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용융염 열에너지 저장(Molten Salt Thermal Energy Storage, TES) 시장 개요
용융염 열에너지 저장 시장은 2025년부터 2030년까지의 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 1.5% 이상을 기록하며 성장할 것으로 예상됩니다. 본 보고서는 기술(포물선형 트로프, 프레넬 반사경, 파워 타워) 및 지역(북미, 아시아 태평양, 유럽, 남미, 중동 및 아프리카)별로 시장을 세분화하여 분석하며, 시장 규모 및 예측은 전력 생산량(TWh)과 설치 용량(MW)을 기준으로 제공됩니다. 조사 기간은 2021년부터 2030년까지이며, 예측 데이터는 2025년부터 2030년, 과거 데이터는 2021년부터 2023년까지를 포함합니다. 아시아 태평양 지역이 가장 빠르게 성장하고 가장 큰 시장으로 나타났으며, 시장 집중도는 낮은 편입니다.
시장 동향 및 성장 요인
코로나19 팬데믹은 초기 프로젝트 지연을 야기했으나, 2021년에는 시장이 회복세를 보였습니다. 장기적으로는 전력 소비 증가, 에너지 저장 비용(킬로와트당) 감소, 그리고 정부의 청정 연료 정책 추진 등이 시장 성장을 견인할 주요 요인으로 작용할 것입니다. 반면, 화석 연료 대비 높은 태양 에너지 저장 비용은 시장 성장을 저해하는 요인으로 지목됩니다. 그러나 염화금속 사용을 통한 용융염 안정성 향상 등 새로운 유형의 용융염에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있어, 이러한 혁신은 시장 참여자들에게 새로운 기회를 제공할 것으로 기대됩니다.
주요 시장 트렌드 및 통찰
1. 포물선형 트로프(Parabolic Trough) 부문 시장 지배 예상
포물선형 트로프는 용융염에 에너지를 저장하는 가장 효율적인 방법 중 하나로, 태양 에너지를 효과적으로 집중시킬 수 있어 시장을 지배하고 있습니다. 2021년에도 많은 프로젝트가 건설 중이었으며, 용융염 저장 전력의 킬로와트당 비용이 감소함에 따라 예측 기간 동안 시장을 선도할 것으로 예상됩니다. 이 기술은 태양광 타워 기술과 경쟁하며, 전 세계 여러 국가에서 이미 포물선형 트로프 용융염 태양 에너지 저장 시스템을 구축했습니다. 2021년 기준 스페인은 약 2,304MW의 설치 용량으로 집광형 태양광 발전(CSP) 설치 분야에서 선두를 달리고 있습니다.
포물선형 트로프 태양광 집광 시스템은 반사 재료로 만들어진 포물선형 수집기로, 입사되는 태양 복사열을 염에 반사시켜 온도를 높여 염을 녹이는 방식입니다. 반사 재료 및 용융염에 대한 다양한 연구가 진행 중이며, 이는 용융염에서 추출되는 에너지 비용을 절감하는 데 필요한 동력을 제공하여 시장 성장을 촉진할 것입니다. 중국 간쑤성에서는 100MW 규모의 포물선형 트로프 용융염 태양광 발전소가 건설 중이며, 이는 외부 전원 없이 7시간 동안 전력을 공급할 수 있습니다. 2022년 10월, Abengoa는 두바이 모하메드 빈 라시드 알 막툼 태양광 공원(MBR)에 3개의 포물선형 트로프 집광기 태양광 발전소(각 200MW)를 건설하는 Noor 1 프로젝트로 2022년 재생 에너지 어워드 ‘올해의 태양광 프로젝트’를 수상했습니다. 따라서 전력 수요 증가와 용융염 및 반사 재료의 효율성 향상에 힘입어 포물선형 트로프를 활용한 용융염 열에너지 저장 시장은 예측 기간 동안 성장할 것으로 전망됩니다.
2. 아시아 태평양 지역, 가장 빠른 성장 시장으로 부상
아시아 태평양 지역은 용융염 태양 에너지 발전소의 주요 사용자 중 하나이며, 예측 기간 동안 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 인도와 중국이 이 시장 성장을 주도할 것으로 보입니다. 이 지역은 남회귀선 아래에 위치한 대규모 국가들로 구성되어 있어 태양 에너지 프로젝트를 효율적으로 활용할 수 있는 지리적 이점을 가집니다. 인도의 구자라트 솔라 원(Gujarat Solar One)은 9시간의 용융염 저장 용량을 가진 최대 규모의 포물선형 트로프 발전소이며, 2탱크 간접 열 저장 시스템을 사용합니다. 예측 기간 동안 더 많은 용융염 저장 시스템이 확장 및 구축될 것으로 예상됩니다.
중국은 세계에서 가장 큰 용융염 에너지 저장 시스템 사용자 중 하나입니다. 2022년 7월, 신화 발전 회사(Xinhua Power Generation Company)는 보저우(Bozhou)에 1GW 규모의 새로운 태양 에너지 프로젝트 착수를 발표했습니다. 이 프로젝트에는 용융염을 열 저장 유체로 사용하는 100MW 타워형 CSP(8시간 저장)와 900MW의 PV가 포함됩니다. 결론적으로, 전력 수요 증가와 정부 및 민간 부문의 투자 확대에 힘입어 아시아 태평양 지역의 용융염 열에너지 저장 시장은 예측 기간 동안 가장 빠르게 성장할 것으로 전망됩니다.
경쟁 환경
용융염 열에너지 저장 시장은 부분적으로 파편화되어 있으며, 시장 집중도는 낮은 편입니다. 주요 시장 참여자로는 Yara International ASA, Acciona, S.A., Abengoa SA, BrightSource Energy, Inc., SENER Grupo de Ingenieria, S.A., Torresol Energy Group 등이 있습니다.
최근 산업 동향
2022년 11월, Hyme Energy ApS는 Bornholms Energi & Forsyning (BEOF)과 파트너십을 맺고 덴마크 본홀름 섬에 첫 용융염 열에너지 저장 시연 시설을 건설한다고 발표했습니다. 이 저장 시설은 2024년 완공 예정이며, 1MW/20MWh의 용량을 갖추고 지역 네트워크에 열, 전력 및 보조 서비스를 제공할 것입니다.
이 보고서는 용융염 열에너지 저장(Molten Salt Thermal Energy Storage, MSTES) 시장에 대한 심층적인 분석을 제공합니다. MSTES는 용융된 소금을 활용하여 에너지를 저장하는 기술로, 현재 주로 집중형 태양광 발전(Concentrated Solar Power, CSP) 프로젝트에서 에너지를 저장하고 향후 열 또는 전기로 변환하는 데 사용됩니다.
보고서는 연구 범위, 시장 정의, 연구 가정, 연구 방법론, 주요 요약 등을 포함하여 시장에 대한 포괄적인 이해를 돕습니다.
시장 개요 섹션에서는 2027년까지의 전력 생산량 예측(TWh) 및 태양광 발전 설치 용량 예측(MW)을 제시합니다. 또한, 최근 동향 및 개발 사항, 정부 정책 및 규제, 시장 동인(Drivers) 및 제약 요인(Restraints)을 포함하는 시장 역학(Market Dynamics)을 분석합니다. 공급망 분석과 공급업체 및 소비자의 교섭력, 신규 진입자의 위협, 대체재의 위협, 경쟁 강도를 다루는 Porter의 5가지 경쟁 요인 분석도 포함되어 있습니다.
시장 세분화는 크게 두 가지 기준에 따라 이루어집니다.
1. 기술별: 포물선형 트로프(Parabolic Troughs), 프레넬 반사경(Fresnel Reflector), 파워 타워(Power Tower)로 구분됩니다.
2. 지역별: 북미, 아시아 태평양, 유럽, 남미, 중동 및 아프리카 등 주요 지역별 시장 규모 및 예측을 다룹니다. 시장 규모 및 예측은 전력 생산량(TWh)과 설치 용량(MW)을 기반으로 합니다.
경쟁 환경 섹션에서는 주요 기업들의 합병, 인수, 합작 투자, 협력 및 계약 현황과 선도 기업들이 채택한 전략을 분석합니다. 주요 기업 프로필로는 Yara International ASA, Acciona, S.A., Abengoa SA, BrightSource Energy, Inc., SENER Grupo de Ingenieria, S.A., SolarReserve, LLC, Engie SA, SCHOTT AG 등이 언급됩니다.
주요 시장 질문에 대한 답변을 통해 핵심 정보를 요약하면 다음과 같습니다.
* 시장 규모 및 성장률: 용융염 열에너지 저장 시장은 예측 기간(2025-2030년) 동안 1.5% 이상의 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 전망됩니다.
* 주요 기업: Yara International ASA, Acciona SA, Abengoa SA, BrightSource Energy, Inc., Torresol Energy Group 등이 시장의 주요 플레이어입니다.
* 가장 빠르게 성장하는 지역: 아시아 태평양 지역은 예측 기간(2025-2030년) 동안 가장 높은 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다.
* 가장 큰 시장 점유율 지역: 2025년 기준, 아시아 태평양 지역이 용융염 열에너지 저장 시장에서 가장 큰 점유율을 차지할 것으로 분석됩니다.
* 보고서 분석 기간: 보고서는 2021년, 2022년, 2023년, 2024년의 과거 시장 규모와 2025년, 2026년, 2027년, 2028년, 2029년, 2030년의 예측 시장 규모를 포함합니다.
마지막으로, 보고서는 시장 기회와 미래 동향에 대한 통찰력을 제공하여 이해관계자들이 전략적 의사결정을 내리는 데 도움을 줍니다.
1. 서론
- 1.1 연구 범위
- 1.2 시장 정의
- 1.3 연구 가정
2. 연구 방법론
3. 요약
4. 시장 개요
- 4.1 서론
- 4.2 2027년까지 전력 생산 예측(TWh)
- 4.3 2027년까지 태양광 발전 설치 용량, 과거 및 예측(MW)
- 4.4 최근 동향 및 발전
- 4.5 정부 정책 및 규제
- 4.6 시장 역학
- 4.6.1 동인
- 4.6.2 제약
- 4.7 공급망 분석
- 4.8 포터의 5가지 경쟁 요인 분석
- 4.8.1 공급업체의 교섭력
- 4.8.2 소비자의 교섭력
- 4.8.3 신규 진입자의 위협
- 4.8.4 대체 제품 및 서비스의 위협
- 4.8.5 경쟁 강도
5. 시장 세분화
- 5.1 기술
- 5.1.1 포물선형 트로프
- 5.1.2 프레넬 반사경
- 5.1.3 파워 타워
- 5.2 지리
- 5.2.1 북미
- 5.2.2 아시아-태평양
- 5.2.3 유럽
- 5.2.4 남미
- 5.2.5 중동 및 아프리카
6. 경쟁 환경
- 6.1 인수 합병, 합작 투자, 협력 및 계약
- 6.2 주요 기업의 전략
- 6.3 기업 프로필
- 6.3.1 야라 인터내셔널 ASA
- 6.3.2 악시오나 S.A.
- 6.3.3 아벤고아 SA
- 6.3.4 브라이트소스 에너지 Inc.
- 6.3.5 SENER 그루포 데 잉헤니에리아 S.A.
- 6.3.6 솔라리저브 LLC
- 6.3.7 앙지 SA
- 6.3.8 쇼트 AG
- *목록은 전체를 포함하지 않음
7. 시장 기회 및 미래 동향
용융염 축열은 고온의 열에너지를 용융된 염(소금)을 매개체로 저장하고 필요할 때 다시 회수하여 사용하는 기술을 의미합니다. 이는 주로 무기염류의 혼합물을 사용하여 높은 비열 용량과 열 안정성을 바탕으로 250°C에서 600°C 이상의 고온에서 열을 저장하는 방식입니다. 용융염은 액체 상태에서 열을 흡수하여 온도를 높이고, 저장된 열은 증기 터빈을 구동하거나 산업 공정에 직접 활용될 수 있습니다. 이 기술은 에너지 생산과 수요의 시간적 불일치를 해소하고, 재생에너지의 간헐성을 보완하여 전력망 안정성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.
용융염 축열 시스템의 종류는 주로 사용되는 용융염의 조성과 시스템 구성 방식에 따라 구분됩니다. 용융염 조성 측면에서는 가장 널리 사용되는 것이 '솔라 솔트(Solar Salt)'로, 질산나트륨(NaNO3) 60%와 질산칼륨(KNO3) 40%의 혼합물이며, 약 250°C에서 565°C 범위에서 안정적으로 작동합니다. 더 낮은 융점을 갖는 질산염 혼합물이나, 600°C 이상의 고온 적용을 위한 염화물 기반 용융염(예: MgCl2-KCl-NaCl) 또는 탄산염 기반 용융염도 연구 및 개발되고 있습니다. 시스템 구성 방식으로는 '2탱크 시스템'이 가장 일반적입니다. 이는 고온의 용융염을 저장하는 고온 탱크와 열을 방출한 저온의 용융염을 저장하는 저온 탱크로 구성되며, 열교환기를 통해 열을 주고받습니다. 다른 방식으로는 하나의 탱크 내에서 온도 구배(열성층)를 형성하여 열을 저장하는 '단일 탱크 열성층 시스템'이 있으며, 이는 공간 효율성이 높지만 열 손실 관리와 염의 혼합 방지가 중요합니다.
용융염 축열 기술은 다양한 분야에서 활용됩니다. 가장 대표적인 용도는 '집중형 태양열 발전(CSP)' 플랜트입니다. CSP 플랜트에서는 태양열을 집광하여 용융염을 가열하고, 이 고온의 용융염을 저장하여 해가 진 후나 흐린 날씨에도 안정적으로 전력을 생산할 수 있도록 합니다. 또한, '산업 폐열 회수' 분야에서도 중요한 역할을 합니다. 제철, 시멘트, 유리 제조 등 고온의 폐열이 발생하는 산업 공정에서 버려지는 열을 용융염에 저장하여 재활용함으로써 에너지 효율을 높이고 탄소 배출을 줄일 수 있습니다. 이 외에도 '전력망 안정화'를 위한 보조 서비스 제공, 재생에너지 발전원의 출력 변동성 완화, 그리고 미래에는 '차세대 원자력 발전' 시스템의 열 저장 또는 냉각재로도 활용될 잠재력을 가지고 있습니다.
용융염 축열과 관련된 주요 기술로는 고온 및 부식성 환경에 강한 '열교환기' 설계 및 제조 기술, 용융염을 이송하는 '고온 펌프 및 밸브' 기술, 열 손실을 최소화하는 '고성능 단열재' 기술, 그리고 용융염과 접촉하는 설비의 수명을 보장하는 '내부식성 재료' 개발 기술 등이 있습니다. 또한, 시스템의 효율적인 운영을 위한 '고급 제어 시스템'과 '운영 최적화 알고리즘'도 필수적입니다. 다른 열에너지 저장 기술로는 현열 저장(물, 암석 등), 잠열 저장(상변화 물질, PCM), 열화학 저장 등이 있으며, 전기 에너지 저장 기술로는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)이나 압축 공기 에너지 저장(CAES) 등이 용융염 축열과 상호 보완적이거나 경쟁 관계에 있습니다.
용융염 축열 시장은 재생에너지 확대와 탄소 중립 목표 달성을 위한 핵심 기술로 주목받으며 성장하고 있습니다. 특히 간헐적인 태양광 및 풍력 발전의 비중이 증가함에 따라, 안정적인 전력 공급을 위한 장시간 에너지 저장 기술의 필요성이 커지고 있습니다. 현재 스페인, 미국, 중국, UAE 등지에서 다수의 CSP 플랜트가 용융염 축열 시스템을 성공적으로 운영하고 있으며, 이는 기술의 상업적 타당성을 입증하고 있습니다. 그러나 초기 투자 비용이 높고, 고온 환경에서의 부식 문제, 그리고 용융염의 응고점 관리 등의 기술적 과제가 남아 있습니다. 또한, 단기 저장 분야에서는 배터리 기술과의 경쟁이 심화되고 있어, 용융염 축열은 주로 장시간 대용량 저장 분야에서 강점을 보이고 있습니다.
미래 전망에 있어 용융염 축열 기술은 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 발전할 것으로 예상됩니다. 첫째, '비용 절감'은 가장 중요한 과제 중 하나로, 염 가격 안정화, 설비 최적화, 그리고 건설 공법 개선을 통해 경제성을 확보하려는 노력이 계속될 것입니다. 둘째, '고온 용융염 개발'을 통해 600°C 이상의 고온에서도 안정적으로 작동하는 새로운 염 조성을 개발하여 발전 효율을 더욱 높일 수 있습니다. 셋째, '하이브리드 시스템'으로의 통합이 가속화될 것입니다. 태양광 발전, 풍력 발전 등 다른 재생에너지원과의 연계는 물론, 배터리 저장 시스템과의 결합을 통해 다양한 전력망 요구사항에 대응하는 유연한 에너지 솔루션을 제공할 수 있습니다. 넷째, '산업 부문 탈탄소화'에 기여하는 역할이 확대될 것입니다. 산업 공정의 전력화 및 폐열 재활용을 통해 화석 연료 사용을 줄이는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 마지막으로, 전 세계적으로 재생에너지 전환 정책이 강화되고 에너지 안보의 중요성이 부각되면서, 용융염 축열 기술은 글로벌 에너지 시장에서 그 입지를 더욱 확고히 할 것으로 전망됩니다.