[기고] 해외전기 전력 기술 동향-일본 에너지기술 개발전략 로드맵

일본 에너지기술 개발전략 로드맵 한국과학기술정보연구원_이근철 전문연구위원 (02)3299-6114 / www.yeskisti.net 정보화시대라 불리는 21세기, 하루가 멀다하고 새로운 기술이 쏟아져 나와 전기기술인뿐 아니라 다양한 산업에 종사하는 이들에게 기술에 관한 도전의식을 불러일으키고 있다. 월간전기는 최근 일본, 미국, 유럽의 기술정책과 동향 및 전기ㆍ전력 관련 최신 정보를 제공함으로써 향후 전기ㆍ전력 관련 기술 전략 수립에 도움이 되고자 한다. 개요 일본은 2006년 국가에너지전략과 2007년 에너지 기본계획에 따른 장기적 기술정책목표와 기술이정표 및 에너지 도입 시나리오를 작성했다. 여기서는 일본 경제산업성 자원에너지경제청이 다섯 가지로 구성한 에너지전략구성에 대해 살펴봤다. 기술전략구성 1. 신재생에너지 개발 및 도입 촉진 현재 태양광, 풍력, 바이오매스 등 신재생에너지 도입 이후 개발 실적과 성과는 가시적으로 나타나고 있지만 1차 에너지 점유비율은 석유가 대부분을 차지한다. 신재생에너지 도입촉진 및 연료전지 등 혁신적 에너지 이용과 원자력 발전소 건설은 1차 에너지 공급량의 50%를 점유하는 석유의존도를 2030년까지 40% 이하로 낮출 것으로 보고 있다. 태양광 에너지 부문에서는 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지의 변환효율 향상과 원가절감을 위한 기술이 요구된다. 원재료의 안정공급을 위해 박막화에 의한 실리콘 사용량 감소 및 다접합 기술, 화합물계 박막태양전지 및 색소증감(色素增感)형 태양전지 등 고효율화 및 내구성 향상을 위한 기술개발이 필요하다. 육상 풍력발전은 원가절감을 통한 대형화가 요구되고 있으며, 앞으로는 해상 풍력발전과 마이크로 풍력발전도 보급될 전망이다. 태양광과 풍력발전은 기상조건에 따른 발전출력 변동의 차가 크므로 전력계통과 연계한 효율적 운용을 위해 발전량 예측기술, 전력저장, 계통연계 제어기술 등 발전계통 부문에서 영향억제기술이 중요하다. 이와 함께 전력계통 부문에서에서도 전력품질 및 전력계통 안정화에 대한 기술개발 투자가 필요하다. 또한 수소의 안전 및 효율적인 제조·운송·저장 기술 개발과 관련 주변산업 육성, 실증실험, 도입지원 등의 활동도 필요하다. 2. 원자력 이용 추진과 안전 확보 원자력발전은 에너지 정책의 핵심과제로 안전성확보가 가장 중요하다. 현재 발전전력량 점유비율은 약 30%이며, 2030년까지 약 30~40% 목표로 추진하고 있다. 또한 기존 경수로의 고도화 이용과 함께 차세대 경수로 개발이 요구된다. 그러나 우라늄 자원을 유효하게 이용하기 위한 핵연료 사이클 확립 및 방사성 폐기물 대책 등의 기술과제가 있다. 경수로 사이클에서 고속증식로 사이클로의 원활한 이행을 위해 2050년까지 고속증식로 상용화 개발에 박차를 가하고 있다. 효율적인 원자력 이용을 위해서는 전력저장기술, 고효율전송, 에너지관리에 의한 부하평준화 기술개발도 필요하다. 또한 원자로 신증설을 위한 투자환경의 정비, 인재육성, 원자력산업을 국제적 지원을 추진할 필요가 있다. 미국은 원자력발전과 핵확산방지를 양립시키기 위한 국제 원자력에너지 파트너십을 제창하고 있으며, 유럽 각국은 지구온난화 대책과 에너지 안전보장의 관점에서 원자력발전을 평가하는 분위기가 고조되어 핵연료 사이클과 함께 추진하고 있다. 3. 운수 분야의 연료 다양화 운수 분야의 연료 다양화는 저가 연료전지기술 및 공급인프라 정비와 함께 연료규격의 개정 및 정비가 필요하다. GTL(Gas To Liquid)은 디젤엔진에서 활용 가능한 합성액체연료로서, 유황성분 때문에 환경면에서 우수한 신연료며 제조기술의 조기확립이 필요하다. 원가절감이 요구되는 연료전지자동차는 주행거리 향상, 고체 고분자형 연료전지 등 내구성 향상기술 과 함께 수소제조기술 및 공급관련 인프라정비와 안전대책의 확립이 필요하다. 현재 급속히 보급하고 있는 하이브리드 자동차기술을 응용·발전시키고 있으며 리튬이온 탑재 고성능 2차 전지 및 사이클 성능향상으로 맞춤형 하이브리드 자동차와 전기자동차 기술개발이 필요하다. 또한 충전방법 확립 및 전력공급시스템 정비, 차세대 경량화, 모터효율 향상이 요구되고 있다. 4. 종합에너지효율 향상 일본 에너지 절감 계획으로 2030년까지 30% 이상의 에너지소비 효율 향상이 목표로 되어 있다. 산업, 민생 및 운수부문에서 제1인자 제도 등을 활용한 에너지절약 추진과 전환부문에서 에너지 전환효율 향상기술 등이 있으며, 종합에너지효율 향상으로는 다음과 같이 에너지절약기술 그룹으로 분류했다. 쪾 연소 이용을 최대한 줄인 연소 시스템기술에는 기존 연소와 다른 반응제어형 연소와 물질재생 연소 등 연소 고도화기술 등이다. 쪾 시간과 공간을 초월한 에너지 이용기술에는 에너지 저장 및 수송기술 등이 있으며, 고도정보화·라이프스타일 변화, 고령화 사회에 의한 에너지소비증가 억제 및 쾌적한 에너지절약형 정보생활공간 창조기술이다. 쪾 수송기기 효율화와 용도 변경 등 선진교통사회 확립기술이 있으며 폭넓은 분야에서 사용되는 반도체 소자의 고성능화에 의한 차세대 에너지절약 기술이다. 5. 화석연료의 안전공급확보 및 이용 수입에 의존하고 있는 화석연료의 안정공급량 확보는 국가안전보장에 직결되는 중요한 과제로서 석유·천연가스 등의 확보를 위해 국내기업이 자원국가에서 자원개발을 할 경우 지원 대책이 필요하다. 선진국 및 중국·인도 등 신흥 에너지 수요 국가들의 적극적인 자원 확보활동에서 우위에 차지하기 위해서는 첨단기술 개발 추진이 필수적이며, 화석연료에 대해 보다 환경친화적이고 효율적인 이용을 도모할 기술개발이 절대적으로 필요하다. 원유·천연가스의 증진·회수기술, 오일샌드·중질원유 등 초중질유 및 메탄하이드레이트 등의 자원 개발, 산유국 및 가스 생산국 기술이전 및 관계강화에 의해 석유·천연가스 안정공급량을 확보하는 것이 중요하고 청정하고 효율을 높인 화석자원을 이용하는 기술개발이 중요하다.