세계의 열에너지 저장 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2026 – 2031년)

열에너지 저장(Thermal Energy Storage, TES) 시장은 재생에너지 시스템의 확산, 산업 탈탄소화 요구 증대, 그리고 집중형 태양열 발전(CSP) 플랜트의 급증에 힘입어 2031년까지 견고한 성장세를 보일 것으로 전망됩니다.

1. 시장 개요

Mordor Intelligence 보고서에 따르면, TES 시장 규모는 2026년 80.4억 달러에서 2031년 118.7억 달러로 연평균 성장률(CAGR) 8.10%를 기록하며 성장할 것으로 예상됩니다. 아시아 태평양 지역이 가장 빠르게 성장하는 시장으로, 유럽은 2025년 기준 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다. 시장 집중도는 중간 수준입니다.

2. 주요 성장 동력

* 재생에너지 중심 전력 시스템 수요 증가: 8시간 이상의 저장 용량을 요구하는 재생에너지 중심 전력 시스템의 수요 증가가 시장 성장을 주도하고 있습니다. 특히, 리튬 이온 배터리가 비용 효율성 측면에서 한계를 보이는 8시간 이상의 장기 저장 솔루션에 대한 벤처 캐피탈 투자가 활발합니다.
* 집중형 태양열 발전(CSP) 플랜트 확대: 중국 4.8GW, 인도 5GW 규모의 CSP 프로그램에서 8시간 이상 용융염 기반 TES 시스템이 필수적으로 통합되면서, 발전 가능한 태양광 발전의 표준 장비로 자리 잡았습니다. 이는 용량 시장 수익을 창출하고 발전량 감소 위험을 줄여 프로젝트의 수익성을 높입니다. EPC 기업들은 이중 탱크 설계를 표준화하여 2024년 이후 균형 발전소(BOP) 비용을 12% 절감했으며, 이는 대규모 TES 프로젝트의 자금 조달 가능성을 더욱 강화하고 있습니다.
* 의무적인 재생에너지 용량 입찰 및 TES 인센티브: 캘리포니아의 ‘클린 파워 2030’ 프레임워크와 EU의 ‘건물 성능 지침 2024/1275’는 장기 저장 장치를 포함한 신규 재생에너지 자산에 대해 TES 장착 입찰에 더 높은 점수를 부여하고 있습니다. 이는 발전과 저장 조달 간의 기존 분리를 없애고, 6시간 이상의 방전 기간을 초과하는 열에너지 솔루션에 유리한 통합 프로젝트 파이낸싱을 가능하게 합니다. 호주에서는 재생에너지 구역이 관성 및 전압 지원을 제공하는 열 저장 프로젝트에 그리드 연결 우선권을 부여하여 상호 연결 대기 시간을 평균 1년 단축하고 있습니다.
* 4세대 지역난방 및 냉방망 확장: 북유럽의 50~70°C 지역난방 루프 확장은 TES의 왕복 효율을 개선하고 계절별 적용을 가능하게 합니다. 덴마크는 2030년까지 지역난방 보급률 50%를 목표로 하며, 피트 열 저장(pit-thermal-storage) 시스템은 겨울철 최대 열 부하를 최대 40%까지 줄일 수 있습니다. 핀란드의 90GWh 계절별 모래 저장 시스템은 kWh당 10달러 미만의 경제성을 입증했으며, 독일은 국내 TES 콘텐츠를 요구하는 네트워크 업그레이드에 30억 유로(33억 달러)를 할당했습니다.
* 산업 폐열 회수 의무화: EU 산업 배출 지침은 2027년까지 대규모 공장이 저급 폐열을 회수하도록 의무화하고 있으며, 일본의 ‘톱 러너 프로그램’도 중공업에 유사한 의무를 부과하고 있습니다. 열 저장 모듈은 배치 공정의 배기열을 시간 이동시켜 연속 수요와 일치시키고, 5년 이내에 15~25%의 연료 절감 효과를 제공합니다. 시멘트 및 철강 공장은 1,000°C 이상에서 작동하는 내화벽돌 또는 모래 배터리를 채택하여 배터리 안전 한계를 피하면서 CO₂ 배출량을 줄이고 있습니다.

3. 주요 시장 제약 요인

* 대규모 용융염 탱크의 높은 자본 지출: 유틸리티 규모의 용융염 저장 시설은 주로 스테인리스 스틸 격납 용기와 내식성 염 혼합물로 인해 kWh당 15~25달러의 높은 비용이 발생합니다. 제한적인 운영 이력으로 인해 대출 기관은 신중한 태도를 보이며, 프로젝트는 더 높은 가격의 자본을 유치해야 하므로 요구 수익률이 높아집니다.
* 리튬 이온 및 흐름 전지와의 경쟁: 리튬 이온 배터리 팩 가격은 2010년부터 2024년까지 85% 하락했으며 매년 10~15%씩 계속 하락하여 8시간 미만의 그리드 서비스에서 배터리가 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 흐름 전지는 무제한 사이클링을 가능하게 하여 TES가 거의 추구하지 않는 주파수 조절 계약을 유치합니다. 그러나 10시간 이상의 지속 시간에서는 리튬 이온 비용이 급격히 상승하고 니켈 및 리튬 가격에 대한 공급망 노출이 증가하여 TES의 경쟁력을 강화합니다.
* 분산형(behind-the-meter) TES의 수익 모델 부재: 분산형 TES에 대한 신뢰할 수 있는 수익 모델의 부재는 특히 북미와 유럽에서 시장 확대를 저해하는 요인으로 작용합니다.
* 고순도 상변화 물질 공급망 병목 현상: 고순도 상변화 물질의 공급망 병목 현상은 전 세계적으로, 특히 제조 허브에서 시장 성장을 제약할 수 있습니다.

4. 세그먼트 분석

* 저장 물질별:
* 용융염(Molten Salt): 2025년 45.40%의 매출을 차지하며 시장을 선도했습니다. 2세대 용융염은 이제 565°C를 견딜 수 있어 하이브리드 염-입자 시스템이 열화학 밀도에 더 가까워지고 있습니다.
* 상변화 물질(Phase-Change Materials, PCM): 2031년까지 15.6%의 CAGR로 성장하여 신규 설치에서 더 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다. 소형 PCM은 설치 공간을 최대 40%까지 줄여 상업 시설 내 설치를 용이하게 하며, 특히 얼음 기반 시스템에서 냉각 부하를 효과적으로 처리합니다.
* 고체 매체(Solid Media): 모래나 콘크리트와 같은 고체 매체도 빠르게 발전하고 있는데, 핀란드의 1MW/100MWh 모래 배터리는 44%의 전력 변환 효율을 입증하며 kWh당 10달러 미만의 비용으로 다일 저장을 가능하게 했습니다. 1,000°C 이상의 온도를저장할 수 있어 장기 및 고온 열 저장 솔루션으로서의 잠재력을 보여주고 있습니다.

5. 응용 분야별:
* 전력 부문: 재생 에너지의 간헐성을 보완하고 전력망 안정성을 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다. 특히 태양열 발전(CSP)과 연계하여 야간에도 안정적인 전력 공급을 가능하게 합니다.
* 산업 부문: 철강, 시멘트, 화학 등 고온 열을 필요로 하는 산업 공정에서 에너지 효율을 개선하고 탄소 배출을 줄이는 데 기여합니다. 폐열 회수 시스템과 결합하여 활용도가 높습니다.
* 건물 부문: 난방, 냉방 및 온수 공급을 위한 열 에너지 저장 시스템은 에너지 소비를 최적화하고 피크 부하를 관리하는 데 효과적입니다. 특히 상업용 건물과 지역 난방 시스템에서 수요가 증가하고 있습니다.

6. 최종 사용자별:
* 유틸리티: 대규모 열 에너지 저장 시스템을 통해 전력망의 안정성을 확보하고 재생 에너지 통합을 촉진합니다.
* 산업체: 생산 공정의 에너지 효율을 높이고 운영 비용을 절감하며 탄소 배출 목표를 달성하는 데 중점을 둡니다.
* 상업 및 주거용: 건물 내 에너지 관리 시스템과 연동하여 에너지 비용을 절감하고 쾌적한 실내 환경을 조성합니다.

7. 지역별 분석:
* 아시아 태평양: 중국, 인도, 일본 등 주요 국가의 급속한 산업화와 도시화, 그리고 재생 에너지 투자 확대에 힘입어 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 특히 중국은 정부의 강력한 지원 정책과 대규모 프로젝트 추진으로 시장 성장을 주도하고 있습니다.
* 유럽: 엄격한 탄소 배출 규제와 재생 에너지 목표 달성을 위해 열 에너지 저장 기술 도입에 적극적입니다. 독일, 영국, 프랑스 등은 혁신적인 기술 개발과 파일럿 프로젝트를 통해 시장을 선도하고 있습니다.
* 북미: 미국과 캐나다를 중심으로 전력망 현대화 및 재생 에너지 통합 프로젝트가 활발히 진행되고 있으며, 특히 텍사스, 캘리포니아 등에서 대규모 열 에너지 저장 시스템 구축이 증가하고 있습니다.
* 기타 지역: 중동 및 아프리카, 남미 지역도 에너지 안보 강화와 지속 가능한 발전을 위해 열 에너지 저장 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

5. 경쟁 환경 분석

열 에너지 저장 시장은 기술 혁신과 투자 확대로 인해 경쟁이 심화되고 있습니다. 주요 기업들은 기술 개발, 전략적 파트너십, 인수합병 등을 통해 시장 점유율을 확대하고 있습니다.

* 주요 시장 참여자:
* Siemens Energy AG
* Abengoa S.A.
* BrightSource Energy, Inc.
* Acciona S.A.
* SunShot Technologies
* SaltX Technology Holding AB
* EnergyNest AS
* Calmac Manufacturing Corporation
* Ice Energy Technologies, Inc.
* Baltimore Aircoil Company
* Cryo-Cell International, Inc.
* Terrafore Technologies LLC
* Axiom Exergy
* Brenmiller Energy Ltd.
* Malta Inc.

* 경쟁 전략:
* 기술 혁신: 고효율, 저비용, 장수명 열 저장 물질 및 시스템 개발에 집중하고 있습니다. 특히 2세대 용융염, 고체 매체, 상변화 물질 등 차세대 기술 개발이 활발합니다.
* 전략적 제휴 및 파트너십: 기술 개발 및 시장 확대를 위해 다양한 기업, 연구기관, 정부 기관과의 협력을 강화하고 있습니다.
* 시장 확장: 신흥 시장 진출 및 다양한 응용 분야로의 확장을 통해 새로운 성장 동력을 모색하고 있습니다.
* 수직 통합: 핵심 기술 및 부품의 자체 생산을 통해 비용 경쟁력을 확보하고 공급망 안정성을 높이는 전략을 추진하는 기업도 있습니다.

6. 시장 동향 및 기회

* 재생 에너지 통합 증가: 태양광, 풍력 등 재생 에너지 발전 비중이 높아지면서 간헐성 문제를 해결하고 안정적인 전력 공급을 위한 열 에너지 저장 시스템의 수요가 급증하고 있습니다.
* 탈탄소화 목표: 전 세계적으로 탄소 중립 목표 달성을 위한 노력이 강화되면서 산업 및 전력 부문에서 화석 연료 의존도를 줄이고 에너지 효율을 높이는 열 에너지 저장 기술의 중요성이 부각되고 있습니다.
* 정부 정책 및 인센티브: 많은 국가에서 열 에너지 저장 기술 개발 및 도입을 장려하기 위한 보조금, 세금 감면, 연구 개발 지원 등 다양한 정책을 시행하고 있습니다.
* 기술 발전: 새로운 열 저장 물질 및 시스템의 개발, 인공지능(AI) 기반의 최적화 기술 도입 등으로 시스템 효율성과 경제성이 지속적으로 향상되고 있습니다.
* 분산형 에너지 시스템 확산: 마이크로그리드 및 분산형 에너지 시스템 구축이 증가하면서 지역 단위의 에너지 자립도를 높이는 데 열 에너지 저장이 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
* 산업 폐열 활용: 산업 공정에서 발생하는 폐열을 회수하여 저장하고 재활용함으로써 에너지 효율을 극대화하고 환경 부하를 줄이는 솔루션으로 각광받고 있습니다.

7. 도전 과제 및 위협 요인

* 초기 투자 비용: 대규모 열 에너지 저장 시스템 구축에는 상당한 초기 투자 비용이 소요될 수 있어 도입을 망설이는 요인이 될 수 있습니다.
* 기술 표준화 부족: 다양한 기술과 시스템이 존재하지만, 아직 통일된 국제 표준이 부족하여 상호 운용성 및 시장 확장에 어려움이 있습니다.
* 장수명 및 신뢰성 검증: 장기간 안정적으로 작동하는 시스템의 신뢰성 및 수명에 대한 추가적인 검증이 필요하며, 이는 투자 결정에 영향을 미칠 수 있습니다.
* 경쟁 기술의 발전: 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 등 다른 에너지 저장 기술의 발전과 가격 하락은 열 에너지 저장 시장에 경쟁 압력으로 작용할 수 있습니다.
* 부지 확보의 어려움: 대규모 열 에너지 저장 시설은 상당한 부지를 필요로 하므로, 특히 도시 지역에서 부지 확보에 어려움이 있을 수 있습니다.

8. 결론 및 전망

열 에너지 저장 시장은 전 세계적인 에너지 전환과 탈탄소화 노력에 힘입어 향후 몇 년간 폭발적인 성장을 지속할 것으로 예상됩니다. 재생 에너지의 간헐성을 보완하고 산업 및 건물 부문의 에너지 효율을 높이는 핵심 기술로서 그 중요성이 더욱 커질 것입니다. 기술 혁신을 통한 비용 절감과 효율성 향상, 그리고 정부의 적극적인 지원 정책이 시장 성장을 가속화하는 주요 동력이 될 것입니다. 특히 고온 열 저장 기술의 발전은 산업 공정의 탈탄소화에 크게 기여할 것이며, 다양한 응용 분야로의 확장이 기대됩니다. 도전 과제들을 극복하고 지속적인 연구 개발과 투자가 이루어진다면, 열 에너지 저장은 미래 에너지 시스템의 필수적인 요소로 자리매김할 것입니다.

본 보고서는 열에너지 저장(Thermal Energy Storage, TES) 시장에 대한 심층적인 분석을 제공합니다. 열에너지 저장은 열에너지 또는 얼음, 물, 냉기 등으로부터 에너지를 효율적으로 전달하고 저장하는 기술로, 태양광 및 수력 발전원과 같은 신재생에너지 시스템에 통합되어 활용됩니다. 이 기술은 집중형 태양열 발전(CSP) 플랜트에서 야간에도 안정적인 전력 공급을 가능하게 하고, 화력 발전소의 부하 변화 대응 및 운영 효율 증대, 열병합 발전소의 열 공급 안정성 확보, 그리고 공정 산업에서 발생하는 폐열을 회수 및 재활용하는 등 광범위한 분야에 적용됩니다.

1. 시장 개요 및 주요 동인
열에너지 저장 시장은 2026년 80.4억 달러 규모에서 2031년까지 118.7억 달러로 성장할 것으로 전망됩니다. 시장 성장을 견인하는 주요 동인들은 다음과 같습니다.
* 8시간 이상 용융염 TES를 통합한 CSP 플랜트의 빠른 구축.
* TES 추가 인센티브를 포함하는 재생에너지 용량 경매 의무화.
* 4세대 지역 냉난방(District Heating & Cooling) 그리드의 확장.
* 산업 폐열 회수 의무화 정책 강화.
* 장기 열에너지 저장 시스템과 그린 수소 전해조의 결합.
* kWh당 10달러 미만의 LCoS(균등화 저장 비용)를 목표로 하는 초고온 모래 “열 배터리” 개발.
특히, 산업 공정열 애플리케이션은 폐열 회수 의무화 및 고온 탈탄소화 솔루션의 필요성 증대로 인해 2031년까지 연평균 14.9%의 가장 높은 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.

2. 시장 제약 요인
시장 성장을 저해하는 요인으로는 다음과 같은 사항들이 있습니다.
* 대규모 용융염 탱크 시스템 구축에 필요한 높은 초기 자본 지출(CAPEX).
* 저비용 리튬 이온 및 흐름 배터리와의 경쟁 심화.
* 계량기 후단(behind-the-meter) TES에 대한 명확하고 수익성 있는 비즈니스 모델 부재.
* 고순도 상변화 물질(PCM)의 공급망 병목 현상.

3. 시장 세분화 및 성장 동향
시장은 저장 물질, 기술, 애플리케이션, 최종 사용자 및 지역별로 세분화되어 분석됩니다.
* 저장 물질별: 용융염, 물/온수, 얼음/냉수, 상변화 물질(PCM), 고체 매체(콘크리트, 모래, 벽돌) 등으로 분류됩니다. 이 중 상변화 물질(PCM)은 연평균 15.6%로 가장 빠르게 성장하는 세그먼트입니다.
* 기술별: 현열 저장(Sensible Heat Storage), 잠열 저장(Latent Heat Storage), 열화학 저장(Thermochemical Heat Storage)으로 구분됩니다.
* 애플리케이션별: 발전(CSP, 계통 연계), 지역 난방, 산업 공정열, 건물 HVAC 냉방, 기타 틈새 시장(피크 저감, 군사 등)을 포함합니다.
* 최종 사용자별: 공공 시설(Utilities), 상업 및 산업, 주거 부문으로 분류됩니다.
* 지역별: 유럽이 34.60%의 매출 비중으로 현재 시장을 선도하고 있으며, 아시아 태평양 지역은 연평균 13.4%로 가장 빠르게 성장하는 지역으로 주목받고 있습니다.

4. 경쟁 환경 및 미래 전망
본 보고서는 시장 집중도, 인수합병(M&A) 및 파트너십 등 주요 기업들의 전략적 움직임, 시장 점유율 분석 및 상세 기업 프로필을 포함한 경쟁 환경을 다룹니다. 미래에는 kWh당 10달러 미만을 목표로 하는 모래 기반 열 배터리와 같은 혁신 기술이 비용 구조를 재편하고 리튬 공급망 제약을 해소하며 시장에 상당한 변화를 가져올 것으로 예상됩니다. 용융염 시스템은 초기 CAPEX가 높지만, 8시간을 초과하는 방전 지속 시간에서는 리튬 이온 배터리보다 저장된 킬로와트시당 비용이 낮아질 수 있습니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 및 시장 정의

• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 환경

• 4.1 시장 개요

• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 8시간 이상 용융염 TES를 통합하는 CSP 플랜트의 빠른 구축

  • 4.2.2 TES 추가 요소를 묶는 의무 재생 에너지 용량 경매

  • 4.2.3 4세대 지역 난방 및 냉방 그리드 확장

  • 4.2.4 산업 폐열 회수 의무

  • 4.2.5 장기 TES와 그린 수소 전해조 결합

  • 4.2.6 US$10/kWh LCoS 미만을 목표로 하는 초고온 모래 “열 배터리”

• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 대규모 용융염 탱크의 높은 자본 지출

  • 4.3.2 저비용 리튬 이온 및 흐름 배터리와의 경쟁

  • 4.3.3 계량기 후단 TES에 대한 신뢰할 수 있는 수익 스택 부재

  • 4.3.4 고순도 상변화 물질에 대한 공급망 병목 현상

• 4.4 공급망 분석

• 4.5 규제 환경

• 4.6 기술 전망

• 4.7 포터의 5가지 경쟁 요인
  • 4.7.1 공급업체의 협상력

  • 4.7.2 구매자의 협상력

  • 4.7.3 신규 진입자의 위협

  • 4.7.4 대체재의 위협

  • 4.7.5 경쟁 강도

5. 시장 규모 및 성장 예측

• 5.1 저장 재료별
  • 5.1.1 용융염

  • 5.1.2 물/온수

  • 5.1.3 얼음/냉수

  • 5.1.4 상변화 물질 (PCM)

  • 5.1.5 고체 매체 (콘크리트, 모래, 벽돌)

  • 5.1.6 기타

• 5.2 기술별
  • 5.2.1 현열 저장

  • 5.2.2 잠열 저장

  • 5.2.3 열화학 열 저장

• 5.3 적용 분야별
  • 5.3.1 발전 (CSP, 계통 연계)

  • 5.3.2 지역 난방

  • 5.3.3 산업 공정열

  • 5.3.4 건물 HVAC 냉방

  • 5.3.5 기타 틈새 시장 (피크 저감, 군사 등)

• 5.4 최종 사용자별
  • 5.4.1 공공 시설

  • 5.4.2 상업 및 산업

  • 5.4.3 주거

• 5.5 지역별
  • 5.5.1 북미

  • 5.5.1.1 미국

  • 5.5.1.2 캐나다

  • 5.5.1.3 멕시코

  • 5.5.2 유럽

  • 5.5.2.1 독일

  • 5.5.2.2 영국

  • 5.5.2.3 프랑스

  • 5.5.2.4 이탈리아

  • 5.5.2.5 러시아

  • 5.5.2.6 기타 유럽

  • 5.5.3 아시아 태평양

  • 5.5.3.1 중국

  • 5.5.3.2 인도

  • 5.5.3.3 일본

  • 5.5.3.4 대한민국

  • 5.5.3.5 아세안 국가

  • 5.5.3.6 기타 아시아 태평양

  • 5.5.4 남미

  • 5.5.4.1 브라질

  • 5.5.4.2 아르헨티나

  • 5.5.4.3 기타 남미

  • 5.5.5 중동 및 아프리카

  • 5.5.5.1 사우디아라비아

  • 5.5.5.2 아랍에미리트

  • 5.5.5.3 남아프리카

  • 5.5.5.4 이집트

  • 5.5.5.5 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(사용 가능한 경우), 전략 정보, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.4.1 Aalborg CSP A/S

  • 6.4.2 Abengoa SA (ENGIE CSP)

  • 6.4.3 BrightSource Energy Inc.

  • 6.4.4 Siemens Energy AG

  • 6.4.5 CALMAC Corp.

  • 6.4.6 EVAPCO Inc.

  • 6.4.7 SaltX Technology Holding AB

  • 6.4.8 Trane Technologies plc

  • 6.4.9 Rondo Energy

  • 6.4.10 Antora Energy

  • 6.4.11 Brenmiller Energy

  • 6.4.12 Hyme Energy

  • 6.4.13 Energy Nest (Aker Solutions)

  • 6.4.14 Malta Inc.

  • 6.4.15 Terrafore Technologies LLC

  • 6.4.16 Vantaa Energy Ltd.

  • 6.4.17 SR Energy

  • 6.4.18 Baltimore Aircoil Company (BAC)

  • 6.4.19 Burns & McDonnell

  • 6.4.20 Ice Energy

  • 6.4.21 추가 검증된 기업

7. 시장 기회 및 미래 전망