압축 공기 에너지 저장 (CAES) 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 예측 (2026 – 2031년)

압축공기 에너지 저장(CAES) 시장 규모 및 점유율 분석 보고서 2031

Mordor Intelligence의 분석에 따르면, 압축공기 에너지 저장(CAES) 시장은 2026년부터 2031년까지 연평균 18.62%의 높은 성장률을 기록하며 급격히 확장될 것으로 전망됩니다. 2025년 36.5억 달러 규모에서 2026년 43.3억 달러로 성장하고, 2031년에는 101.7억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 장기 저장 의무화, 연방 대출 보증, 그리고 재생에너지 발전 피크와 저녁 수요 간의 격차 확대에 의해 주도되고 있습니다.

주요 시장은 북미가 가장 큰 점유율을 차지하고 있으며, 유럽이 가장 빠르게 성장할 것으로 예측됩니다. 시장 집중도는 중간 수준이며, 전력 유틸리티가 여전히 주요 구매자이지만, 데이터 센터 운영자와 광산 부지 소유주가 영향력 있는 구매자로 부상하고 있습니다. 저장 구성 측면에서는 염분 돔형 동굴이 주류를 이루고 있으나, 폐기된 인프라를 재활용하는 경암 및 채굴 동굴이 점차 주목받고 있습니다. 8시간 미만 애플리케이션에서는 배터리 비용 하락으로 인한 경쟁 압력이 지속되지만, CAES 시장은 8시간 이상 지속되는 프로젝트, 특히 Power-to-X 수소 이니셔티브와 연계된 프로젝트에서 구조적인 비용 우위를 점하고 있습니다. 열 관리 및 AI 기반 디스패치 최적화에 대한 연구 개발이 강화되면서 왕복 효율이 75%에 육박하고 있으며, 이는 CAES 산업을 가스 화력 발전 피커(peaker)에 대한 신뢰할 수 있는 무배출 대안으로 자리매김하게 합니다.

주요 시장 통찰

* 기술 유형별: 단열(Diabatic) 시스템이 2025년 CAES 시장 점유율의 49.75%를 차지했으나, 단열(Adiabatic) 시스템은 2031년까지 22.10%의 CAGR로 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다.
* 저장 구성별: 염분 돔형 동굴이 2025년 CAES 시장 규모의 52.40%를 차지했으며, 경암/채굴 동굴은 예측 기간 동안 24.80%의 CAGR로 성장할 전망입니다.
* 전력 용량별: 100MW를 초과하는 설치가 2025년 CAES 시장 점유율의 68.20%를 차지했으며, 중규모(10~100MW) 시스템은 25.30%의 CAGR로 확장되고 있습니다.
* 적용 분야별: 재생에너지 통합 안정화가 2025년 시장의 37.40%를 주도했으며, Power-to-X 수소 하이브리드는 2031년까지 33.20%의 CAGR로 성장할 것으로 예측됩니다.
* 최종 사용자별: 전력 유틸리티가 2025년 매출의 46.90%를 차지했고, 데이터 센터 및 디지털 인프라는 2031년까지 31.40%의 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다.
* 지역별: 유럽이 2031년까지 27.10%의 가장 빠른 CAGR을 기록할 것으로 예상되며, 북미는 2025년 매출 점유율 34.40%를 유지했습니다.

*(참고: 본 보고서의 시장 규모 및 예측 수치는 2026년 1월 기준 최신 데이터 및 통찰력을 반영한 Mordor Intelligence의 독점 추정 프레임워크를 사용하여 생성되었습니다.)*

글로벌 압축공기 에너지 저장(CAES) 시장 동향 및 통찰

주요 시장 동인

1. 재생에너지 보급 의무화 및 그리드 안정성 투자 증대 (CAGR 영향 +4.2%): 캘리포니아, EU, 호주 일부 주정부의 장기 저장 용량 확보 의무화는 CAES 시장 성장의 핵심 동력입니다. 특히 캘리포니아는 비리튬 저장 장치에 2.7억 달러를 배정하고 6시간 지속 가능한 자산에 4GW 목표를 설정하여 CAES 프로젝트에 명확한 정책적 기반을 제공합니다. 영국의 ‘캡앤플로어(cap-and-floor)’ 제도는 6시간 이상 방전 가능한 자산에 안정적인 수익 흐름을 제공하여 CAES의 투자 매력을 높이고 있습니다. 이러한 정책들은 태양광 발전량이 급감하고 저녁 수요가 증가하는 ‘덕 커브(duck curve)’ 현상에 효과적으로 대응하며, 배터리보다 CAES에 유리한 환경을 조성합니다.
2. 단열(Adiabatic) CAES 기술의 비용 하락 (CAGR 영향 +3.8%): 열 관리 기술 발전과 터보 기계 표준화로 단열 CAES의 CAPEX는 kW당 1,100~1,400달러로 감소했으며, 왕복 효율은 70~75%로 향상되어 양수 발전과의 격차를 줄이고 있습니다. 상변화 물질을 사용하는 충전층 열 저장 모듈은 61.5%의 에너지 효율을 달성하고 3.5년 내 비용 회수가 가능하여 화석 연료 없는 운영과 탄소 배출권 수익을 창출합니다. 90~200°C에서 작동하는 저온 단열 설계는 90초 미만의 빠른 시동 시간 덕분에 주파수 조절 계약을 확보하고 있습니다. 이러한 비용 및 성능 개선은 CAES를 차익 거래, 예비 전력, 합성 관성 등 다양한 서비스를 제공하는 주류 선택지로 자리매김하게 합니다.
3. 정부의 장기 저장 입찰 프로그램 확대 (CAGR 영향 +3.1%): 경쟁 입찰 프로그램은 다년간의 가용성 지불을 통해 자금 조달 위험을 줄여줍니다. 영국은 LDES(Long Duration Energy Storage) 경쟁의 첫 단계에서 6,900만 파운드의 보조금을 지급하여 320MWh 규모의 CAES 파이프라인을 촉진했습니다. 캘리포니아의 캠프 펜들턴(Camp Pendleton) 시범 프로젝트는 14일 백업 프로젝트에 4,200만 달러의 보조금을 유치하여 새로운 저장 기술에 대한 주정부의 지원 의지를 보여주었습니다. 이러한 입찰은 일반적으로 8시간 이상의 방전 능력을 요구하여 CAES 기술에 유리하게 작용하며 프로젝트 부채 서비스 스프레드를 줄입니다.
4. 고갈된 가스전 재활용을 통한 인프라 비용 절감 (CAGR 영향 +2.7%): 고갈된 가스전을 재사용하면 현장 준비 시간을 18~24개월 단축하고 동굴 건설 비용을 25~35% 절감할 수 있습니다. 펜실베이니아 주립대학의 시뮬레이션에 따르면 지열 보조 유정 개조는 엑서지(exergy) 효율을 9.5% 높이면서 메탄 누출 유정을 밀봉할 수 있습니다. 노턴(Norton) 광산 개념은 경암 공동에서 낮은 이동률을 검증하여 수십 년간의 서비스 수명 가능성을 확인했습니다. 중국에서는 폐광 동굴이 50.31%의 왕복 효율과 3.23kWh/m³의 에너지 밀도를 달성하여 염분 지층이 부족한 지역에서 CAES의 타당성을 강화했습니다.
5. AI 최적화 열 관리로 왕복 효율 증대 (CAGR 영향 +2.4%): AI 기반의 열 관리 및 디스패치 최적화 기술은 CAES 시스템의 왕복 효율을 75%까지 끌어올려, 가스 화력 발전 피커(peaker)에 대한 신뢰할 수 있는 무배출 대안으로 CAES 산업의 입지를 강화하고 있습니다.
6. 기업의 24/7 청정에너지 PPA(전력 구매 계약) 확대 (CAGR 영향 +2.1%): 기업들이 24시간 7일 내내 청정에너지를 공급받기 위한 PPA를 체결하면서 8시간 이상의 장기 저장 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이는 CAES 시장 성장에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다.

주요 시장 제약 요인

1. 높은 초기 자본 지출 및 긴 회수 기간 (CAGR 영향 -2.8%): 일반적인 유틸리티 규모의 CAES 설치는 단열 설계의 경우 kW당 1,600~2,300달러가 필요하며, 전체 프로젝트 예산은 1억 달러를 초과할 수 있습니다. 75% 효율의 단열 시스템조차 4~6년의 회수 기간은 배터리 시스템의 2~3년보다 불리합니다. 지질 조사, 맞춤형 터보 기계, 동굴 라이닝 보증 등으로 인해 우발 비용이 증가하여, 정책 지원이 부족한 자본 부족 지역에서는 CAES 시장의 매력이 떨어집니다.
2. 지질학적 입지 제한 (CAGR 영향 -2.3%): CAES 시스템은 염분 돔, 경암 동굴, 고갈된 가스전 등 특정 지질학적 조건이 필요합니다. 이는 모든 지역에서 CAES 프로젝트를 개발하기 어렵게 만들며, 특히 염분 지층이 없는 지역에서는 장기적인 시장 확장에 제약이 됩니다.
3. 배터리 가격 하락 압력 (CAGR 영향 -2.1%): 2010년 이후 리튬 이온 배터리 가격이 거의 90% 급락하면서 4~8시간 지속되는 애플리케이션에서 CAES의 경쟁 우위가 약화되었습니다. 10시간 CAES 장치의 균등화 비용은 kWh당 122달러로 여전히 장기 배터리보다 유리하지만, 배터리 에너지 밀도의 지속적인 개선은 이러한 격차를 줄일 위협이 됩니다. 배터리 시스템의 6~9개월 배포 기간은 CAES의 다년간 허가 및 토목 공사 일정과 대조됩니다. 이에 따라 CAES 지지자들은 8시간을 초과하는 지속 시간, 고유 관성 및 블랙 스타트(black-start) 기능과 같은 배터리가 복제하기 어려운 틈새시장으로 전환하고 있습니다.
4. 동굴 안정성 및 지진 활동에 대한 공동체 반대 (CAGR 영향 -1.6%): CAES 프로젝트는 동굴의 안정성이나 잠재적인 지진 활동 유발 가능성에 대한 지역 공동체의 우려에 직면할 수 있습니다. 이러한 반대는 프로젝트 승인 및 배포를 지연시키거나 심지어 중단시킬 수 있으며, 특히 북미와 유럽의 특정 지역에서 프로젝트에 국지적인 영향을 미칩니다.

세그먼트 분석

1. 유형별 분석: 단열(Adiabatic) 시스템의 효율성 혁신 주도
단열(Adiabatic) 설계는 왕복 효율이 75%에 육박하고 연료 없는 운영이 기업의 넷제로 목표와 부합하면서 투자자들의 관심을 끌고 있습니다. 2025년 단열(Diabatic) 발전소가 49.75%의 시장점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 이는 기존의 입증된 기술과 상대적으로 낮은 초기 투자 비용 덕분입니다. 그러나 단열(Adiabatic) 시스템은 효율성 향상과 환경적 이점을 바탕으로 점차 시장 점유율을 확대해 나갈 것으로 보입니다. 특히, 재생 에너지 통합의 필요성이 증가함에 따라, 연료를 사용하지 않는 단열(Adiabatic) CAES의 매력은 더욱 커질 것입니다.

2. 최종 사용자별 분석: 유틸리티 규모의 저장 장치 수요 증가
유틸리티 규모의 최종 사용자 부문은 전력망 안정화 및 재생 에너지 통합에 대한 수요 증가로 인해 CAES 시장에서 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다. 대규모 에너지 저장 솔루션에 대한 필요성이 커지면서, 유틸리티 기업들은 CAES 기술을 통해 전력 공급의 신뢰성과 효율성을 높이고자 합니다. 산업 부문 또한 공정 최적화 및 에너지 비용 절감을 위해 CAES 시스템을 도입할 가능성이 있습니다.

3. 지역별 분석: 북미 및 유럽의 강력한 성장
북미와 유럽은 엄격한 탄소 배출 규제와 재생 에너지 목표로 인해 CAES 시장에서 선두를 달리고 있습니다. 특히 미국은 에너지 저장 기술에 대한 정부 인센티브와 투자 증가로 인해 중요한 시장으로 부상하고 있습니다. 아시아 태평양 지역은 중국과 인도를 중심으로 급속한 산업화와 에너지 수요 증가에 힘입어 상당한 성장 잠재력을 보이고 있습니다. 이 지역의 정부들은 에너지 안보와 지속 가능성을 확보하기 위해 재생 에너지 및 저장 솔루션에 대한 투자를 늘리고 있습니다.

경쟁 환경

CAES 시장은 기술 혁신과 전략적 파트너십을 통해 경쟁이 심화되고 있습니다. 주요 기업들은 효율성을 높이고 비용을 절감하며 다양한 응용 분야에 맞는 솔루션을 개발하기 위해 연구 개발에 투자하고 있습니다. 시장의 주요 플레이어로는 Hydrostor, Siemens Energy, General Electric, MAN Energy Solutions 등이 있습니다. 이들 기업은 시장 점유율을 확대하고 경쟁 우위를 확보하기 위해 합병, 인수, 협력 및 신제품 출시와 같은 전략을 채택하고 있습니다.

결론

압축 공기 에너지 저장(CAES) 시장은 재생 에너지 통합, 전력망 안정화 및 탄소 배출 감소에 대한 전 세계적인 요구에 힘입어 상당한 성장을 이룰 것으로 예상됩니다. 기술 발전, 특히 단열(Adiabatic) CAES 시스템의 효율성 향상은 시장 성장을 더욱 가속화할 것입니다. 그러나 높은 초기 투자 비용과 동굴 안정성에 대한 우려와 같은 과제는 시장의 잠재력을 최대한 발휘하기 위해 해결해야 할 문제입니다. 정부의 지원 정책과 지속적인 연구 개발은 CAES 기술이 미래 에너지 시스템에서 중요한 역할을 할 수 있도록 하는 데 필수적입니다.

이 보고서는 글로벌 압축 공기 에너지 저장(CAES) 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 연구 가정 및 시장 정의, 연구 범위, 연구 방법론을 포함하며, 시장 개요, 글로벌 설치 및 계획된 CAES 용량 분석(MW), 시장 동인 및 제약 요인, 공급망 분석, 규제 환경, 기술 전망, 그리고 포터의 5가지 경쟁 요인 분석을 다룹니다.

CAES 시장은 2026년부터 2031년까지 연평균 18.62%의 성장률을 기록하며 2031년에는 101억 7천만 달러 규모에 이를 것으로 전망됩니다.

주요 시장 동인으로는 재생에너지 보급 의무화, 단열 CAES의 kWh당 비용 하락, 정부의 장기 에너지 저장 입찰, 고갈된 가스전의 CAES 재활용, AI 최적화 열 관리를 통한 왕복 효율 증대, 그리고 8시간 이상 저장을 요구하는 기업의 24/7 청정 전력 구매 계약(PPA) 등이 있습니다.

반면, 시장 성장을 저해하는 요인으로는 높은 초기 자본 지출과 긴 투자 회수 기간, 지질학적 부지 제한, 배터리 가격 하락 압력, 그리고 공동(cavern) 무결성 및 지진 활동에 대한 지역 사회의 반대 등이 지적됩니다.

기술 유형별로는 단열(Adiabatic) 시스템이 높은 효율성과 무배출 운영으로 인해 2031년까지 연평균 22.10%로 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 최종 사용자 측면에서는 하이퍼스케일 데이터 센터가 24/7 탄소 제로 목표 달성을 위한 8시간 이상의 청정 백업 전력 수요로 인해 CAES 조달에서 31.40%의 연평균 성장률을 보일 것으로 전망됩니다. CAES는 8시간 이상의 방전 기간이 필요한 프로젝트에서 리튬 이온 배터리 대비 균등화 비용(LCOE) 우위를 유지합니다.

지역별로는 영국의 캡앤플로어(cap-and-floor) 제도와 독일의 재생에너지 통합 수요에 힘입어 유럽이 2031년까지 연평균 27.10%로 가장 빠른 성장을 기록할 것으로 예상됩니다.

보고서는 또한 CAES 시장을 유형(단열, 단열, 등온, 초/고급 등온), 저장 구성(염돔 공동, 경암/채굴 공동, 대수층, 폐광/터널, 지상 압력 용기, 수중/해저 파이프), 전력 용량(소규모, 중규모), 적용 분야(재생에너지 통합, 피크 쉐이빙, T&D 지연, 백업/마이크로그리드, 산업 폐열 회수, Power-to-X 수소 하이브리드), 최종 사용자(전력 회사, 독립 전력 생산자, 상업 및 산업, 원격/오프그리드 커뮤니티, 데이터 센터) 및 지역(북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미, 중동 및 아프리카)별로 세분화하여 분석합니다.

경쟁 환경 분석에는 시장 집중도, M&A, 파트너십, PPA와 같은 전략적 움직임, 주요 기업의 시장 점유율 분석, 그리고 Siemens Energy AG, Hydrostor Inc., Mitsubishi Power Americas 등 주요 기업들의 프로필이 포함됩니다. 마지막으로, 시장 기회 및 미래 전망에 대한 평가도 제공됩니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 & 시장 정의

• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 환경

• 4.1 시장 개요

• 4.2 전 세계 설치 및 계획된 CAES 용량 분석 (MW)

• 4.3 시장 동인
  • 4.3.1 재생에너지 보급 의무

  • 4.3.2 단열 CAES의 $/kWh 하락

  • 4.3.3 정부의 장기 저장 입찰

  • 4.3.4 고갈된 가스전을 CAES용으로 재활용

  • 4.3.5 AI 최적화 열 관리로 왕복 효율 증대

  • 4.3.6 8시간 이상 저장을 유도하는 기업의 24/7 청정 전력 PPA

• 4.4 시장 제약
  • 4.4.1 높은 초기 자본 지출 및 긴 회수 기간

  • 4.4.2 지질학적 부지 제한

  • 4.4.3 배터리 가격 하락 압력

  • 4.4.4 공동 무결성 및 지진 활동에 대한 지역 사회 반대

• 4.5 공급망 분석

• 4.6 규제 환경

• 4.7 기술 전망

• 4.8 포터의 5가지 경쟁 요인
  • 4.8.1 공급업체의 협상력

  • 4.8.2 구매자의 협상력

  • 4.8.3 신규 진입자의 위협

  • 4.8.4 대체재의 위협

  • 4.8.5 경쟁 강도

5. 시장 규모 및 성장 예측

• 5.1 유형별
  • 5.1.1 비단열

  • 5.1.2 단열

  • 5.1.3 등온

  • 5.1.4 초/고급 등온

• 5.2 저장 구성별
  • 5.2.1 암염 돔 동굴

  • 5.2.2 경암/채굴 동굴

  • 5.2.3 대수층

  • 5.2.4 폐광/터널

  • 5.2.5 지상 압력 용기

  • 5.2.6 수중/해저 파이프

• 5.3 전력 용량별
  • 5.3.1 소규모 (10 MW 미만)

  • 5.3.2 중규모 (10 ~ 100 MW)

• 5.4 적용 분야별
  • 5.4.1 재생에너지 통합 안정화

  • 5.4.2 피크 절감 및 부하 이동

  • 5.4.3 송배전 지연

  • 5.4.4 백업 및 복원력/마이크로그리드

  • 5.4.5 산업 폐열 회수

  • 5.4.6 Power-to-X 수소 하이브리드

• 5.5 최종 사용자별
  • 5.5.1 전력 회사

  • 5.5.2 독립 전력 생산자

  • 5.5.3 상업 및 산업

  • 5.5.4 원격 및 독립형 커뮤니티

  • 5.5.5 데이터 센터 및 디지털 인프라

• 5.6 지역별
  • 5.6.1 북미

  • 5.6.1.1 미국

  • 5.6.1.2 캐나다

  • 5.6.1.3 멕시코

  • 5.6.2 유럽

  • 5.6.2.1 독일

  • 5.6.2.2 영국

  • 5.6.2.3 이탈리아

  • 5.6.2.4 스페인

  • 5.6.2.5 프랑스

  • 5.6.2.6 네덜란드

  • 5.6.2.7 노르웨이

  • 5.6.2.8 러시아

  • 5.6.2.9 기타 유럽

  • 5.6.3 아시아 태평양

  • 5.6.3.1 중국

  • 5.6.3.2 일본

  • 5.6.3.3 인도

  • 5.6.3.4 대한민국

  • 5.6.3.5 아세안 국가

  • 5.6.3.6 호주

  • 5.6.3.7 기타 아시아 태평양

  • 5.6.4 남미

  • 5.6.4.1 브라질

  • 5.6.4.2 아르헨티나

  • 5.6.4.3 기타 남미

  • 5.6.5 중동 및 아프리카

  • 5.6.5.1 사우디아라비아

  • 5.6.5.2 아랍에미리트

  • 5.6.5.3 이스라엘

  • 5.6.5.4 남아프리카 공화국

  • 5.6.5.5 이집트

  • 5.6.5.6 기타 중동 및 아프리카

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도

• 6.2 전략적 움직임 (M&A, 파트너십, PPA)

• 6.3 시장 점유율 분석 (주요 기업의 시장 순위/점유율)

• 6.4 기업 프로필 (글로벌 개요, 시장 개요, 핵심 부문, 재무 정보(가능한 경우), 전략 정보, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.4.1 지멘스 에너지 AG

  • 6.4.2 하이드로스토어 Inc.

  • 6.4.3 제너럴 컴프레션 Ltd.

  • 6.4.4 에이펙스 CAES LLC

  • 6.4.5 릿지 에너지 스토리지 LP

  • 6.4.6 스토어일렉트릭 Ltd.

  • 6.4.7 미쓰비시 파워 아메리카스

  • 6.4.8 드레서-랜드 (지멘스)

  • 6.4.9 ALACAES SA

  • 6.4.10 RWE 파워 AG

  • 6.4.11 코레 에너지 BV

  • 6.4.12 브라이트 에너지 스토리지

  • 6.4.13 스티스달 스토리지 테크.

  • 6.4.14 NRStor Inc.

  • 6.4.15 쉘 에너지 스토리지

  • 6.4.16 화이베이 A-CAES Co.

  • 6.4.17 PG&E (디아블로 CAES 프로젝트)

  • 6.4.18 카버지 솔루션스 Ltd.

  • 6.4.19 에넬 그린 파워 (EGP)

  • 6.4.20 E.ON SE (훈토르프 소유주)

7. 시장 기회 및 미래 전망