[표지] 1
제출문 2
요약본 3
목차 13
제1장 다부처 공동 R&D 추진 필요성 22
제1절 사업 추진배경 및 필요성 22
1. 사업 추진배경 22
2. 사업추진 필요성 28
제2절 관련 정책 및 인프라 현황 35
1. 정책동향분석 35
2. 시장동향분석 90
3. 기술동향분석 103
4. 인프라 현황분석 138
제3절 다부처 공동 R&D 추진 타당성 154
1. 정부지원 필요성 154
2. 다부처 사업 추진 필요성 157
3. 부처간 협의 내용 160
제2장 사업목표 및 내용 161
제1절 기술개발 추진방향 161
제2절 사업개념 및 목표 165
1. 사업개념 165
2. 비전 및 목표 168
3. 사업 지원 범위 171
4. 수혜 대상 및 이해관계자 172
제3절 성과목표 및 지표 173
제4절 사업내용 174
1. 중점추진분야 174
2. 후보과제 발굴 180
3. 세부 사업내용 185
제3장 사업 추진방법 333
제1절 사업 추진전략 333
1. 기존 사업과 차별화 및 연계방안 333
2. 공동사업 성과 관리 및 과제 평가방안 374
3. 성과확산을 위한 사용자 및 이해관계자 의견수렴 방안 374
4. 실증 방안 375
5. 법·제도적 위험요인 및 대응방안 378
제2절 사업 추진체계 380
1. 부처 간 역할분담 380
2. 사업 추진 및 관리운영 체계 381
제3절 사업 기간 및 소요예산 383
1. 사업기간 및 추진일정 383
2. 사업규모 및 투자계획 384
제4장 성과 활용방안 및 기대효과 385
제1절 사업 성과 활용 방안 385
1. 실용화·사업화 계획 385
2. 성과 활용 방안 386
제2절 기대효과 391
1. 과학·기술적 기대효과 391
2. 사회·경제적 기대효과 391
3. 정책적 기대효과 392
부록 393
[표 1-2] 사용후 배터리 재사용 및 재활용 관련 연구 현황 28
[표 1-3] 일본 사용후 배터리 관련 제도 현황 40
[표 1-4] 중국 폐배터리 회수 정책 41
[표 1-5] 중국의 차량용 배터리 재사용 및 재활용 관련 기준 42
[표 1-6] 전기차 배터리의 재활용 추적관리 체계 구축을 위한 상세 의무사항 43
[표 1-7] 유럽의 배터리 전략 주요 연구내용 45
[표 1-8] 전략주제5에 대한 기대효과 핵심성과 지표 및 예산 48
[표 1-9] 전략주제6에 대한 기대효과 핵심성과 지표 및 예산 48
[표 1-10] 전략주제1: 원자재 확보 지속가능성 및 추적가능성 49
[표 1-11] 전략주제2: 배터리 소재의 지속가능한 추출 및 정화 49
[표 1-12] 전략주제3: 원자재 수명주기 평가 및 소재흐름 분석 49
[표 1-13] NFPA-855 옥내 ESS 설치 기준 50
[표 1-14] NFPA-855 옥외 ESS 설치 기준 51
[표 1-15] FMDS 5-33에서 제시하는 ESS 관련 주요 기준 52
[표 1-16] 에너지저장장치의 설치 및 유지관리에 대한 해외 기술기준 주요 내용 56
[표 1-17] 수소도시 개념 66
[표 1-18] 스마트그린 산업단지 개념 66
[표 1-19] KFS-412와 NFPA-855의 ESS관련 안전관리기준의 주요 내용 비교 85
[표 1-20] 사용후 배터리 재사용 관련 규제샌드박스 현황 89
[표 1-21] 세계 전기자동차 폐배터리 재사용 및 재활용 시장전망 91
[표 1-22] 2025~2040년 폐배터리 재사용, 재활용 시장 규모 추이 91
[표 1-23] 국내 전기자동차 폐배터리 배출 추정치 94
[표 1-24] 현대차그룹의 ESS사업 추진현황 118
[표 1-25] 전국 전기에너지저장시스템 산업 사업체 수 138
[표 1-26] 전기에너지저장시스템 산업 종사자 규모 138
[표 1-27] 전기에너지저장시스템 산업 매출액 규모 139
[표 1-28] 동 사업 관련 기업 139
[표 1-29] 동 사업 관련 밸류체인별 연구기관 140
[표 1-30] 동 사업 관련 연구기관별 연구내용 140
[표 1-31] 동 사업 관련 연구 수행 대학 142
[표 1-32] 대학별 관련 학과 142
[표 1-33] 관련 산업기술인력 현황 143
[표 1-34] 전공별 석박사 연구원 수(2016년 기준) 144
[표 1-35] 전기에너지저장시스템 산업 종사자 144
[표 1-36] 전기에너지저장시스템 산업인력 주요 학력 145
[표 1-37] 동 사업 관련 연구기관별 인원 145
[표 1-38] 대학별 관련 학과 및 재학생 수 146
[표 1-39] 센터 내 검사장비 수요 152
[표 1-40] 재사용 배터리의 활용분야 및 최소 SOH 수요 152
[표 1-41] 부처협의 경과 160
[표 2-1] 도시/산단 에너지 저장 인프라 기술분야의 수요 기술 목록 180
[표 2-2] 도시/산단 에너지 저장 인프라 안전관리 기술분야의 수요 기술 목록 181
[표 2-3] 도시/산단 에너지 인프라 연계 및 실증 기술분야의 수요 기술 목록 181
[표 2-4] 기타 수요 기술 목록 182
[표 2-5] 사용후 배터리 기반 에너지 저장 인프라 기술개발체계 184
[표 2-6] 해외 주요 전기자동차 생산업체의 재사용 시범 사례 197
[표 2-7] 국내 전기차용 중고·폐배터리 재사용 현황 199
[표 2-8] 기반시설의 종류 228
[표 2-9] 도시계획시설 결정방식별 해당 시설 229
[표 2-10] 사용후 배터리 시장전망 259
[표 2-11] 특허 기술동향 266
[표 2-12] 사용후 이차전지 산업화 센터 현황 309
[표 2-13] 국내 전기차 충전기 보급현황(누적) 318
[표 2-14] 국내 전기차 충전기 보급목표(누적) 318
[표 2-15] 국내 V2G 시장 규모 및 전망 319
[표 2-16] 해외 V2G 시장 규모 및 전망 320
[그림 1-1] ESS의 다양한 활용 분야 23
[그림 1-2] 전기차 사용후 배터리의 누적 발생량 예측 25
[그림 1-3] 미국의 주파수 조정용 ESS 도입 현황 37
[그림 1-4] 일본 '녹색성장전략'의 14대 중점 산업 분야 38
[그림 1-5] 배터리 2030+의 통합적 접근법 44
[그림 1-6] 유럽 배터리 연합과 유럽의 배터리 생태계 46
[그림 1-7] 유럽연합의 새로운 배터리 관련 규제 프레임워크 54
[그림 1-8] 신정부 분야별 국정목표 58
[그림 1-9] 2030 이차전지산업(K-Battery) 발전전략 비전 및 추진전략 59
[그림 1-10] 사용후 이차전지 2nd life 절차 60
[그림 1-11] 규제개선·지원을 통한 순환경제 활성화 기본 방안 61
[그림 1-12] 수소도시 구성 66
[그림 1-13] '2050 탄소중립 전략'에 따른 에너지 및 건물 부문 미래상과 기대효과 67
[그림 1-14] 세종 에너지자립 시범도시 구성도 68
[그림 1-15] 분산에너지 활성화전략 추진방향 70
[그림 1-16] ESS 구축 추진전략 71
[그림 1-17] 한국전지산업협회 제공 표준 78
[그림 1-18] ESS 설치 및 유지보수에 관한 운영지침 79
[그림 1-19] 공공기관 에너지저장장치(ESS)설치가이드라인의 내용 구성 81
[그림 1-20] ESS 추가 안전대책 개요 82
[그림 1-21] 글로벌 전기차 배터리 시장 및 폐배터리 재활용 시장 전망 91
[그림 1-22] 국내 전기차 판매 동향 94
[그림 1-23] 한국 폐배터리 배출개수 및 배출중량 전망 95
[그림 1-24] 국가종합실증연구단지 예상 배치도 및 조감도 99
[그림 1-25] 재규어랜드로버-프라맥, I-페이스 배터리 재사용 '에너지 저장 시스템' 103
[그림 1-26] Fluence 사의 신 형식 ESS 104
[그림 1-27] 디지털 트윈기술과 접목한 배터리 수명예측 기술 106
[그림 1-28] Hitachi 제공 원격 데이터분석 서비스 개요 107
[그림 1-29] BLAST: Battery Lifetime Analysis and Simulation Tool Suite 108
[그림 1-30] 벨기에에 설치한 1.2MW/720kWh급 ESS 설치 프로젝트 109
[그림 1-31] 테슬라 옥타밸브 110
[그림 1-32] Rosenbauer의 배터리 직접 냉각시스템 112
[그림 1-33] 에너비의 배터리 급속 대용량 방전장치 115
[그림 1-34] 민테크가 제공하는 민테크의 고전압 임피던스 측정기 및 분석기 116
[그림 1-35] 배터리 모듈용 AC 임피던스 스펙트럼 측정 장치 구성 117
[그림 1-36] 소프트웨어 나이퀴스트 플롯 디스플레이 118
[그림 1-37] ESS 오프가스 감지장비 시제품 123
[그림 1-38] KPC의 배터리 모니터링 소프트웨어 124
[그림 1-39] 압축공기포 점착 형상(좌) 및 열감응튜브 적용 형상(우) 124
[그림 1-40] 질식소화포와 와이어를 이용한 전기차 화재 진압 기술 126
[그림 1-41] 동신대 e스마트 모빌리티 캠퍼스 구축 계획 129
[그림 1-42] SmartCity eBAB system 개념 129
[그림 1-43] ESS 충전시스템 개념 130
[그림 1-44] BMW사 전기차 폐배터리를 활용해 제주에 시범 설치한 ESS 충전소 131
[그림 1-45] 배터리 충방전 데이터 모니터링 시스템(좌)과 배터리 충방전기(우) 132
[그림 1-46] 재난정보 공동활용시스템 133
[그림 1-47] 솔루엠의 폐배터리를 재활용한 태양광 가로등 134
[그림 1-48] 아파트 건설현장에 설치된 ESS 연계 전력공급시설 135
[그림 1-49] 사용후 배터리 재사용 ESS 연계 V2G 전기차 충전시스템 사업 136
[그림 1-50] 양천솔라스테이션 전경 137
[그림 1-51] 한국건설기술연구원 화재안전연구소 147
[그림 1-52] 미래 폐자원 거점 수거센터(수도권 센터) 150
[그림 1-53] 전기차 배터리 산업화 센터 151
[그림 1-54] 공정 및 적재동 내부 개념도(1차년도 보고서) 151
[그림 1-55] ESS 화재 안전성 검증센터 조감도 153
[그림 1-56] 시설물 배치도 153
[그림 2-1] 기술개발방향 도출과정 164
[그림 2-2] 비전 및 목표 170
[그림 2-3] 중점추진분야별 과제도출 프로세스 176
[그림 2-4] 1 중점추진분야 수요 기술아이템 및 최종 기술구성 182
[그림 2-5] 2 중점추진분야 수요 기술아이템 및 최종 기술구성 183
[그림 2-6] 3 중점추진분야 수요 기술아이템 및 최종 기술구성 184
[그림 2-7] 전세계 ESS 전망 187
[그림 2-8] 폐배터리 재사용 기반 비즈니스 주요 프로젝트 사례 191
[그림 2-9] 닛산·스미모토의 4R energy 상용화 추진 192
[그림 2-10] 닛산 리본 라이트 프로젝트 192
[그림 2-11] GM-ABB 가정용 ESS 프로젝트(좌)와 독일 BOSCH 배터리 재사용 프로젝트(우) 193
[그림 2-12] 미국 NERL xEV Battery Second Use Project(좌)와 독일 다임러AG 배터리 재사용 프로젝트(우) 194
[그림 2-13] BMW 재사용 배터리 가정/상업용 ESS 비즈니스 모델 194
[그림 2-14] BMW 대용량 ESS 구축 사례 195
[그림 2-15] 독일 뤼넨 13MWh급 ESS(좌)와 독일 Elveringsen 18.8MWh급 ESS(우) 195
[그림 2-16] 요한 크루이프 아레나 경기장 ESS 구축 사례 195
[그림 2-17] 국외 마이크로그리드 실증 사례 196
[그림 2-18] 해외 넷제로 커뮤니티 개념 및 실증사례 197
[그림 2-19] 권역별 미래폐자원 거점수거센터 198
[그림 2-20] 서울시 전기버스 배터리 재사용 사례 199
[그림 2-21] 제주 BMW 배터리 재사용 사례 199
[그림 2-22] 전라남도 'EV·ESS 사용후 배터리 리사이클링 산업화 추진' 사업 200
[그림 2-23] 전국 사용 후 배터리 산업화센터 201
[그림 2-24] 국내 마이크로그리드 실증 사례 202
[그림 2-25] 주파수 조정용 ESS의 배터리 상태추정 및 진단기술 개발 216
[그림 2-26] 주요국 연도별 출원 동향 및 특허 점유율 218
[그림 2-27] 캘리포니아에 설치된 240MWh의 대용량 ESS 223
[그림 2-28] 캘라포니아의 모스 랜딩 ESS 시설(현재까지 세계에서 가장 큰 ESS 프로젝트) 224
[그림 2-29] 400MWh의 Alamitos BESS 프로젝트(캘리포니아) 224
[그림 2-30] 국내 최초 8MWh급 ESS 시설(제주도 조천변전소) 225
[그림 2-31] 경남 창원시 LG스마트파크 내 구축된 ESS 225
[그림 2-32] 롯데월드타워 에너지센터(좌), 연료전지(우) 226
[그림 2-33] 에너지저장장치(ESS) 하이브리드 발전 신기술 개요도 226
[그림 2-34] 전남 신안군 안좌스마트팜앤쏠라시티 태앙광발전소(좌), 동일사설 내 ESS(우) 227
[그림 2-35] 전남 영암 태양광발전단지 ESS 화재 227
[그림 2-36] FSRI의 열폭주 관련 추가 실험 보고서 내용 243
[그림 2-37] Honeywell의 오프가스 감지 장치 244
[그림 2-38] Honeywell과 Nexceris사의 EV Safety를 위한 기술개발 내용 245
[그림 2-39] JCI의 렉 모니터링 시스템 개요 245
[그림 2-40] 배터리 화재 사전 감지를 위한 신개념 BMS 관련 연구 247
[그림 2-41] 새롭게 제안되고 있는 BMS 유형 247
[그림 2-42] Fluence사의 Modular 디자인 개념의 ESS 248
[그림 2-43] ACCURE의 ESS 안전 관련 비즈니스 모델 249
[그림 2-44] ACE Engineering 제작 ESS 251
[그림 2-45] 한국선급(KR) 선박용 배터리시스템 지침(2020) 251
[그림 2-46] 전기차 배터리 전용 보관랙 260
[그림 2-47] 호남대학교의 배터리 화재 안전 센서 261
[그림 2-48] 인셀의 오프 가스 센서를 적용한 밀폐형 Rack 261
[그림 2-49] ㈜오로라의 소공간용 고감도 공기흡입형감지기 262
[그림 2-50] LS일렉트릭의 ESS화재예방 감지시스템 262
[그림 2-51] 한전 대구본부의 ESS 화재확산 예방 위한 배터리 열화진단·냉각시스템 263
[그림 2-52] ㈜유민에쓰티의 필름형 액체감지센서 264
[그림 2-53] Off-gas 검출시스템 감지센서 설치개요도 267
[그림 2-54] Off-gas 검출시스템에 의한 열폭주 회피 267
[그림 2-55] 아우디의 전기차 화재 예방 기술 268
[그림 2-56] 글로벌 전기차 누적 판매량 및 재사용배터리 누적 발생용량 273
[그림 2-57] 국내 전기차 누적 대수 및 폐배터리 누적 발생량 전망 273
[그림 2-58] 세계 ESS 고장 사례 274
[그림 2-59] 국내 ESS 화재 발생현황 275
[그림 2-60] 삼성 SDI ESS 랙 277
[그림 2-61] BA Energy 배터리 안전 시스템 277
[그림 2-62] Noble Fire Systems ESS 소화시스템 279
[그림 2-63] LI-ION TAMER 오프 가스 감지 279
[그림 2-64] 국내 보험요율 유관기관 전문위원회 구성 289
[그림 2-65] 현행 화재보험료 할인할증 프로세스 290
[그림 2-66] 방화구획 구조부재의 화재안전성능 검증 실험 291
[그림 2-67] 방화문 실험 292
[그림 2-68] 방화셔터 실험 292
[그림 2-69] 내화채움구조 실험 292
[그림 2-70] 방화댐퍼 실험 292
[그림 2-71] 실규모 검증시험 예시 293
[그림 2-72] UI 예시 - HMI 298
[그림 2-73] UI 예시 - 설비 HMI 및 알람 시스템 298
[그림 2-74] UI 예시 - HAZOP 적용 298
[그림 2-75] UI 예시 - 데이터 공유 299
[그림 2-76] UI 예시 - 도면자료 관리, GIS&BIM(3D) 적용 299
[그림 2-77] UI 예시 - STPA 적용 300
[그림 2-78] 시스템 이론 프로세스 분석 방법 개념도 301
[그림 2-79] 안전관리 체계 모델 302
[그림 2-80] 장치 레벨 제어 시스템의 다이어그램 302
[그림 2-81] 사용후 배터리 순환체계 개념도 311
[그림 2-82] 클라우드시스템 운영 예시 313
[그림 2-83] 산단형 실증모델 314
[그림 2-84] V2G 시스템을 이용한 부하평준화 321
[그림 2-85] V2G 시스템 구성도 321
[그림 2-86] 한전의 V2G 개발 과정 321
[그림 2-87] 한전KDN의 전기차 충전인프라 운영시스템(EV-COS) 322
[그림 2-88] BMW의 I-Charge Forword Project 323
[그림 2-89] 폭스바겐의 EV 배터리를 전력망 일부로 사용하는 개념도 324
[그림 2-90] 네델란드 암스테르담 축구장에 구축된 V2G 325
[그림 2-91] 헬리옥스의 SprintCharge 325
[그림 2-92] 4R Energy의 순환형 절약 시스템 프로젝트 개념도 326
[그림 3-1] 냉난방이 효율적으로 이루어지는 에너지저장시스템 특허 336
[그림 3-2] 이동형 에너지저장장치의 성능시험 장치 특허 338
[그림 3-3] 셀프 에너지 밸런싱을 고려한 배터리 관리 시스템 특허 339
[그림 3-4] ESS 가연성 가스 감지 및 배출 시스템 특허 342
[그림 3-5] 에너지 저장 능동 관리 방법 특허 346
[그림 3-6] 재사용 배터리 기반 모바일 충전용 카트 시스템 351
[그림 3-7] 새만금 스마트그린산업단지 ESS 375
[그림 3-8] 나주 빛가람 혁신도시 376
[그림 3-9] 포항 블루밸리 국가산업단지 377
[그림 3-10] 국토부의 설비 시스템 업역 범위 380
[그림 3-11] 사업 운영체계 382