 에너지라고 추산합니다.

시장 제약

경쟁 심화

양수 발전 시스템은 이미 상용화가 많이 진행되어 가격 인하 여지가 거의 없는 첨단 기술이기 때문에, 대체 에너지 저장 기술의 확장은 향후 전 세계 양수 발전 시장에 상당한 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 리튬 이온 배터리 기술은 양수 발전 시스템의 주요 경쟁 기술입니다.

지난 10년간 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 업체는 낮은 인건비 덕분에 전 세계 평균 가격보다 훨씬 저렴하게 배터리를 생산할 수 있습니다. 테슬라, 소니와 같은 대형 배터리 생산 업체는 물론 각국 정부도 리튬 이온 배터리 연구 및 개발에 전 세계적으로 상당한 투자를 하고 있습니다. 이러한 발전은 배터리 셀의 효율성을 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 생산 에너지 단위당 수명주기 비용이 가장 낮습니다.

양수발전은 최초의 대규모 에너지 저장 시스템(EST)으로, 관련 기술이 크게 발전했습니다. 지난 세기에 비해 기술 가격이 급격히 하락하여 상용화가 완료되었습니다. 양수발전 프로젝트의 평균 수명이 거의 80년에 달하는 매우 긴 수명은 낮은 생애주기 비용의 주요 요인입니다. 결과적으로, 양수발전의 전체 수명과 GWh급 저장 용량을 고려할 때, 가격 경쟁력이 가장 높은 리튬 이온 배터리 시스템보다 양수발전의 총비용이 훨씬 저렴합니다. 더불어, 기존 설비를 업그레이드하고 현대화함으로써 프로젝트 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 세계에서 가장 오래된 양수발전소인 스위스의 엥게바이허 양수발전소는 1907년에 건설되었습니다. 1990년대 초에 개보수되었으며 최소 2052년까지 가동될 예정입니다. 높은 초기 투자 비용에도 불구하고, 양수발전은 대규모 저장 용량, 긴 방류 시간, 그리고 에너지 저장 시스템 중 최고 등급을 자랑하는 확립된 기술이기 때문에 수명이 길고 에너지 단위당 초기 투자 비용이 상대적으로 저렴합니다.

지역 분석

아시아 태평양 지역은 가장 중요한 수익 기여 지역입니다. 아시아 태평양 지역에서는 화석 연료에서 벗어나려는 지속적인 노력의 결과로, 특히 중국, 일본, 아세안 지역, 한국, 인도에서 재생 에너지, 수력 발전, 양수 발전 시설이 개발되었습니다. 중국은 또한 2025년까지 석탄 소비 정점을 찍고 2060년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 목표를 발표했습니다. 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 이 지역에서 꾸준히 가장 중요한 재생 에너지원이었습니다.

더욱 깨끗한 에너지 믹스로의 전환이 진행됨에 따라 태양광 및 풍력 발전의 기여도 또한 증가하고 있습니다. 2020년은 유럽 연합의 탈탄소화 여정에서 중요한 전환점이 되었는데, 모든 재생 에너지원의 전력 생산량이 처음으로 화석 연료보다 많았기 때문입니다. 코로나19 팬데믹으로 전력 수요가 감소했음에도 불구하고, 전 세계 수력 발전량은 2020년에 2019년보다 4% 증가했는데, 이는 북유럽 및 이베리아 지역의 견조한 생산량 증가에 기인한 측면이 있습니다. 보다 안정적이고 적응력 있는 에너지원을 확보하기 위한 방안으로, 해당 지역에서는 양수식 수력 발전이 개선되었습니다.

북미 시장 동향

2020년 기준 북미의 양수식 수력 발전 용량은 23.03GW였으며, 이 중 대부분은 미국에 집중되어 있습니다. 이는 부분적으로 미국의 상당한 수력 발전 용량(2020년 기준 약 102GW) 때문입니다.

캐나다는 82GW에 달하는 상당한 수력 발전 용량을 보유하고 있지만, 양수 발전 설비 용량은 117MW에 불과하여 잠재력을 완전히 활용하지 못하고 있습니다. 풍부한 천연자원을 보유한 북미는 재생 에너지 생산에 이상적인 조건을 갖추고 있습니다. 더욱이 수력 발전은 오랫동안 전 세계 전력 시장에서 상당한 비중을 차지해 왔습니다. 저탄소 경제로의 전환을 위해 이 지역 국가들은 재생 에너지 비중을 높이는 정책을 개발해 왔습니다.

라틴 아메리카 및 중동, 아프리카(LAMEA)는 세계적으로 중요한 재생 에너지 전력 공급원 중 하나입니다. 이 지역의 광범위한 수력 발전 인프라를 고려할 때, 최근 미주개발은행(IDB) 연구에 따르면 양수 발전(PHS)은 라틴 아메리카 및 카리브해(LAC) 지역에 상당한 잠재력을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 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.

유형 인사이트

개방형 시스템의 양수 발전 시설은 자연 유입이 없는 상부 저수지에 물을 저장합니다. 이와 대조적으로, 펌프백 발전소는 양수 발전과 기존 수력 발전을 결합하여 운영되며, 상부 저수지 대신 자연 하천을 유입원으로 사용합니다. 기존 수력 발전 시설은 양수 방식을 사용하지 않습니다. 필요할 때까지 출력을 지연시킴으로써, 대용량 저수 용량을 가진 이러한 수력 발전소는 전력망의 양수 발전과 유사하게 작동할 수 있습니다. 개방형 양수 발전은 강이나 하천과 같은 자연 수자원에 인접해 있기 때문에 많은 지역에서 선호됩니다.

대체 시스템 개발에 드는 막대한 비용과 풍부한 수자원 덕분에 이 프로젝트는 예상 기간 내에 시행될 가능성이 높습니다.

2020년 기준으로 미국에서 현재 운영 중인 거의 모든 양수 발전 프로젝트는 개방형 시스템을 사용하며, 하부 또는 상부 저수지에 자연적으로 흐르는 물을 수원으로 사용합니다. 예를 들어, 퍼시픽 가스 앤 일렉트릭(PG&E)의 1.2GW 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, 그중 32개는 개방형 프로젝트였고 35개는 폐쇄형 프로젝트였습니다.

양수 발전 발전소는 폐쇄형 시스템으로, 하나 또는 두 개의 저수지가 인공적으로 건설되어 자연적인 물 유입이 전혀 없습니다.

상당한 양의 에너지를 저장하는 유일한 방법은 실질적으로 가능한 한 첫 번째 수역보다 높은 곳에 큰 수역을 두는 것입니다. 이러한 현상은 여러 곳에서 자연적으로 발생합니다. 어떤 사람들은 하나 또는 두 개의 인공적으로 저수지를 만들기도 합니다. 양수 발전 시스템은 에너지 밀도가 다소 낮기 때문에 저수지 간에 상당한 높이 차이 또는 상당한 유량이 필요합니다.

폐쇄형 양수 발전 시스템은 높은 유연성, 신뢰성 및 발전량을 제공합니다. 개방형 양수 발전 시스템과 비교하여 폐쇄형 양수 발전 시스템은 기존 하천 시스템과 연결되어 있지 않기 때문에 환경에 미치는 영향이 적습니다. 또한 전력망 지원이 필요한 곳이라면 어디든 설치할 수 있으므로 기존 하천에서 멀리 떨어진 곳에도 설치할 수 있습니다. 운영 허가를 받는 데 대한 신뢰도가 높아지고 폐쇄형 시스템이 기존 하천 시스템이나 수로에 영향을 미치지 않는다는 사실 때문에 향후 몇 년 동안 상당한 확장이 예상됩니다. 

최근 동향

• 2023년 2월 - 슬로베니아 전력 회사 DEM은 수력 발전소 및 새로운 양수 발전 설비와 함께 60MW 규모의 배터리 저장 시설을 건설할 계획입니다.
• 2023년 2월 - 히타치 에너지는 유럽에서 선구적인 양수 발전소 솔루션을 개발했습니다.