하루 두 번, 25년 — 제주 ESS 장기계약이 셀에 묻는 18,250이라는 숫자

2026년 ESS(에너지저장장치) 중앙계약시장이 제주에 처음으로 25년짜리 계약을 열었다. 조건은 “25년간 1일 2회 충·방전이 가능한 설비”다. 날짜만 곱하면 18,250회이고, 올해 발표된 셀·시스템의 사이클 수명은 가장 높은 수치가 15,000회다. 이 글은 그 차이를 셀이 메워야 하는지, 계약의 정의와 운영 설계가 메우는지, 그리고 수명을 ‘되살리는’ 기술의 권리가 한국에서 이미 누구에게 있는지를 차례로 짚는다.

① 무엇이 화제인가

요지부터 말하면, 이번 입찰의 진짜 쟁점은 셀의 사양이 아니라 ‘1회 충·방전’이라는 말의 정의다. 기후에너지환경부는 2026년 9월 22일 ESS 중앙계약시장을 개설하고 총 1,180MW 규모의 발전사업자를 선정한다고 밝혔다. 보도에 따르면 2029년 2월까지 육지 1,100MW, 제주 80MW를 구축하는 사업이며, 입찰은 11월 11일까지 받고 11월 중 낙찰자를 정한다[1][2]. 앞선 1·2차 시장의 낙찰 물량이 각각 563MW, 565MW였으니 규모가 약 두 배로 커졌다[2].

업계 상황은 익숙하다. 선정된 사업자는 전력거래소와 15년 장기계약을 맺는다. 새로운 것은 제주 특례다. 수명이 길고 반복 충·방전이 가능한 설비에 한해 계약 기간을 25년까지 고를 수 있게 했고, 정부는 그 이유로 풍력 비중이 높아 밤 시간대에도 충전이 필요한 제주 계통의 특성을 들었다[1][2].

긴장은 숫자에서 생긴다. 1년 365일 매일 두 번 완전 충·방전한다고 가정하면 25년은 18,250회다. 반면 2026년 9월 21일 양산을 시작한 Pylontech의 601Ah LFP(리튬인산철) 셀은 12,000회 이상[4], 4월에 발표된 Envision의 790Ah 셀은 15,000회 이상[5], 6월에 공개된 CATL의 나트륨이온 ESS는 15,000회를 내걸었다[6]. 그래서 이 글이 답하려는 질문은 이것이다. 18,250과 15,000 사이의 틈은 누가, 어떤 수단으로 메우며, 그 수단 가운데 특허로 묶인 것은 무엇인가.

② 기본 원리 — ‘1회 충·방전’은 몇 퍼센트짜리인가

사이클 수명은 러닝화의 권장 주행거리와 닮았다. 800km를 버틴다는 신발도 매일 10km씩 뛰는 사람과 하루에 1km를 여러 번 뛰는 사람에게 같은 ‘횟수’로 닳지 않는다. 배터리의 사이클 수명도 방전심도(DoD, 한 번에 용량의 몇 %를 쓰는가), 온도, 충·방전 속도, 그리고 ‘수명이 다했다’고 판정하는 기준(초기 용량의 80%인지 70%인지)을 함께 적어야 비로소 의미가 생긴다.

실제로 CATL의 나트륨이온 ESS가 내건 15,000회는 약 25°C에서 용량 70%를 기준으로 한 수치이고, 이를 25~30년 운전으로 환산했다[6]. Pylontech와 Envision의 발표에는 시험 조건이 드러나 있지 않다[4][5]. 반면 제주 특례의 문구는 보도 기준으로 ‘1일 2회 충·방전’만 말하고 방전심도나 판정 기준은 적지 않았다[1]. 셀 스펙의 사이클과 계약서의 사이클이 같은 단위라는 보장이 아직 없는 셈이다.

수명이 줄어드는 원리도 짚어 둘 필요가 있다. 이 글 ④절에서 볼 특허는 대상을 ‘활성 리튬이 감쇠한 전지’로 정의한다[7]. 충·방전을 반복할 때마다 음극 표면의 보호막(SEI)이 조금씩 자라며 오갈 수 있는 리튬을 붙잡아 두는데, 통장에서 거래할 때마다 수수료가 빠져나가 잔고가 줄어드는 것과 비슷하다. 그래서 18,250회를 향한 길은 크게 세 갈래다.

• 덜 쓰기 — 방전심도를 줄여 한 번에 빠지는 ‘수수료’를 낮춘다.
• 더 넣기 — 처음부터 용량을 넉넉히 설치하거나, 운영 중 모듈을 추가(증설, augmentation)한다.
• 되살리기 — 잃어버린 활성 리튬을 셀 안에 다시 공급한다.

③ 비교 — 계약 요건과 발표된 수치

구분	사이클 수(발표·환산)	조건·수명 판정 기준	시점·출처
제주 25년 계약(요건)	18,250회(산술 환산, 가정)	방전심도·판정 기준 미명시(보도 기준)	2026-09-22 발표[1][2]
Pylontech 601Ah LFP 셀	12,000회 이상	조건 미공개 · 425.8Wh/L · 에너지 효율 96.5%	2026-09-21 양산(09-24 보도)[4]
Envision 790Ah LFP 셀	15,000회 이상	조건 미공개 · 캘린더 수명 최대 30년 · 셀 효율 96%	2026-04-09 보도[5]
CATL Tener 나트륨이온 ESS	15,000회	약 25°C · 용량 70% 기준 · 25~30년 환산	2026-06-22 보도[6]
BYD MC Cube·HiNa 나트륨이온 ESS	10,000회	조건 미공개(비교 언급)	2026-06-22 보도[6]

이 표가 말하는 것: 발표된 최대치 15,000회도 산술 환산치 18,250회의 약 82%다. 게다가 수명 판정 기준이 70%로 공개된 경우와 아예 공개되지 않은 경우가 섞여 있어, 입찰 단계의 비교는 수치보다 조건을 먼저 맞춰야 성립한다.

이 차이를 셀 하나로 메우기는 어렵다는 점에서, 운영 설계가 결정적인 역할을 할 가능성이 크다. 매일 두 번의 충·방전을 얕게 나누면 셀이 겪는 부담은 완전 충·방전 18,250회보다 작아질 수 있고, 반대로 깊게 쓰면 증설이나 교체가 계약 기간 안에 들어와야 한다. 결국 ’25년’은 셀 사양서가 아니라 운영 계획서의 숫자다.

④ 특허 관점 — ‘되살리기’의 권리는 한국에서도 이미 등록돼 있다

세 갈래 중 가장 특허 밀도가 높은 쪽은 ‘되살리기’다. CATL의 US11984563B1(우선일 2021-11-01, 출원 2024-01-16, 등록 2024-05-14, 원출원인 CATL·현 권리자 Contemporary Amperex Technology Hong Kong)은 용량이 감쇠한 리튬이온 이차전지의 용량 회복 방법을 청구한다[7]. 청구항 1은 다섯 단계로 이루어진다. ① 용량이 감쇠한 전지를 준비하고, ② p-페닐렌디아민계 화합물·리튬염·유기용매로 된 회복제를 준비해, ③ 전지에 주입하고, ④ 내부에서 반응시킨 뒤, ⑤ 반응한 액체를 쏟아내고 전해액을 다시 주입한다. 종속항은 활성 리튬 손실률 5% 이상(청구항 3), 화합물과 리튬염 각 0.5~15wt%(청구항 8), 20~60°C 정치(청구항 12) 같은 조건을 더하고, 청구항 15는 이 방법으로 얻은 전지 자체를 청구하면서 양극재 목록에 리튬인산철을 포함한 올리빈 구조 인산염을 명시했다[7]. ESS의 주력 화학계가 권리 범위 문언 안에 들어와 있다는 뜻이다.

명세서에 따르면 일부 실시예의 용량 회복률은 0.5~25%이며, 반응액을 쏟아내지 않고 그대로 둔 비교예는 모든 실시예보다 용량 유지율이 낮았고, 리튬염이나 아민계 화합물이 빠진 회복제로는 용량이 거의 변하지 않았다[7]. 출원 흐름도 주목할 만하다. 같은 우선권에서 나온 US12100817B2(등록 2024-09-24)는 회복제를 요오드화리튬(LiI)과 유기용매로 바꿔 따로 청구한다[8]. 하나의 개념(주입해서 반응시키고 빼낸다)을 회복제 조성별 특허로 나눠 둔 구조다.

제주 프로젝트에 직접 걸리는 권리는 미국 특허가 아니다. 특허는 나라마다 따로 효력을 가지므로, 한국에서 의미가 있는 것은 같은 패밀리의 KR102941179B1(2026-03-19 등록)이며 청구항 1이 미국과 같은 다섯 단계로 이루어져 있다[9]. 방법 청구항의 실시 주체는 주입과 반응을 직접 수행하는 쪽이므로, 셀 제조사보다 25년 동안 설비를 운영·정비하는 사업자가 침해 소지의 당사자가 될 가능성이 있다. 한편 ‘더 넣기’ 쪽, 즉 추정 용량에 따라 부품 수 같은 물리적 파라미터를 조정하는 시스템 특허는 이번 주 특허분석에서 따로 다룬다.

회피설계 시나리오도 있다. 첫째, p-페닐렌디아민계나 요오드화리튬이 아닌 조성의 회복제는 두 특허의 문언 밖일 수 있다. 둘째, ⑤단계의 배출을 생략하면 문언상 회피 여지가 생기지만, 명세서의 비교예가 보여 주듯 효과가 떨어질 수 있다. 셋째, 주입 없이 제조 단계에서 리튬을 미리 넉넉히 넣어 두는 설계는 기술 경로 자체가 다르다. 다만 어느 쪽이든 균등론과 패밀리 내 다른 청구항을 함께 봐야 하므로, 결론은 개별 FTO(침해 여부) 검토로 확인할 사안이다.

⑤ 한계와 전망

반대 시나리오: 25년 계약을 고르는 사업자가 많지 않을 수 있다. 계약 기간이 길수록 25년 뒤의 열화와 정비 비용을 입찰가에 미리 반영해야 하고, 그 불확실성이 크면 익숙한 15년 계약이 합리적인 선택이 된다. 또 운영사가 셀 교체와 증설로 수명을 관리한다면, 주입형 용량 회복 기술은 현장 안전성 검증이라는 벽 앞에서 실험 단계에 머물 가능성도 있다.

전략적 대안: 셀·시스템 공급사는 사이클 수명을 숫자 하나로 제시하지 말고 방전심도·온도·판정 기준·일일 사이클 수를 계약 문구와 같은 형식의 조건표로 제시하는 편이 낫다. 회복형 정비를 장기 옵션으로 검토한다면 셀 설계 단계에서 주입 경로와 밀봉 구조를 고려하되, KR102941179B1과의 FTO부터 확인하는 순서가 안전하다.

실무 액션: 입찰 준비팀은 전력거래소 공고문에서 ‘1일 2회 충·방전’의 판정 방식(방전심도, 용량 유지 기준)을 먼저 확인하고, 자사 셀 보증 조건과 1:1로 대조한 표를 만든다.

이 글은 공개 자료를 바탕으로 한 기술·특허 해설이며 특정 사안에 대한 법률 자문이 아니다.

확인이 필요한 항목

• 지역별 물량: 뉴스핌·ZDNet Korea는 육지 1,100MW·제주 80MW로, 파이낸셜뉴스는 육지 1,048MW·제주 148MW로 보도했다(후자는 합계가 1,180MW와 맞지 않는다). 전력거래소 공고문 원문 확인이 필요하다.
• ‘1일 2회 충·방전’의 방전심도와 용량 판정 기준은 보도에서 확인되지 않았다.
• Pylontech 601Ah, Envision 790Ah의 사이클 수명 시험 조건은 공개 자료에서 확인되지 않았다.
• CATL 용량 회복 특허가 실제 상용 정비에 쓰이는지는 공개 자료에서 확인되지 않았다.
• US12100817B2(요오드화리튬 회복제)의 한국 대응 특허 존재 여부는 확인하지 않았다.

출처

1. 뉴스핌, 「기후부, 에너지저장장치 1180MW 입찰 공고…11월 11일 접수마감」, 2026-09-22. 기사 링크
2. ZDNet Korea, 「’발주 2배’ 정부 ESS 3차전 돌입…K배터리 각축전 격화 전망」, 2026-09-22. 기사 링크
3. 파이낸셜뉴스, 「정부, 3차 ESS 중앙계약시장 개설…1180MW 규모 사업자 뽑는다」, 2026-09-22. 기사 링크
4. pv magazine, 「Pylontech starts mass production of 588 Ah, 601 Ah storage cells」, 2026-09-24. 기사 링크
5. ESS News, 「Envision launches 12.5 MWh AI storage system, starts production of 790 Ah LFP cell」, 2026-04-09. 기사 링크
6. Notebookcheck, 「First sodium-ion battery ESS with 25-year service life comes in 30 MWh modules」, 2026-06-22(CATL 발표 인용). 기사 링크
7. Google Patents, US11984563B1 「Method for capacity recovery of lithium-ion secondary battery」 서지사항·청구항·명세서(2026-09-27 원문 확인).
8. Google Patents, US12100817B2 「Method for capacity recovery of lithium-ion secondary battery」 서지사항·청구항 1(2026-09-27 원문 확인).
9. Google Patents, KR102941179B1 서지사항·청구항 1(2026-09-27 원문 확인).