핵심요약
지난 8/30일 ‘LNG선 발주는 왜 많이 나올까?’ 자료에서 LNG 공급설비의 증가보다는 LNG수요의 증가가 LNG선박 발주를 견인한다고 언급한 바 있다.
그럼 LNG에 대한 수요는 왜 늘어날까?
중국의 난방용 수요 확대에 더해 아시아나 북미 등에서 석유화학이나 비료 등의 feedstock으로 사용되는 양이 크게 늘고 있기 때문이다.
하지만 전세계 가스 소비의 40%를 차지하는 발전용 수요 증가는 연평균 1.1%에 그칠 전망이고, 러시아의 對 유럽, 對 중국 PNG 공급 능력 확대로 LNG의 수요가 지난 해와 같은 고성장을 지속하기는 힘들어 보인다
가스 소비의 40%를 차지하는 복합화력발전시장은 신재생 에너지의 발전 단가가 낮아지면서 고전을 면치 못하고 있다.
2000~2010년까지 석탄에 이어 두번째로 전력생산량이 많았던 가스발전은 2010년부터 2017년까지는 신재생, 석탄에 이어 세번째 발전원으로 밀렸다.
예상보다 빠르게 신재생에너지 시장의 Grid Parity가 이뤄지며 복합화력발전시장은 위축되었으며, 이는 결국 GE 주가의 급락으로까지 이어졌다.
기존 전통화력 발전 국가들에서도 신재생 에너지에 대한 투자가 크게 증가하고 있다.
그러나 신재생에너지의 경우 가동효율(Capacity Factor)이 화력발전에 비해 크게 떨어진다.
EIA가 LCOE 산정을 위해 가정한 발전원별 가동효율(Capacity Factor)을 보면 복합화력이나 원자력은 87%, 90%에 달하는 반면 육상풍력이나 태양광은 41%, 29%에그치고 있다.
신재생에너지의 이러한 약점을 만회하기 위해서는 신재생 투자와 함께 ESS(Energy Storage System)에 대한 투자도 커질 수 밖에 없다.
전세계 ESS 시장은 2015년 12.6GWh에서 2025년 138.5GWh까지 성장해 연평균 28%의 높은 성장을 기록할 것으로 전망된다.
국내 시장도 산업통상자원부가 집계한 자료에 의하면 2018년 상반기에만 전년동기(89MWh) 대비 20배 이상 증가했다.
하지만 상반기의 높은 성장세가 내년까지 이어질지 여부는 다소 불확실하다.
ESS 관련한 주요 혜택이 내년 말로 축소되기 때문이다.
하지만 피크저감형 시장은 다소 위축되더라도 신재생과 연계한 국내 ESS 시장은 내년에도 높은 성장을 지속할 것으로 예상된다.
LNG
1. LNG 수요는 왜 늘어날까?
(1) LNG 수요 증가
지난 6월 BP가 발표한 주요 국가별 LNG 수출입 동향 자료를 보면, 2017년 전세계 LNG 수입량은 393.4bcm(billion cubic meters)으로 2016년 대비 13.5% 증가했다.
중국의 LNG 수입량이 전년동기대비 53.4% 증가해 가장 큰 폭 증가세를 보였으며, 중국 이외에도 터키, 스페인 등의 LNG 수입량이 2016년 대비 20% 이상 증가했다.
LNG 수입국가도 다변화되고 있다.
클락슨 자료에 의하면 가나, 우루과이, 방글라데시, 베트남, 몰타 등은 2017년 처음으로 LNG를 수입했다.
기존 대규모 LNG 수입국인 한국, 대만 등의 수입규모도 두자릿수 성장을 보이고 있는 데다, 신규수입국까지 생기면서 LNG에 대한 수요는 앞으로도 견조할 것으로 전망된다.
2018년에도 일본을 제외한 주요 LNG 수입국의 수입규모는 전년대비 증가하고 있다.
중국은 10월까지 누계 수입량이 41백만톤으로 전년동기대비 40% 증가했으며, 한국과 인도 대만의 수입량도 전년동기대비 각각 15.0%, 5.9%, 3.9% 증가했다.
일본도 전년 동기 대비 0.5% 증가했다.
(2) 가스는 어디에 사용되나?
전세계 가스 소비의 41.5%는 발전용으로 사용되고, 24.4%는 산업용, 20.7%는 주거 상업용으로 사용된다.
지역별로 살펴보면 아시아(중국 제외)에서 Gas의 50% 이상을 발전에 사용하고 있다.
중국은 발전용 비중은 낮고 산업용이나 주거 상업용으로 Gas를 많이 사용하고 있다.
IEA가 2018년 6월 발간한 ‘Gas 2018’ 자료에 의하면 최근에는 가스가 산업용으로 많이 사용되고 있다.
특히 아시아 지역에서 석유화학 등의 원료(feedstock)로 많이 사용되고 있으며, 원유에 비해 가스 가격이 싸기 때문에 북미나 중동 등에서도 산업용으로 많이 사용되고 있다고 한다.
반면 발전용으로 사용되던 가스는 신재생에너지 비중이 확대되면서 증가세가 둔화되고 있다.
IEA는 2023년까지 가스 소비는 연평균 1.6% 증가할 것으로 전망하고 있는데, 산업용 가스시장은 연평균 2.8% 성장할 것으로 전망했다.
발전용 가스 시장은 2000년부터 2017년까지 연평균 3.2% 성장했으나, 신재생에너지 비중 확대·신흥국 시장에서 석탄과의 경쟁 등으로 인해 2023년까지는 연평균 1.0% 성장에 그칠 전망이다.
주거-상업용 시장의 경우에는 중국의 난방 수요 증가로 약 1.3% 증가할 전망이다.
2. LNG 운송 패턴의 변화
(1) LNG spot 시장의 확대
2000년대 초반만 하더라도 전세게 LNG 교역량에서 단기계약이 차지하는 비중은 5% 미만에 불과했다.
LNG 단기 계약 물량이 증가하기 시작한 것은 2011년인데, 2011년 일본 후쿠시마 원전 사태로 인해 LNG 수요가 급증한 한편 미국의 셰일가스의 생산량도 본격적으로 증가했기 때문이다.
미국의 가스생산량은 2005년을 저점으로 꾸준히 증가하기 시작해 셰일가스가 본격화한 2010년부터 2015년까지 연평균 5% 이상 생산량이 증가했다.
이로 인해 가스 수입량도 줄기 시작했는데, 특히 2010년과 2011년 10Bcm을 넘어서던 LNG 수입량은 2012년부터 5Bcm 이하로 급격히 줄어들었다.
(2) 태평양 노선의 물동량 확대
당연한 얘기지만, 미국의 가스 생산이 늘고, 중국의 LNG 수입이 늘어나면서 태평양 노선의 물동량이 늘고있다.
미국의 LNG 수출은 지난해 17.4bcm으로 2016년 대비 295% 급증했다.
가장 많이 수출된 지역은 멕시코로 3.8bcm이 수출됐으며, 그 뒤를 한국과 중국으로 각각 2.7bcm, 2.1bcm이 수출됐다.
2018년 9월까지 미국의 대중국 수출은 198만톤으로 전년동기대비 228% 늘었다.
중국의 수입량이 늘면서 전세계 LNG 물동량에서 태평양-태평양 노선이 차지하는 비중은 2017년 44%까지 높아졌다.
Clarkson이 집계한 2017년 전세계 LNG 물동량은 292mt이며, 이중 태평양-태평양 노선이 129mt로 절반 가까이를 차지했다.
3. LNG 시장의 Risk Factor
러시아 중심의 PNG 공급능력 확장
지난 8/30일 발간한 ‘LNG선 발주는 왜 많이 나올까?’ 자료에서도 간단하게 언급한 바 있지만, LNG 시장이 확대되는 데 가장 큰 리스크 요인은 러시아의 PNG 공급능력 확장이다.
러시아에서 유럽으로 연결되는 가스 파이프라인은 총 7개, 약 210bcm을 수송할 수 있다.
여기에 추가로 북쪽에서는 Nord Stream 2 프로젝트가, 남쪽에서는 TurkStream 2개 프로젝트가 추진 중이다.
TurkStream은 러시아에서 터키까지 연결하는 파이프라인으로 2015년 러시아 전투기 격추로 공사가 중단되었다가 2016년 다시 재개되었으며, 2019년 4분기 가동 예정이다.
Nord Stream 2는 러시아에서 독일까지 연결하는 파이프라인으로 기존 Nord Stream에 두 개의 파이프라인을 추가하는 것이다. 현재 덴마크를 제외한 인접국의 승인을 모두 받은 상태로 2020년 상반기 중에는 가동될 것으로 보인다.
두 개 라인의 수송량은 87bcm으로 기존 수송량 대비 40% 가량 늘어나게 된다.
이 외에도 러시아에서 중국으로 가는 가스 파이프라인인 ‘Power of Siberia’ 프로젝트도 2019년 완공예정이다.
동 파이프라인의 용량은 38bcm으로 2016년 중국의 LNG 수입량을 상회한다.
가스복합화력발전시장
1. GE 의 몰락
GE는 금년 6월 다우존스지수(DJIA; Dow Jones Industrial Average)에서 제외됐다.
지난해 4분기 잉여현금 부족으로 배당을 줄이겠다고 발표한 이후부터 주가가 하락하기 시작했다.
현재 주가 수준은 금융위기 이후 고점대비 약 70% 하락했다.
잉여현금이 부족하게 된 가장 큰 이유는 주력사업부였던 Power, Oil & Gas 사업부의 실적 악화 때문이다.
전세계 CCGT(복합화력, Combined Cycle Gas turbines) 시장은 일본 후쿠시마 원전사태가 발생했던 2011년 전년대비 60% 증가한 97GW가 발주된 이후 감소세를 보여왔다.
반면 2000년대 초반 50% 넘었던 GE의 가스터빈 시장 점유율은 지멘스라는 강력한 경쟁자가 나타나며 현재 30%대까지 낮아진 상태다.
2015년 프랑스 알스톰을 인수하면서 발전시장에서 입지를 공고히 하려던 GE의 전략은 시장축소와 경쟁심화라는 벽에 부딪쳐 2017년 4분기부터는 수주잔고가 줄어들기 시작했으며, 2016년까지만해도 두자릿수 영업이익률을 보였던 Power 부문의 수익성도 2017년 한자리수로 떨어진데 이어 2018년 3분기에는 적자전환했다.
2. 신재생에너지의 Grid Parity 조기 달성
가스복합화력발전은 2011년 일본 후쿠시마 원전사고 이후 가장 매력적인 발전원으로 부상했었다.
석탄화력에 비해 CO2 배출량이 적고, 신재생에너지와 비교해 발전 효율(Capacity Factor)이 높고 발전단가(Levelized Cost of Energy)도 쌌기 때문이다.
미국을 기준으로 한 자료긴 하지만 2010년 기준 복합화력의 발전단가는 MWh당 79달러 수준으로 풍력이나 태양광 발전단가 149달러, 396달러보다 훨씬 저렴했다.
그러나 신재생에너지의 발전단가가 빠르게 낮아졌다.
육상 풍력발전의 경우 2010년 미국 기준 MWh당 149달러였던 발전단가가 2018년 59달러로 낮아졌으며, 태양광 발전의 경우도 MWh당 396달러였던 발전단가가 63달러까지 낮아졌다.
2018년 가스복합화력발전의 발전단가 49달러보다 높은 수준이지만, 미국 정부가 제공하는 세액공제(tax credit)까지 고려하면 육상풍력발전과 태양광 발전의 발전단가는 37달러, 46.5달러로 가스복합화력발전보다 싸다.
결국 GE의 파워사업부가 고전할 수 밖에 없는 상황이다.
3. 전통화력 선호국가에서도 신재생 투자 확대
2010년 석탄화력 비중이 전체 발전량의 50% 이상을 차지했던 국가들 중 2016년 석탄 화력발전 비중이 높아진 국가는 인도가 유일하다.
인도를 제외한 대부분의 국가들의 석탄화력 비중은 3~20%p 가량 줄어들었다.
가스발전 비중이 높았던 국가들에서도 비슷한 현상이 나타났다.
가스발전 비중이 전체 발전량의 50% 이상을 차지했던 국가들 중 멕시코, 이란, 알제리를 제외하면 가스발전 비중이 2010년보다 5~15%p 줄었다.
화력발전 비중이 줄어든 국가들은 대부분 풍력이나 태양광 발전설비를 크게 늘렸다.
이탈리아, 호주, 그리스, 폴란드 등은 2010년 대비 2016년까지 확충한 발전능력의 80% 이상을 신재생으로 채웠다.
그렇다고 모든 국가가 다 신재생 위주로 캐파를 늘린 것은 아니다.
화력발전 비중이 줄긴 했으나, 이집트·이스라엘·네덜란드·태국 등은 늘어난 캐파의 상당부분이 가스발전이었다.
이스라엘은 2011년 자국 연안에서 대규모 가스전이 발전됨에 따라 가스발전 증설이 많았으며, 이집트·네덜란드·태국 등도 가스 생산국이다보니 가스발전능력을 늘렸다.
앞에서도 언급한 바 있지만 2010년 이후 전세계 에너지원별 전력생산 증감 추이는 2000~2010년까지와는 다른 양상을 보이고 있다.
각국의 정책적 지원과 업체간 경쟁으로 인한 단가 하락 영향으로 신재생에너지에 대한 투자가 석탄이나 가스발전 투자보다 많아지고 있으며, 이러한 추세는 앞으로도 지속될 전망이다.
다만 신재생에너지의 경우 가동효율(Capacity Factor)이 화력발전에 비해 크게 떨어진다.
EIA가 LCOE 산정을 위해 가정한 발전원별 가동효율(Capacity Factor)을 보면 복합 화력이나 원자력은 87%, 90%에 달하는 반면 육상풍력이나 태양광은 41%, 29%에 그치고 있다.
신재생에너지의 출력 불규칙성 등을 만회하기 위해 신재생 투자가 확대될수록 ESS(Energy Storage System)에 대한 투자도 함께 커질 것으로 전망된다.
ESS(Energy Storage System) 시장
1. ESS 개요
ESS(Energy Storage System; 에너지저장장치)란 화학(chemical)·동역학(kinetic)·위치(potential) 에너지 등과 같은 여러 에너지 형태를 활용하여 최종적으로 전기로 변환시킬 에너지를 저장하는 장치를 말한다.
ESS는 효율적인 전력 활용, 고품질의 전력 확보, 안정적인 전력 공급 측면에서 필요성이 증대되고 있다.
ESS는 배터리로 대표되는 전력저장원, 전력변환 및 전압·주파수를 조절하는 PCS(Power Conditioning System), ESS를 운영, 제어하는 시스템인 PMS(Power Management System) 등으로 구성된다.
저장장치로는 양수발전(PHS, Pumped Hydro Storage) 등의 물리적 저장장치, 리튬이온전지(LIB) 등의 화학적 저장장치 등이 사용되는데, 현재는 리튬이온전지의 비중이 30% 미만에 머물고 있지만 향후에는 리튬이온전지 비중이 가장 많아질 것이라는 전망이 우세하다.
용도에 따른 ESS의 분류 ESS는 용도에 따라 피크저감용(Peak Shaving), 부하 평준화용(Load Leveling), 주파수 조정용(Frequency Regulation), 신재생연계용 등으로 구분할 수 있다.
① 피크저감용 ESS는 설치자의 전력 사용량이 계약전력 이상으로 넘어갈 시, ESS가 전력을 공급해 전기 기본요금의 상승을 방지하는 용도로 사용되는 시스템을 말한다.
② 부하평준화용 ESS는 산업용 계시별 요금제에 따라, 낮은 전력량 요금을 적용받는 경부하 시간대에 충전하고, 높은 요금을 적용받는 최대부하 시간대에 방전해 전력량요금을 최소화한다.
③ 주파수 조정용 ESS는 발전소, 변전소 등에 설치되어 전력 수급 차이로 인해 발생하는 주파수 변동을 ESS가 충전, 방전하면서 조정해 전력품질을 유지하는데 쓰인다.
④ 신재생연계용 ESS는 신재생 발전의 특성(예측 불가능성, 출력 불규칙성) 상 발생할 수 있는 전력 품질 저하를 막아주는 용도로 활용된다.
2. ESS 시장 주요 Player
ESS관련 서플라이 체인은 구체적인 제품을 생산하는 컴포넌트 업체와 엔지니어링 등의 기능을 담당하는 업체로 구분할 수 있다.
컴포넌트 업체는 배터리, PCS 등을 생산하는 업체들을 말하며, 기능을 담당하는 업체로는 SI(System Integration), 디벨로퍼, O&M,
EPC 업체 등을 들 수 있다.
배터리 산업의 경우 초기 투자금액도 크고 기술력도 필요하기 때문에 전문 배터리 업체가 주로 참여하고 있으며, PCS의 경우 설치 후 약 20년 이상 신뢰성이 요구되기 때문에 시장에서 기 검증된 업체들이 주로 참여하고 있다.
SI업체는 배터리, PCS 등을 조달받아 ESS를 제작하는 역할을 수행하며, 디벨로퍼는 시장 발굴·타당성 검토·금융조달 등을 수행한다.
배터리 업체 현황 배터리는 앞서도 잠깐 언급했지만, 향후에는 리튬이온전지의 비중이 크게 늘어날 것이라는 전망이 우세하다.
전세계 리튬이온전지 시장은 그동안 IT용 소형전지를 중심으로 성장했으나, 전기차 시장의 성장과 함께 중대형 ESS 시장이 커지고 있다.
ESS용 리튬이온시장은 전체 리튬이온 시장의 3.9%(2017년 기준)로 추정되는데, 삼성SDI, LG화학이 전체 시장의 50% 이상을 점유하고 있다.
이차전지와 관련한 자세한 내용은 당 리서치센터가 8/21일 발간한 ‘3세대 전기차 시대의 도래와 2차전지 산업의 급성장’(이순학, 김
정현) 리포트를 참조하기 바란다.
PCS업체 현황 전력을 변환하고 전압 및 주파수를 조절하는 PCS(Power Conditioning System)는 하드웨어 측면에서 전력반도체, 소프트웨어 측면에서 프로그래밍 기술이 가장 중요하다.
전력반도체는 PCS 원가의 30% 정도를 차지하는데, 주로 독일, 미국, 일본에서 생산되고 있어 이들 국가가 가격 면에서 유리하다.
프로그래밍 기술은 해당 기업의 경험이 중요한데 이런 점에서 ABB(스웨덴), 슈나이더(프랑스) 지멘스, SMA(독일) 등 독일 업체들
이 국내 시장도 대부분 장악하고 있다. 국내 기업 중에는 LS산전, 효성중공업 등이 자체 PCS 모델을 보유하고 있다.
SI(System Integration) 업체는 배터리와 PCS 등을 구매해 ESS를 만들고, 시장을 발굴하고 엔지니어링/급융조달/설치 및 운영 등을 담당하는 업체들이다.
국내 기업으로는 유틸리티업체인 한전을 비롯해, 중전기기 업체인 LS산전, 현대일렉트릭, 효성중공업, 두산중공업 등이 있다.
해외 기업들은 주로 미국 기업들이 많으며, 유럽의 유틸리티 업체들이 미국 디벨로퍼를 인수하는 사례도 늘고 있다.
가격구조는 배터리 셀과 pack이 전체 원가의 50%를 차지하며, PCS 등의 배터리 스테이션이 30%, SI가 20% 가량을 차지한다.
이는 신재생 연계용, 피크 저감용 등의 경우에 해당한다.
주파수 조정용(FR)의 경우에는 배터리 등의 비중은 17%에 불과하며, PCS 등의 원가가 83%에 달한다.
일반 가정용의 경우에도 배터리 스테이션 및 SI가 67%를 차지한다.
주요 ESS 관련 업체의 수익성을 살펴보면, 지멘스의 Energy Management 사업부는 8% 내외의 영업이익률을 유지하고 있으며, 배터리업체인 LG화학과 삼성SDI의 영업이익률은 low-single 수준에 머물고 있다.
INI R&C는 2017년 산업자원부에 보고한 자료에서 국내 ESS 기업들의 경쟁력을 선진국 업체와 비교 분석한 바 있다.
동 자료에 따르면 국내 기업들의 원천기술 경쟁력은 선진국의 84~86% 수준이며, 제조기술은 90%까지 근접했다.
3. ESS 시장 전망
SNE Research 등의 자료에 의하면 전세계 ESS 시장은 2015년 12.6GWh에서 2025년 138.5GWh까지 성장해 연평균 28%의 높은 성장을 기록할 것으로 전망된다.
분야별로는 발전용 시장이 전체 시장의 40%(2025년 기준)를 차지해 가장 높은 비중을 차지할 것으로 보이며, UPS(Uninterruptible Power Supply, 무정전전원장치) 시장이 31%로 그 뒤를 이을 전망이다.
미국 DOE Global Energy Storage Database에서 집계한 2016년 말까지 전세계 국가별 ESS 설치용량을 살펴보면 미국이 452.6MWh로 가장 많으며, 한국도 142.4MWh로 세계에서 세번째로 많은 ESS가 설치된 국가다.
ESS 관련 프로젝트에 자국 업체가 참여한 비중을 조사한 결과를 살펴보면 배터리를 제외한 PCS, SI 등의 경우에는 자국 업체 비중이 높게 나타나고 있다.
특히 한국은 DOE database에 등재된 34건의 프로젝트를 100% 국내 업체들이 수행한 것으로 집계됐다.
조사가 주로 선진국 위주로 이루어졌으며, 선진국에는 우리보다 기술력이 뛰어난 업체가 다수 있기 때문으로 풀이된다.
산업통상자원부가 집계한 2018년 상반기 국내 ESS 설치량은 1.8GWh로 전년동기 (89MWh) 대비 20배 이상 증가했다.
용도별로는 재생에너지 연계용이 전년 동기(42MWh)보다 16배 증가한 683MWh가 구축됐으며, 피크 저감용이 전년동기(5MWh)대비 226배 증가한 1,129MWh 구축됐다.
피크저감용의 경우 2020년 일몰 예정인 요금 특례제 혜택 때문에 쏠림현상이 심화됐기 때문이다.
금년 상반기의 높은 성장세가 내년까지 이어질지 여부는 다소 불확실하다.
2020년부터 신재생 연계한 ESS에 대한 REC(Renewable Energy Certificate, 신재생에너지 공급 인정서) 가중치가 4.0으로 낮아지게 되며, 피크 저감용 ESS에 대한 전력 요금 할인제도도 2019년말로 종료되기 때문이다.
피크저감용 ESS의 경우 감축량에 3배의 기본요금을 할인해주는 제도는 2019년말 소멸 예정이나, 기본요금을 할인하는 제도는 2026년까지 유
효하다.
제8차 전력수급기본계획, 재생에너지3020 등으로 볼 때 신재생 연계 시장은 높은 성장을 지속할 것으로 전망된다.
2017년 11.3GW인 신재생에너지는 2030년 58.5GW까지 확대되며 이 중 50GW가 태양광(33.5GW)과 풍력(17.7GW)이다.
8차 전력수급계획 상 2017년 5GW였던 태양광 설비 용량은 2018년 6.3GW, 2019년 7.8GW, 2020년 9.3GW까지 확대될 예정이다.
피크 저감용 수요 둔화를 우려할 필요가 없다.
또한 신흥국 시장이 고성장하는 것도 국내 기업들에게는 기회 요인이 될 전망이다.
World bank 그룹에 속한 International Finance Corporation에서 2017년 작성한 ‘Energy Storage Trends and Opportunites in Emerging Markets’ 보고서에 의하면 신흥국의 ESS 시장도 연평균 40% 이상의 고성장을 할 것으로 전망했다.
국내 기업 입장에서는 선진국 시장의 진입장벽이 높은 상황에서 중동 등 신흥국 시장의 회복이 매우 중요하다.
리포트 원문 link : http://hkconsensus.hankyung.com/apps.analysis/analysis.downpdf?report_idx=502833
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