에너지저장장치(ESS)1 입찰서의 10 GW와 40 GWh2는 한꺼번에 내보내는 힘과 모두 담아 두는 양을 따로 적은 두 숫자다. 인도 NTPC 그린에너지(NGEL)가 11월 9일 낸 입찰서 한 건으로 그 차이를 읽는다.
- GW는 순간에 내보내는 힘, GWh는 담아 둔 에너지의 양이다. 40을 10으로 나누면 4시간이 나온다.
- 이번 인도 입찰은 블록 7개, 합계 40.580 GWh다. 배터리 컨테이너와 전력 변환 장치에 15년 정비까지 한 계약으로 묶었다.
- 같은 공고 안에서 MWh가 두 가지 뜻으로 쓰인다. 실제로 내보낼 양과 배터리에 찍힌 양이 다르기 때문이다.
- 셀 한 개를 1 kWh 남짓으로 잡으면 40 GWh는 셀 4천만 개, 셀 무게만 22만 t이 넘는다(추정).
11월 9일자 입찰 공고(IFB)3의 제목은 길다. “10 GW / 40 GWh BESS 프로젝트용 배터리 컨테이너와 그리드 포밍 PCS 공급”이다. PCS4는 배터리의 직류를 전력망의 교류로 바꾸는 장치다. 그리드 포밍(Grid-forming)5은 그 장치가 전압과 주파수의 기준을 스스로 세우는 운전 방식을 말한다.
일정표는 한 달짜리다. 입찰 문서는 11월 12일부터 23일까지 내려받고, 질의는 11월 24일 사전 회의에서 마감한다. 기술·상업 제안서와 가격 제안서는 12월 8일 15시(인도 시각)까지 함께 낸다. 기술 쪽 봉투는 같은 날 30분 뒤에 열린다.
공고가 사는 것은 세 덩어리다. 컨테이너형 배터리, PCS, 그리고 각 현장 준공일부터 15년 동안의 장기 정비 계약(LTSA)6이다. 설치와 시운전은 공급사가 감독만 하고, 범위는 PCS 출력 단자까지로 끊었다.
4,000 MWh라는 자격 문턱은 입찰 물량의 10분의 1이다. 숫자만 보면 낮다. 그런데 이 실적은 주문 10건 이내로 채워야 하고, 그중 1건은 한 현장에 500 MWh 이상 납품한 주문이어야 한다. 작은 현장 여러 곳에 나눠 판 실적만으로는 조건을 채우지 못한다. 문턱을 못 넘는 인도 회사에는 길이 따로 열려 있다. 실적이 80 MWh 이상인 인도 회사는 1.1항 자격을 갖춘 제조사와 공동 책임 각서를 내면 응찰 자격을 얻는다.
입찰 보증금도 써내는 용량에 따라 세 단계로 나뉜다. 5 GWh까지는 50 크로르 루피, 5~10 GWh는 100 크로르, 10 GWh를 넘으면 200 크로르다. 공고는 이를 달러로 약 525만, 1,051만, 2,101만 달러로 함께 적었다. 써내는 블록이 많을수록 보증금도 커진다.
블록 크기는 고르지 않다. 가장 작은 B-4가 4.560 GWh, 가장 큰 B-6이 6.800 GWh다. 단계는 셋으로 나뉜다. 1단계가 블록 3개 17.42 GWh, 2단계가 1개 4.560 GWh, 3단계가 3개 18.60 GWh다. 공고는 블록을 하나 이상 통째로 써내야 하고, 블록 일부만 써낸 입찰은 무효로 처리한다고 적었다. 표 머리말에 적힌 단어는 공급 가능 용량(Deliverable Capacity)7이다. 이 단어는 6.0절의 명판 용량 정의와 짝을 지어 읽어야 뜻이 잡힌다.
10 GW와 40 GWh는 왜 따로 적을까
W(와트)는 1초 동안 흘려보내는 에너지의 크기다. 여기에 시간을 곱하면 Wh(와트시)가 된다. GW는 와트의 10억 배다. 10 GW는 순간 출력이고 40 GWh는 저장한 에너지의 총량이다.
욕조에 빗대면 GW는 배수구의 굵기, GWh는 욕조에 찬 물의 양이다. 배수구가 굵을수록 물이 빨리 빠지고, 욕조가 클수록 오래 빠진다. 40 GWh 욕조를 10 GW 배수구로 비우는 데 드는 시간이 4시간이다.
욕조의 물은 그대로 고여 있지만 배터리는 가만히 둬도 조금씩 에너지가 빠지고, 넣고 꺼낼 때마다 손실이 생긴다. 넣은 에너지보다 꺼내는 에너지가 적다.
그림 2는 이 비유를 배터리 쪽으로 그대로 옮긴 그림이다. 물의 양 자리에 셀이, 배수구 자리에 PCS가 들어간다.
두 숫자를 나눈 값을 저장 시간(Duration)8이라 부른다. 이 공고에는 4시간이라는 말이 직접 나오지 않는다. 필자는 이런 공고를 읽을 때 나눗셈부터 한다. 시간이 나와야 그 설비가 무엇을 하려는지 짐작이 서기 때문이다. 자격 조건 주석은 BESS 용도를 네 가지로 적었다. 재생에너지 연계, 시간대 이동과 피크 저감, 주파수 조정, 부하 평준화다.
그림 3에서 실선 사각형은 10 GW로 4시간을 내보내는 경우다. 같은 넓이를 20 GW, 2시간으로 그릴 수도 있다. 넓이가 같으면 담긴 에너지가 같다. GWh 하나만 보고 설비의 크기를 말하면 사각형의 넓이만 보고 가로와 세로를 모르는 셈이 된다.
표로 옮기면 두 단위가 답하는 질문이 갈린다. 기사 제목에 숫자 하나만 나오면 둘 중 어느 쪽인지부터 확인할 일이다.
| 구분 | GW (출력) | GWh (에너지) |
|---|---|---|
| 답하는 질문 | 한꺼번에 얼마나 세게 | 모두 합쳐 얼마나 많이 |
| 욕조 비유 | 배수구 굵기 | 찬 물의 양 |
| 이번 공고 값 | 10 GW (제목 기준) | 40.580 GWh (블록 합계) |
| 설비에서 정하는 쪽 | PCS 용량 | 배터리 컨테이너 수와 셀 수 |
마지막 줄이 설비 쪽 이야기다. 출력은 전기를 바꾸는 PCS가 정하고, 에너지는 컨테이너 안에 쌓인 셀이 정한다. 남은 질문은 40 GWh어치 셀이 어디서 오고, 컨테이너 안에서 어떤 순서로 묶이느냐다.
40 GWh를 셀로 바꾸면
공고가 요구하는 물건은 LFP9 기반 컨테이너형 배터리 시스템10이다. 컨테이너를 열면 셀이 모듈로, 모듈이 랙으로, 랙이 컨테이너 한 칸으로 묶여 있다. PCS는 컨테이너 밖에서 전력망과 이어진다.
필자가 설계해 온 롤프레스·슬리터·코터·와인더는 이 사슬의 맨 앞에 있다. 셀 안에 들어갈 전극을 만드는 장비들이다. 그림 5의 공장 지도에서 이번 입찰이 사는 물건은 오른쪽 끝 칸이다. 그 왼쪽 공정이 뽑아내야 할 셀의 양을 GWh가 정한다.
믹싱, 극판, 조립, 화성은 지난 회차들에서 하나씩 다뤘다. 극판 공정의 롤프레스 캘린더링이 전극 두께를 맞추고, 셀 모양에 따라 원통형·각형·파우치 라인이 갈린다. 이번 공고에는 셀의 형태와 크기가 적혀 있지 않다.
공고에 셀 사양이 없으니 공개된 ESS용 314 Ah LFP 셀 데이터시트 한 장을 기준으로 잡았다. 정격 에너지 1,004.8 Wh, 무게 5.60 kg인 셀이다. 이 셀 한 종류로 40.580 GWh를 채운다고 놓고 나눗셈과 곱셈을 했다.
| 항목 | 값 | 근거 |
|---|---|---|
| 셀 1개 정격 에너지 | 1,004.8 Wh | 314 Ah LFP 셀 데이터시트 |
| 셀 1개 무게 | 5.60 kg | 같은 데이터시트 |
| 40.580 GWh를 채우는 셀 수 | 약 4,039만 개 | 필자 계산(추정) |
| 셀 무게 합계 | 약 22만 6천 t | 필자 계산(추정) |
실제로 어떤 셀이 들어갈지는 공개되지 않았다. 표의 값은 셀을 한 종류로 고정한 추정치다. 셀 종류를 바꿔도 자릿수는 크게 달라지지 않는다. 셀 수는 수천만 개, 무게는 수십만 t 단위에 머문다(추정).
필자는 2005년부터 전극이 지나가는 롤과 그 롤을 받치는 프레임을 설계했다. 그래서 GWh 숫자를 보면 무게가 어디로 내려가는지부터 그려 본다. 셀 무게는 모듈 케이스로, 모듈은 랙 선반으로, 랙은 컨테이너 바닥 프레임으로, 바닥 프레임은 콘크리트 기초로 넘어간다. 이 길을 하중 경로(Load path)11라 부른다.
롤프레스 프레임에서 그렇듯 이 구조에서도 설계자가 가장 의심하는 곳은 부재가 만나는 접합부다. 힘의 방향이 꺾이는 자리이고, 볼트 체결력이 풀리면 처짐이 그곳에서 시작된다.
15년 정비 계약도 설계자에게는 도면 문제로 읽힌다. 정비를 공급사가 떠안으면, 랙 깊숙한 곳의 모듈을 꺼내는 경로와 볼트에 공구가 닿는 공간을 처음 도면에서 확보해야 한다. 설계 변경 0건을 목표로 두는 까닭도 여기에 있다. 현장에서 손이 안 닿는 볼트 하나가 15년 동안 정비 시간을 잡아먹는다.
Boltenertec, 인도 ESS 입찰서를 하중의 눈으로 읽으며
공급 범위가 현장 설치 감독까지이니 컨테이너는 다른 곳에서 만들어져 현장으로 온다. 들어 올리고 실어 나를 때 받는 힘은 현장 기초 위에 놓였을 때와 방향이 다르다. 이 계산에는 컨테이너 치수와 랙 배치, 운송 조건이 필요한데 공개 자료로는 확인되지 않는다.
같은 공고 안의 두 가지 MWh
입찰서의 40 GWh를 배터리마다 찍힌 용량의 합으로 읽기 쉽다. 이 공고는 본문에서 그 해석을 직접 부정한다.
블록 표의 머리말은 공급 가능 용량이다. 반면 공급사 자격을 따지는 6.0절 주석은 실적의 MWh를 명판 용량(Nameplate capacity)12으로 정의했다. 출력 에너지 용량이 아니라는 문장도 따로 붙였다. 한 문서에서 같은 단위가 두 기준으로 쓰인다는 뜻이다.
둘이 갈리는 이유는 앞의 욕조 비유의 한계와 같다. 배터리에서 꺼낸 전기는 PCS를 지나며 일부가 줄고, 셀은 수명을 지키려고 끝까지 다 비우지 않는다. 출력 단자 기준 40 GWh를 맞추려면 명판 기준 셀은 앞 표의 계산보다 많아진다(추정). 얼마나 더 필요한지는 공급사의 설계와 셀 사양에 달려 있고, 공개 자료로는 알 수 없다.
투자 쪽에서 이 뉴스를 읽는다면 기사마다 GWh를 적는 방식이 갈린다는 점만 짚고 간다. 같은 입찰을 두고 한 기사는 40 GWh, 다른 기사는 40.58 GWh라고 적어도 둘 다 공고와 어긋나지 않는다. 제목의 반올림 값과 블록 합계의 차이다. 어느 회사가 이 물량을 가져갈지는 이 글이 다루는 범위가 아니다.
취업을 준비하며 이 분야를 보는 사람에게 권할 곳은 컨테이너 안의 랙, 바닥 프레임, 운송 중 고정 구조다. 전기 장치처럼 보이는 ESS에도 무게를 받치고 옮기는 기구가 들어간다. 공고의 자격 조건도 컨테이너형 배터리 시스템을 직접 제조해 공급한 실적을 묻는다.
엔지니어를 위한 한 걸음 더
셀 수 추정에 쓴 식은 하나다.
$$N = \frac{E_{bid}}{E_{cell}} = \frac{40.58\times10^{9}}{1004.8} \approx 4.04\times10^{7}$$
$N$은 셀 개수(개), $E_{bid}$는 블록 합계 에너지(Wh), $E_{cell}$은 셀 1개 정격 에너지(Wh)다. 셀 무게 합계는 $N$에 5.60 kg을 곱해 약 2.26×105 t으로 잡았다. 명판과 출력의 차이는 반영하지 않았으므로 하한 쪽 값이다(추정).
랙 선반과 바닥 프레임의 강도 검토는 이 글에서 하지 않았다. 랙 피치와 컨테이너 치수가 공개되지 않았기 때문이다. 검토할 때는 정하중 기준 안전율과 운송·인양 충격을 반영한 안전율을 따로 두고 두 번 확인한다. 각 값은 현장 계측 후 재확인 요망이다.
더 읽기: NFPA 855 점화시험 신설과 ESS 배기 설계 · 중국전건 16GWh ESS 조달과 표준화 과제 · Waaree 인도 BESS MV 스키드 수주
필자는 ESS 기사의 GWh를 볼 때 세 줄을 적는다. GW로 나눈 시간, 명판과 공급 가능 중 어느 기준인지, 셀로 환산한 개수와 무게다. 이번 인도 입찰에 대입하면 4시간, 공급 가능 기준 40.580 GWh, 셀 4천만 개 이상이 나온다(추정). 이렇게 적어 두면 다음 입찰 기사와 견줄 기준이 생긴다.
용어 풀이
- 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS): 전기를 배터리에 담아 두었다가 필요할 때 전력망으로 내보내는 설비. 대형 설비는 BESS(Battery Energy Storage System)라고도 쓴다. ↩
- 와트(W)와 와트시(Wh): W는 1초에 흐르는 에너지의 크기, Wh는 그 크기로 1시간 동안 흐른 에너지의 양. G(기가)는 10억 배를 뜻한다. ↩
- 입찰 공고(Invitation for Bids, IFB): 발주처가 무엇을 얼마나 살지, 누가 응찰할 자격이 있는지, 언제까지 내야 하는지를 알리는 문서. ↩
- PCS(Power Conversion System): 배터리의 직류 전기를 전력망의 교류로, 또는 그 반대로 바꾸는 장치. ESS의 출력 크기를 정한다. ↩
- 그리드 포밍(Grid-forming): 전력망을 따라가기만 하지 않고 PCS가 스스로 전압과 주파수의 기준을 만들어 내는 운전 방식. 제어 상세는 별도 검토가 필요하다. ↩
- 장기 정비 계약(Long Term Service Agreement, LTSA): 설비를 넘긴 뒤 정해진 기간 동안 점검과 수리를 공급사가 맡기로 하는 계약. ↩
- 공급 가능 용량(Deliverable Capacity): 공고가 블록마다 정한, 계약상 내보낼 수 있어야 하는 에너지 양. ↩
- 저장 시간(Duration): ESS가 최대 출력으로 쉬지 않고 전기를 내보낼 수 있는 시간. 에너지(GWh)를 출력(GW)으로 나눈 값이다. ↩
- LFP(Lithium Iron Phosphate): 리튬인산철을 양극 재료로 쓰는 배터리 종류. ESS에 널리 쓰인다. ↩
- 컨테이너형 배터리 시스템(Containerized Battery System): 셀과 모듈, 랙, 냉각·소화 설비를 운송용 컨테이너 크기의 함 안에 넣어 한 덩어리로 공급하는 배터리 설비. ↩
- 하중 경로(Load path): 무게나 힘이 부품에서 부품으로 넘어가 땅까지 전달되는 길. 이 길이 끊기거나 약한 곳에서 구조가 처지기 시작한다. ↩
- 명판 용량(Nameplate capacity): 배터리 제품에 표시된 정격 용량. 출력 단자에서 꺼내 쓰는 에너지와는 기준이 다르다. ↩
출처
- NTPC Green Energy Limited, Invitation for Bids No. NGEL-CS-5853-004(BESS)-9, “Supply of Battery Containers and Grid-Forming PCS for 10 GW / 40 GWh BESS Projects”, 2026-11-09, ntpctender.ntpc.co.in
- Trina Storage, 314Ah Cell Datasheet(정격 용량 314 Ah, 정격 전압 3.2 V, 정격 에너지 1,004.8 Wh, 무게 5.60 kg), trinasolar.com
이 글은 산업·기술 이해를 돕기 위한 정보이며 특정 종목의 매수·매도 권유가 아니다.