[그린 에너지 ①] 그린 에너지 전략 로드맵 2011, 그린 에너지 스타 중소

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[그린 에너지 ①] 그린 에너지 전략 로드맵 2011, 그린 에너지 스타 중소 · 중견기업 육성을 위한 105개 기술 선정

2011년 8월 9일 (화) 11:23:19 | 지면 발행 ( 2011년 7월호 - 전체 보기 )

지식경제부는 6월 8일 가파르게 증가하는 그린 에너지 시장을 선점하고자 태양광과 풍력 등 15대 분야별로 중장기 R&D 이정표인 '그린 에너지 전략 로드맵 2011'을 발표했다. 여기에는 15대 그린 에너지분야에서 우리나라가 핵심적으로 역량을 집중해서 개발해야 할 88개 전략 품목과 288개 핵심 기술을 획득하기 위한 전략 방향, 연도별 R&D 일정, 사업화 전략, 투자 소요액 등을 포함했다. 15대 그린 에너지 분야는 태양광, 풍력, 연료 전지, IGCC, 바이오 연료, CCS, 청정 연료, 에너지 저장, 고효율 신광원, 그린카, 에너지 절약형 건물, 히트 펌프, 원자력, 스마트 그리드, 청정 화력발전 등이다.

지경부 관계자는 "일본과 미국 등 주요 국가가 그린 에너지 R&D와 산업 정책을 강화하는 상황에서 그린 에너지 기술을 기후 변화, 에너지 위기 극복, 신성장 동력 창출의 기회로 활용하기 위한 핵심수단으로 인식하고, 치열해지는 그린 에너지 시장을 선점하기 위해 '그린 에너지 전략 로드맵 2011'을 마련했다"라고 밝혔다. 2009년에 수립한 제1차 로드맵에 이어 최근의 R&D 여건과 환경 변화를 반영해 2차 로드맵을 수립한 것이다. 로드맵 수립 과정에 민간 수요에 바탕을 둔 R&D 전략을 수립하기 위해 2010년 10월부터 약 8개월간 총 173명의 산 · 학 · 연 전문가가 참여했다. 정부는 그린 에너지 세계 시장 점유율을 현 1.2% 수준에서 2030년 18%까지 확대하는 것을 목표로 5대 전략 방향을 다음과 같이 설정했다.

핵심 부품 · 소재 기술 개발 강화｜그동안 정부의 에너지 R&D 투자는 보급 전 단계인 제품 생산 중심으로 지원돼 핵심 부품 · 소재의 수입의존도가 높았다. 상업용 발전 설비의 경우 외국 제품의 비율은 2011년 3월을 기준으로 태양광은 66.55%, 풍력은 91.79%를 차지한다. 핵심 부품 · 소재의 취약성으로 말미암아 그린 에너지 매출액의 상당 부분이 해외로 빠져나가는 설정이다. 정부는 이러한 상황을 개선하기 위해 염료 감응 태양전지 핵심 소재 등 96개 기술을 선정해 부품 · 소재 R&D를 집중 지원하기로 했다.

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중소 · 중견 선도 기업 육성 | 우리나라는 미국의 퍼스트 솔라First Sola, 중국의 선테크Suntech 등과 같이 그린 에너지 세계 시장에서 성공한 스타 기업배출이 극히 저조한 상황이다. 정부는 이를 개선하고자 글로벌 시장을 선도하는 중소 · 중견 스타 기업 육성을 위한 105개 기술을 선정하고, 이 기술들에 대해 앞으로 중소 · 중견기업 위주로 R&D 과제를 추진하기로 했다.

기술 분야 간 연계 강화 | 최근 에너지 R&D는 기술 분야 간 연계성을 확대하는 추세다. 따라서 15대 기술 분야 중 근접성이 높은 분야 간 기술 연계를 통해 R&D의 효율을 극대화하고 시너지 효과를 높여야 한다. 이에 따라 IGCC + CCS 연계 공정 기술 등 49개 기술을 선정했다. 스마트 그리드는 분산 전원의 기반인 에너지 저장 시스템, 전기차 충전 시스템 등과 연계를 통한 기술 개발이 필요한 상황이다.

공공 분야의 R&D 역할 강화｜에너지 R&D는 공공부문과 연계를 통한 대형 실증 프로젝트가 많다. 따라서 일반 R&D에 비해 공공 부문의 역할을 강조해 공공 분야의 R&D 체계를 정립하고, CCS 저장소 운영 기술 등 공공이 주도할 59개 핵심 기술을 선정해 지원하기로 했다.

시장 수요 지향적 미래 혁신 · 원천 기술 개발｜그동안 정부의 에너지 R&D는 응용 · 상용화 기술에 치중한 결과, 원천 기술 확보가 미흡했다. 이에 따라 현재 따라 잡기 식(Catch-up) 전략에서 탈피해 고부가가치형 원천 기술 획득 전략을 추진하기 위해 심해용 부유식 기반 기술(풍력) 등 85개 핵심 기술을 선정해 10년 내외의 중장기 원천 기술 개발을 추진하기로 했다.

주요 에너지 부문 R&D 전략
에너지 R&D 투자는 지속적으로 증가해 국제적 수준에 도달했다. 2006년 이후 에너지 R&D 투자가 급증해 정부의 에너지 R&D 투자 총액(1988∼2010년) 3.7조 원 중 최근 5년간 투자비가 전체의 67.9%를 차지한다.

정부 에너지 R&D 투자는 2001년 903억 원에서 2010년 6,521억 원으로 7배 이상 성장했으며, 이 중 그린 에너지 15대 분야의 R&D 투자는 2010년 기준 62%를 차지한다. 우리나라 에너지 R&D 예산은 절대 규모에서 OECD 국가 중 미국, 일본, 캐나다, 독일에 이어 세계 5위다(GDP 대비 2위).
그러나 그동안 에너지 R&D는 상용화 위주의 R&D에 치중한 결과 핵심 부품 소재 및 원천 기술은 미흡한 상황이다. 정부 R&D 투자가 보급 전 단계인 제품생산 중심으로 지원되면서 핵심적 기술과 부품 소재는 수입에 의존해 그린 에너지 15대 분야의 평균 국산화율은 57%에 불과하다. 선진국이 이미 개발한 원천 기술에 종속된 주변 · 응용 기술 개발에 주력한 결과 뒤늦은 기술 추격을 반복하는 것이다. 정부 에너지 R&D 투자는 최근 3년간 응용 및 개발 기술에 96.9%를 지원했으며, 원천 기술은 3.1%에 불과하다.
이에 따라 에너지 R&D 투자를 지속적으로 확대하되, 부품소재 및 원천 기술 개발 투자에 중점을 둘 필요가 있다.

태양광｜현재 시장을 주도하는 결정질 실리콘 태양전지와 단기간 내 시장이 확대될 것으로 보이는 박막 태양전지 및 BIPV모듈에 집중 투자하기로 했다. 발전 효율 목표치를 결정질 실리콘 태양전지는 현재 18%에서 2015년 23%로 높이고, 실리콘 박막 태양전지는 현재 7%에서 2015년 13%로 높이기로 했다. BIPV(건물 일체형 태양광) 모듈은 유럽과 미국 등을 중심으로 수요가 급격히 증가해 2016년 80억 달러에 이를 전망이다(현재 20억 달러 수준). 장기적으로 저가低價와 고효율화가 가능한 염료 감응형, 유기형, 집광형 태양전지를 개발해 추격형에서 선도형 산업으로 전환하기로 했다.

풍력 | 2015년까지 5㎿급 해상 풍력발전 시스템 실증을 추진해 해상 풍력 단지 운영 기술을 확보하고 블레이드와 증속기 등 주요 핵심 부품의 국산화를 추진하기로 했다. 중장기적으로 5~10㎿급 풍력발전 시스템을 개발하고, 심해용 부유식 해상 풍력발전 기술을 확보하기로 했다.

연료 전지 | 전극과 전해질 등 핵심 부품의 국산화와 상용화를 통해 기술 중심의 전문 중소기업을 육성하고, 기술 경쟁력을 강화하기로 했다. 가정용 · 발전용 · 자동차용 · 선박용 연료전지 등 다양한 전략 제품 개발을 통한 새로운 시장 창출로 2020년 세계 1위의 연료 전지 경쟁력 확보할 계획이다.

청정 화력발전 | 대형 발전용 가스터빈은 전량 수입에 의존하는 실정이다. 2015년까지 100㎿급 가스터빈을 국산화해 수입을 대체하고 국내 발전 플랜트 업체의 해외 수주 경쟁력을 강화하기로 했다. 중장기적으로 발전 효율 50%(현 수준 40% 내외)의 초임계압 화력발전 시스템 개발로 해외 신규 및 노후 발전소 교체 시장에 진출할 계획이다.

스마트 그리드 | 제주 실증단지 운영을 통해 에너지 관리 시스템, 전기차 충전 인프라, 지능형 계량기 등 다양한 기술에 대한 검증으로 기술 개발, 표준화, 실용화에 이르는 전주기적 기술을 확보하기로 했다. 거점 도시와 광역 단위로 실증사업을 확대해 2030년까지 국가 단위 스마트 그리드를 구축할 예정이다.

CCS | CCS는 Carbon Capture & Storage의 약자로 이산화탄소 포집과 저장을 뜻한다. 지구온난화의 원인 물질인 대량의 CO2가 대기로 배출되기 전 고농도로 모은 후 압축 수송해 저장하는 기술이다. 정부는 단기적으로 100㎿급 CCS플랜트 통합 실증을 추진해 저가의 이산화탄소 회수, 수송, 저장 핵심 기술을 확보 후 민간 주도로 300㎿급 이상 플랜트 상용화를 추진하기로 했다.

청정 연료 | 2015년까지 선진 기업 대비 이산화탄소 배출을 50% 저감한 저급 석탄 가스화기 개발을 추진하고, 해외 실증을 통해 EPC(설계, 제작, 건설) 능력을 확보하기로 했다. 장기적으로 한계 가스전(경제성이 낮아 그동안 개발하지 못했던 가스전)에 적용하기 위한 콤팩트 GTL(가스액화) 기술을 개발, 국내 조선사의 FPSO(부유식 원유 저장 하역 설비) 기술과 접목해 시장 진입을 추진할 계획이다.

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정부는 이번 로드맵에 따른 기술 개발 전략을 추진해 2030년까지 고용 150만 명, 내수 시장 94조 원, 해외 수출 328조 원, CO2 감축량 2.1억 톤의 기대 효과를 창출할 것으로 기대했다. 지경부 김정관 제2차관은 "이번 전략 로드맵 수립을 통해 우리나라가 그린 레이스에서 앞서 나가기 위해 전략적이고 집중적으로 추진해야 할 구체적 품목과 기술을 발굴했다는 점, 세계 시장을 리드하는 중소 · 중견기업 육성을 위한 R&D 전략을 마련한 점에서 큰 의미가 있다"면서, " 앞으로 우리나라가 그린 에너지 강국으로 도약하려면 기업 · 연구소 · 대학 그리고 정부가 합심해 공통의 목표와 지향점 아래 일사불란하게 노력하는 것이 중요하다"라고 밝혔다.

정리 윤홍로 기자

신성장 동력으로 부상한 그린 에너지

그린 에너지 기술은 기후 변화 및 에너지 위기를 극복하기 위한 핵심 수단이다. 온실가스 감축 목표(2020년까지 BAU 대비 30%)를 달성하고, 국제적 감축 규제에 대비하기 위한 수단으로 그린 에너지 기술을 강조하는 상황이다. 앞으로 열릴 유엔 기후 변화 협상 당사국 총회(2011년 남아공 개최, 2012년 미정)에서 우리나라도 온실가스 의무 감축 국가로 신규 편입될 가능성이 존재한다.
'IEA ETP(에너지 기술 전망) 2010'에서 2050년까지 이산화탄소 배출량을 현재의 50%로 감축하기 위한 블루맵 시나리오를 통해 기술별로 온실가스 감축 기여도를 제시했다. 최종 연료 및 전력 효율 향상(37%), CCS(20%), 신재생에너지(17%), 최종 연료 전환(15%), 원자력(6%), 발전 효율 향상 및 연료 전환(5%) 등이다. 현재 에너지 수요 증가, 중동 지역의 정세 불안, 일본 원전 사태 등 유가 상승 압력이 상존한다. 2010년 에너지 수입액은 전년 대비 33.4% 증가한 1,216.5억 달러로 총 수입액(4,452.1억 달러)의 28.6%를 차지한다. 따라서 우리나라는 그린 에너지 기술을 통한 고유가 대응이 절실하다.
그린 에너지 기술 · 산업은 새로운 성장 동력 창출의 기회다. 우리나라는 중화학과 전기 · 전자 등 주력 산업을 통해 고도의 경제 성장을 달성했으나, 1990년대 후반 이후 저성장 국면에 진입했다. 1993년에 GDP 세계 12위를 기록한 이후 11∼13위에 머물고 있는 상황이다. 따라서 기존 제조업 경쟁력에 저탄소형 기술 및 산업 체계를 접목, 혁신적인 경쟁 우위를 확보해 그린 에너지 시장을 선점해야 한다. 이에 따라 가파르게 증가하는 그린 에너지 시장을 리드하기 위해 국가적 차원의 중장기 그린 에너지 기술 개발 로드맵을 수립해 추진 중이다. 제1차 그린 에너지 전략 로드맵 수립(2009년 5월) 이후 최근 R&D여건 및 환경 변화를 반영해 제2차 로드맵을 수립했다.

그린 에너지 시장 현황 및 전망
그린 에너지에 대한 급격한 투자 확대와 시장 성장은 계속 이어질 전망이다. 세계 각국은 2008년 금융 위기 이후 경기 부양 및 일자리 창출을 위해 그린 에너지 산업에 지속적으로 투자하고 있다. 2010년 세계적으로 그린 에너지 분야에 대한 투자는 2009년 대비 30% 증가한 2,430억 달러다. 미국 전문 조사 기관인 Clean Edge 사는 태양광 · 풍력 · 바이오 연료시장이 앞으로 10년간 185% 성장할 것으로 예측했다. ▲태양광 : 2010년 712억 달러 → 2020년 1,136억 달러 ▲풍력 : 2010년 605억 달러 → 2020년 1,229억 달러 ▲바이오 연료 : 2010년 564억 달러 → 2020년 1,128억 달러.

국내 그린 에너지 투자 및 시장 규모도 급격하게 늘어나는 상황이다. 국내 기업의 신재생에너지 R&D 및 공장 증설 등에 대한 투자액은 2007년 7,190억 원에서 2010년 3조 5,580억 원으로 3년간 5배 증가했다. 2011년 투자 금액은 2010년 대비 16% 증가한 4.1조 원에 이를 전망이다. 발전 차액 지원 제도 등 정부의 그린 에너지 보급 정책으로 그린 에너지 시장 규모는 최근 5년간 62% 성장했다.
주요 국가는 그린 에너지 보급을 위한 정책 강화와 함께 저탄소 · 고효율을 달성하기 위한 에너지 기술 개발 계획을 수립해 추진 중이다.
미국 | 향후 10년간 청정 에너지 분야에 1,500억 달러를 투자하고, 2025년 전력의 25%(2009년 10.4%)를 신재생에너지로 공급할 예정이다. 2008년 ARPA-E(the Advanced Research Project Agency-Energy)를 설립하고 바이오 연료, 에너지 저장, CCS 등 에너지 분야에서 74개 원천 기술을 선정해 총 3,300억 원 투자를 추진 중이다.
EU | 2020년까지 1990년 대비 20% 온실가스 감축 및 재생에너지 비중을 20%로 확대하기로 했다. 2020년 신재생에너지 보급 목표는 스웨덴 49.0%, 핀란드 38.0%, 덴마크 30.0%, 프랑스 23.0%, 스페인 20.0%, 독일 18.7%, 영국 15.0% 등이다. 저탄소 에너지 기술 실현을 위한 풍력, 태양에너지, 바이오 에너지, CCS, 전력 IT, 지속 가능한 핵분열 등 6대 유럽 산업 이니셔티브Initiative에 10년간 725억 유로를 저탄소 에너지 기술 개발에 투자하기로 했다.
일본 | 2020년까지 1990년 대비 25% 온실가스 감축 및 신재생에너지 비중을 10% 목표로 했다. 2020년 목표는 태양광 28GW, 풍력 5GW, 바이오매스 3.3GW 등이다. 온실가스를 현재 50% 수준으로 감축하기 위해 'Cool Earth 프로그램'을 수립해 21개 혁신 기술에 대한 세부 계획을 마련했다.