연구보고 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구

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1 연구보고 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구

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3 제출문 한국과학기술기획평가원원장귀하 본보고서를 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선 연구 의최종보고서로제출합니다 연구기관명 : 한국과학기술기획평가원 연구책임자 : 박노언 참여연구원 : 조하영, 김제현

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5 요약문 태양광분야는시장의급격한성장과함께정부 R&D 투자규모도대폭확대되어, 현재 11개신재생에너지원중가장높은 R&D 투자비중을차지하고있다. 하지만 R&D 예산규모의확대로인해유사중복투자, 부처간연계미흡등이지적되어왔다. 정부는세계 3위수준인태양광 R&D 투자의효율성을제고하기위해태양광분야정부연구개발투자방향 ( 12.4) 을수립하였다. 주요내용은민간역량이성숙된 1세대기술 ( 결정질실리콘 ) 의투자비중을점진적으로축소하며, 2 3세대 (CIGS 박막, 염료감응, 유기태양전지등 ) 태양광기술의투자비중을확대할계획이다. 또한소규모분산투자에따른유사중복투자방지및부처간연계미흡을제고하기위해협력시스템을강화하기로하였다. 본연구에서는태양광분야정부정책에따른 R&D 예산의적절한집행여부등을점검하고, 투자효율성관련핵심키워드인 연계성 분석방법론 (PCI Map) 을개발하여실제적용함으로써투자및성과연계성제고를위한구체적방향 ( 연계지수산정, 연계핵심기술군도출등 ) 을도출하고자하였다. 그리고 SCI 논문및국내특허분석을통해우리나라의태양광분야현주소를분석하고협력연계방안을마련하고자하였다. 태양광분야정부 R&D 투자규모는 2,089 억원 ( 12 년 ) 으로전년대비 4.4% 감소한반면, 기초응용연구의투자비중은최근 4년간 ( 09~ 12) 증가추세이다. R&D 투자포트폴리오는결정질실리콘 (1세대 ) 에서 CIGS 박막 / 염료감응 / 유기태양전지 (2 3세대 ) 로이동중이며, 이는태양광분야정부정책방향과부합되는결과이다. 성과측면에서 R&D 예산대비태양광분야사업화건수가특히낮으며, 이는가격기술경쟁력미흡이주요원인인것으로나타났다. 가격및기술경쟁력제고를위해 1세대기술은정부보조금지원정책강화및실증연구, 2 3세대태양광기술은효율향상및양산기술확보를위한 R&D 투자강화가요구되었다. 더불어예산규모와전략적중요도를고려하여투자확대및투자축소가요구되는기술 ( 안 ) 을도출하였다. 태양광 R&D 를직접수행하는연구책임자를대상으로한설문조사결과 42% 는연구 결과연계정도가낮다고응답하였으며, 이는본연구에서투자연계성분석을위해신규로 - i -

6 개발한과제연계맵 (PCI Map) 분석결과와유사한값을나타냈다. 태양광 R&D 분야의연계지수는 09년 0.41에서 11년 0.43 으로증가하다가 12년태양광분야정부정책발표와함께 0.41 로감소하였다. 연계지수는연구과제의유사성과관련될수있으므로 12년태양광분야정부정책발표이후유사성이다소감소하는긍정적효과를얻을수있었다. 그리고연계강화를위해 DSC TiO2, OPV 셀구조 BHJ 형, 결정질실리콘단결정웨이퍼제조장비등핵심연계기술을도출하였다. 태양광분야 SCI 논문건수는 11년까지지속적으로증가하였으나, 태양광산업침체이후 12년도에는감소하였다. 양적측면에서중국, 미국, 한국등이 SCI 논문을많이발표하였으며, 질적수준으로는미국, 영국, 독일등의영향지수가높게나타났다. 즉, 우리나라는양적순위는높으나질적수준은상대적으로낮아핵심원천기술확보를위한 R&D 투자강화가요구된다. 염료감응및유기태양전지분야에서논문이많이발표되고있으며, 아시아국가는 2개기술의비중이유사하나, 미국, 독일등선진국은유기태양전지관련연구비중이높게나타났다. 성과연계성측면에서우리나라는미국, 중국, 일본등과협력네트워크가강하며, KAIST/KIST/ 서울대 / 고려대 / 한양대등을중심으로네트워크를구축하고있었다. 또한 SCI 논문건수가많은서울대와고려대는미국국립재생에너지연구소와스위스로잔공과대와연계를많이하고있었다. 네트워크밀도및지니계수를통해태양광분야국가간네트워크는최근 4년간활성화되고있으며, 균등도또한증가하고있음을알수있었다. 태양광분야특허건수또한최근 3년간감소추세이며, SCI 논문과동일하게미국, 중국, 일본등과제한적인협력네트워크를구축하고있었다. 태양광분야국내특허성과는 10년도에가장많이발표된후지속적으로감소추세이다. 민간역량이성숙된 BOS/ 시스템, 결정질실리콘, 연구장비부품분야에국내특허가많이출원등록되었으며, 외국인이국내에출원한특허비중은지속적으로증가추세이다. LG가가장많은국내특허를등록하였으며, 고려대와성균관대도상위 10위권기관에포함되어있었다. 태양광분야투자및성과연계성분석을통해다음의정책과제를제언하고자한다. (1) 태양광기술은미래성장동력이며, 국가전략분야이므로정부정책과예산집행이 - ii -

7 부합되는지상시점검체계를구축하고이를 R&D 예산배분조정에환류함으로써정책- 예산편성 -예산집행간연계강화노력이필요하다. (2) 태양광분야는각부처별로분산되어 R&D 투자가되고있으므로투자효율성제고를위해과제연계맵 (PCI Map) 을통해도출된핵심연계기술들을중심으로연계방안수립이필요하다. (3) 우리나라태양광분야연구성과는양적순위대비질적수준이낮으므로, 장기적관점에서태양광분야선진국의특성을벤치마킹하여공동연구활성화및협력국가의다양화추진이필요하다. - iii -

8 목차 1. 연구배경및필요성 1 가. 연구배경 1 나. 연구필요성 3 2. 연구목적및내용 4 3. 연구방법및추진체계 6 가. 연구방법 6 나. 추진체계 8 1. 태양광기술의개념과환경변화 9 가. 태양광기술의정의및분류 9 나. 태양광분야주요환경변화 연계성분석관련선행연구고찰 18 가. 국내연구고찰 18 나. 국외연구고찰 태양광 R&D 투자와성과 26 가. R&D 투자현황 26 나. R&D 성과 36 다. 투자효율성저해요인과투자전략 38 - iv -

9 2. 태양광 R&D 연계지수와연계핵심기술군 43 가. 과제연계맵 (PCI Map) 분석프레임 43 나. 총괄현황 45 다. 연도별연계지수및핵심연계기술군 시사점 SCI 논문 52 가. 총괄현황 52 나. 국가간협력네트워크 57 다. 연구기관간협력네트워크 국내특허 73 가. 총괄현황 73 나. 국가간협력네트워크 시사점 연구결과요약 정책적제언 태양광기술트리 자문위원회명단 99 - v -

10 표목차 < 표 -1> 11년도신재생에너지원별투자비중 2 < 표 -1> 1차에너지기준원별보급목표 (%) 11 < 표 -2> 기후변화액션플랜주요내용 21 < 표 -1> 태양광 R&D 총괄현황 ( 09~ 12) 62 < 표 -2> 세부사업별태양광 R&D 투자집중도 ( 12 년 ) 13 < 표 -3> 태양광분야주요성과 ( 11 년 ) 63 < 표 -4> 태양광분야예산비중대비주요성과 ( 11 년 ) 73 < 표 -5> 내수활성화저해요인및제고방안 93 < 표 -6> 수출활성화저해요인및제고방안 04 < 표 -7> 태양광 R&D 연계현황 ( 09~ 12) 64 < 표 -1> 매개중심성상위 5개국 ( 09~ 12) 1 6 < 표 -2> SCI 논문의연도별네트워크밀도및지니계수 ( 09~ 12) 2 6 < 표 -3> 국내연구기관의 SCI 논문네트워크밀도및지니계수 ( 09~ 12) 9 6 < 표 -4> SCI 논문의매개중심성상위 5개연구기관 ( 09~ 12) 1 7 < 표 -5> SCI 논문의연도별네트워크밀도및지니계수 ( 09~ 12) 2 7 < 표 -1> 연구결과요약 38 - vi -

11 그림목차 < 그림 -1> 글로벌태양광시장전망 1 < 그림 -2> 신재생에너지원별매출액 2 < 그림 -3> 연구목적및내용 5 < 그림 -4> 연구추진체계 8 < 그림 -1> 태양광발전시스템 9 < 그림 -2> 37대혁신환경에너지기술 31 < 그림 -3> 세계태양광모듈수요및공급전망 41 < 그림 -4> 태양광산업현황 51 < 그림 -5> 태양광분야최고효율추이 61 < 그림 -1> 부처별태양광 R&D 투자규모 ( 09~ 12) 72 < 그림 -2> 연구개발단계별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 82 < 그림 -3> 연구수행주체별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 82 < 그림 -4> 기술별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 92 < 그림 -5> 품목별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 03 < 그림 -6> 기술수명주기별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 43 < 그림 -7> 협력유형별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 11) 53 < 그림 -8> 태양광 R&D 분야투자전략 ( 안 ) 24 < 그림 -9> 연계지수산정분석프레임 4 < 그림 -10> 태양광 R&D 연구자간연계여부 45 < 그림 -11> 09년태양광 R&D 연계지수및기술군 74 < 그림 -12> 10년태양광 R&D 연계지수및기술군 84 < 그림 -13> 11년태양광 R&D 연계지수및기술군 94 < 그림 -14> 12년태양광 R&D 연계지수및기술군 05 - vii -

12 < 그림 -1> 상위 10개국 SCI 논문게재건수 ( 09~ 12) 2 5 < 그림 -2> 상위 10개연구기관 SCI 논문게재건수 ( 09~ 12) 3 5 < 그림 -3> 상위 10개국가별평균영향지수 (IF)( 09~ 12) 4 5 < 그림 -4> 태양광기술분야별 SCI 논문게재건수 ( 09~ 12) 5 5 < 그림 -5> 상위 10개국가별 -태양광기술분야별 SCI 논문게재건수 65 < 그림 -6> 국가간 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12) 7 5 < 그림 -7> 협력건수상위 10% 국가 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12) 8 5 < 그림 -8> 한국의 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12) 9 5 < 그림 -9> 상위 100개국의중심성 ( 09~ 12) 0 6 < 그림 -10> 기관간서브네트워크 ( 09~ 12) 5 6 < 그림 -11> 협력건수상위 1% 국내연구기관의 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12) 69 < 그림 -12> 상위 100개연구기관중심성 ( 09~ 12) 0 7 < 그림 -13> 출연연도별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 3 7 < 그림 -14> 출연연도기술분야별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 4 7 < 그림 -15> 출연연도출원인별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 5 7 < 그림 -16> 출원국가별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 6 7 < 그림 -17> 연구기관별출원현황 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 7 7 < 그림 -18> Top 10연구기관세부기술별출원현황 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 8 7 < 그림 -19> 해외협력특허네트워크 ( 09~ 12 년도성과기준 ) viii -

13 Ⅰ. 서론 Ⅰ. 서론 1. 연구배경및필요성 가. 연구배경 유럽의재정위기, 중국의저가공세등으로인해최근태양광시장의위축이지속되고있음에도불구하고태양광산업은여전히높은성장률을기록할것으로전망 신재생에너지시장을주도한독일, 이탈리아등유럽국가의채무위기로인한수요철회, 중국저가제품의공급과잉등으로인해태양광산업이현재조정중이며, 14년부터시장안정화가예상됨 정부지원이확대될경우태양광시장은연평균 15.7% 의증가율 ( 13~ 17) 로늘어날것으로전망되며, 비유럽국가 ( 중국및아시아 ) 의증가율이두드러질전망 < 그림 Ⅰ-1> 글로벌태양광시장전망 출처 : EPIA, Global Market Outlook,

14 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광시장의급격한성장과함께정부 R&D 투자규모도대폭확대되어 11개신재생에너지원중가장높은비중을차지 10년기준총수출액의 82.7%(37.9 억달러 ) 를태양광이차지하고있으며, 11년태양광산업수출액은전년대비 76% 증가한 66.7 억달러로전망 태양광산업의매출액규모는 04년 330 억원에서 10년 5.9조원으로 179 배증가함 < 그림 Ⅰ-2> 신재생에너지원별매출액 자료 : 지식경제부보도자료, 년신재생에너지분야정부 R&D 투자규모는약 4,575 억원이며, 태양광분야는 29%(1,324 억원 ) 차지 주요 R&D 사업을대상으로분석 < 표 Ⅰ-1> 11 년도신재생에너지원별투자비중 (%) 원별태양광 풍력연료전지수소바이오 석탄이용해양폐기물지열태양열 수력기타 비중 자료 : 국가과학기술위원회, 에너지분야 R&D 투자포트폴리오,

15 Ⅰ. 서론 나. 연구필요성 태양광 R&D 투자규모의대폭확대로인한유사중복투자, 연계미흡등을방지하고투자효율성을제고하기위해정부는태양광분야정부 R&D 투자방향을수립 세계 3위수준인태양광 R&D 투자규모의효율성을제고하고세부기술별투자포트폴리오전략을강화하기위해태양광분야정부연구개발투자방향 ( 12.4) 을발표 [ 참고 ] 태양광분야정부연구개발투자방향 ( 국과위 /KISTEP, 12.4) 주요내용 1 R&D 투자및성과 - 최근 5년간 ( 08~ 12) 정부R&D 예산증가율 36.9%, 1세대기술 ( 결정질실리콘 ) R&D 투자비중 37.4% - 2세대기술 (CIGS, 염료감응등 ) 부처간중복투자가능성증대, 대부분소액분산형태의사업구조 - 예산증가율대비논문및특허성과우수, 사업화성과다소저조 2 기술분야별투자포트폴리오 - 1세대 ( 고효율저가화로국제경쟁력강화 ), 2세대 ( 차세대세계시장선도기술조기확보 ), 3 세대 ( 미래원천기술확보, 중장기적기초연구지원 ) 3 투자효율성제고방안 - 산학연협력시스템활성화, 유사중복투자방지, 범정부적구심점역할강화 태양광분야의정부 R&D 투자방향에따라예산이효율적으로집행되고있는지에대한점검과투자효율화과제의구체화를통한방향성도출필요 여러부처에연구과제형태로분산되어있는태양광 R&D 투자를연계하기위해과제단위에서심층분석이요구되며, 이를통해 R&D 투자전략등마련필요 과제당연구비 ( 억원 ) : 지경부 R&D(6.1), 태양광 R&D(3.7), 정부R&D 평균 (3.5) 관련부처간유기적협력체계가마련되어야하나객관적정량적세부전략이다소부족하여투자연계강화를위한방향성구체화필요 - 3 -

16 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 2. 연구목적및내용 본연구의목적은태양광분야정부 R&D 정책에따라예산이집행되고있는지점검하고투자효율화방안의핵심키워드인 연계성 을강화할수있는구체적인실행방안을마련하고자함 태양광분야정부 R&D 투자의현주소를분석하고정책방향에따라예산이집행되고있는지심층분석함으로써투자방향성검토 분산투자에따른유사중복투자방지및투자연계성을강화하기위해 3P(Project, Paper, Patent) 를대상으로투입과성과측면에서연계성 ( 기술, 연구기관, 국가 ) 을분석하고연계핵심기술군을도출하고자함 논문과특허는네트워크분석이일반적으로사용되지만연구과제또는기술간연계성분석을위한분석툴 (Tool) 은현재까지없어본연구를통해새롭게시도함 본연구는크게두가지로수행됨 (1) 태양광분야의투자연계성분석 최근 4년간 ( 09~ 12) 정부지원금으로수행된태양광분야 R&D 투자현황을심층적으로분석함으로써정부정책방향과의부합성검토 과제연계맵 (PCI Map) 1) 개발을통한태양광분야연구과제의연계지수산정및연도별비교분석 유사또는연계성이높은연계핵심기술군도출 태양광분야세부기술별전략적중요도와예산비중을격차분석함으로써태양광 R&D 투자방향수립 1) PCI(Project Connecting Information) Map : SCI 논문및특허맵은연구개발특성에따라정보의제한성이일부있음. 예를들면 SCI 논문 Map 은개발연구와관련된산업기술정보파악이다소어려움. 본연구진이제안한 PCI Map 은정부 R&D 연구과제의다양한정보를활용하여정부 R&D 의기술연계성분석이가능한 ( 新 ) 방법론 - 4 -

17 Ⅰ. 서론 (2) 태양광분야의성과연계성분석 < SCI 논문 > 최근 4년간게재된 SCI 논문분석을통한국내위상분석 연구기관및국가간네트워크분석 < 국내특허 > 최근 4년간국내특허분석을통한국내위상분석 국가간협력네트워크분석 < 그림 Ⅰ-3> 연구목적및내용 - 5 -

18 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 3. 연구방법및추진체계 가. 연구방법 태양광 R&D 분야의투자및성과연계성분석을위해문헌조사, 통계분석, 사회연결망분석 (SNA; Social Network Analysis), 자문위원회운영, 설문조사등의방법론을활용함 R&D 연계성관련선행연구고찰 : 문헌조사 본연구에서시도한과제연계맵 (PCI Map) 분석연구는현재까지시도된적이없음 논문및특허관련네트워크분석은일부연구사례가있어관련문헌들을조사하여활용방안을모색함 태양광분야투자연계성분석 (STEP 1) 태양광분야기술트리구축 : 산학연전문가로포함된자문위원회를구성운영하여태양광기술별분류체계 (334 개기술, 붙임 1 참고 ) 구축 7대품목 ( 소재, 소자, 모듈등 ) 334 개세부기술 (STEP 2) 태양광 R&D 연구과제 DB 구축 : 최근 4년 ( 09~ 12) 간정부지원금으로수행된태양광분야연구과제목록을 NTIS 시스템에서 1차분류한후자문위원회및연구책임자대상으로검증실시 NTIS: National Science and Technology Information Service (STEP 3) 태양광 R&D 투자및성과분석 : 연구개발단계 ( 기초, 응용, 개발 ), 연구수행주체 ( 대학, 출연연구소, 대기업, 중소기업등 ), 세부기술 ( 결정질실리콘, 실리콘박막, CIGS 박막, 염료감응, 유기등 ) 등의관점에서투자및성과 (SCI 논문건수, 특허건수등 ) 분석 (STEP 4) 투자연계성분석 : 연구과제별 334 개핵심기술정보를활용하여사회연결망분석을활용하여시계열분석실시 - 6 -

19 Ⅰ. 서론 태양광분야성과연계성분석 < SCI 논문 > (STEP 1) 태양광분야 SCI 논문 DB 구축 : 최근 4년 ( 09~ 12) 간게재된태양광분야 SCI 논문 DB를 Web of Science 에서키워드검색을통해추출 (40,283 건 ) 한후전문가검토를거쳐 24,262 건으로확정한후 13개세부기술별분류실시 제목, 초록, 게재지, 영향지수, 저자소속기관, 저자국가등정보수집 13개세부기술 : 결정질실리콘, 실리콘박막, CIGS 박막, CdTe 박막, III-V 족집광형, 기타화합물반도체, 염료감응, 유기태양전지, 차세대태양전지 ( 양자점 / 나노태양전지 ), 기타차세대태양전지, BOS/ 시스템, 연구장비 / 부품, 태양광기타 (STEP 2) 총괄현황분석 : 태양광연구의총괄적현황을파악하기위해국가기관기술별논문수및국가별영향지수등을조사 (STEP 3) 네트워크분석 : SNA 방법론을적용하여국가간협력네트워크와기관간협력네트워크분석을통해핵심국가기관, 협력특성등을분석 < 국내특허 > (STEP 1) 태양광분야국내특허 DB 구축 : 최근 4년 ( 09~ 12) 간발생한태양광분야국내특허논문 DB를특허정보검색서비스에서키워드검색을통해추출 (11,315 건 ) 한후전문가검토를거쳐 8,921 건으로확정한후 13개세부기술별분류실시 (STEP 2) 총괄현황분석 : 태양광연구의총괄적현황을파악하기위해국가기관기술별특허건수를조사 (STEP 3) 네트워크분석 : SNA 방법론을적용하여국가간협력네트워크를분석 투자연계성및효율성제고를위한정책과제도출 : 연구책임자설문조사및문헌조사 태양광 R&D 투자전략 : 단기적관점 (5년이내 ) 과중장기관점 (5년이상 ) 에서 334 개핵심기술별전략적중요도를연구책임자를대상으로설문조사진행 설문기간 ( 13.5~6), 응답자수 (231 명 ) - 7 -

20 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광 R&D 투자효율성제고방안 : 산학연전문가 15 명을대상으로델파이분석을 하여투자효율성저해요인및효율화방안도출 델파이조사기간 : ~26 나. 추진체계 KISTEP 연구진을중심으로추진하였으며, 필요시외부전문가자문, 학회발표등의 의견수렴과정을통해개선방안을도출하였음 < 그림 Ⅰ-4> 연구추진체계 태양광분야투자연계성분석 (KISTEP 총괄 ) 투자연계성분석 (KISTEP, 자문위원회 ) 성과연계성분석 (KISTEP) 투자전략및효율성제고방안도출 (KISTEP, 자문위원회 ) - 8 -

21 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 1. 태양광기술의개념과환경변화 가. 태양광기술의정의및분류 ( 정의 ) 태양광기술은태양광을이용하여광전효과에의해직접전기에너지로변환시키는기술 태양광발전시스템은태양전지셀 (solar cell) 로구성된모듈 * 과주변장치 (PCS, 축전지, 전력변환장치등 ) 로구성 태양전지의단위인셀의경우발생되는전압이 0.5V 로작으므로대용량발전등을위해서는직 병렬로연결하여패키지화함 태양광기술의장점은청정무제한, 유지보수용이, 20년이상의장수명기술인반면, 전략생산량이일사량에의존하고있으며, 초기투자와발전단가가원자력등에비해높음 < 그림 Ⅱ-1> 태양광발전시스템 자료 : 이슈퀘스트, 2011 태양광발전산업실태와장래전망,

22 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광기술은발전단계에따라 1세대, 2세대, 3세대, 종류에따라무기물태양전지, 염료감응태양전지, 유기태양전지등으로구분 2) < 발전단계 > (1세대 ) 태양전지는실리콘태양전지로 p형 /n형반도체물질을접합한단일접합구조를가지고있음 예 ) 결정질실리콘 (2세대 ) 태양전지는빛흡수를극대화하기위해흡수대역을넓혀광흡수율을높이는구조를가지고있음 1세대태양전지의이론적최대효율이 30% 를넘지못하는이유는 p-n 접합을이루는반도체박막의밴드갭에너지보다매우큰에너지를가지는빛을흡수하면여기된전하들이열로소멸되고밴드갭에너지보다낮은에너지를가지는빛은투과됨으로써좁은흡수대역으로인한손실이매우크기때문 예 ) 실리콘박막, CdTe 박막, CIGS 박막등 (3세대 ) 태양전지는높은에너지광자를흡수하여여기상태에생성된전자와양공이낮은에너지상태로천이하면서 1개의전자- 양공쌍을생성하고, 천이때생성되는빛에너지를재흡수하여 2개이상의전자- 양공쌍을생성하는매커니즘을이용 예 ) 염료감응, 유기, 양자점 / 나노등 < 종류 > ( 무기물 ) 실리콘계열태양전지와 CdTe, GaAs, CIGS 와같은반도체태양전지가무기물태양전지에속하고 n형 p형반도체물질과 p형반도체물질을접합하여태양전지를제조하며, n형반도체는전자가, p형반도체는양공이전달체역할 ( 염료감응 ) 다른태양전지에비해낮은효율을보이는염료감응태양전지는표면에화학적으로흡착된 n형반도체산화물전극이빛을흡수하면염료분자는전자를생성하고, 전자는산화타이타늄입자를지나외부로전가가흘려나가기시작하고, 최종적으로전해액안으로전자가되돌아다시환원 2) 한국태양광기술원, 2014 한국태양광산업연감,

23 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 ( 유기 ) 전자주개 (electron donor; D) 특성과전자받개 (electron acceptor; A) 특성을갖는유기물로구성되어있어, 빛을흡수하면전자- 양공쌍을생성하고전자 -양공쌍을 D-A 계면으로이동하여전하가분리되고전자는전자받개로, 양공은전자주개로이동하여전류를발생 나. 태양광분야주요환경변화 ( 정책 ) 유럽재정위기및중국의저가공세로태양광시장의침제가이어지고있으나태양광 R&D 분야의중요성은여전히높음 우리나라는그동안제3차신재생에너지기술개발및이용보급기본계획 (2009 ~2030) 과신재생에너지산업발전전략등을통해태양광분야를핵심분야로지정하여 R&D 예산을확대하여왔음 최근발표된제2차국가에너지기본계획에서태양광을포함한신재생에너지의 35년보급률을 11% 로제시 - 35년국가신재생에너지보급목표를 1차기본계획과동일하게 11% 를제시 - 12년기준으로 1차에너지대비보급비중은 3.18% 이며전체신재생생산량의 92% 를폐기물바이오수력이차지하고있으나최근 4년간연평균증가율은태양광분야가보급률이가장높음 연평균증가율 ( 08-12,%) : 태양광 (41), 풍력 (20), 연료전지 (109), 지열 (43) 등 - 35년신재생에너지원별보급목표는폐기물바이오의비중은감소한반면, 태양광및풍력이대체할전망 35년원별비중 : 폐기물 (29.2%) 풍력 (18.2%) 바이오 (17.9%) 태양광 (14.1%) < 표 Ⅱ-1> 1차에너지기준원별보급목표 (%) 에너지원 태양광 태양열 풍력 지열 폐기물 바이오 수력 해양 2020 년 년 년 출처 : 제2 차국가에너지기본계획 ( 13)

24 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광분야는신재생에너지기술개발주요부처인산업부의 4대핵심기술이므로지속적으로예산을지원할계획 4대핵심분야 : 태양광, 풍력, 연료전지, 바이오 폐기물 미국오바마대통령은조지타운대학연설을통해기후변화액션플랜을발표하면서태양광등을중점추진할예정 ( 13.6) - 온실가스규제강화, 청정에너지확대, 에너지효율과기후변화대응능력제고, 기후변화관련기술확대적용등을중점추진할예정 < 표 Ⅱ-2> 기후변화액션플랜주요내용 중점분야온실가스규제강화청정에너지확대에너지효율과기후변화대응능력제고기후변화관련기술확대적용 주요내용 발전소온실가스배출규제 대형차량연비기준대폭강화 ( 18~) 풍력 태양광설비용량 20 년까지 2 배확대 청정에너지핵심기술투자확대 ( 14 년예산 30% 확대 ) 주택 상업 산업분야에너지효율 2배확대 기후변화대응연구에 14년 27억달러배정 4,800 억불규모의환경상품 서비스자유무역추진 중국, 인도, 브라질등주요국과양자협력강화 아베내각은 2050 년세계온실가스배출량반감목표달성과개도국의환경에너지문제극복에공헌하기위해환경에너지기술혁신계획 ( 13.9) 을발표하였으며, 태양광기술은단기개발기술로분류 - 단중기 (~ 30) 개발기술 : 생산공급분야 ( 고효율석탄화력, 고효율천연가스발전, 풍력, 태양에너지, 지열, 해양에너지, 원자력등 )/ 소비수요분야 ( 혁신기기, 에너지관리등 ), 유통수급통합분야 ( 연료전지, 고성능전력저장등 ) - 중장기 ( 30~) 실용화기술 : CCS, 인공광합성, 바이오매스활용, 수소제조수송저장등

25 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 08년유가급등이후로중국의급격한성장이후공급과잉으로조정국면을맞고있었으나최근보조금확대정책등을통해태양광산업의경쟁력을제고하려함 - 중국국가발전개혁위원회는분포식태양광전력보조금기준을 kw당 0.42 위안으로상향시킴 - 15년까지태양광설비용량을 350GW 로확대하겠다고발표함 < 그림 Ⅱ-2> 37 대혁신환경에너지기술 자료 : 일본종합과학기술회의

26 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 ( 산업 ) 태양광산업은초기단계를지나본격적인상용화시기에접어들것으로전망되며, 이와관련하여다양한기술들이출현할것임 과거독일과일본을중심으로추진되었던태양광산업이비용과효율개선을통해타 EU국가, 미국및아시아국가로확대 세계태양광시장은일본, 중국, 미국시장으로재편되었으며, 전세계태양광수요의 60% 를차지하고있음 각국의보조금확대정책에따라 14년도상반기부터태양광모듈의공급과잉이상당부분해소될것으로전망됨 우리나라의기술경쟁력수준은 86~92% 수준이며, 폴리실리콘을제외한타분야는전세계생산량의 5% 내외수준 - 폴리실리콘분야는우리나라의생산량이전세계생산량의 20.2% 를차지하고있으며, 주요기업은 GLC( 중국 ), Wacker( 독일 ), Hemlock( 미국 ), OCI( 한국 ) 등임 - 모듈분야주요기업으로는중국의 Suntech, 미국의 First Solar 등이있으며, 국내기업에는현대중공업, 에스에너지, LG CNS 등이있음 < 그림 Ⅱ-3> 세계태양광모듈수요및공급전망 자료 : 한국수출입은행, 2014 년세계태양광산업전망,

27 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 < 그림 Ⅱ-4> 태양광산업현황 폴리실리콘잉곳 / 웨이퍼셀모듈시스템 Value Chain 기술특징 기술집약형장치산업 시장진입장벽이높으며고부가가치 노동집약형산업 시장진입장벽이낮음 영업이익율 15~38% 10~25% 10~20% 3~10% 7% 세계 312,000 톤 47,500MW 48,000MW 52,000MW 27,000MW 생산용량 ( 10 년 ) 한국 중국 63,000 톤 (20.2%) 121,758 톤 (39.0%) 2,840MW (5.9%) 34,675MW (73.0%) 1,730MW (3.9%) 25,453 (53.0%) 2,857MW (5.5%) 기술경쟁력 ( 선진국 =100) ( 단결정 ) 86.2( 다결정 ) 87.7( 단결정 ) 89.3( 다결정 ) 세계 1 GLC( 중 ) 65,000 톤 2 Wacker( 독 ) 52,000 톤 3 Hemlock( 미 ) 50,000 톤 1 GLC( 중 ) 8.9 GW 2 Renesolar( 중 ) 2.2 GW 3 Yingli( 중 ) 1.9 GW 1 JA Solar( 중 ) 3 GW 2 First Solar( 미 ) 2.8 GW 3 Suntech( 중 ) 2.7 GW 1 Suntech( 중 ) 2.4 GW 2 First Solar( 미 ) 2.3 GW 3 Yingli( 중 ) 2 GW - 주요기업 한국 1 OCI 42,000 톤 2 한국실리콘 15,000 톤 1 넥솔론 1,500 MW 2 웅진에너지 500 MW 3 오성 LST 300 MW 1 현대중공업 600 MW 2 신성솔라 350 MW 3 LG 전자 330 MW 1 현대중공업 600 MW 2 에스에너지 350 MW 3 LG 전자 330 MW LG,CNS,KC 코트렐, KD 파워, 에스에너지, 솔라파크, 서브원 [ 소재 ] 나노신소재, 대주전자재료 (Paste) [ 소재 ] 한화 L&C(B/S) SKC, 롯데알미늄 (EVA) - 수출비중 80% 67% 90% 76% - 자료 : 박진호, 국내외태양광기술동향및전망,

28 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 ( 기술 ) 결정질실리콘및박막태양광기술의광전변환효율은 1990 년후반에는급격히성장하였으나 2000 년이후에는점진적으로증가 1975~1995 년은결정질실리콘및박막태양전지의효율이급격히증가하였으나 2000 년이후기술개발의한계에도달 반면현재효율은낮으나페로브스카이트셀, 유기태양전지, QD 셀등은효율이급격히상승하고있음 < 그림 Ⅱ-5> 태양광분야최고효율추이 출처 : NREL 홈페이지

29 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 [ 참고 ] 국내태양광분야기술수준 (KISTEP, 11) ( 기술수준 ) 국내실리콘계및비실리콘계태양광기술의 11 년기술수준은각각 85.0%, 78.2% 수준 최고기술보유국대비우리나라실리콘계및비실리콘계기술수준 ( 11 년 ) 은각각 85.0%, 78.2% 수준 최고기술보유국과의기술격차는각각 2.1년, 3.2년이며, 5세대급 a-si 태양전지및모듈기술은국내기술수준이 89.6% 로높음 실리콘계태양광기술은세계최고기술보유국이기술성장기인반면, 우리나라는기술시험기 ~ 기술도입기수준 비실리콘계태양광기술은세계최고기술보유국이기술도입기인반면, 우리나라는기술시험기수준 기술확보를위한투자주체는정부민간공동투자가높은비중을차지하고있음 - 실리콘계태양광기술의투자주체를살펴볼때, 정부주도 : 정부민간공동 : 민간주도비율은각각 12.5%:76.2%:11.3% - 비실리콘계태양광기술의투자주체또한정부주도 : 정부민간공동 : 민간주도비율이각각 8.4%:89.0%:2.7% 로정부민간공동비중이높음 기술확보를위한전략방식은국내독자개발과국제공동개발의비중이높게나타남 - 실리콘계태양광기술의기술확보전략방식을살펴볼때, 국내독자개발 : 해외도입 : 국제공동개발비율은각각 61.3%:3.7%:35.0% - 비실리콘계태양광기술의기술확보전략방식또한국내독자개발 : 해외도입 : 국제공동개발비율이각각 56.6%:5.3%:38.1% 로국내독자개발및국제공동개발의비중이높음

30 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 2. 연계성분석관련선행연구고찰 가. 국내연구고찰 지식맵작성을통한녹색기술분야연구네트워크분석 (KISTEP, 09) 녹색기술간연관관계와발전양상등을보여주는과학맵과연구기관간공동연구네트워크를파악하기위한연구기관맵으로구분하여분석 녹색기술연구개발종합대책 ( 09.1) 에서제시한 27대중점육성기술의연계연구네트워크를파악하기위해논문DB 사용과시계열분석을위해논문DB 의분석기간을두개의구간으로분리하고, 전문가설문을통해논문검색용키워드를도출하여지식맵분석데이터추출과정을거침 참고문헌동시인용분석방법과가중치를활용하여기술간연계네트워크강도를계산하는등의과정을거쳐중점육성기술과학맵및키워드맵을작성 과학맵분석결과전세계과학맵과국내과학맵에공통적으로기후변화연구및온실가스처리기술분야가연계성이활발한주요클러스터로확인되었으며, 전세계과학맵과국내과학맵에서일부차이점도발견됨 이를통해정책적녹색기술분류체계와는다른분야간연계성등실질적이고객관적지식구조를확인할수있음 연구기관맵분석결과유럽, 미국등은기술분야별로특화된연구소가공동연구 네트워크의중심기관역할을수행하고있으며, 녹색기술분야의특성상정부주도적 연구에적합한구조인것으로보임 녹색기술분야는국제공동연구네트워크구축이매우중요하며공공기술의특성을 가지므로정부주도적 R&D 의성격으로서연구수행주체별역할론이필요하다고 제언함

31 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 과학기술정보및지식의생산과흐름분석을위한네트워크분석 : 바이오안전성관련정보의하이퍼링크를중심으로 ( 강원대, 06) 하이퍼링크의사용을통해창조되고유지되는웹공간에서의유전자변형생물체를중심으로한바이오안전성 (Biosafety) 관련정부기관, 출연연구기관, 민간기관등기관간의지식의생산및흐름의네트워크분석 연결망매트릭스데이터는네트워크분석용통계프로그램인 UCINET 6 for Window 를이용하여중심성을분석하고각기관들사이의연계강도를선의굵기와연계망으로비주얼화하여표현함 바이오안전성정보센터가어느정도의바이오안전성관련지식의생산및지식유통에중심적인역할을하는지분석하고자함 네트워크상의중심성분석을통하여각기관들의내향혹은외향중심성의성향을파악하고자함 바이오안전성관련정보는지식의생산량증가를보이고있으며빠르게기관간의네트워크를형성하고있음 바이오안전성관련정보와지식의생산은주로공공기관중심으로이루어지고있으나대학의활발한연구와시민단체의관심증대등으로확산되고있음 인터넷이연구자들의활동과정보유통에밀접한관련을가지게됨에따라하이퍼링크네트워크구조가온라인뿐만아니라오프라인에서의사회네트워크구조들과더욱유사해질것으로보임

32 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 한국과학기술공동연구의네트워크분석 ( 연세대, 05) 공동연구의연결이맺어지는사회적원리를밝히고학문분야별로네트워크형태의차별성여부, 전공학문분야간의네트워크활성화정도를분석 공동연구연결망의구조적특징및이를미국구조와비교하고, 이질적인학문영역을연결시키는다리역할의학자는누구이며이들의연구성과를분석 연결망을형성하는데학연, 지연, 등전통적인사회적관계동질성의효과가어느정도이고이것이학문분야별로다른지분석하고, 협력연결망에서학자의구조적위치와학문적성과와의관계를분석 공동연구네트워크가낮은밀도에도불구하고공동연구에참여한이들의 33.6% 가군집되어하나의구성집단 (componemt) 을이루고있다는점을발견 한전공자와함께연구를하는과학자들의연구성과도높아지며, 서로다른전공을가진과학자들이분야를넘나들며연구를진행하고있음 BT, IT 중심으로협동연구를하고있으며, 기초학문 ( 생물학, 물리학, 화학등 ) 의전공분야가타분야와협동연구를활발히하고있음 과학기술의발전을도모하기위해공동연구를활성화함으로써암묵적지식의확산과 다채로운네트워크의연결을통한창조적인혁신발현이이루어져야한다고제언함

33 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 네트워크분석방법을적용한과학기술분야간상관관계및국가연구개발사업특성분석 (KISTEP, 08) SCIE 논문 DB에대해네트워크분석법을적용하여논문인용, 공동저자목록의연구기관명동시발생분석을수행 네트워크분석법을적용하여과학기술분야간지식흐름네트워크분석결과, 24개로분류한과학기술분야들의상관관계가매우밀접한것으로나타나과학기술분야간또는타과학기술분야로활발히전달되는것을확인할수있음 공동연구네트워크와연구기관중심도를네트워크분석법으로분석한결과, 국내연구기관간공동연구네트워크는 1996 년도에비해 2006 년도에더조밀해져공동연구가활발해진것으로나타났고, 네트워크의중심부에는대학이주요역할을수행하는것으로해석됨 과학기술의세부분류에대한네트워크연구, 중심도와논문지표간상관관계에대한심층연구를통해국내연구개발활동의다양한구조적특성파악및정책수립을위한기초자료확보가가능할것으로판단

34 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 나. 국외연구고찰 Finding research trend of convergence technology based on Korean R&D network (Jin et al, 11) 기존에주로사용되던협업네트워크 / 인용네트워크이외에인력및과제데이터를활용하여국내융합기술 R&D 의트렌드를파악 복합적형태의여러가지데이터의네트워크구성방법, 융합기술 R&D 의현황분석, 국내융합기술 R&D 네트워크의핵심인물파악에기여 NT, IT, BT 분야를대상으로 agglomerative 방법과 divisive 방법중주변부의노드도포함되는 divisive 방법을사용하였으며, 링크별가중치를고려하여네트워크를구성 NTIS 의인력정보중전공분야를중심으로자료수집 NT, IT, BT 관련분야에서논문실적이 10건이하또는참여과제가 5건이하인연구자를제외한총 817명을대상으로, 연구자의전공분야와전문분야를통해각연구자간공통관심분야를도출하고각연구자가 03년 ~ 08 년에참여한과제데이터총 5,967 건을수집 < 연구자및과제데이터형식 > 연구자 ( 이름, 나이, 소속, 전공분야, 전문분야 1, 전문분야 2, 전문분야 3) 과제 ( 책임자, 과제명, 과제번호, 과학기술표준분류 ) 네트워크분석결과총 9개의그룹이도출되었으며, centrality 와 Betweenness 를바탕으로전체네트워크및각그룹의핵심연구자를파악 BT 그룹 3개, BIT 그룹 2개, NBT 그룹 3개, NBIT 그룹 1개로구성된 9개의그룹과 NT, IT, BT 분야융합연구트렌드를비교했을때 BT 분야에투자가집중되어있으며, NT 분야의투자가부족한것으로보임 향후국내전반적 R&D 현황파악을위한조사대상확대, 결과의정성적검증, 가중치적용방법의개선이필요하다고제언함

35 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 An analysis of property-function based patent networks for strategic R&D planning in fast-moving industries: The case of silicon=based thin film solar cells (Yoon et al, 2012) Property function 을사용한네트워크분석을통해기술트렌드를해석하여기술전략수립에활용하고자추진 기존의특허인용분석은최근특허의영향력을적절히반영하지못하는문제점이있음 Propety-function 기반방법론은키워드를사전에정의할필요가없다는장점이있으며, 자연어처리를통해특허의내용을 형용사 + 명사 형태의 property 와 동사 + 명사 형태의 function 으로표현함 PF로표현된각특허를 property 와 function, 그리고이들의동시발생을나타낼수있는매트릭스형태로표현하고유사도를측정하여유사매트릭스를작성 빠르게변화하는산업에서는기술의트랜드와핵심연구자 / 기업을조기에파악하는것이중요하므로, 본연구는 1986 년 ~2010 년에출원및등록된태양광실리콘박막과관련된 139개의미국및그외국가의특허를대상으로분석 총 843개의 property 와 function 이도출되었고, 이들을 화학증착, 에치레이어 등 86개의그룹으로분류 인용된특허의출원시기를나타내는 TCTI(Technology Cycle Time Index) 분석결과태양광실리콘박막분야의기술주기는감소하고있으며, 새로운기술이활발히기존기술을대체하고있는것으로나타남 빠르게변화하는산업에서의 R&D 투자주기설정에기여가능 특허간유사도에기반한분석방법을사용하고있어, 기술적으로유사하지않은새로운특허의분석에어려움이있을수있으며, properties 와 function 의분류가수동적으로이루어져자동화가필요하고, centrality 와 cycle 외 betweenness 등의지표를활용한분석또한필요하다는한계점이있음

36 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 Analysis of keyword networks in MIS research and implications for predicting knowledge evolution (Choi et al, 2011) 1998 년 ~2008 년에 5개의주요저널에기재된 MIS 관련논문키워드의네트워크를구성 총 2,369 개의저널, 6480 개의키워드, 6개의키워드네트워크가구성되었으며, 각네트워크는 undirected, weighted 네트워크임 네트워크분석결과다음의같이요약될수있음 MIS 키워드네트워크는밀도가낮고키워드간평균거리가높게나타나 MIS 분야는새로운주제와개념이빠르게도입되며변화하는것으로보이나, clustering 지수가높고거듭제곱분포 (power-law distribution) 을나타내어로컬클러스터에서는키워드간긴밀한연결을보임 MIS 키워드네트워크는계층구조형태로이루어져있음 MIS 키워드네트워크는인용 / 협업네트워크보다더뚜렷한거듭제곱분포를나타내는특성이있음 단순빈도기반측정결과와 centrality 기반측정결과는긍정적상관관계를보여, 인기가높은키워드는타분야의관련개념과아이디어와의연결고리역할또한수행하는것으로나타남 5개주요저널네트워크간빈도와 centrality 는극명한차이를나타냄 향후 MIS 분야뿐만아닌타분야에도적용하여지식의진화와구성에대한분석을 수행할필요가있다고제언함

37 Ⅱ. 태양광분야투자연계성관련선행연구고찰 Globalization of technology: Network analysis of global patents and trademarks (Nam et al, 2011) 지적재산네트워크변화의조사를통해기술의국제화구조를알아보고, 국가별기술수준및국가간기술협력구조를도출하는것이목적 지식재산권관련활동이나타내는기술의국제화, 기술국제화관점의특허와상표의차이, 특허와상표네트워크의국제화관련차이점및변화추이를분석 국가를노드로, 타국가로부터등록된특허및상표를링크로표현하여비대칭방향성이있는네트워크를구성하고, degree centrality, centralization measures, Gini coefficient 를활용하여네트워크분석을수행 국제적특허및상표네트워크구조를분석하여국제적기술혁신, 협력및이전의과정을조사하고, 기술의국제화에영향력을갖는핵심국가의도출과변화를살펴봄 네트워크분석을통해국가별 centrality score 를구하여각국가의기술수준도출 특허및상표가타국가로부터해당국가에등록된건수를나타내는 in-degree centrality 와타국가에등록된해당국가의특허및상표건수를나타내는 out-degree centrality 를활용 네트워크분석결과다음과같이요약될수있음 특허네트워크에서는미국과일본에이어독일, 프랑스, 영국, 한국등이높은 out-degree centrality 를나타냈으나, in-degree centrality 는미국, 일본, 한국, 호주등이높게나타남 클러스터분석과네트워크가시화결과, 상표네트워크는미국과독일을중심으로크게두개의 subgroup 으로나눌수있으며, 각그룹은타선진국을통해연결되어있고, 특허네트워크는미국과일본중심의 unipolar 계층관계를갖는한개의그룹으로이루어진것을알수있음

38 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 1. 태양광 R&D 투자와성과 가. R&D 투자현황 12년태양광 R&D 투자규모는 2,089 억원으로전년대비 4.4% 감소 최근 4년 ( 09~ 12) 간태양광 R&D 분야의연평균증가율은 9.7% 로정부R&D 투자보다높음 태양광시장의장기침체등으로인해 12년도태양광 R&D 투자규모가축소되었으며, 정부R&D 중태양광분야의비중도 1.3% 로감소 연구과제당연구비규모는 09년 3.8억원에서 12년 3.2억원으로감소추세이며, 정부R&D 평균값과동일 < 표 Ⅲ-1> 태양광 R&D 총괄현황 ( 09~ 12) 태양광 R&D (A) 정부 R&D (B) 비중 (A/B) 09 년 10 년 11 년 12 년 ( 억원, %) 연평균증가율 ( 09~ 12) 예산 1,580 2,086 2,186 2, 과제수 예산 / 과제수 예산 124, , , , 과제수 39,471 39,179 41,619 49, 예산 / 과제수 예산 과제수 각연도별조사분석기준으로계상되었으며, 연구과제별태양광 R&D 예산비율을적용하여투자규모산정

39 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 12년태양광 R&D 투자의 68.4% 를지경부에서투자, 교과부는 24% 차지 지경부, 교과부, 중기청, 국토부, 농식품부, 농진청등총 8개부처에서태양광 R&D 를지원중 지경부, 교과부, 중기청등총 3개부처청의투자규모가총투자의 99.5% 차지 12년태양광 R&D 투자규모의감소와함께지경부 R&D 투자규모도축소되었으나교과부투자규모는전년대비확대 < 그림 Ⅲ-1> 부처별태양광 R&D 투자규모 ( 09~ 12) 기초응용연구투자비중은지속적으로증가하는추세인반면, 개발연구투자비중은감소추세 교과부의태양광 R&D 투자규모확대에따라기초연구는 09년 14.4% 에서 12년 26.3% 로증가 지경부의태양광 R&D 투자규모가축소됨에따라개발연구투자비중도축소 개발연구투자비중 (%): ( 09)72.2 ( 10)69.1 ( 11)63.3 ( 12)

40 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 < 그림 Ⅲ-2> 연구개발단계별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 대학의 R&D 투자비중은증가, 중소기업의투자비중은감소추세 대학R&D 투자비중은 09년 16.0% 에서 12년 22.7% 로증가추세 중소기업 R&D 투자비중은 09년 41.2% 에서 12년 31.1% 로감소추세 중소기업투자비중 (%): ( 09)41.2 ( 10)40.7 ( 11)32.5 ( 12)31.1 < 그림 Ⅲ-3> 연구수행주체별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12)

41 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 태양광 R&D 투자가결정질실리콘에서차세대태양광기술 (CIGS 박막, 염료감응, 유기태양전지등 ) 로이동중 상대적으로민간역량이성숙된결정질실리콘의투자비중은 09년 33% 에서 12년 24% 로감소하였으며, 이는정부R&D 투자방향 ( 12.4) 과부합됨 2세대태양광분야중최근부각되고있는 CIGS 박막기술의투자비중은지속적으로증가추세 R&D 투자비중 (%): ( 09)14.8 ( 10)14.3 ( 11)16.8 ( 12)19.0 3세대기술인염료감응및유기태양전지기술또한정부 R&D 투자비중이증가추세 염료감응 R&D 투자비중 (%): ( 09)10.8 ( 12)12.1 유기태양전지 R&D 투자비중 (%): ( 09)9.2 ( 12)12.9 양자점 / 차세대태양전지기술의투자비중은 09년 2.4% 에서 12년 6.8% 로지속적으로증가추세 BOS/ 시스템분야는지경부가 Blue Ocean 발굴및 IT 융복합기술개발을위해 12년도예산이확대됨 < 그림 Ⅲ-4> 기술별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12)

42 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 품목별태양광 R&D 투자규모는셀, 장비부품, 모듈등의순 태양전지셀 (Cell) 분야는태양광 R&D 총투자의 55.1% 를차지하고있으며, 09년 45.8% 에서 12년 55.1% 로지속적증가추세 화합물반도체, 염료감응, 유기태양전지등 2 3세대태양광셀기술이지속적으로증가추세 장비부품분야는 09 년 25.2% 에서 12 년 15.9% 로감소추세이며, 특히 Si 및모듈분야의장비부품투자비중이축소됨 BOS/ 시스템분야는 09년 4.8% 에서 12년 6.5% 로지속적으로증가추세이며, 특히시스템분야의증가가두드러짐 < 그림 Ⅲ-5> 품목별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 태양광분야를지원하고있는국가연구개발수는총 79개 교과부와지경부가각각 32개세부사업으로가장많으며, 중기청 (8), 국토부 (3) 등의순 총 79개세부사업의태양광 R&D 투자비중은평균 3.3% 수준이며, 투자집중도가가장높은사업은신재생에너지융합원천기술개발사업 ( 지경부 ) 의 41.5% 임

43 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 < 표 Ⅲ-2> 세부사업별태양광 R&D 투자집중도 ( 12 년 ) 부처 교과부 (32) 세부사업명 총사업비 (A) 태양광 (B) 투자집중도 (B/A) 2 단계연구중심대학육성 (0.5) 1, % 개도국과학기술지원 (ODA) % 광주과학기술원연구운영비지원 % 국가간협력기반조성 ( 비 ODA) % 국가핵융합연구소연구운영비지원 % 국제과학비즈니스벨트조성 ( 기능지구지원 ) % 국제연구인력교류 ( 브레인풀사업 ) % 글로벌연구네트워크지원 % 글로벌연구역량강화 % 글로벌프론티어 % 글로벌프론티어사업 % 기초기술연구회연구운영비지원 % 기초연구기반구축 % 기초연구성과활용지원사업 % 기초연구역량강화 % 기후변화대응기술개발 % 나노 소재기술개발 % 대구경북과학기술원연구운영비지원 % 리더연구자지원 % 산학연협력체제활성화지원 ( 산학연협력클러스터지원 ) % 산학연협력체제활성화지원 ( 특화전문대학원지원 ) % 선도연구센터지원 1, % 세계수준의연구중심대학육성 _ 일반 (0.5) % 원자력연구기반확충사업 % 일반연구자지원 4, % 중견연구자지원 3, % 지방대학경쟁력기반확충 ( 지방세계수준의연구중심대학육성 _ 일반 )(0.5) ( 억원, %) % 지역기초연구활성화 ( 지역혁신인력양성 ) % 첨단융합기술개발 1, %

44 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 부처 국토부 (3) 농식품부 (1) 농진청 (1) 방사청 (1) 중기청 (8) 지경부 (32) 세부사업명 총사업비 (A) 태양광 (B) 투자집중도 (B/A) 한국과학기술연구원연구운영비지원 1, % 한국과학기술원연구운영비지원 % 해외협력기반조성 % R&D 정책인프라사업 % 건설기술혁신 % 첨단도시개발사업 % 첨단생산기술개발 % 국책기술개발 % 국방기술개발 6, % 산학연협력기술개발 1, % 연구장비공동활용지원 % 제조현장녹색화기술개발 % 중소기업 R&D 기획역량혁신 % 중소기업기술혁신개발 2, % 중소기업상용화기술개발지원 1, % 중소기업융복합기술개발 % 창업성장기술개발 1, % 광역경제권선도산업육성 2, % 글로벌전문기술개발 ( 주력, 신산업 ) 1, % 나노융합 % 로봇산업원천기술개발 % 민군겸용기술개발 % 부품소재산업경쟁력향상 4, % 산업기술국제협력 % 산업기술연구회연구운영비지원 % 산업전문인력역량강화 % 산업집적지경쟁력강화사업 % 신재생에너지융합원천기술개발 ( 기금 ) 1, % 에너지국제공동연구 ( 전력기금 ) %

45 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 부처 환경부 (1) 세부사업명 총사업비 (A) 태양광 (B) 투자집중도 (B/A) 에너지연구기반구축 ( 전력기금 ) % 에너지인력양성 ( 기금 )[ 명칭변경 ] % 에너지자원융합원천기술개발 2, % 에너지정보화및정책지원 ( 에특 ) % 에너지정보화및정책지원 ( 전력기금 ) % 에너지표준화및인증지원 ( 전력기금 ) % 연구개발특구육성 % 재료연구소연구운영비지원 % 전력산업융합원천기술개발 % 전자정보디바이스산업원천기술개발 1, % 정보통신기술인력양성 % 제조기반산업원천기술개발 % 지역전략산업육성 % 지역특화산업육성 % 추가연구개발특구육성 % 한국생산기술연구원연구운영비지원 % 한국에너지기술연구원연구운영비지원 ( 제주포함 ) % 한국전기연구원연구운영비지원 % 한국전자통신연구원연구운영비지원 % 한국화학연구원연구운영비지원 % 차세대에코이노베이션기술개발 1, % 합계 63,674 2, %

46 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 개발연구의투자비중이점차축소됨에따라기술수명주기또한도입기의투자비중이확대되는추세 도입기의투자비중은 09년 43.9% 에서 12 년 54.2% 로증가추세이며, 이는차세대태양광기술의투자비중이확대되었기때문 성장기및성숙기투자비중은개발연구의투자비중이축소됨에따라점진적으로축소추세 성장기 R&D 투자비중 (%): ( 09)50.9 ( 12)35.7 성숙기 R&D 투자비중 (%): ( 09)3.3 ( 12)1.6 < 그림 Ⅲ-6> 기술수명주기별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 12) 연구과제간협력이진행되고있는연구과제는 09 년 91.1% 에서 11 년 83.9% 로감소추세이며, 산학및산학연협력비율이높음 협력유형별투자비중을살펴보면, 연구과제간협력이진행되고있는비율은 09년 91.1% 에서 11년 83.9% 로감소추세 12년부터협약이체결된공동 위탁연구만조사분석대상에포함함에따라 11년이전대비협력과제수및비중이크게감소함에따라 11년기준으로작성

47 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 산학및산학연투자비중이각각약 30% 내외수준으로높아기업을중심으로 협력과제가구성됨 < 그림 Ⅲ-7> 협력유형별태양광 R&D 투자비중 ( 09~ 11)

48 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 나. R&D 성과 대체적으로염료감응및유기태양전지분야에서 SCI 논문및국내외특허가상대적으로타분야에비해많이발생되고있으며, 사업화건수는민간역량이성숙된결정질실리콘과 BOS/ 시스템분야에서주로발생 SCI 논문의경우염료감응 (151), 유기태양전지 (134), CIGS 박막 (40), 결정질실리콘 (38) 등의분야에서많이게재됨 국내특허분야또한염료감응 (85), 유기태양전지 (60), CIGS 박막 (53) 등의순으로나타남 해외특허출원의경우는 CdTe 박막, 양자점 / 차세대태양전지등을제외하고고르게나타나고있음 사업화건수는민간역량이성숙된결정질실리콘및 BOS/ 시스템분야에서성과가발생되고있음 < 표 Ⅲ-3> 태양광분야주요성과 ( 11 년 ) 태양광 ( 건수 ) SCI 논문 국내특허해외특허출원등록출원등록 사업화 결정질실리콘 실리콘박막 CIGS 박막 CdTe 박막 III-V 족집광형 염료감응 유기 양자점 / 차세대 BOS/ 시스템 태양광기타 정부R&D 26,282 18,983 7,991 2, ,253 KISTEP 내부자료활용

49 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 11년도태양광분야예산대비 SCI 논문건수는정부R&D 보다높으나국내외특허및사업화건수비중은정부 R&D 평균보다낮음 태양광분야의 SCI 논문의예산규모대비성과비중은 0.22 로정부 R&D 비중 (0.18) 보다높아우수함 하지만태양광분야의국내외특허비중은정부 R&D 비중에비해낮으며, 특히사업화건수는정부 R&D 평균값의 0.03% 수준 < 표 Ⅲ-4> 태양광분야예산비중대비주요성과 ( 11 년 ) 태양광 (%) SCI 논문 국내특허해외특허출원등록출원등록 사업화 결정질실리콘 실리콘박막 CIGS 박막 CdTe 박막 III-V 족집광형 염료감응 유기 양자점 / 차세대 BOS/ 시스템 태양광기타 정부R&D

50 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 다. 투자효율성저해요인과투자전략 태양광 R&D투자성과물이내수활성화및해외수출과직접연계되지않는주요원인은가격경쟁력과기술경쟁력부족 태양광 R&D 투자의내수활성화저해요인과제고방안은다음과같음 - ( 실리콘계 ) 상대적으로높은모듈가격과중국의저가공세등으로인한국내개발제품의가격경쟁력약화가가장큰이유이며, 이를해결하기위해정부주도의안정적인지원정책을마련하고혜택을강화할필요성이있음 - ( 화합물계 ) 양산기술부족및대량생산체계부재가투자효율성저해요인이며, 이를해결하기위해효율향상과양산기술확보를위한 R&D 투자강화필요 - ( 염료감응 ) 낮은기술성숙도로인한효율과신뢰성미흡을해결하기위해차별화된응용제품개발등이필요 - ( 유기 ) 내구성확보기술미흡등기술성숙도미흡이내수활성화의걸림돌이므로효율향상및신뢰성확보, 타전지와의차별화된응용제품개발등확대필요 - ( 차세대 / 양자점 ) 초기개념연구단계로기술성숙도가낮아기반기술확보및원천기술개발에투자필요 태양광기술의수출활성화저해요인과제고방안은다음과같음 - ( 실리콘계, 화합물계 ) 중국의저가공세, 높은공정원가등으로인한가격경쟁력약화가주요저해요인이며, 가격경쟁력제고를위해효율및양산기술향상, 시스템과연계한통합적접근필요 - ( 염료감응, 유기, 양자점 / 차세대 ) 효율및신뢰성미흡, 기술성숙도미흡등이투자효율성저해요인이며, 이를해결하기위해기술경쟁력강화가요구됨

51 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 < 표 Ⅲ-5> 내수활성화저해요인및제고방안 분야 저해요인 제고방안 실리콘계 가격경쟁력약화 / 미흡 정책및보조금미흡 작은시장규모 작은일조량 정부주도의지원정책강화및혜택강화 (RPS 의무공급량확대등 ) 안정적내수시장확대 가격경쟁력제고 화합물계 양산기술및대량생산체계부재 가격경쟁력미흡 작은시장규모 기술성숙도미흡 효율향상및양산기술확보 가격경쟁력확보및시장활성화 정부사업확대및투자기업발굴 염료감응 기술성숙도미흡 효율및신뢰성미흡 작은시장규모 가격경쟁력미흡 효율향상및신뢰성확보 타전지와의차별화된응용제품개발 기반기술확보및원천기술개발 유기 기술성숙도미흡 효율및신뢰성미흡 작은시장규모 효율향상및신뢰성확보 타전지와의차별화된응용제품개발 기술개발및응용처확대 양자점 / 차세대 초기개념연구단계로기술성숙도낮음 작은시장규모 기반기술확보및원천기술개발 양산기술개발 자료 : KISTEP 내부자료

52 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 < 표 Ⅲ-6> 수출활성화저해요인및제고방안 분야 저해요인 제고방안 실리콘계 중국의저가공세등으로인한가격경쟁력약화 / 미흡 차별화된기술부재 정부지원부족 시스템과연계한종합적접근 고성능, 장수명등차별화된국가브랜드강화 모듈저가화등경제성제고 화합물계 높은공정원가등으로인한가격경쟁력약화 / 미흡 양산기술부족및대량생산체계부재 기술성숙도미흡 효율향상및양산기술확보 BIPV 등우수한박막분야시장확대 기반기술확보및가격경쟁력확보 염료감응 효율및신뢰성미흡 소재관련원천기술부재기술성숙도미흡 작은시장규모 효율향상및신뢰성확보 기술개발및 BIPV 등염료감응적용시장확대 기반기술확보 원천기술개발 유기 소재관련원천기술부재, 내구성확보 기술미흡등기술성숙도미흡 효율및신뢰성미흡 효율향상및신뢰성확보 타전지와의차별화된응용제품개발 기반기술확보 원천기술개발 양자점 / 차세대 초기개념연구단계로기술성숙도가낮음 작은시장규모 기반기술확보 원천기술개발 양산기술개발 자료 : KISTEP 내부자료

53 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 [ 참고 ] 태양광세부기술의개념 세부기술 설명 실리콘계 실리콘을주원료로하는태양전지로, 1 세대기술인결정형 실리콘태양전지와 2 세대기술인박막형실리콘태양전지로 구분 화합물계 2세대기술인박막형 CdTe, CIS, GaAs 등화합물을주원료로 하는태양전지 염료감응 3세대기술로, 유리와유리사이에칠한특수한염료가식물의 광합성작용과같이태양광을전기로전환시키는태양전지 유기 무기물이아닌유기 ( 고분자 ) 기반태양전지로, 양극과음극 사이에빛에너지를전기로전환하는활성층이있는구조 양자점 / 차세대 유기염료대신나노크기의반도체인양자점을산화물표면에 흡착한태양전지로, 기존태양전지의한계극복및효율성 제고를위한차세대태양전지관련기술

54 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광 R&D 분야의가격기술경쟁력제고를위한 4가지유형으로구분하여투자전략 ( 안 ) 을제안하고자함 ( 유형 ) R&D 투자규모는작으면서전략적중요도가높은기술로전략적으로투자확대가필요한영역 예 ) 결정질실리콘박형단결정웨이퍼 /n-type 셀제조기술, CIGS 박막스퍼터링증착용소재 / 희귀금속대체소재등 ( 유형 ) R&D 투자규모와전략적중요도가모두높은영역 ( 유형 ) R&D 투자규모는크나전략적중요도가낮은기술로투자축소가필요한영역 예 ) CIGS 박막나노입자및용액전구체소재, 결정질실리콘 PERL 셀, DSC BIPV Z형등 ( 유형 ) R&D 투자규모와전략적중요도가모두낮은영역 < 그림 Ⅲ-8> 태양광 R&D 분야투자전략 ( 안 )

55 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 2. 태양광 R&D 연계지수와연계핵심기술군 가. 과제연계맵 (PCI Map) 분석프레임 정부 R&D 자금으로지원되는각부처의연구과제에는개발하고자하는다양한기술들이포함되어있으나유기적시스템적연계는다소부족 각부처는임무및정책목적에따라소재, 부품, 장비등다양한요소기술들을개발하기위해연구과제를지원하고있음 일반적으로연구과제선정평가시 NTIS 시스템또는평가위원회등을통해유사중복성을검증하고있으나타부처의경우연구결과의활용및연계측면에서는한계가있음 과거와같이 R&D 예산의대폭확대가어려움을감안할때 R&D 투자효율성을제고하기위해요소기술들이상호유기적으로연계되어야하나부처간칸막이또는재원투입의한계등으로어려운현실임 본연구에서는연구과제가개발하고자하는요소기술들의정보를활용하여연계지수및핵심연계기술군을도출하고자함 선행연구에서살펴보았듯이, SCI 논문및특허맵의경우노드 (Node) 는저자또는키워드를일반적으로많이사용하여협력네트워크정보를분석함 본연구에서는연구과제가가지고있는요소기술들과예산정보를활용하여연구과제간비교함으로써연계지수와연계핵심기술군을도출함 연구과제 ( 또는 R&D 사업 ) 간연계지수산정방법은아래그림과같으며연구과제가가지고있는핵심기술정보를최대한표현하는것이분석방법론의핵심요소 ( 예 ) A과제가 3개의핵심기술, B과제는 3개의핵심기술로구성되어있으면서핵심기술이동일할경우연계성이있다고가정 과제연계맵을통한연계지수및연계핵심기술군도출시기술분류체계가정밀할수록 정확도가높으나차세대태양광기술과같이기술분류단계가많지않은분야는중 분류단위에서연계지수가산정됨에따라분석의한계가있음

56 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 < 그림 Ⅲ-9> 연계지수산정분석프레임 CI(Connecting Index) CID(Connecting Index Density)

57 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 나. 총괄현황 태양광 R&D 연구책임자를대상 (340 명 ) 으로연구결과연계여부 3) 에대한설문조사결과, 연구자의 58.2% 가타연구와연계하고있는것으로나타남 태양광 R&D 연구자의 58.2% 는연구결과공유및연계등을통해성과를공유하고있는반면, 약 40% 는 RFP( 연구계획서 ) 작성시에만타연구결과를참고하고있음 태양광 R&D 연구자의약 3.5% 는타연구과제와의연계노력이전무함 수행주체별연구연계여부를살펴보면, 출연연구소의연구결과연계정도가 71.7% 로가장높으며, 대학 (57.1%), 중소기업 (57.1%), 대기업 (41.7%) 등의순 < 그림 Ⅲ-10> 태양광 R&D 연구자간연계여부 3) 설문기준 : 활발하다 (NTIS 시스템등을활용하여유사과제를검색하고연구네트워크를통해유사과제간연구내용협의 / 학생교류 / 성과공유등연구과제수행기간동안지속적인연계활동 )/ 보통이다 ( 연구계획서작성시유사중복성을검토하기위해일회성으로타연구과제검색 )/ 전혀없다 ( 타연구과제검색및연계노력이전혀없음 )

58 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 최근 4년 ( 09~ 12) 간지원된 1,256 개연구과제중상호연계가능과제수는총 550 개로 44% 수준 2 3세대태양광기술을지원하고있는교과부의과제수가 216개로가장많으며, 중기청및지경부등의순 염료감응, 유기태양전지등차세대태양전지기술은개발초기단계로기술분류체계가정밀하지않아연계핵심기술군이다수도출된경향이높음. 향후기술분류단계의구체화 정밀화연구필요 태양광예산중연계가능연구비의비중은 09년 28% 에서 12년 20% 로감소추게 태양광 R&D 연구비가큰지경부와교과부의연게과제비중이높으며, 중기청, 방사청등의순 12 년도연계가능연구비 ( 억원 ): 지경부 (169) > 교과부 (155 억원 ) > 중기청 (80) > 방사청 (4) 등 12년기준, 연구수행주체별연계과제비중은중소기업 (42.3%), 대학 (31.9%), 출연연 (20.8%) 등의순 12년기준, 연구개발단계별연계과제비중은개발연구 (47.8%), 기초연구 (33.9%), 응용연구 (18.1%) 등의순 연계정도가보통이거나전혀없다고응답한연구과제의경우 27% 는연계과제임 < 표 Ⅲ-7> 태양광 R&D 연계현황 ( 09~ 12) ( 억원, %) 09년 10년 11년 12년 태양광 R&D 총예산 (A) 1,580 2,086 2,186 2,089 태양광 R&D 연계가능예산 (B) 비중

59 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 다. 연도별연계지수및핵심연계기술군 09 년태양광분야 381 개연구과제 ( 태양광기타기술제외 ) 중 158 개과제가 46 개 핵심기술이투자연계가능 09 년도태양광분야 R&D 연계지수및연계밀도는각각 0.41, 0.29 임 < 그림 Ⅲ-11> 09 년태양광 R&D 연계지수및기술군 [( 예시 ) 핵심연계기술군 ] 핵심기술명 연구과제수 사업개수 (DSC) 전하분리소재 TiO (OPV) 광활성층소재 p형고분자 9 6 ( 장비 부품 ) Back Sheet 4 3 (OPV) 광활성층소재 p형고분자 / BHJ 고분자 4 4 ( 양자점 나노태양전지 ) 나노 Junction 구조 3 2 (DSC) 염료순수유기화합물 3 2 (DSC) BIPV Z형 8 5 (OPV) 셀 BHJ 고분자 8 6 ( 장비 부품 ) 결정질실리콘웨이퍼 6 5 (OPV) 셀 p-n/p-i-n 형하이브리드소재

60 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 10 년태양광분야 520 개연구과제 ( 태양광기타기술제외 ) 중 220 개과제가 65 개 핵심기술이투자연계가능 10 년도태양광분야 R&D 연계지수및연계밀도는각각 0.42, 0.30 임 < 그림 Ⅲ-12> 10 년태양광 R&D 연계지수및기술군 [( 예시 ) 핵심연계기술군 ] 핵심기술명 연구과제수 사업개수 (OPV) 광활성층소재 p형고분자 13 6 (DSC) BIPV Z형 9 7 (OPV) 셀 BHJ 하이브리드소재 6 4 ( 장비 부품 ) 결정질실리콘단결정웨이퍼제조 4 4 ( 장비 부품 ) 봉지재 ( 충진재 ) 2 2 (DSC) 투명전도성전극산화물계 2 2 ( 결정질실리콘 ) 전후면 Paste 전극 / 셀공정전극형성기술 2 2 (DSC) 전하분리소재 TiO (OPV) 셀구조 BHJ 형유기저분자 10 5 ( 장비 부품 ) 모듈자동화양산설비

61 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 11 년태양광분야 574 개연구과제 ( 태양광기타기술제외 ) 중 248 개과제가 78 개 핵심기술이투자연계가능 11 년도태양광분야 R&D 연계지수및연계밀도는각각 0.43, 0.31 임 < 그림 Ⅲ-13> 11 년태양광 R&D 연계지수및기술군 [( 예시 ) 핵심연계기술군 ] 핵심기술명 연구과제수 사업개수 (OPV) 셀구조 BHJ 형 15 4 (DSC) 전하분리소재 TiO2 9 5 ( 장비 부품 ) 결정질실리콘단결정웨이퍼제조 6 6 (DSC) Flexible 화기술중플라스틱기반 5 5 (BOS 시스템 ) 시스템 PV-Wind/ 기타응용기술 2 1 ( 장비 부품 ) 결정질실리콘셀전극형성장비 2 2 ( 양자점 나노태양전지 ) 나노전극구조 2 1 ( 모듈 ) 비정질실리콘고효율모듈제조 3 1 (OPV) 광활성층소재 P형고분자 11 4 ( 양자점 나노태양전지 ) 나노 Junction 구조

62 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 12 년태양광분야 612 개연구과제 ( 태양광기타기술제외 ) 중 250 개과제가 74 개 핵심기술이투자연계가능 12 년도태양광분야 R&D 연계지수및연계밀도는각각 0.41, 0.30 임 < 그림 Ⅲ-14> 12 년태양광 R&D 연계지수및기술군 [( 예시 ) 핵심연계기술군 ] 핵심기술명 연구과제수 사업개수 (DSC) 전하분리소재 TiO (OPV) 광활성층소재 p형고분자 10 3 (BOS 시스템 ) PCS 300 KW 미만중소형 7 4 ( 양자점 나노태양전지 ) 나노 Junction 구조 6 3 (BOS 시스템 ) 컨트롤러충전시스템 / 기타응용 2 2 (DSC) 전하분리 TIO2/ZnO 2 1 ( 장비 부품 ) 모듈셀검사기 2 2 (OPV) 투명전극하이브리드소재 3 1 (OPV) 셀 BHJ 형고분자 13 3 ( 양자점 나노태양전지 ) 나노전극구조

63 Ⅲ. 태양광 R&D 투자연계성분석 3. 시사점 12년도에수립된태양광분야정부R&D 투자방향 ( 결정질실리콘 차세대기술 ) 에따라대체적으로예산이집행되고있음 12년도태양광 R&D 투자규모는 2,089 억원으로전년대비 4.4% 감소하였으며, 특히결정질실리콘태양광기술의투자비중감소가두드러짐 태양광분야주요부처는지경부이며, 지경부 / 교과부 / 중기청등 3개부처가총투자의 99.5% 차지 기초응용연구투자비중은지속적으로증가하는추세인반면, 개발연구는지경부의투자규모감소와함께축소되는추세 대학의투자비중은증가한반면, 중소기업의투자비중은감소추세 태양광분야 SCI 논문성과는정부R&D 평균값과비교시우수하나국내외특허및사업화는낮아개선필요 염료감응및유기태양전지분야에서 SCI 논문및국내외특허가상대적으로타분야에비해많이발표되고있으며, 사업화건수는민간역량이성숙된결정질실리콘과 BOS/ 시스템분야에서주로발생 태양광분야의국내외특허비중은정부 R&D 비중에비해낮으며, 특히사업화건수는정부 R&D 평균값의 0.03% 수준 태양광분야연구과제간연계지수는지속적으로상승하다가 12년도태양광분야정부R&D 투자방향이수립된이후감소 태양광 R&D 연구자의 58.2% 는연구결과공유및연계를활발히하고있는반면약 42% 는일회성또는전혀없음 중소기업및대학에서수행하고있는연구과제의연계가능성이상대적으로연계활동이높은출연연구소보다높음 연계지수가 09년 0.41 에서 11년 0.43 으로증가하다가 12년도에 0.41 로감소

64 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 1. SCI 논문 가. 총괄현황 4) SCI 논문실적상위 10개국가의게재건수는 09년부터 11년까지지속적으로증가하였으며, 유럽경제위기로인해 12년도는대부분국가에서소폭감소됨 중국이 11년미국을추월한이후가장많은 SCI 논문을게재하고있으며, 증가율또한가장높음 한국은세계 3번째로태양광분야 SCI 논문을많이발표하는국가로최근 4년동안지속적으로증가추세 독일의순위는최근 4년간변동을거듭한반면, 대만은새로운태양광분야주요국으로부상중 < 그림 Ⅳ-1> 상위 10 개국 SCI 논문게재건수 ( 09~ 12) 4) 논문이공동게재된경우, 각참여국가및기관당한건으로처리하여복수집계

65 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 중국과학원 (Chinese Academy of Sciences) 이가장많은논문을게재하고있으며, 대만의연구기관도논문을활발히게재하고있음 상위 10개연구기관의국가를살펴보면, 대만이 3개, 싱가포르 / 한국 2개, 중국 / 미국 / 영국 1개로구성되어있음 중국과학원 (Chinese Academy of Sciences) 이압도적우위를차지하고있으며, 타기관또한증가추세 대만은국가로서 6위에그쳤으나, 국립타이완대학 (National Taiwan Univ.), 국립교통대학 (National Chiao Tung Univ.), 국립성공대학 (National Cheng Kung Univ.) 이각각 2위, 3위, 9위로기관별연구는활발히이루어지고있는것으로나타남 세계 2위국가인미국의경우국립재생에너지연구소 (5위) 에서가장많은 SCI 논문을발표하고있음 세계 10위국가에포함되지않은싱가포르의경우난양기술대학 (Nanyang Technology Univ.) 과국립싱가포르대학이연구기관순위에서 4위, 7위에해당됨 우리나라는고려대와서울대가각각 6위와 10위를차지 < 그림 Ⅳ-2> 상위 10 개연구기관 SCI 논문게재건수 ( 09~ 12)

66 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 최근 4년 ( 09~ 12) 간 SCI 논문의평균영향지수는전체적으로증가하였으며, 국가별게재논문건수와질적수준순위는다소상이 SCI 논문의영향지수 (Impact factor) 가평균값이상인국가는미국, 영국, 독일, 스페인등 4개국임 중국, 일본, 대만, 한국, 인도등아시아국가들의영향지수는평균이하이며, 특히가장많은 SCI 논문을발표하고있는중국의경우평균영향지수는 5위로질적수준은다소낮음 중국다음으로 SCI 논문을많이발표하고있는미국 ( 세계 2위 ) 은 12년기준영향지수 (Impact factor) 순위가 1위로게재건수및평균영향지수모두상위권에해당됨 영국, 독일, 스페인의경우게재건수에비해평균영향지수의순위가높아파급효과가큰연구를집중적으로수행하는것으로나타남 우리나라의 SCI 논문게제건수는 3위인반면영향지수는평균이하로, 12년소폭감소하여 8위를차지 < 그림 Ⅳ-3> 상위 10 개국가별평균영향지수 (IF)( 09~ 12)

67 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 기술분야별 SCI 논문게재건수를살펴보면, 염료감응및유기태양전지분야의 SCI 논문이가장많음 최근 4년 ( 09~ 12) 간대부분의기술분야의 SCI 논문건수는증가추세이나, 기타화합물반도체분야, BOS 시스템, 연구장비부품등은 12년도에감소 12 년도발표된 SCI 논문중태양광분야는유기태양전지관련논문 ( 약 1,700 건 ) 이가장많음 유기태양전지다음으로많이발표된염료감응태양전지분야의 SCI 논문게재건수는최근 4년동안지속적으로증가추세 결정질실리콘, 실리콘박막, CIGS 박막등 1 2세대태양광기술들은 12년도에약 400편의 SCI 논문을발표함 2개이상의기술분야에해당되는논문이포함된태양광기타분야에대한논문게재건수가증가하고있어기술간융합성등에대한추가검토필요 < 그림 Ⅳ-4> 태양광기술분야별 SCI 논문게재건수 ( 09~ 12)

68 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 SCI 논문건수상위 10개국가의기술분야별연구포트폴리오는대체적으로유사하게나타남 중국, 한국, 일본등아시아국가에서는염료감응과유기태양전지관련연구비중이비슷함 미국, 독일, 영국등유럽국가에서는유기태양전지관련연구비중이염료감응대비약 2배 ~3배가량높게나타났으며, 이는유기태양전지연구자의배경분야인고분자관련연구수준이높은국가로판단됨 독일은상대적으로결정질실리콘분야의논문건수가많음 기타분야의연구비중이상대적으로높게나타난미국, 일본, 독일은융합연구의선두국가로, 융합연구수행비중이반영된것으로판단됨 < 그림 Ⅳ-5> 상위 10 개국가별 - 태양광기술분야별 SCI 논문게재건수

69 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 나. 국가간협력네트워크 5) 최근 4년 ( 09~ 12) 간태양광분야 SCI 논문을공동게재한국가간네트워크는중심성이높은단일네트워크로나타남 미국, 중국, 일본, 독일, 영국, 한국등 SCI 논문게재건수가높은국가들이연구네트워크또한강하게나타나논문게재건수와네트워크강도는비례하는경향이있는것으로판단됨 < 그림 Ⅳ-6> 국가간 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12) 5) 원의크기가크고색이진할수록논문게재건수가높고, 선의굵기가크고색이진할수록국가간공동게재건수가높으며네트워크가강함

70 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 미국이태양광분야 SCI 논문협력의중심에있으며, 중국, 영국, 일본, 독일, 한국등과협력네트워크강함 SCI 논문을가장많이발표한중국은싱가포르, 미국, 일본등과협력네트워크가강함 독일은미국과협력네트워크가가장강하며, 중국, 영국, 스위스등의국가와도협력네트워크가강함 스위스, 이탈리아, 프랑스, 영국, 스페인등의유럽국가는주로유럽내협력이강하게나타남 < 그림 Ⅳ-7> 협력건수상위 10% 국가 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12)

71 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 우리나라는미국, 중국, 일본등과의협력네트워크가강하게나타남 아시아국가중에서는중국과일본, 유럽국가중에서는독일, 영국, 스위스와의협력이활성화되어있음 한국과인도의협력네트워크가상대적으로크게나타나고있으며, 이는국가간실질적인공동연구보다는박사후연구원채용등으로인한간접적인효과에의해발생된것으로판단됨 < 그림 Ⅳ-8> 한국의 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12)

72 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 상위 100개국가의연결정도중심성 (Degree Centrality) 분석 6) 결과, 협력국수 (Degree centrality, number of links) 와협력및공동게재건수 (Degree centrality, sum of weights) 는비례함 미국과독일은협력국수와논문건수모두높게나타남 프랑스와이탈리아는협력국수에비해논문건수가낮았으며, 중국과한국은협력국수에비해논문건수가높아소수의국가들과집중적연구를수행하고있는것으로나타남 유럽국가의경우상용화단계에접어들어논문발표가적은결정질실리콘, 실리콘박막, CIGS 박막분야연구수행비중이상대적으로높으며, 미국과아시아국가는염료감응태양전지와유기태양전지관련연구수행비중이높아 SCI 논문게재건수가높게나타나는것으로판단됨 < 그림 Ⅳ-9> 상위 100 개국의중심성 ( 09~ 12) 6) 네트워크를구성하는노드 ( 국가 ) 와, 이노드와직접적으로연결된다른노드 ( 국가 ) 들과의연결정도를측정하여, 각노드 ( 국가 ) 가네트워크에서얼마나중심에위치하는지나타내는지표로, 하나의노드 ( 국가 ) 가많은연결고리를가질수록중심성이높게나타남

73 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 미국과프랑스, 독일, 이탈리아, 스페인의매개중심성 (Betweenness Centrality) 7) 이높아네트워크內국가간연결에중요한위치에있음 프랑스의매개중심성이 0.12 로가장높으며, 미국 (0.12), 독일 (0.12), 이탈리아 (0.07) 등의순 블록모델링분석결과또한미국, 독일, 프랑스, 영국이 SCI 논문네트워크의핵심국가인것으로나타남 < 표 Ⅳ-1> 매개중심성상위 5 개국 ( 09~ 12) 국가 Betweenness Centrality 프랑스 미국 독일 이탈리아 스페인 태양광분야연구협력네트워크는최근 4년 ( 09~ 12) 간활성화되었으며, 국가간협력의균등도또한증가 논문네트워크밀도 (Density) 8) 의지속적증가는태양광분야연구협력의활성화및협력국의다양화를나타냄 - 네트워크밀도는 09년 0.11 에서 12년 0.14 로지속적으로증가하고있어연구논문의협력이활성화되고있음을나타냄 7) 해당노드 ( 국가 ) 의중계자역할정도를나타내는지표. 다른노드 ( 국가 ) 간의최단경로에많이포함될수록중심성이높아지며, 매개중심성이클경우네트워크內의사소통의흐름에영향을줄소지가많음 8) 전체노드 ( 국가 ) 간생성가능한링크수대비실제링크수. 네트워크內노드 ( 국가 ) 들이서로얼마나많은관계를맺고있는지를의미

74 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 지니계수 9) 의감소추세는국가간연구협력의불균형이완화되고있음을의미 - 지니계수는 09 년 0.70 에서 12 년 0.51 로감소되고있어국가간연구협력의 불균형이완화되고있어협력국이다양화되는추세 < 표 Ⅳ-2> SCI 논문의연도별네트워크밀도및지니계수 ( 09~ 12) Density Gini Coefficient ) 주로빈부격차와계층간소득분포의불균등정도를나타내는수치이지만, 다른분포의특성분석을위해서도활용가능. 0 과 1 사이의값을갖는데, 값이 0 에가까울수록분배가평등하다는것을의미

75 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 다. 연구기관간협력네트워크 10) 최근 4년 ( 09~ 12) 간태양광분야 SCI 논문을공동게재한기관간네트워크는다수의서브네트워크로구성됨 11) 협력및공동게재건수상위 1.5% 의연구기관네트워크에서는협력이집중적으로이루어지는기관간커뮤니티가다수존재 가장큰규모의서브네트워크 1( 그림IV-10-a) 은주로한국과중국, 미국의연구기관으로구성되어있으며, 기타서브네트워크또한소수국가연구기관으로구성되어있음 한국연구기관은 KAIST, KIST, 서울대, 고려대, 한양대등을중심으로연구네트워크가구축됨 - 서울대와고려대는각각미국국립재생에너지연구소 (National Renewable Energy Lab) 와스위스로잔공과대 (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) 를통해국내기관과해외기관을연결하는중요한위치에있음 미국국립재생에너지연구소 (National Renewable Energy Lab) 를중심으로미국, 독일, 영국, 중국등의기관과국내기관이연결되어있으며스위스로잔공과대 (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) 와중국칭화대 (Tsinghua Univ) 또한연결성이높음 기타서브네트워크또한대부분두개국또는한개국의연구기관으로이루어져있으며, 이들은지리적으로도근접한연구기관인경우가많음 서브네트워크 2( 그림 IV-10-b) 는대부분일본연구기관으로, 동경대 (Univ Tokyo) 와일본과학기술청 (Japan Sci&Technol Agcy) 을중심으로이루어짐 10) 원의크기가크고색이진할수록논문게재건수가높고, 선의굵기가크고색이진할수록연구기관간공동게재건수가높으며네트워크가강함 11) 최근 4 년 ( 09-12) 간태양광분야 SCI 논문중게재지의영향지수 (IF) 가 이상인논문을대상으로네트워크분석을실시. 해당기간의평균영향지수는약

76 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 서브네트워크 3( 그림IV-10-c) 은대만연구기관으로, 국립교통대 (Natl Chiao Tung Univ), 국립성공대 (Natl Cheng Kung Univ), 대만산업기술연구소 (Ind Technol Res Inst) 등을중심으로연결되어있음 서브네트워크 4( 그림 IV-10-d) 는주로독일과스페인연구기관으로, 독일에어랑엔뉘엔베르크대학 (Univ Erlangen Nurnberg) 과스페인마드리드자치대 (Univ Autonoma Madrid) 등을중심으로네트워크가구성됨 서브네트워크 5( 그림IV-10-e) 는네덜란드와독일의연구기관으로, 네덜란드아인트호벤공과대학 (Univ Eindhoven Technol) 과독일울름대 (Univ Ulm) 를중심으로구성됨 서브네트워크 6( 그림IV-10-f) 은각각영국과한국, 벨기에, 인도, 미국등연구기관의네트워크이며, 영국과한국의경우런던과경북지역, 미국의경우시카고등지리적근접성이높게나타남

77 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 < 그림 Ⅳ-10> 기관간서브네트워크 ( 09~ 12) (a) 서브네트워크 1( 한국, 중국, 미국등 ) (b) 서브네트워크 2( 일본등 )

78 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 (c) 서브네트워크 ( 대만등 ) (d) 서브네트워크 ( 독일, 스페인등 )

79 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 (e) 서브네트워크 ( 네덜란드, 독일등 ) (f) 서브네트워크 ( 영국, 한국, 벨기에, 인도, 미국등 )

80 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 국내연구기관은 KIST, 고려대, GIST, KIER 등을중심으로네트워크가구성됨 네트워크의중심에위치한 KIST 를중심으로주로대학과의협력이활발히나타났으며, GIST 는동아대, 부경대등국내대학, KIST, KIMS 등국내출연연, 미국산타바바라주립대학 (Univ Calif Santa Barbara) 등다양한기관과의협력이활성화되어있음 국내연구기관간협력은전체연구기관협력네트워크에비해강한반면, 협력의불균형은더높은것으로나타남 국내연구기관논문네트워크밀도 12) ( 표 -3) 가전체연구기관논문네트워크 ( 표 -5) 에비해높은것은국내연구기관간협력강도가더강한것을나타냄 - 국내연구기관논문네트워크의밀도는 로전체연구기관논문네트워크보다높음 반면국내연구기관논문네트워크의지니계수 13) ( 표 -3) 는전체연구기관논문네트워크 ( 표 -5) 에비해높아국내기관간연구협력의불균형이더높음을의미 - 국내연구기관논문네트워크의지니계수는 으로전체연구기관논문네트워크보다높음 12) 전체노드 ( 기관 ) 간생성가능한링크수대비실제링크수. 네트워크내노드 ( 기관 ) 들이서로얼마나많은관계를맺고있는지를의미 13) 주로빈부격차와계층간소득분포의불균등정도를나타내는수치이지만, 다른분포의특성분석을위해서도활용가능. 0 과 1 사이의값을갖는데, 값이 0 에가까울수록분배가평등하다는것을의미

81 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 < 그림 Ⅳ-11> 협력건수상위 1% 국내연구기관의 SCI 논문공동게재네트워크 ( 09~ 12) < 표 Ⅳ-3> 국내연구기관의 SCI 논문네트워크밀도및지니계수 ( 09~ 12) 2009~2012 Density Gini Coefficient

82 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 상위 100 개기관의연결정도중심성 (Degree Centrality) 분석 14) 결과, 협력기관수 (Degree centrality, number of links) 와협력빈도 / 논문수 (Degree centrality, sum of weights) 는비례함 가장많은 SCI 논문을발표하였던중국과학원 (Chinese Academy of Sciences) 은협력기관수와논문건수모두높게나타남 대만의국립타이완대학 (National Taiwan Univ.), 국립교통대학 (National Chiao Tung Univ.), 중앙연구원 (Academia Sinica) 는협력국수에비해논문건수가높아소수의연구기관들과집중적연구를수행하고있는것으로나타남 < 그림 Ⅳ-12> 상위 100 개연구기관중심성 ( 09~ 12) 14) 네트워크를구성하는노드 ( 기관 ) 와, 이노드와직접적으로연결된다른노드 ( 기관 ) 들과의연결정도를측정하여, 각노드 ( 기관 ) 가네트워크에서얼마나중심에위치하는지분석으로, 하나의노드 ( 기관 ) 가많은연결고리를가질수록중심성이높게나타남

83 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 중국과학원 (Chinese Acad Sci), 미국국립재생에너지연구소 (Natl Renewable Energy Lab), 영국임페리얼칼리지 (Univ London Imperial Coll Sci Technol & Med) 등의매개중심성 (Betweenness Centrality) 15) 이높아네트워크내기관간연결에중요한위치에있음 중국과학원은매개중심성이 0.11 로가장높게나타나네트워크연결에중요한위치를차지 국립재생에너지연구소및영국임페리얼대학은 0.05~0.06 의매개중심성을나타냄 스위스의로잔연방공대 (Ecole Polytech Fed Lausanne) 및프랑스국립과학연구센터 (CNRS) 는매개중심성을 0.04를나타냄 < 표 Ⅳ-4> SCI 논문의매개중심성상위 5개연구기관 ( 09~ 12) 연구기관 Betweenness Centrality Chinese Acad Sci(China) Natl Renewable Energy Lab(USA) Univ London Imperial Coll Sci Technol & Med(UK) Ecole Polytech Fed Lausanne(Switzerland) CNRS(France) ) 해당노드 ( 기관 ) 의중계자역할정도를나타내는지표. 다른노드 ( 기관 ) 간의최단경로에많이포함될수록중심성이높아지며, 매개중심성이클경우네트워크內의사소통의흐름에영향을줄소지가많음

84 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광분야연구기관협력은최근 4년 ( 09~ 12) 간유지되었으며, 연구기관간협력의불균형은심화됨 논문네트워크밀도 16) 의유지현상은태양광분야연구기관간협력강도에변동이없었음을나타냄 - SCI 논문의협력네트워크밀도는최근 4년동안 로유지 지니계수 17) 의증가추세는기관간연구협력의불균형이심화되고있음을의미 - SCI 논문의지니계수는 09년 0.49 에서 12년 0.55 로증가 < 표 Ⅳ-5> SCI 논문의연도별네트워크밀도및지니계수 ( 09~ 12) Density Gini Coefficient ) 전체노드 ( 기관 ) 간생성가능한링크수대비실제링크수. 네트워크內노드 ( 기관 ) 들이서로얼마나많은관계를맺고있는지를의미 17) 주로빈부격차와계층간소득분포의불균등정도를나타내는수치이지만, 다른분포의특성분석을위해서도활용가능. 0 과 1 사이의값을갖는데, 값이 0 에가까울수록분배가평등하다는것을의미

85 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 2. 국내특허 가. 총괄현황 태양광분야특허성과건수는최근 3년 ( 10~ 12) 간감소추세 태양광분야국내특허등록출원건수는 09년 1,037 건에서 10년 3,153 건으로증가하였다가, 10년 2,770 건및 11년 1,961 건으로감소함 특허공개및등록결정이확정된국내특허건수는 09년 758 건에서 10년 2,766 건으로급격히증가하다가 12년 1,955 건으로감소 최근 4년간국내특허성과의출원연도를살펴보면, 10년도출원건수가가장많음 02~ 10 년까지국내특허건수가지속적으로증가하다가 11년 2,104 건및 12년 431건으로감소 특허출원후 1년 6개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상 11~ 12 년성과의축소는출원건수의감소를의미하지않음 < 그림 Ⅳ-13> 출연연도별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 )

86 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 최근 4년 ( 09~ 12) 간특허성과의출원연도세부기술별특허건수를살펴보면, BOS/ 시스템 / 결정질실리콘 / 연구장비부품등기술성숙도가높은분야의건수가높게나타남 BOS/ 시스템분야는출연연도기준최근 10년 ( 02~ 12) 간 2,850 건을발표함으로써가장많은국내특허를발표함 결정질실리콘분야는출연연도기준최근 10년 ( 02~ 12) 간 2,054 건의국내특허를발표함 연구장비부품분야는출연연도기준최근 10( 02~ 12) 간 1,234 건의국내특허를발표함 가장많은 SCI 논문이발표되었던염료감응및유기태양전지분야는각각 845건, 369건의국내특허가발표됨 < 그림 Ⅳ-14> 출연연도 기술분야별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 )

87 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 국내특허성과임에도불구하고외국인이출원한국내특허비중이지지속적으로증가추세 내국인이등록출원한특허건수는 02년 3건에서 12년 153 건으로증가하였으며, 10년도특허건수가 1,038 건으로가장많음 외국인이등록출원한특허건수또한 02년 2건에서 12년 278 건으로증가하였으며, 내국인과동일하게 10년도특허건수가 513건으로가장많음 출원연도별총특허건수중내국인대비외국인비율은 10년까지감소하다가최근 3년동안증가추세 내국인대비외국인특허건수비중은 02 년 40% 에서 10 년 14% 로감소하다가 12 년 65% 로다시증가추세 등록출원된국내특허추이를볼때외국기술이국내에지속적으로유입되고있음을확인할수있음 < 그림 Ⅳ-15> 출연연도 출원인별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 )

88 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 태양광기술분야는국내특허출원기준으로 82% 의시장점유율을나타내고있음 태양광분야는국내시장에서우리나라가차지하는비중이 82% 로경쟁우위를가지고있음 우리나라에이어일본 (8%), 미국 (5%), 유럽 (4%) 등의순이며, 중국은 0.3% 수준 국내특허에출원한총 22개유럽국가중독일이 51% 로가장많고, 프랑스 (18.5%), 네덜란드 (8.7%), 스위스 (4.8%) 등의순 < 그림 Ⅳ-16> 출원국가별국내특허건수 ( 09~ 12 년도성과기준 )

89 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 출원건수를기준으로태양광분야상위 10개기관을비교한결과, LG가가장많은특허를출원하고있었으며, 삼성, 현대중공업등의순 LG가총 1,079 건으로가장많이출원을하고있었으며, 삼성 (370 건 ), 현대중공업 (202) 등의순 대기업외고려대학교및성균관대학교등대학에서도특허를다수출원하고있음 일본미츠비씨중공업이국내특허에있어상위 10위권에포함되었음 < 그림 Ⅳ-17> 연구기관별출원현황 ( 09~ 12 년도성과기준 )

90 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 가장많은성과를나타낸 LG는결정질실리콘분야와 CIGS 박막 /BOS 시스템 / 연구장비부품분야에특허를많이발표 삼성, 고려대, KIST 등은염료감응분야에특허를상대적으로많이발표하고있음 일본미츠비시중공업은연구장비부품분야에상대적으로많은특허를발표 < 그림 Ⅳ-18> Top 10 연구기관 세부기술별출원현황 ( 09~ 12 년도성과기준 )

91 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 나. 국가간협력네트워크 18) 우리나라는총 17개국가와협력네트워크를구축하고있으며, 미국은 7개국가와협력함 우리나라는미국, 중국, 일본등과협력네트워크를많이구축하고있으며, 러시아, 인도, 스위스등과도협력네트워크가높음 국내특허출원건수가높게나타난미국은우리나라를포함하여캐나다, 중국등다양한국가와네트워크를구축하고있으나, 일본은주로우리나라와의네트워크가강하게나타남 SCI 논문을가장많이발표한중국은국내특허기준 6개국 ( 미국, 캐나다, 스위스등 ) 과협력네트워크를구축중 네트워크밀도는 0.242, 지니계수는 0.64 임 < 그림 Ⅳ-19> 해외협력특허네트워크 ( 09~ 12 년도성과기준 ) 18) 우리나라와해외국가소속발명자가공동으로등록되어있는총 150 개특허를네트워크분석실시

92 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 3. 시사점 <SCI 논문 > SCI 논문건수는 11년까지지속적으로증가하였으나태양광산업의침체로인해 12년도는감소 그동안미국이가장많은 SCI 논문을게재하였으나 11년이후중국이가장많은논문을발표하고있으며, 대만은새로운태양광분야주요국으로부상중 우리나라는 SCI 논문건수에있어세계 3위수준이며, 전세계태양광 R&D 투자순위와동일 중국의중국과학원이가장많은태양광분야 SCI 논문을발표하고있으며, 특히대만의연구기관들의논문편수가많음 우리나라는고려대와서울대가태양광분야 SCI 논문편수에서세계 6위와 10위를차지 중국은태양광분야 SCI 논문의양적건수는많으나질적수준은낮음 SCI 논문의영향지수 (Impact factor) 평균값이상인국가는미국, 영국, 독일, 스페인등 4개국임 가장많은논문을발표하는중국은평균영향지수가세계 5위로평균이하임 영국, 독일, 스페인등유럽국가는게재건수에비해평균영향지수의순위가높아파급효과가큰연구를집중적으로수행하는것으로나타남 우리나라는양적으로세계 3위이나논문의영향지수는세계 8위로질적수준이낮음 염료감응및유기태양전지분야의 SCI 논문편수가가장많음 중국, 한국, 일본등아시아국가에서는염료감응과유기태양전지의비중이유사 하나, 미국, 독일등선진국은유기태양전지관련연구비중이높음

93 Ⅳ. 태양광 R&D 성과연계성분석 미국이태양광분야 SCI 논문의중심에있으며, 우리나라는미국, 중국, 일본등과협력네트워크가강함 미국은중국 / 영국 / 일본 / 독일 / 한국등과협력네트워크를구축하고있으며, 중국은싱가포르 / 미국 / 일본등과연계되어있음 우리나라는 KAIST, KIST, 서울대, 고려대, 한양대등을중심으로연구네트워크가이루어짐 우리나라는협력국수에비해논문건수가높게나타남 서울대와고려대는미국국립재생에너지연구소와스위스로잔공과대와협력을추진하고있음 국내연구기관간네트워크는 KIST, 고려대, GIST, KIER 등을중심으로구성되어있으며, 전체연구기관협력네트워크에비해강한반면, 협력의불균형은더높은것으로나타남 태양광분야연구협력네트워크는최근 4년간활성화되고있으며, 국가간협력의균등도또한증가 네트워크밀도가 09년 0.11에서 12년 0.14로지속적으로증가하고있어연구논문의협력이활성화되고있음 지니계수는 09년 0.70에서 12년 0.51로감소되고있어국가간연구협력의불균형이완화되고있음 태양광분야연구기관간협력은유지되고있으며, 불균형도는심화되고있음 SCI 논문의연구기관간협력네트워크는최근 4 년동안 로정체되고있음 SCI 논문의연구기간간지니계수는 09 년 0.49 에서 12 년 0.55 로증가

94 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 < 국내특허 > 태양광분야국내특허성과는 09~ 10 년증가하였으나 11~ 12 년은감소함 특허출원후 1년 6개월이경과되어야공개되는특허제도의특징이있으나등록결정된건수를살펴보면대체적으로감소추세임 BOS/ 시스템, 결정질실리콘, 연구장비부품등기술성숙도가높은분야에국내특허건수가많은반면염료감응및유기태양전지는낮음 국내특허성과임에도불구하고외국인이출원한국내특허비중이지속적으로증가추세 태양광분야는국내특허출원기준으로약 82% 의시장점유율을나타내고있음 LG가결정질실리콘분야와 CIGS 박막 /BOS 시스템 / 연구장비부품분야에가장많은특허를보유하고있음 우리나라는총 17개국가와협력네트워크를구축하고있음 미국, 중국, 일본등과협력네트워크를구축하고있으며, 그다음으로러시아, 인도, 스위스등과도네트워크를구축중 네트워크밀도는 이며, 지니계수는 0.64 임

95 Ⅴ. 결론 Ⅴ. 결론 1. 연구결과요약 < 표 Ⅴ-1> 연구결과요약 분석항목 주요결과 [ 시사점 1] 국가정책방향 (1세대태양광 R&D 투자비중감소 ) 에따라예산을집행중 12년도태양광 R&D 투자규모는 2,089 억원으로전년대비 4.4% 감소 결정질실리콘 (1세대 ) 에서차세대태양광기술 (2 3세대 ) 로 R&D 투자가이동중이며, 이는국가정책방향과부합됨 지경부의투자비중이 68.4% 로가장높으며, 기초 응용연구투자비중확대 품목별 R&D 투자규모는셀, 장비 부품, 모듈등의순 [ 시사점 2] 태양광 R&D 성과가내수활성화및해외수출로연계되지않는주요요인은 가격 기술경쟁력미흡임 태양광 R&D 투자연계성 태양광분야 SCI 논문건수는정부R&D 평균값보다높음 국내외특허및사업화건수는예산투입대비낮음 R&D 성과가내수활성화및해외수출로연계되지않는주요요인은가격 기술경쟁력미흡때문 성과제고를위해 1세대기술은정부보조금지원을강화하고 2 3 세대는효율향상및양산기술확보를위한 R&D 투자강화필요 투자전략성강화를위해결정질실리콘박형단결정웨이퍼 /n-type 셀제조기술등은투자확대필요. 반면 CIGS 박막나노입자및용액전구체소재, 결정질실리콘 PERL 셀등은투자축소필요 [ 시사점 3] 태양광 R&D 연구책임자의 42% 는연구결과연계정도가낮으며, 산정된연계지수는 0.41 연구책임자의 58% 는타연구과제와의연계를적극적으로하고있으나 42% 는일회성또는전혀없음 최근 4년동안지원된연구과제의 44% 는상호연계필요 연계지수는 09 년 0.41 에서 11 년 0.43 으로증가하다가 12 년국가정책발표와함께 0.41 로감소 DSC TiO2, OPV 셀구조 BHJ 형, 결정질실리콘단결정웨이퍼제조장비등이핵심연계기술군으로도출

96 태양광분야핵심기술간연계성분석을통한 R&D 투자효율성개선연구 분석항목 주요결과 [ 시사점 4] 우리나라태양광분야 SCI 논문은세계 3위이나질적수준 ( 세계 8위 ) 은상대적으로낮음 SCI 논문건수는 11 년까지지속적으로증가하였으나, 태양광산업침체이후 12 년도는감소 양적측면에서중국, 미국, 한국등의순이며, 중국과학원이가장많은 SCI 논문을발표 고려대와서울대가 SCI 논문편수에서세계 6위와 10위를차지 질적측면에서미국, 영국, 독일, 스페인등이높은반면, 중국은평균영향지수가 5위로양적성과에비해낮음 염료감응및유기태양전지분야의 SCI 논문편수가많으며, 아시아국가는비중이비슷하나미국, 독일등선진국은유기태양전지관련연구비중이높음 [ 시사점 5] 우리나라는미국, 중국, 일본등과협력네트워크가강하며, KAIST/KIST/ 서울대 / 고려대 / 한양대등을중심으로연계됨 태양광 R&D 성과연계성 우리나라는협력국수에비해논문건수가높게나타남 서울대와고려대는미국국립재생에너지연구소와스위스로잔공과대와연계하고있음 태양광분야국가간연구협력네트워크는최근 4 년간활성화되고있으며, 균등도 또한증가 네트워크밀도 : ( 09)0.11 ( 12)0.14 지니계수 : ( 09)0.70 ( 12)0.51 태양광분야연구기관간협력네트워크는최근 4 년간정체수준이며, 불균형도는 심화되는추세 [ 시사점 6] 태양광분야특허건수는최근 3 년동안감소추세이며, SCI 논문과동일하게 미국, 중국, 일본등과협력네트워크를구축중 태양광분야국내특허성과는 10 년도에가장많이발표된이후지속적으로감소추세 BOS/ 시스템, 결정질실리콘, 연구장비 부품등의분야에국내특허건수가많이발표된 반면, 염료감응및유기태양전지는낮음 외국인이출원한국내특허비중이지속적으로증가추세 LG 는결정질실리콘, CIGS 박막, BOS/ 시스템, 연구장비 부품등의분야에서많은 특허를보유 국내특허의외국과의협력네트워크는 이며, 지니계수는 0.64 임

97 Ⅴ. 결론 2. 정책적제언 미래먹거리산업이면서국가전략분야인태양광기술이체계적으로추진되기위해서는정책과예산집행의부합성상시검토필요 정부는그동안수많은과학기술정책들을발표하였으나정책이실제예산배분에적절히전달되는지에대한점검이다소부족 12년도에발표된태양광분야국가정책방향대로예산이집행되는지점검결과, 1세대태양광기술의투자비중은축소되고차세대기술로전환되고있어예산집행이정책방향과부합됨 태양광뿐만아니라타국가전략기술분야도국가정책방향대로예산이집행되고있는지점검하여투자포트폴리오조정등환류시스템마련필요 R&D 투자전략성을강화하기위해 R&D 투자규모, 전략적중요도, 경제성을종합적으로고려한세부기술별투자전략수립필요 태양광기술의투자효율성을제고하기위해서는각부처별로분산되어추진되고있는연구과제또는사업간연계가필수 태양광분야는소규모분산형사업구조로 R&D 투자가되고있어부처간연계가투자효율성을제고할수있는핵심요소 태양광 R&D 연구책임자대상설문조사결과약 42% 가일회성또는연계를하고있지않음 핵심기술을대상으로연계지수를산정한결과최근 4년동안수행된연구과제의 44% 는연계시시너지창출가능 따라서과제연계맵 (PCI Map) 을통해도출된연계핵심기술군을중심으로투자연계강화필요

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