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1 2009 부산과학기술로드맵 신재생에너지환경산업

2 참여위원명단 전문위원회 김기영부산광역시과학기술과장김태기 ( 주 ) 한국종합플랜트연구소장윤장희한국기초과학기술연구원선임연구원이민형과학기술정책연구원연구위원이종섭에너지관리공단동남지역에너지기후변화센터주수현부산발전연구원지식경제본부장 김창원부산대학교교수송봉근 APEC 기후변화센터시스템기획운영팀장윤태경동의대학교교수이영호한국해양대학교교수이태호부산대학교교수차득근동의대학교교수 기획및총괄 김영진부산연구개발지원단단장 정애란부산연구개발지원단선임연구원 최승욱부산연구개발지원단팀장 원광해부산전략산업기획단선임연구원 소위원회 신재생에너지시스템분과 위원장차득근동의대학교교수 위원김대오에너지나투라 ( 주 ) 부사장 도덕희한국해양대학교교수 박정부경대학교교수 윤장희한국기초과학기술연구원선임연구원 이영호한국해양대학교교수 이재화신라대학교교수 이정언부산대학교교수 이종섭에너지관리공단동남지역에너지기후변화센터 한창순 ( 주 )KPE 본부장 환경시스템분과 위원장김창원부산대학교교수 위원김경희아쿠아셀 대표이사 김진영 ( 주 ) 파나시아부장 김태기 ( 주 ) 한국종합플랜트연구소장 변임규부산대학교교수 성기준부경대학교교수 송봉근 APEC 기후변화센터시스템기획운영팀장 윤태경동의대학교교수 이석모부산지역환경기술개발센터센터장 이제근부경대학교부총장 이태호부산대학교교수 최윤찬부산발전연구원연구위원 가나다순

3 목차 표목차 Ⅰ. 과학기술로드맵의개요 +06 Ⅳ. 세부기술분과 +65 < 표 1-1> 신재생에너지 환경관련산업의범위 < 표 1-2> 부산광역시 10대전략산업 9 13 < 표 4-8> 국가에너지기본계획 < 표 4-9> 물산업관련국내주요기업및사업내용 산업의정의및개요가. 정의 8 나. 과학기술로드맵의개요 작성목표및범위가. 작성목표 15 나. 과학기술로드맵작성범위 17 (1) 작성대상기간 (2) 작성범위 1. 신재생에너지시스템분과가. 정의 66 나. 대상기술 ( 제품 ) 군선정및핵심요구분석 79 (1) 시장요구및기술요구사항정의 (2) 기술트리 ( 제품 ) 구성다. 기술로드맵 97 (1) 마크로기술로드맵 (2) 마이크로기술로드맵라. 기대효과 106 < 표 1-3> 부산광역시 10대전략산업 < 표 2-1> 신재생에너지관련투자금액추이 < 표 2-2> 세계각국의신재생에너지보급률및보급목표 < 표 2-3> 세계주요국의신재생에너지시장점유율 < 표 2-4> 02~06 년지역별시장규모및전망 < 표 2-5> 국가별환경시장규모와성장률 < 표 2-6> 2010 년도의지역별분야별환경산업시장의규모 < 표 2-7> 지역별분야별환경산업시장의연평균성장률 < 표 2-8> 신재생에너지관련주요정책 < 표 4-10> 일본의지구온난화에따른기후, 사회시나리오분야 < 표 4-11> 국가과학기술지도에포함된생태복원관련사업 < 표 4-12> 해양과학기술중해양환경, 생태복원관련사업 그림목차 환경시스템분과 < 표 2-9> 9 대그린에너지시장규모전망 30 Ⅱ. 산업현황및전망분석 국내외시장동향및전망가. 주요국의시장동향및전망 20 나. 국내시장동향및전망 국내외기술동향가. 주요국의기술동향 35 나. 국내기술동향 당면과제가. 부산지역현황및신재생에너지환경산업육성여건 44 나. SWOT 분석 49 Ⅲ. 비전및추진방향 비전과목표가. 목표설정 52 나. 현재 /2012 년 /2019 년 핵심기술분야선정및중점추진방향가. 핵심기술선정배경 56 나. 핵심기술분야 60 가. 정의 107 나. 대상기술 ( 제품 ) 군선정및핵심요구분석 126 (1) 시장요구및기술요구사항 (2) 기술트리 ( 제품 ) 구성다. 기술로드맵 148 (1) 마크로기술로드맵 (2) 마이크로기술로드맵라. 기대효과 신재생에너지산업의지역경제기여효과분석가. 지역경제기여도분석 158 나. 신재생에너지 환경산업의지역경제성장효과 160 Ⅴ. 맺음말 +163 참고문헌 < 표 2-10> 태양전지국내시장에대한장기전망 < 표 2-11> 국내수송용연료전지시스템의수요예측 < 표 2-12> 2006 년도환경산업별매출액현황 < 표 2-13> 2006 년도환경산업별종사자수 < 표 2-14> 2006 년도환경산업별사업체현황 < 표 2-15> 국내환경산업의세부분야별시장규모 < 표 2-16> 신진주요국의 21세기유망과학기술 < 표 2-17> 태양광관련기업참여현황 < 표 2-18> 한국의풍력발전기술개발기본계획 < 표 2-19> 우리나라그린에너지산업의국제경쟁력 < 표 2-20> 태양광관련기업참여현황 < 표 2-21> 정부의환경분야 R&D 투자액추이 < 표 2-22> 부산의일조시간, 풍속의월별변화 < 표 2-23> 부산지역소재주요풍력부품생산업체 < 표 2-24> 해양에너지관련연구기관현황 < 표 2-25> 부산지역연구개발현황 < 표 2-26> 신재생에너지 환경산업관련연구개발사업 < 표 2-27> 부산지역신재생에너지 환경산업관련연구개발현황 < 표 2-28> 부산지역그린에너지산업 SWOT 분석 < 표 3-1> 의료산업비전및목표 < 표 4-1> 세계바이오에탄올 / 바이오디젤생산량추이 < 표 4-2> 바이오에탄올 / 바이오디젤시장규모 < 표 4-3> 국가별태양전기연간생산량 < 표 4-4> 세계각국의바이오디젤사용및정책현황 < 표 4-5> 세계시장규모전망 < 표 4-6> 세계 10대물기업현황 < 표 4-7> 유해가스처리방법장 단점비교 < 그림 1-1> 녹색성장의개념 < 그림 1-2> 정부의녹색 R&D 투자계획 < 그림 1-3> 부산시과학기술로드맵수립추진절차 < 그림 1-4> 부산시과학기술로드맵수립추진세부일정 < 그림 1-5> 부산시신재생에너지환경산업과학기술로드맵추진목표및버전 < 그림 2-1> 연도별 Sustainable Energy 투자 < 그림 2-2> 녹색성장을위한주요국의추진현황 < 그림 2-3> 전세계신재생에너지발전용량전망 < 그림 2-4> 세계환경시장규모및전망 < 그림 2-5> 신재생에너지시장규모및성장전망 < 그림 2-6> 지속가능에너지투자현황 < 그림 2-7> 부산시권역별신재생에너지특화육성전략 < 그림 2-8> 부산시서부산권풍력부품단지와바이오에너지단지조성계획안 < 그림 4-1> 태양광시장현황및전망 < 그림 4-2> 국가별풍력발전설비현황 < 그림 4-3> 풍력발전시스템주요구성품및해상용시스템의구조 < 그림 4-4> 세계수송용연료전지시스템의수요예측 < 그림 4-5> 세계바이오에탄올생산량추이 < 그림 4-6> EU 바이오연료생산량추이 < 그림 4-7> 국내바이오디젤보급량추이 < 그림 4-8> 세계의온도증가추이 < 그림 4-9> 폐자원 바이오매스종류 < 그림 4-10> 환경부의폐자원에너지화계획 < 그림 4-11> 세계최고수준대비국내폐기물에너지화기술수준및향후전망

4 Ⅰ. 과학기술로드맵의개요

5 Technology Roadmap Ⅰ 과학기술로드맵의개요 1. 산업의정의및개요 대분류 : 에너지ㆍ자원 [ 표 Ⅰ-1] 신재생에너지 환경관련산업의범위 ( 산업기술분류표중 ) 중분류소분류코드번호중분류소분류코드번호 가. 정의 (1) 신재생에너지시스템 온실가스처리 CO2 포집기술 CO2 전환기술 CO2 저장기술 non-co2 처리기술 전력 IT IT 기반고부가서비스기술마이크로그리드기술전력유비쿼터스기술직류송ㆍ배전기술 신재생에너지는신에너지와재생에너지로구분되며, 기존의화석연료를변환시켜이용하는것과햇빛, 물, 지열등을포함한재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지로총 11 개분야로구분됨 신에너지 ( 및재생에너지개발. 이용. 보급촉진법 제 2조의규정에의거 ) - 신에너지 : 연료전지, 석탄액화가스화및중질잔사유가스화, 수소에너지 (3개분야 ) - 재생에너지 : 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 (8개분야 ) 자원 기타온실가스처리기술자원조사 탐사석유 가스개발광물자원개발자원활용고온고압화발전기술 지능형전력망플랫폼기술노심해석기술원전안전평가기술방사선관리기술핵연료및부품소재기술원전계측ㆍ제어기술 신재생에너지시스템은신재생에너지산업과관련된부품및시스템개발장치등신재생에너지관련기술개발사업으로정의함 본보고서에서는신재생에너지시스템중 1) 태양광, 2) 풍력, 3) 수소연료전지, 4) 해양에 수화력발전 석탄청정화 / 이용기술수화력발전환경오염방지기술발전설비 / 기기개발첨단발전제어기술 원자력 원전계통및핵심기기기술원전운영및정비기술방사성폐기물관리기술원전부지및환경기술 너지네분야에대한내용을중심으로작성 가스터빈기술 원자력기반 첨단기술 발전설비운영기술 신원전기술 (2) 환경시스템 전력계통감시 운영기술 태양열 환경산업은물, 공기, 토양, 생태계등의환경오염실태를측정하고, 오염물질의배출을방지 전력계통계획기술 태양광 하거나줄여서오염상태를최소화하거나개선하고복구하는등의환경보전활동에필요한모든재화및서비스를제공하는산업을뜻함 - OECD 는환경산업을 물, 공기, 토양의환경적위해요인과폐기물, 소음, 환경시스템과관련된문제를측정, 방지, 조절및최소화할수있는재화및서비스를생산하는산업 으로정의함 - 또한 OECD 는청정기술과청정제품및서비스등의산업도환경산업의범주에포함하여넓은의미의개념으로정의하고있음 송-배전계통 대용량전력수송 저장기술전력시장운용기술수요예측 관리기술송ㆍ변ㆍ배전시스템기술전력설비 / 기기개발및진단기술전력용신소재기술전력전자기술전자계환경기술 신재생에너지 바이오연료폐기물소수력풍력해양지열수소연료전지 환경시스템은폐자원을재활용하는산업과자원및에너지의재순환등청정기술과기존의환경산업을포함한넓은의미의시스템산업을통칭하는것으로정의함 전기안전기술 석탄가스화 / 액화합성연료 본보고서에서는환경시스템중 1) 고도물재생, 2) 기후변화관리, 3) 폐기물자원 에너지 화, 4) 생태복원조성의네분야에대한내용을중심으로작성 8 Technology Roadmap of Science 9

6 Technology Roadmap Ⅰ 과학기술로드맵의개요 대분류 : 화학 중분류소분류코드번호중분류소분류코드번호 신재생에너지 환경산업과학기술로드맵수립을우선적으로하게된배경을살펴보면아래의내용과같음 폐기물처리및재활용기술 수질오염방지기술 대기폐기물 대기오염방지기술 환경설비기술 환경산업부품소재기술 기타환경산업기술 자료 : 한국산업기술평가관리원, 산업기술류표, 수질 / 토양 토양오염방지기술해양오염방지기술환경설비기술환경산업부품 소재기술기타환경산업기술 ) 저탄소녹색성장을위한녹색기술의신성장동력화 기후변화와자원위기극복을위해저탄소녹색성장을새로운국가비전으로제시 년 8 15 광복절경축사에서 저탄소녹색성장 을신성장동력과일자리창출의신국가발전패러다임제시 - 녹색성장은에너지 환경관련기술을산업에접목하여미래유망품목과신기술을개발하 고, 기존산업과의융합을통해새로운성장동력을얻고일자리를창출하는것을일컬음 나. 과학기술로드맵의개요 (1) 수립배경및필요성 과학기술로드맵수립배경 부산광역시과학기술의발전및자체 R&D 펀드조성의근거마련을위해지역의과학기술현황및경쟁력을고려한과학기술로드맵수립필요 부산광역시의 10대전략산업에해당하는분야에대한산업구조와기업의수요, 기술경쟁력등의산업환경과국내외시장동향및기술동향에대한파악필요 새롭게전개되는기술수요에전략적으로대응하기위한중장기적과학기술마스터플랜수립필요 향후부산광역시 R&D 투자의방향설정및산업육성의비전을제시 - 한국에너지기술평가원에서는에너지기술개발의 R&D Action Plan 마련을위해 그린에너지전략로드맵 을 2009 년 5월수립함 년 12월 저탄소녹색성장기본법 국회통과로기후변화 에너지 환경위기및글로벌경제위기를극복하고녹색기술과 R&D, 녹색산업구조로의전환과지원등의지속가능한발전계획제시함 환경과경제의선순환 환경과경제양축의시너지 (Synerg) 극대화 - 녹색기술개발및녹색산업육성 국민소득증대및일자리창출 - 산업구조녹색화및청정에너지확대 기후변화대응및온실가스감축 신재생에너지 환경산업과학기술로드맵수립의필요성 부산광역시에서는지역차원의종합과학기술정책수립을위해부산지역의과학기술사업에대 국제기후변화논의에적극적대응 녹색가교국가로서글로벌리더십발휘 국제기대에부합하는국가위상정립 녹색성장 Green Growth 한기술현황과경쟁력분석, 국내외정책동향및기술동향등에따른 R&D 트렌드반영등을통해과학기술로드맵을수립 삶의질개선및생활의녹색혁명 저탄소형국토개발, 생태공간조성확대녹색교통체계 대중교통활성화녹색소비를통한녹색시장조성 부산광역시 10대전략산업중그린에너지 ( 신재생에너지 환경 ) 산업은 2009 년에전략산업으로신규선정된분야로국가차원의저탄소녹색성장의기술패러다임에발맞추어부산지역에서의신성장동력창출과기술경쟁력강화를위해수립하게됨 자료 : 녹색성장국가전략및 5 개년계획, 녹색성장위원회, 2009 년 7 월 [ 그림 Ⅰ-1] 녹색성장의개념 10 Technology Roadmap of Science 11

7 Technology Roadmap Ⅰ 과학기술로드맵의개요 녹색기술 R&D 자금 2008 년대비 2012 년까지 2배로확대계획 - 정부는 2009 년 7월, 녹색기술및산업, 기후변화적응역량, 에너지자립도 에너지복지등녹색경쟁력전반에서 2020 년까지세계 7대, 2050 년까지세계 5대녹색강국진입을목표로한녹색성장국가전략을발표 - 부산지역의기계부품소재기반을바탕으로서부산권풍력부품단지조성과동부산권의수소에너지시범단지조성등신재생에너지산업으로의산업구조전환모색 [ 표 Ⅰ-2] 부산광역시 10 대전략산업 년정부연구개발투자액 11조원에서녹색 R&D 투자비중은약 13%(1.4 조원 ) 를차지하였음. 정부는녹색기술부문 R&D 투자규모를 2012 년까지연간 2조원수준으로높여 2008 년대비 2010 년까지 2배수준으로확대할계획을발표하였음 08 년총정부 R&D 투자비중녹색기술비중 [ 추정 ] 2단계 10대전략산업 ( 04) 항만물류산업기계부품소재산업 관광컨벤션산업영상 IT 산업선물금융산업해양바이오산업 실버산업신발산업 수산 가공산업섬유 패션산업 핵심전략산업 지연전략산업 3단계 10대전략산업개편 ( 09) 해양산업 핵심전략기계부품소재산업 산업관광컨벤션산업영상 IT 산업 금융산업고령친화산업의료산업미래전략산업생활소재산업디자인산업그린에너지산업 08 R&D 투자액 11 조원 녹색기술 R&D 투자비중 12.7% (1.4 조원추정 ) 중점기술 27 개투자비중 70% (1.0 조원추정 ) 부산지역산업단지의생태산업단지선정을통한생태도시부산으로의전환 - 부산의명지 녹산등산업단지와신호공단, 신평 장림공단, 사상공업지역이지식경제부의생태산업단지대상으로지정됨 (2009 년 10월 ) - 부산지역산업단지및공단의생태산업단지구축을통해이들공단에서발생하는폐기물을 자원으로활용하고, 에너지를재활용하여생태도시부산으로의지속가능한성장도모 [ 그림 Ⅰ-2] 정부의녹색 R&D 투자계획 2) 부산광역시의그린에너지산업육성의지및필요성 3단계부산광역시 10대전략산업개편통해그린에너지산업 10대전략산업으로선정 년부산광역시의 10대전략산업으로그린에너지산업을선정하여태양광과풍력, 수소연료전지등의신재생에너지관련산업과고도물처리, 기후변화대응, 폐기물자원화등환경관련산업에대한육성의지표명 부산지역기계부품소재산업의녹색산업으로의전환을통한기술고도화 - 기존의자동차부품및조선기자재등기계부품소재산업이특화된부산- 동남권역의산업을기반으로신재생에너지관련부품소재개발을통해녹색기술시장의점유율을확대하고고부가가치달성필요 - 부산지역에는 ( 주 ) 태웅, ( 주 ) 평산, ( 주 ) 현진소재등기존의선박용금속단조제품을생산하는업체가풍력발전부품을생산하여세계시장을개척하고있는중견기업이소재하고있음 - 경남지역에는유니슨 ( 주 ), 두산중공업 ( 주 ), ( 주 ) 한진산업, ( 주 ) 한국화이바등과같은풍력발전기완제품생산업체가소재하고있으므로이와연계하여부품시장확대가능 - 국가의녹색성장패러다임에발맞추어부산시에서는전담부서를신설하여 ( 신성장산업과내신재생에너지팀 ) 신재생에너지관련보급사업및에너지이용합리화에관한다양한사업을추진하고있음 그린에너지산업 ( 신재생에너지 환경산업 ) 의기술개발육성을위한중장기적비전제시필요 - 부산지역의그린에너지산업관련업체는소수의중견기업외대부분영세한규모의업체가주를이룸 12 Technology Roadmap of Science 13

8 Technology Roadmap Ⅰ 과학기술로드맵의개요 - 에너지관리공단에등록된신재생에너지업체의현황을살펴보면대부분신재생에너지설치보급사업을주로하는시공업체임 - 환경관련업체또한수질, 대기, 폐기물등방지시설업과측정대행업이주를이루고있음 - 신재생에너지산업과환경산업에대한지역적인차원에서의산업육성의비전제시와발전방향에대한계획수립필요 - 신재생에너지 환경산업에대한과학기술로드맵작성을통해부산지역의그린에너지산업을전략적으로육성하고, 저탄소녹색성장을주도할수있는스타기업육성필요 미래그린에너지산업을주도할혁신주체의네트워크의활성화필요 - 그린에너지산업은정부의 R&D 지원이계속적으로확대되고있는분야이고, 지속가능한성장을위해기술개발의고도화를촉진해야하는유망한분야임 - 부산지역의우수한연구역량과기구축된인프라간의연계, 신규인프라의구축을통해고부가가치창출가능 - 신재생에너지 환경산업은하나의산업에국한되는것이아니라기계, 토목, 건설등다양한산업과연관되는형태의사업으로혁신주체의결집이어려운실정임 - 신재생에너지 환경산업의대학및연구기관과기업의협력체계구축을통해네트워킹을강화하고, 연구개발의경쟁력확보를통한시너지창출필요 (2) 추진체계및활용방안 전문위원회 : 산업분야별산학연관전문가로구성하여해당산업의현황분석을바탕으로중점분야를선정, 분야별분과위원회의과학기술로드맵내용을총괄심의 조정하는기구 - 장기발전계획수립및과학기술로드맵작성전반에관한자문 - 현행과학기술조사및성장유망기술분야조사로과학기술로드맵작성분야도출 소위원회 : 각분야별산학연관전문가들로구성하어기술로드맵의실질적인작성및관리업무수행 - 해당분야의현황및문제점파악 - 기술동향및문헌기술의정보수집관리 - 지역의해당산업발전을위한세부기술도출 - 중장기적관점에서해당산업의발전방안도출 2009 년부산과학기술로드맵작성대상분야선정기준 - 부산지역 3단계 10대전략산업 (2009 년개편 ) 을기준으로성장잠재력을고려한 6대미래전략산업중에서작성분야선정 - 지역내기구축된인프라활용, 시너지효과극대화가능분야 - 전국대비지역내유일한기관및기술집적도가높은분야 (Ex. APEC 기후센터 ) - 단기간내크고지속적인효과창출이가능한분야 - 부산지역의강점과중앙정부 R&D 의트렌드를반영한산업분야를우선함 1) 추진체계 자문위원회 Feedback NO 부산광역시 ( 과학기술과 ) 부산연구개발지원단 ( 자료조사 기획 ) 전문위원회 ( 지역과학기술육성분야도출 ) 산업분야별소위원회 1차공청회 산학연간이수요조사 내 외부검증 ( 공청회, 전문위원회 ) 과학기술통합기술청사진 지역내기술동향 지역산업현황파악등 전프로세스관리 추진일정및상황점검 결과보완 수정 발표회및공정회 연구결과검토 유망특화분야도출 지역내혁산인자분석 세부육성분야도출 지역내경제적파급효과 [ 표 Ⅰ-3] 부산광역시 10대전략산업핵심전략산업해양산업, 기계부품소재산업, 관광컨벤션산업, 영상 IT 산업 3단계 10대전략산업미래전략산업금융산업, 고령친화산업, 의료산업, 생활소재산업, 디자인산업, 그린에너지산업 작성된보고서는외부검증을위해공청회를개최하여더많은의견을수렴, 최종수정작업을거쳐최종보고서를발간함 YES 부산광역시과학기술로드맵수립 [ 그림 Ⅰ-3] 부산시과학기술로드맵수립추진절차 14 Technology Roadmap of Science 15

9 Technology Roadmap Ⅰ 과학기술로드맵의개요 추진일정 전문가자문회의 전문가자문회의 - 지역자원의과학기술정책수렴관련전문가자문회의실시 수요조사실시전문가위원회 소위원회 전문위원회개최 - 로드맵대상분야선정 - 의료, 신재생에너지환경 소위원회운영 - 위원장선출 - MACRO 로드맵 - MICRO 로드맵 소위원회 소위원회운영 - MACRO 로드맵 - MICRO 로드맵 - 보고서집필 공청회개최 공정회개최 - 진행경과보고 - 산업분야별의견수렴 - 기술로드맵수정 보완 [ 그림 Ⅰ-4] 부산시과학기술로드맵수립추진세부일정 전문위원회 전문위원회개최 - 공정회의견에대한논의 - 보고서작성내용검토및수정 보완 2. 작성목표및범위 가. 작성목표 급속한산업화로인한화석연료고갈, 고유가등에너지위기직면 에너지와환경문제가주요이슈로부각새로운성장동력으로부상 부산지역의조선및기계부품산업의구조적전환을통해신재생에너지부품산업육성 글로벌 R&D 패러다임변화 일본, EU, 미국등선진국녹색기술을선도하기위해 R&D 투자지원활발 부산지역신재생에너지 환경육성산업 기후변화와자원위기극복을위해저탄소녹색성장새로운국가비전으로제시 저탄소녹색성장을위해자원순환형의환경사업육성을통한부산지역의녹색산업도시로의전환 [ 그림 Ⅰ-5] 부산시신재생에너지 환경산업과학기술로드맵추진목표및비전 활용방안 부산광역시자체연구개발자금으로지원하는각종산학연협력사업에대한지원근거로활용하고자함 새로운기술수요에전략적으로대응하고향후부산시 R&D 투자의방향성설정을위한가이드라인제시 해당기술관련환경변화전망, 시장현황분석, 경쟁여건분석등을통해전략방향을설정하며, 지역내경제적파급효과등을고려하여부산지역과학기술산업을육성하고자함 나. 과학기술로드맵작성범위 (1) 작성대상기간 본과학기술로드맵은현재 (2009 년 ) 를기준으로향후 10년간을대상기간으로하여작성함 - 단기 (2009~2012 년 ) - 중장기 (20013~2019 년 ) (2) 작성범위 구성 대상산업및기술의정의, 국내외산업현황및전망분석, 비전및추진방향, 과학기술로드맵및파급효과순으로작성 세부분야작성범위 신재생에너지시스템 - 태양광부품 - 풍력부품 - 수소 연료전지 - 해양 바이오에너지 환경시스템 - 고도물재생 - 기후변화관리 - 폐기물자원 에너지화 - 생태복원조성 16 Technology Roadmap of Science 17

10 Ⅱ 산업현황및전망분석

11 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 1. 국내외시장동향및전망 또한미국의전문조사기관 Clean Edge 사는그린에너지시장이향후 10년간연평균 15.1% 로고성장할것으로전망함 가. 주요국의시장동향및전망 화석연료의고갈과기후변화에따른자원및에너지위기에직면으로인해전세계의에너지자원확보경쟁이날로심화되고있음 - 포스트교토체제진전에따라 EU 등선진국을중심으로온실가스감축을통한저탄소형산업구조전환이주요현안과제로부각 - 중국등 BRICs 국가의에너지 자원수요급증에따라원자재및국제유가는당분간지속될전망임 지구환경변화에따른환경오염과이상기후현상등국제적인위기상황을극복하기위하여세계적으로녹색기술에대한기술개발과시장창출이국가성장의동력으로작용하고있음 삶의질개선과지속가능한성장을위하여환경과에너지산업에대한투자가확대되고있으며원천기술개발을통한기술경쟁력확보가주요국가경쟁력이되고있음 (1) 신재생에너지시스템 전세계신재생에너지시장은 2012 년까지약 150 조원규모로성장할것으로예상 태양광산업시장조사업체인독일의포톤컨설팅은세계태양광에너지시장은지난해 300 억달러에서오는 2011 년 1,200 억달러로늘어나매년 43% 의높은성장률을기록, 2010 년는세계메모리반도체시장규모를훌쩍뛰어넘을것으로예측 덴마크풍력발전컨설팅사인 BTM 은 2017 년세계풍력발전시장규모가 2,500 억달러에달할것이라고예상 스위스 Sarasin 은행의보고서에의하면세계태양열시장은향후연간 17%~20% 씩성장하여 2010 년까지 2억5 천만m2 의집열기가설치될것이며 2020 년에이르면한해에만 1억 6천만 m2( 에너지량기준 1.8GWth) 의집열기가설치될것으로예측 ( 단위 : 억불,%) 60% 1,484 해양에너지시장의세계적인비약은 2004 년에시작하여이후 2년에걸쳐성장지속, 2008 년에는 2,600 만달러로다소감소하였으나 SBI(Specialists in Business Information) 는표준적인해양에너지기술의프로토타입이다수출현하고있으므로시장은향후 10년에걸 58% 926 쳐계속성장할것으로예측 78% 585 전세계적으로신재생및청정에너지에대한투자는 2000 년대들어서급격한증가세를보 332 이고있음 년투자액을신재생에너지기술별로나누어보면풍력발전에대한투자가 43% 로가장높게나타났으며다음으로태양광에대한투자가 24% 수준을기록하고있음 2004 년 2005 년 2006 년 2007 년 출처 : BCC 시장보고서, 2008 을기반으로추정 [ 그림 Ⅱ-1] 연도별 Sustainable Energy 투자 그린에너지산업은신시장을창출하는거대산업으로미국의캠브리지에너지연구소 (CERA) 는지열, CCS, 태양광등 8개그린에너지분야의 2030 년투자규모를 7조불로예측하고있음 풍력 태양광 [ 표 Ⅱ-1] 신재생에너지관련투자금액추이 바이오연료 Biomass & Waste 기타신재생에너지 기타저탄소사업 43% 24% 17% 9% 3% 2% 2% 자료 : UNEP Global Trends in Sustainble Energy Investment 2008 에너지효율화 20 Technology Roadmap of Science 21

12 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 세계각국은신재생에너지의보급확대및산업화를위하여아래표와같은장기적목표를설정하고다양한사업을추진중에있음 국가 보급률 ( 07) 보급목표 미국 4.8% 10.9%( 30) [ 표 Ⅱ-2] 세계각국의신재생에너지보급률및보급목표 일본 3.0% 11.1%( 30) 자료 : Energy Balance of OECD Contries('08), 한국은 2.4% 독일 6.9% 18%( 20) 덴마크 15.8% 30%( 20) 영국 2.1% 15%( 20) 미국 미국의경우 2012 년까지신재생에너지발전용량을 20,500MW 로증가시키는것을목적으로관련사업에대한지원을강화하고있으며오바마정부가들어선이후에는원자력발전, 천연가스, 청정석탄기술등대체에너지개발을위해대규모자금을투자하여 2025 년까지총전기생산중 25% 가량을대체에너지로생산할것을천명하고있음 영국 영국은 2020 년까지 19,600MW 까지증가시키는것을정책목표로수립하였으며일본및네덜란드도 2010 년까지신재생에너지발전비중을각각 3%, 10% 로확대하려하고있음 집중적태양발전 미국 지역자원의과학기술정책 수렴관련전문가자문회의실시 에너지자립국모델 덴마크, 아이슬란드 에너지고효율정책및 지열, 수력발전과수소대체프로젝트추진 협력및다원화에너지절약 중국 풍부한자원, 대체에너지 개발통해다원발전추진 에너지외교에도중점 북유럽 북유럽은풍부한바이오매스산림, 수력풍력등을활용하여신재생에너지보급에주력하여전세계적으로최고의보급률을달성하였음 - 노르웨이 50.1%, 스웨덴 29.2%, 핀란드 23.0%, 덴마크 15.8% - 인구가적으므로인해서에너지소비량도적어보급률이상대적으로높게나타남 독일및일본 독일은성장성이큰태양광과보급효율이높은풍력등에대해기술개발과보급을추진중에있고, 일본은태양광과연료전지에중점을두고활발한연구개발및시장을점유하고있음 - 독일 : 풍력및태양광발전보급세계1 위, 세계1 위태양광제조업체 (Q-Cells) 와세계3 위의풍력발전기제조업체 (Enercon) 보유하고있음 - 일본 : 태양광발전보급세계2 위로서태양광세계시장점유 2, 3위기업이모두일본업체 (Sharp, Kyocera) 임 중국 중국은수력, 인도는풍력, 브라질은바이오등풍부한신재생자원을바탕으로적극적인보급정책을추진중에있음 세계주요기업의태양광및풍력발전의시장점유율을살펴보면, 태양광은독일, 일본기업이웨이퍼, 실리콘등소재와태양전지모든부문에서세계시장을주도하고있는가운데중국기업도빠르게시장에진출하고있으며, 풍력발전은독일, 스페인, 미국, 덴마크등의상위 6개기업이세계시장의 76% 정도를차지하고있음 한편바이오연료의경우에는미국과브라질기업들이세계생산의 90% 이상을차지하고있음 [ 표 Ⅱ-3] 세계주요국의신재생에너지시장점유율 1 위 2 위 3 위 4 위 5 위 주요업체 ( 순위 ) 태양광발전플랜 프랑스 지중해연합결성을통해 에너지네트워크구축 사라하사막에태양열 발전소건설 친환경에너지발전전략 독일 친환경에너지중심으로 풍력발전소 30 개건설추진 기후변화적응전략 영국 태양열, 풍력발전개발 12 년까지 20% 보급목표 태양광 풍력 바이오에탄올 독일 독일 미국 일본 스페인 브라질 미국 미국 중국 스페인 인도 독일 화란 덴마크 스페인 Q-Cells( 독 ), Sharp( 일 ), Kyocera( 일 ), Suntech( 중 ), Sanyo( 일 ) Vestas( 덴 ), Gamesa( 스 ), Enercon( 독 ), GE Wind( 미 ), Suemens( 덴 ) 바이오디젤은독일, 미국, 프랑스순 [ 그림 Ⅱ-2] 녹색성장을위한주요국의추진현황 자료 : Renewable 2007(Global Status Report), REN21 22 Technology Roadmap of Science 23

13 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 국제에너지기구는전망에따르면세계각국정부의신재생에너지관련정책수립을통해 2050 년까지신재생에너지관련투자액은 45조달러에이르고, 투자액으로인한신재생에너지발전량은 2050 년까지연간 19,000Twh 수준으로증가할것으로예측함 Renewable Power Generation(Twh/yr) 20,000 18,000 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 OTHER TIDAL GEOTHERMAL BIOVASS, WASTE SOLAR CSP SOLAR PV WND 세계환경시장규모추이 ( 억달러 ) 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 신흥개발도상국 미국외선진국 USA 연평균성장률 (CAGR) : 3.1% 자료 : EBI Report The U.S. Environmental Industry & Global Market, 2005 [ 그림 Ⅱ-4] 세계환경시장규모및전망 연평균성장률 (CAGR) : 3.7% HYDRO 자료 : OECD/IEA(2008) Energy Technolgy Perspectives [ 그림 Ⅱ-3] 전세계신재생에너지발전용량전망 환경시장규모와연평균성장률을고려한유망환경진출지역은아시아 (10%) 와동유럽 (8%), 중동 (8%) 등이고, 시장규모는작지만아프리카지역 (12%) 이신흥환경시장으로써틈새시장이될전망임 [ 표 Ⅱ-4] 02~06 년지역별시장규모및전망 ( 십억달러 ) (2) 환경시스템 구분 연평균성장률 ( ) 세계환경시장은지난 10년간지속적인성장세를유지하여 1996 년 474 조원, 2000 년 532 조원, 2006 년 742 조원에달하고있으며, 향후에도지속적으로성장하여 2015 년에는 1,100 USA 서유럽일본 % 2.2% 2.6% 조원에이를것으로전망되고있음 (AT 커니, 06 년 ) 아시아 % 멕시코 % 특히, 개발도상국의시장규모가 1990 년보다 4.2 배로확대되어 8.8% 의높은연평균성장률 라틴아메리카 % 을기록할것으로전망되고있음. 북미, 서유럽, 일본등선진국이세계환경시장을차지하 캐나다 % 는비중은감소하고있지만, 개도국시장규모비중이 1993 년 7.8% 에서 2010 년 18.4% 로증가하고있음 호주 / 뉴질랜드중 & 동유럽중동 % 8.0% 8.0% 아프리카 % 합계 자료 : EBI Report 2020B - The U.S Environmental Industry Overview(2008) 24 Technology Roadmap of Science 25

14 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 [ 표 Ⅱ-5] 국가별환경시장규모와성장률 [ 표 Ⅱ-6] 2010 년도의지역별분야별환경산업시장의규모 ( 단위 : 억달러 ) 라틴아메리카 서유럽 국가 USA 캐나다멕시코 브라질아르헨티나칠레기타독일영국프랑스이탈리아스페인네델란드 2004 년 환경시장규모 ( 십억달러 ) 연평균성장률 (%) 2005 년 2006 년 2005 년 2006 년 구분 북미서유럽일본동남아시아중국인도중남미호주 / 뉴질랜드중 동유럽, CIS 중동아프리카계비중 (%) 수 / 폐수처리 , 대기오염방지 폐기물관리 , 토양오염복원 자료 : KONETIC, 최근환경산업전망및환경기술개발동향, 에너지관리신재생에너지 환경측정장비 환경컨설팅 청정기술 기타 계 2,475 2,273 1, , 비중 (%) 중 & 동유럽 일본 스위스스웨덴기타러시아폴란드기타 북미, 서유럽, 일본등선진국시장은 2010 년에도전세계시장의 80% 정도를차지할것으로예상되나, 신장세는점차둔화되어 2.5% 수준이될것으로예상됨. 선진국시장은물공급및폐수처리시설망등과같이규모가큰환경기초시설에대한투자가이미거의완료된성숙단계이기때문임. 그러나신규환경규제의강화와환경문제가신규투자와기존의환경기초시설을개선하기위한투자는지속될것으로예상됨 중국 대한민국 [ 표 Ⅱ-7] 지역별분야별환경산업시장의연평균성장률 (2000~2010) ( 단위 : %) 인도태국 구분 수 / 폐수처리 대기오염방지 폐기물관리 토양오염복원 에너지관리신재생에너지 환경측정장비 환경컨설팅 청정기술 기타 계 아시아 중동호주뉴질랜드아프리카합계 타이싱가포르인도네시아말레이시아필리핀기타 북미서유럽일본동남아시아중국인도중남미호주 / 뉴질랜드중 동유럽, CIS 중동아프리카계 자료 : EBI Report 2020B - The U.S Environmental Industry Overview(2008) 자료 : KONETIC, 최근환경산업전망및환경기술개발동향, Technology Roadmap of Science 27

15 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 환경산업의분야별수요측면에서보면상하수도와폐기물분야가전체시장의약 80% 로가장큰비중을차지하고있으며향후에는청정기술과에너지관리 / 신재생에너지, 환경측정장비및환경컨설팅업분야가크게성장할것으로전망되고있음 지구온난화로청정에너지의필요성이증대됨에따라바이오매스, 폐기물에너지, 연료전지등의신 재생에너지분야가높은성장률을기록할것으로전망됨 일본과한국을제외한환경시장규모가큰국가는중국, 인도, 인도네시아, 태국, 베트남등 5개국이며이중 67.6% 를중국이차지하고있음. 환경분야중특히물산업과폐기물산업의비중이가장크고, 급속한경제발전으로인하여전통적인환경시장이빠르게성장되고있음 중국 중국의환경시장은 2001~2005 년중국의환경보호분야총투자액은총 7,000 억위안에달했으며 2006~2010 년의 11.5 규획중에는투자규모가총 13,750 억위안으로 10.5 기간에비해두배가량증가할전망임. 중국환경보호부 ( 環境保護部 ) 에따르면중국의환경보호투자총액이 GDP 에서차지하는비율은 1999 년처음으로 1.0% 를넘어섰고, 2004 년에는 1.33% 로사상최고치를기록하였다고보고됨 중국은경제개발 11.5 규획 (2006~2010) 동안환경개선부문에약 1조 4천위안을투자할계획이며환경개선이시급한, 도시오수처리, 핵안전및방사능환경보호, 석탄발전소탈황시설설치, 도시폐기물처리등 8개분야를중점사업으로선정하여추진중에있음. 아울러중국정부는환경보호시설투자를확대하고, IT산업, BT산업과함께환경산업을향후중국경제의중점육성산업으로지정하였음 점유하고있음. 분야별로는수처리 (50%), 고형폐기물 (30%), 대기오염제어 (20%) 이고, 건설 토목공사가총시장의 85%, 환경장비가 10 15% 를차지하고있음. 일본, 유럽연합, 미국이각각시장의 30%, 20%, 15% 를점유하고있으며, 환경장비의수입에특별한제약은없으며, 장비에부과되는관세는 0 5% 수준임 인도네시아 인도네시아는미국, 일본을포함한선진국들이많이진출해있고, 수도자카르타의경우이미다국적기업이상수도분야를장악하였음. 최근민간부문의참여가활발하며, 환경시장규모는 2006 년기준으로 17억달러정도임. 용수및폐수처리시장은자국내생산및서비스가시장의수요를따라가지못하고있으며, 수처리시설은총비용발생분의 30% 가선진국의기술과장비에의존하고있는실정임나. 국내시장동향및전망 (1) 신재생에너지시스템 신재생에너지산업은 IT, BT, NT산업과더불어미래산업, 차세대성장동력산업으로고부가가치창출및고용증대를높일수있는유망한산업임 이명박대통령의건국 60주년 8 15 경축사에서제시한 저탄소녹색성장 의국가발전新패러다임을통해, 정부는녹색산업을통한신성장동력과일자리창출을위한정책적역량을집중하고있음 인도 인도의환경시장은산업화 도시화로인한에너지수요 사용증가와온실가스증가, 엄청난인구증가로인한인프라부족, 환경규제 자유무역 민영화증가, 국제사회로부터의압력등의상태에놓여있음 년기준으로 62억달러의시장규모가형성되어있으며, 연평균성장률이 15% 로매우높음 태국 태국의환경시장은 1999 년총시장규모 15억불에서 2009 년에 30억불로지난 10년간 2배증가하여연평균성장률 8.4% 를기록하였음. 정부와민영기관이각각총시장의 4:6 비율로 신재생에너지활성화를위한보급정책과 R&D 지원계획등의다양한형태의중 장기전략이마련되었음 [ 표 Ⅱ-8] 신재생에너지관련주요정책 ㅇ제1차국가에너지기본계획 ( 08. 8월 ) : 신재생에너지보급비중을현행 2.5% 수준에서 2030 년 11% 까지확대ㅇ그린에너지산업발전전략 ( 08. 9월 ) : 태양광, 풍력, 연료전지등을성장동력산업으로집중육성ㅇ제3차신재생에너지기본계획 ( 월 ) : 2030 년까지의신재생에너지보급확대및산업육성전략마련 ㅇ녹색성장국가전략및 5 개년계획 ( 월 ) : 2050 년까지의녹색성장실현을위한국가전략및 2013 까지의중기계획제시 28 Technology Roadmap of Science 29

16 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 신재생에너지보급측면에서는그린홈 100 만호사업, 발전차액지원제도등정부주도보급시장을기반으로보급량은꾸준히증가하고있으나, 2008 년말기준신재생에너지보급률은 2.49%, 태양광, 풍력, 연료전지분야의보급률은 0.1% 미만으로나타남 - 보급률 (%) : ( 05) 2.13 ( 06) 2.24 ( 07) 2.39 ( 08 잠정 ) 2.49 국내태양전지향후시장은 2006 년말 1,000 억원에서 2030 년에 7조 1,808 억원이될것으로전망됨 [ 표 Ⅱ-10] 태양전지국내시장에대한장기전망 산업측면에서는국내외보급시장확대와반도체, 중공업군기업의적극적인투자를바탕으로빠른속도로산업기반이형성중에있음 항목국내보급 ( 누적 ) 연간매출액 단위 MW 억원 / 년 2006 년말 36 1, 년 , 년 4,000 22, 년 18,451 71,808 특히, 국내일괄생산체제구축 ( 태양광 ), 일부부품 소재의수출개시 ( 태양광, 풍력 ) 등소기의성과를거양 - 수출실적 ( 08 잠정 ) : 태양광 ( 모듈, 잉곳등 ) 6.7 천억원, 풍력 ( 부품 ) 7.8 천억원 연간수출액업체수 ( 누적 ) 연구인력 ( 누적 ) 생산인력 ( 누적 ) 억원 / 년개인인 , ,373 14, ,380 4,393 59, ,595 9, 년정부는신재생에너지산업중고용효과, 세계시장전망, 경쟁여건측면에서육성필요성과성장가능성이높은분야로태양광, 풍력, 연료전지의 3대분야를선정, 집중적 R&D 를통해 2012 년까지선진국과동일한기술수준을확보하겠다는전략을발표하였음 [ 표 Ⅱ-9] 9대그린에너지 1) 시장규모전망 ( 단위 : 억달러 ) 구분 세계시장 국내생산 세계시장 국내수출목표 9대그린에너지태양광풍력발전연료전지 1, ,154 3,787 1,740 1,433 2, 자료 : 에너지관리공단, 신재생에너지 RD&D 전략 2030( 태양광 ), 태양전지시장은 2003 년이후최소 35% 이상의연간성장률을나타내며급성장하여 2007 년시장규모는 2,392MW 에도달하였으며결정질실리콘태양전지는 89.6% 의시장점유율을나타내고있음Photon International, 2008). 국내풍력산업은 2012 년글로벌시장에서 4.5% 를차지하고 2020 년에는 16.2% 를차지할전망으로분석되며풍력산업으로인한고용창출도매년향상하여 2012 년의 1.53 만명에서 2020 년에는 18.2 만명으로확대될전망임 자료 : 지식경제부, 그린에너지산업발전전략, 2008 신재생에너지는 2007 년 1차에너지의 2.4% 에서 2012 년 4.0%, 2030 년에는 11% 로성장할전망임 또한 2030 년기준태양광 794 억달러, 풍력 290 억달러, 수소연료전지 239 억달러로성장할전망이며, 고용은 2030 년기준태양광 35.3 만명, 풍력 12.8 만명, 수소연료전지 23.2 만명으로성장할전망임 세계시장점유율 보급율 2.4% 1.4% 4.0% 13.0% 5.0% 자료 : 신 재생에너지시장현황및전망, 삼성경제연구원 (2008) 11.0% [ 그림 Ⅱ-5] 신재생에너지시장규모및성장전망 [ 표 Ⅱ-11] 국내수송용연료전지시스템의수요예측 ( 주동력형 ) ( 단위 : 대, %) 연평균성장률 (CAGR) 종류 ~ ~ 15 승용차버스합계 자료 : KISTI, Mentor 기술사업기회분석연구시리즈, 연료전지편, ) 정부는 2008 년 9 월, 저탄소녹색성장과관련하여온실가스를획기적으로저감할수있는태양광, 풍력, 수소연료전지, 석탄가스화복합발전등 4 개의신재생에너지를포함하여석탄액화및가스액화, CO2 포집및저장, LED, 전력 IT, 에너지저장등을 9 대그린에너지기술로선정 30 Technology Roadmap of Science 31

17 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 수송용연료전지시장은자동차회사의연구개발노력과함께충전소의조기설치와정부의보조금지원등정보의정책적인지원과연료전지연구개발일정이계획대로추진되어 2010 년국산화기반이마련되면, 2020 년경에는연료전지시스템의양산 ( 연 5만대이상 ) 이가능 항목 계 단위 1,042,276 [ 표 Ⅱ-12] 2006 년도환경산업별매출액현황 환경부문 2006 년 환경부문 238,972 1,514, ,862 구성비 ( 단위 : 억원, %) 증감률 22.1 할전망임 제조업 155,363 55, ,802 76, 수도사업 43,731 37,870 46,733 40, 해수온도차에너지의경우발전을통한전력생산보다는지역냉난방등열에너지이용을중심 건설업 635,482 30, ,116 39, 으로기술개발과상용화가추진될것으로예측됨. 해수온도차냉난방시스템을이용하여얻는 도소매업 60,493 60,493 73,394 73, 에너지절감효과에의한경제성이매우높은것으로보고된바있으며, 해수온도차이용의핵 사업서비스업 49,149 7,667 43,017 9, 심이되는히트펌프의시장성장가능성은매우클것으로예상됨 공공행정업 개인서비스업 7,527 6, ,226 52, 조력 조류발전의경우, 대규모건설공사가수반되므로산업적파급효과는막대할것으로예상됨. 시화조력, 가로림조력, 울돌목조류발전소의경우각각약 3,600 억원, 약 1조원, 그리고약 2,500 억원의총건설비가소요될것으로전망되며, 이중토목건설부분이약 50%, 기계 전기부분이약 50% 를차지하고있음 자료 : 환경산업의전망및발전방향, 코네틱포커스, 년도환경관련사업체수는 26,504 개소이며환경부문종사자수는 178,174 명으로나타남 파력발전은기술적인문제의해결과발전단가의저감을통한경제성의제고가관건이라할수있으며, 타에너지원에비해빠르게발전단가가하락하고있어경제성이점차개선되고 항목 [ 표 Ⅱ-13] 2006 년도환경산업별종사자수종사자수환경부분종사자수 (B) 구성비 ( 단위 ; 명, %) B/A*100 있음. 또한우리나라도파력에너지는광범위하게분포하므로가용에너지원이풍부하다할수있음 전산업 제조업 390,406 71, ,174 46, 수도사업 19,041 17, 파력과해상풍력을이용하는복합발전의경우파력발전과해상풍력관련기술이실용화단계 건설업 137,427 14, 에이르면, 대규모단지형개발보다는소규모분산형으로파력발전과해상풍력발전이활성 도소매업 43,219 43, 화되고, 이에대한시장이자연스럽게형성될것으로예상됨 사업서비스업 50,699 9, 개인서비스업 68,140 46, (2) 환경시스템 자료 : 2006 년기준환경산업통계조사보고서, 환경부, 국내의환경산업은 1970 년대후반환경문제가가시화되면서대두되기시작하여 1980 년대경제성장과정을겪으면서전문산업으로성장하였음 년부터 1983 년까지는연평균 5% 정도로완만한증가를보였으나 1984 년이후에는연평균약 17% 의증가를보이고있음 국내환경시장규모는 2006 년기준환경산업통계조사 결과에의하면 2004 년 21조 4천억원, 2005 년 23조 9천억원에서 2006 년에는 2005 년대비 22.2% 가증가한 29조 2천억원 연도별 2004 년 2005 년 2006 년 계 23,036 (100.0) 25,018 (100.0) 26,504 (100.0) 제조업 (12.9) 3,936 (15.7) 3,683 (13.9) [ 표 Ⅱ-14] 2006 년도환경산업별사업체현황 수도사업 469 (2.0) 251 (1.0) 235 (0.9) 건설업 1,138 (5.0) 1,078 (4.3) 959 (3.6) 도소매업 14,519 (63.0) 15,528 (62.1) 17,194 (64.9) 사업서비스업 565 (2.5) 565 (2.3) 610 (2.3) 공공행정업 - 1 (0.0) - ( 단위 : 개, %) 개인서비스업 3,368 (14.6) 3,659 (14.6) 3,822 (14.4) 을기록하였으며, 국내총생산의 3.4% 를차지할정도로지속적인성장세에있음 자료 : 2006 년기준환경산업통계조사보고서, 환경부, Technology Roadmap of Science 33

18 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 최근 OECD 의가입으로국내의환경기준을선진국수준으로개선해야하는것이불가피하게됨으로써정부는향후 5년동안국내의환경부문에 32조를투자할계획으로있어서환경부문의이러한낙후성은개선될전망이며, 환경산업의성장률은연간약 30% 에이를것으로예측되고있음 2. 국내외기술동향 가. 주요국의기술동향 환경산업동향에대한분석자료를살펴보면, 2005 년까지의국내환경산업의세부분야별시장성장률은환경에너지자원분야가 46.8% 로가장높은것으로나타났고, 그다음으로는청정기술및공정분야가 36.6%, 환경컨설팅및엔지니어링분야가 15.5% 로비교적높은시장성장률을보이는것으로나타났음 [ 표 Ⅱ-15] 국내환경산업의세부분야별시장규모 ( 단위 : 억원 ) (1) 신재생에너지시스템 2008 년전세계지속가능한에너지투자는 2007 년 (1,480 억불 ) 대비 5% 가증가한 1,550 억불 (UNEP) 로매년확대투자되고있음 년하반기투자가감소세로나타나는것은 Global 금융위기및유가안정화에따를것으로상승세가다소주춤하게나타남 구분 CAGR(%) Growth: 25% 29% 73% 54% 59% 5% 고형 / 유해폐기물관리 수처리용역 22,060 11,060 42,390 23, 환경서비스업 환경복원및창조환경컨설팅및엔지니어링환경실험및분석서비스소계 4, ,980 9,480 1,760 1,580 78, 환경자원이용업 자원재생수자원이용환경에너지자원소계 26,730 1, ,380 57,150 3,620 2,000 62, Third party investment S/RP, corp RD&D, gov R&D [ 그림 Ⅱ-6] 지속가능에너지투자현황 환경설비업 수처리설비대기오염방지설비폐기물관리설비청정기술및공정 9,910 9,500 2, ,090 18,060 6,270 1, 일본은 NEDO 기술개발프로젝트를통해 2030 년까지태양광모듈설치비용을 0.43 $/W, 발전단가를 6 /kwh 까지낮추는것을목표로하고다층박막등신기술을상용화하여 30% 효율의태양전지를양산할계획임 계측기기제조 소 계 22,610 46, 연료전지의경우미국의 Fuel Cell Energy 사에서는 MCFC 350kW~2.8MW 급을상용화 합 계 89, , 하여전세계에 80 여기보급터빈복합, 차압발전연계등을추진중에있음 자료 : 환경산업분야의동향과앞으로전망, 환경부의집계에의하면한국의환경산업은환경오염방지시설업등 17여종에 11,600 여개업체가등록되어있고, 이중에서수처리시설설계및시공, 대기오염방지시설설계및시공등의 2개분야가전체규모의 90% 이상을점유하고있음. 이러한환경산업의편중현상은환경산업이활성화하면서환경서비스부문이성장하여다소완화되리라예상됨 영국 Rolls-Royce 사에서 SOFC 시스템전반에걸친원천핵심기술확보중에있음 일본의연료전지시장을살펴보면, Ebara-Ballard 社에서는세계최고수준의건물용 PEMFC 스택적용시스템기술보유하고있으며내구성확보및가격저감에주력하고있음 34 Technology Roadmap of Science 35

19 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 EU에서는제5차 Framework Project 의일부로 5MW 풍력발전시스템개발 3개과제, 블레이드 7개과제, 자원조사및 Wind Map 3개과제, 풍력발전단지 4개과제, 풍력에너지네트워크등 5개분야총 20개기술개발과제에 46백만유로를투입하여기술개발을진행중임 해상풍력발전기술은아직초기응용단계로서기술개발은현재덴마크의 Vestas 등에서 2~3MW 급해상풍력발전시스템을상용화하였으며미국의 GE가 3.6MW 급을상용화하였음. 5MW 급풍력발전기는독일을중심으로개발되어시험중에있음 구분미국일본프랑스영국독일 [ 표 Ⅱ-16] 선진주요국의 21 세기유망과학기술 21 세기유망과학기술분야 에너지, 환경, 농업 / 식량, 정보통신, 정보, 재료, 제조 / 로봇, 의료, 우주, 교통 재료 / 공정, 전자, 정보, 복지, 환경, 생명, 우주, 교통, 농수산, 해양 / 지구, 자원 / 에너지, 통신, 생산 / 기계, 보건의료, 도시 / 건축 보건, 환경, 통신, 운송, 소비물자, 주거 / 인프라, 생명과학, 정보, 에너지, 재료 환경, 교통, 화학, 방위 / 우주, 에너지, 금융서비스, 식품, 보건, 정보 / 통신 / 매체, 재료, 소매서비스 재료 / 공정, 정보 / 전자, 소립자, 통신, 생명과학, 해양 / 지구, 에너지, 광물 / 수자원, 환경, 농림수산, 생산, 도시 / 건축 / 토목, 우주, 교통, 의료 / 보건 / 사회생할 바이오매스에의한발전비율이가장높은나라는핀란드로전체발전양의 11% 를공급하고 자료 : 21 세기지식기반사회를개척하는국가과학기술중장기발전계획수립에관한연구, 과학기술부, 1999 있는반면가장높은발전용량을설치한미국의경우전체발전양의 1.1% 를바이오매스발전으로보급하고있음 스웨덴, 오스트리아, 포르투갈등은바이오매스이용발전비율이상대적으로다른나라에비해높아약 2% 이상으로나타남. 핀란드에서바이오매스에의한발전비율이다른나라에비해상대적으로높은이유는바이오매스이용발전기술개발에대한정부의적극적인지원과고형물바이오매스이용발전에대한차액보전 (0.042 euro/kwh) 이동시에이루어졌기때문임 해양에너지의경우, 영국은시설용량약 2,000MW 정도의조력발전건설을계획하고있고, 중국에서도약 500MW 정도의조력발전추가건설계획이있음. 이에따라 2015 년이후에는전세계적으로연간약 7,500 억원정도의해양에너지전력시장이형성될것으로예측됨 파력발전의경우, 일본과영국을중심으로다양한형식의연안고정식 ( 진자식, 정압탱크식, 파력발전케이슨 ) 과부유식 ( 카이메이, Mighty Whale 등 ) 파력발전장치가연구개발되고실증실험을거쳤으나, 최근들어어느정도경제성을확보할수있는상용화모델이속속개발되고있음 (2) 환경시스템 미국, 영국, 독일, 일본등선진각국은수년전부터환경기술을 21세기국가경쟁력과유망과학기술로지목하여집중지원하고있으며, 자국의앞선환경규제를경쟁국의추격을따돌릴수있는기회로삼고있음. 특히, 미국과일본은주로에너지분야의기술개발을, 유럽은대체에너지분야와청정기술분야등의기술개발을중점적으로추진하고있는중임 21세기유망과학기술의전략적우위를확보하기위하여미국과일본은주로에너지분야의기술개발을중점추진하고있고, 중국은환경질개선을위한국산화기술개발을정부차원에서광범위하게지원하고있음. 유럽은대체에너지분야와청정기술분야등의기술개발을중점적으로추진하고있음 미국 미국은클린턴행정부가 1993 년 2월환경기술개발사업발전및환경기술개발을체계적으로지원하기위하여환경기술개발선도 (Environmental Technology Initiative) 예산을전략적으로배정하였고, 매년 1.2 억달러정도예산을투입하였음. 최근 2020 환경과학기술추진전략 을수립하여 2020 년도까지폐기물발생 40 50% 감축, 에너지사용 30 40% 축소, GDP 당자원이용 20 25% 축소등정량적인목표를설정하여이를달성하기위해기술개발을중점추진중 일본 일본은 1980 년대부터국가전략적으로환경기술개발에집중적인연구개발에투자하였으며, 특히, 에너지ㆍ환경을고려한종합환경기술개발계획인 New Sunshine 계획 ( ) 을수립하여연간 600 억엔을투자하고있음 21세기인류가직면한정보화, 고령화, 환경문제를혁신적인기술개발을통해대응하기위하여 1998 년부터이에관련된환경기술개발을추진하고있고, 환경산업을차세대 3대유망 36 Technology Roadmap of Science 37

20 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 산업 (ET, IT, BT) 의하나로육성하기위하여지구온난화방지기술, 유해물질적정관리기술, 순환형경제사회구축기술을추진하고있음 풍력발전의경우육상풍력과해상풍력의기술수준은세계최고수준의 79%, 68% 로추가적인기술개발노력이필요함 유럽 유럽은총에너지중대체에너지사용비중을 1996 년에 6% 를 2010 년에 12% 로증가시키고 CO₂배출량을 2010 년까지 1990 년수준대비 15% 감축을목적으로에너지ㆍ환경기술개발프로그램을등추진하고있음 유럽국가의경쟁력을향상시키고미국, 일본등에공동대응하기위해청정기술, 신제조공정기술, 재활용기술등환경기술개발과정보교류를추진하고있음 분야실리콘소재 잉곳및웨이퍼 관련업계현황 동양제철화학, KCC, 한국실리콘, LG 화학, 삼성석유화학, 소디프신소재 웅진에너지, 렉서, 실트론, 네오세미테크, 글로실, 넥솔론 [ 표 Ⅱ-17] 태양광관련기업참여현황 생산능력및개발현황 - 동양제철화학 2008 년연산 5,000t 라인완공예정 - 각회사별로 2010 년까지연산 5,000t 라인완공예정 - 30MWp 생산규모 년네오세미테크, 넥솔론등 300MWp 증설또는신설예정 나. 국내기술동향 (1) 신재생에너지시스템 태양전지 KPE, 현대중공업, 신성홀딩스, 미리넷솔라, 한국철강 - KPE 35MWp - 현대중공업, 신성홀딩스, 미리넷솔라등 2008 년 30~50MWp 라인완공예정 - 태양전지변환효율 : 14~16% - 한국철강박막실리콘태양전지모듈라인 10MWp 2008 년완공예정 국내신재생에너지기술개발투자는 1988 년 대체에너지개발촉진법 이제정된이후지식경제부는태양광, 풍력등 11개신재생에너지분야에 2007 년말까지정부자금으로 5,597 억원을투자하였고이중태양열온수기, 태양광발전시스템등 53개과제가실용화되었음 국내신재생에너지기술수준은전반적으로선진국의 71% 수준으로평가되고있으나, 수소 연료전지등주요분야핵심기술은 50~60% 수준으로주요시스템기술, 생산단가등선진 모듈시스템인버터축전지 심포니에너지, S- 에너지, 경동솔라, 현대중공업, LS 산전, 쏠라테크, 해성쏠라, 유니슨 S- 에너지, LS 산전, 서울마린, 쏠라테크 헥스파워, 다한테크, 한양전공, 윌링스, 현대중공업, 동명전연 세방하이테크 - 신규및기존업체생산라인증설 - 총생산능력 : 150MWp - MWp 급태양광시스템및 3kWp 급주택용시스템설계및설치기술확보 - PCS 개발및국내보급사업적용중및국내인증획득 정격출력용량 : 50kWp 이하 효율 : 92% 이상 년고밀도무보수밀폐형 PV 용연축전지개발및상용화 기대수명 : 5 년 국에비해많이부족한실정임 시공 가원전지, 지명, 부성전기, 서해전설, 진명종합전기등 60 여개업체 - 시공기술확보 국내외태양광시장의확대와태양광기술개발및보급에대한정부의적극적인의지에힘입어국내관련산업이활성화되고있고, 국내시장은정부의주택보급사업, 보급보조사업, 발전차액지원제도, 공공건물의무화제도등이추진됨 자료 : 지식경제부, 2008 년신 재생에너지백서, 국내기업의모듈생산능력 (2005 년현재 95MWp 이상 ) 이이미국내수요를초과하고있을만큼국내시장이협소하므로국내보급시장의조속한확대및해외시장개척등이추진될필요성이있음 실리콘계태양광분야는세계최고수준의 88% 까지기술격차가좁혀졌으나박막형태양광은 61% 로아직낮은수준임 국내풍력산업은초기단계로 2006 년국내풍력발전은 197.4MW 로국내전체발전용량의 0.3% 수준임 제주한경의 6MW 와강원지역의 98MW, 영덕지역 39.6MW 등을중심으로풍력발전단지가조성되고있으며 2013 년까지발전용량을 2,237MW 로확대하고총발전량의 1.8% 를담당할계획임 38 Technology Roadmap of Science 39

21 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 한국의풍력기술개발현황을살펴보면, 국내풍력발전기는유니슨과효성등의기업에서 750kW 급개발이완료된상황이며 2MW 급발전기개발을진행중임. 정부는 1988 년부터 2007 년까지 98개과제에 1,015 억원을투자 ( 정부지원 701 억원 ) 하였고 1990 년대초에대학과연구원을중심으로기초연구및소형풍력시스템연구를시작한이래 1990 년대중반부터본격적으로기술개발을수행하였음 분야기술분야선도기업 태양광 실리콘계 박막 [ 표 Ⅱ-19] 우리나라그린에너지산업의국제경쟁력 (2007) Sharp, sanyo Kaneka, Wurth Soar 세계시장규모 200 억불 국내산업현황시장점유율기술수준 0.7% 88% 61% 현재정부는 2012 년까지 100MW 급의해상풍력발전단지를국내에조성하기위한구체적인 풍력 육상해상 Vestas, GE Enercon, Vestas 375 억불 1.1% 79% 68% action plan 을추진중에있음. 현재 3MW 급해상풍력발전시스템을두산중공업에서개발 수송용 Honda, Toyota 70% 중에있으며, 2009 년완료예정임 수소연료전지 가정용 Sanyo, Ebara-Ballard 32 억불 0% 69% 발전용 FCE, Siemens, Power 62% [ 표 Ⅱ-18] 한국의풍력발전기술개발기본계획 자료 : 그린에너지발전전략, 지식경제부 (2008) 1 단계 (~2005 년 ) 2 단계 (2006~2008) 3 단계 (2009~2012) - 중형급 750kW 풍력발전기상용화 - 소형급 30kW 풍력발전기상용화 - 소형풍력기의연계기술확립, 보급 - 풍력자원 DB구축및예측기술개발 - 대형급 1,500kW 풍력발전기상용화 - 해양풍력발전기개발, 상용화 - 해양풍력자원 DB 구축 - 초대형급 3MW 풍력발전기상용화 - 해양풍력단지보급확산 - 풍력발전고도화로해외수출확대 해수온도차냉난방설비의경우 2009 년 9월에한국해양대학교에국내최초로설치됨. 그러나국내에서개발한실적이없기때문에해수온도차냉난방설비를수입하여설치하였음. 지리적으로유리한조건때문에해안의대도시를중심으로급속히확산될것판단됨 국내연료전지기술수준은선진국대비 50~60% 수준, 국산화율도기술수준과비슷한 62% 정도로나타남 연료전지는가정용의경우기술개발을완료하고상용화단계이며, 수송용은모니터링사업통한성능개선진행중임 현대 기아자동차가차량용연료전지스택을유일하게개발을하고있으며, BOS(Balance of Stack) 부품들에대해서독자적인설계능력을확보 바이오에너지기술개발은실용화기술외에실용화가능성이높은바이오에너지기술에대한응용연구도일부수행되었음. 이러한응용연구에는목질계바이오매스로부터바이오에탄올생산기술개발, 도시배출유기성폐기물의가스화에적용가능한차세대가스화기술인 IGCC 파일롯공정등이있음 2009 년 9월에한국해양대학교에 100RT 급을설치한관계로국내시장에급속도로확대될전망임. 에너지관리공단의시설보조사업으로시행이가능한해안가에위치한관공서의경우인천에서강릉까지약 630 개가있어사업성이매우클것으로여겨짐. 조류발전의기술전망을살펴보면, 조류발전타당성및환경평가기술은기초적인조류발전적지환경조사, 적지평가및환경영향평가기술보유하고있음 파력에너지기술은기술개발및실증단계이며, 2011 년에시설용량 500kW 의착저식진동수주형파력발전실증플랜트설치가계획되어있음 년까지는현재기술개발이진행중인다양한형식의파력발전장치들이실해역실증을거쳐실용화될것으로기대되며, 이에따른보급및생산이활발해질전망임 40 Technology Roadmap of Science 41

22 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 (2) 환경시스템 국내환경기술수준은전반적으로서구선진국대비 60~ 80% 수준에불과한실정임. 오 폐수고도처리, 대기및수질오염방지기술, 배연탈황기술등의사후처리기술은선진국의 70 80% 수준에이르고있는반면, 유해물질평가, 지구환경대책기술, 생태계복원기술등의첨단환경기술수준은선진국의 40 60% 수준이며, 이에대한투자비중도전체환경기술투자비의 25% 수준에불과함 단위사업 ( 대분류 ) 1. 맑고안전한공기 2. 친환경소재 제품 3. 친환경공정 [ 표 Ⅱ-20] 태양광관련기업참여현황 분류번호중점분야 ( 중분류 ) 미세먼지오염개선기술오존및스모그오염개선기술유해대기오염물질관리기술 환경오염유발물질대체물질 ( 소재 ) 개발오염물질제거효율향상소재 제품개발 배출량저감최적화기술유해물질제거및유용물질회수공정기술 국외환경산업시장은 OECD 국가가 85% 이상을점유하는상황으로이중미국이 18%, 독일이 10%, 일본이 8% 를점유하고있는수준임. 이는우리나라의환경신기술시장진출애로와환경산업체가영세하고채산성이낮은실정등으로볼때선진국과환경기술격차는 4 5 년이라고할수있음 4. 토양 지하수복원 관리 5. 생태계복원 관리 6. 만족도높은먹는물 도시 산업지역복원 관리기술불량매립지복원 관리기술폐광산주변지역복원 관리기술 훼손된자연생태계복원기술생태환경이용및관리기술 정수장효율향상 고도처리기술상하수도관망최적관리기술양질의상수원수확보및유지관리기술 국내환경기술의발전을위해 1992 년부터 10년간 선도기술개발계획 ( 일명 G-7 프로젝트 ) 를추진하여오염방지기술등사후처리기술분야에서선진국과의기술격차가많이단축되는성과를거두었음 7. 하 폐수처리고도화 8. 환경친화적폐기물자원순환 하 폐수고도처리및핵심요소기술친환경방류수처리 관리기술 폐기물감량 재활용 관리기술폐기물자원화기술유해폐기물처리 처분기술 그러나환경보전ㆍ복원기술, 사전오염예방등의분야에서는국내환경기술수준이미국, 일본등환경기술선진국에비해많이뒤져있었고다이옥신, 내분계장애물질발견등새로운환경문제및국제환경여건변화에적극적으로대처하기위해새로운환경기술의확보가절실히요구되었음 9. 위해성평가 관리 10. 측정분석장비 장치 11. 정온한생활환경조성 위해성평가관리 요소기술환경관리기술의평가기술 고정밀센서기술환경오염측정분석장비기술원격모니터링기술 소음 진동배출특성및음질평가관리기술소음 진동방지및저감기술차음 방진성능향상기술 이에따라환경부는 G-7 환경기술개발사업의성과를계승ㆍ발전시키고, 다이옥신등새로운환경문제를해결하여국민의삶의질을향상시킬뿐만아니라, 나아가환경산업을 21세기국가전략산업으로육성시키기위하여 2001 년부터 10년간총 1조원을투자하는 차세대핵심환경기슬개발사업 (Eco-Technopia 21, ET 21사업 ) 을추진하였음 환경부는 ET21 사업의체계적인추진을위하여 차세대핵심환경기술개발사업 10개년종합계획 을수립하여단계별목표및전략을마련하였으며, 국내산ㆍ학ㆍ연전문가들의의견을수렴하여 2010 년까지개발대상기술지도 (Technology Road Map) 를작성하여환경기술개발을전략적으로추진하고있음 12. 환경시책효율성제고 국제환경현안대응 해결기술환경교육 홍보기술 환경분야 R&D 예산은 1990 년대중반이후점차증가추세에있으나, 아직정부기술개발총예산의 4.3% 수준 (2006 년 ) 에머물러있으며 IT, BT 등타전략기술개발분야에비해서도아직투자규모가미흡한상황이어서향후지속적인투자증대가요구되고있음 구분정부 R&D 총예산 (A)( 억원 ) 환경 R&D 총예산 (B)( 억원 ) 환경부 R&D 총예산 (C)( 억원 ) B/A(%) [ 표 Ⅱ-21] 정부의환경분야 R&D 투자액추이 2002 년 61,416 2,585 1, 년 65,154 3,070 1, 년 70,827 3,468 1, 년 77,996 3,249 1, 년 89,096 3,798 1, 자료 : 환경기술개발종합사업연도별시행계획 42 Technology Roadmap of Science 43

23 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 환경부는당초설정한 ET 21사업목표를달성하기위하여 2008 년도에는 2007 년 1,021 억원보다 36억원이증액된 1,057 억원의기술개발지원자금을투자할계획이며, 앞으로도매년 1,000 억원이상의환경분야 R&D 예산을안정적으로확보하여당초설정했던사업목표를차질없이달성해나갈계획임 3. 당면과제 가. 부산지역현황및신재생에너지 환경산업육성여건 신재생에너지 환경산업육성여건 부산의신재생에너지 환경산업분야관련산업의영세성으로인하여산업비중이낮게나타나나, 풍력발전부품산업과기계부품산업의경쟁력확보하고있음 부산지역에는 ( 주 ) 태웅, ( 주 ) 평산, ( 주 ) 현진소재등기존의선박용금속단조제품을생산하는업체가풍력발전부품을생산하여높은시장점유율을차지하고있음 - 타워, 로터블레이드, 기어박스의원가가전체비용의약 61% 차지하는데, 부산의기계부품소재기업들의주력이블레이드를제외한고비용부품에특화돼있음 - 경남에위치하고있는유니슨 ( 주 ), 두산중공업 ( 주 ), ( 주 ) 한진산업, ( 주 ) 한국화이바등과같이풍력발전기완제품생산업체와연계하여부품시장확대가능 부산지역신재생에너지 환경산업현황 해양자원이풍부한부산지역은해양에너지분야의보급잠재력높음 - 부산은대표해양도시로 245 km2의넓은바다를보유하고있으며해양관련특화대학과연구소가위치하고있어해양에너지 ( 바이오, 해양 ) 보급특화가능 - 풍력발전을위해최소 3m/s ~ 10m/s 의풍속이필요한데, 부산의최근 10년간평균풍속은 3.5m/s 이며무엇보다연중월평균풍속이 3m/s 이상으로연간일정한풍량을보유하고있으며, 특히다대포를포함한해안지역의경우부산평균보다높은풍속을보이므로풍력발전가능 월 1 2 풍속 (m/s) [ 표 Ⅱ-22] 부산의일조시간, 풍속의월별변화 (1997~2006 평균치 ) 업체명 ( 주 ) 태웅 ( 주 ) 평산 ( 주 ) 현진소재광동RFP 산업 [ 표 Ⅱ-23] 부산지역소재주요풍력부품생산업체 주업종취급품목현황 금속단조제품제조업 금속단조제품제조업 금속단조제품제조업 합성수지선건조업 플랜지, 기어, 채널커버, 시트, 쉘, 샤프트, 커플링 플랜지, 선박부품, 산업기계부품, 발전터빈부품, 변압기 크로스헤드, 피스톤로드, 실린더커버, 커넥팅로드, 선박용엔진부품 FRP 선박, 레저보트, 풍력발전 FRP 부분품 - Vestas( 세계 1 위 ) 에타워플랜지전체소요량 50% 공급 - GE( 세계 2 위 ) 에풍력용메인샤프트를전체물량 50% 공급 - 단조관련분야세계 1 위 - 타워플랜지세계시장점유율 1 위 (32%) - 기어박스세계시장점유율 7 위 - 슈미토모사와 4,087,022 만원규모메인샤프트공급계약체결 - 풍력발전기용베어링모듈시장진출 - Nacelle Cover, Hub, Nose-Con 제작 - 100KW 블레이드제작 - 3MW 급풍력블레이드개발예정 도시적특성을살린폐자원에너지화잠재력높음. - 폐기물에너지의경우타신재생에너지대비생산단가가낮은특성을보임. 환경부는현재 1.9% 에불과한폐자원에너지화비율을 2013 년까지 33% 로끌어올리고 2020 년에는 100% 에너지화달성목표를제시함 - 부산지역의최근신재생에너지발전량현황에서높은비중을차지하는에너지원이 LFG(Landfill Gas) 인만큼부산의대표적신재생에너지분야가폐기물에너지분야임 - 부산지역의생태산업단지선정 (2009 년선정 ) 으로인해지역내공단에서발생하는각종폐기물및지역사회의폐기물을자원화하여이용하는계획이추진됨에따라바이오매스에너지분야보급확대기대됨 자료 : 녹색성장을위한풍력산업실태와전망, 데이코산업연구소자료인용 부산지역신재생에너지 환경산업육성전략 3개신재생에너지거점축구축을통해신재생에너지와환경산업의권역별육성을기반삼아, 관련기업의매출향상및고용창출을신장하고기술패러다임의변화에따른기계부품산업의지속가능한성장산업으로의전환유도 - 동부산축 수소, 바이오에너지 R&D, 미래에너지 - 서부산축 재생에너지, 에너지부품소재산업단지 - 해양축 복합형해양에너지실증단지 44 Technology Roadmap of Science 45

24 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 자료 : 부산발전연구원, 2009 자료 : 부산발전연구원, 2009 의존하고있으며, 특히해수담수화플랜트, 발라스트수처리시스템관련부품의국산화가시급하므로, 부산지역의기계부품소재관련기술을활용한해양환경플랜트부품산업의육성필요 - 먹는물과하수처리에있어서고도수처리시스템의주요부품들은수입되고있으며특히막을이용한고도수처리의부산지역관련업체가국내시장점유율이높을정도로핵심부품산업으로의육성가능 - 특히부산의환경관련인력의풍부하게배출되므로인력이기반이되는환경영향평가, 환경플랜트설계및기타환경조사산업, 플랜트유지보수및관리업등환경컨설팅업산업의선도도시로육성필요 [ 그림 Ⅱ-7] 부산시권역별신재생에너지특화육성전략 [ 그림 Ⅱ-8] 부산시서부산권풍력부품단지와바이오에너지단지조성계획안 [ 표 Ⅱ-24] 해양에너지관련연구기관현황 분야 연구기관명 주관기관 풍력발전기부품의특화도에비해완제품생산업체들이부산지역에는전무하므로신재생에너지정책변화에따른영향력이클수있음 - 국내대표풍력발전완제품생산업체들이경남지역에다수위치하고있으므로기업의유치를통한산업군형성및연계를통한완제품기업발굴가능 - 풍력부품시험인증센터설립을통한표준화선도및기업지원추진 - 기계부품소재산업을통해개발가능한태양열, 해양에너지분야등기계기반그린에너지부품산업으로의확대육성필요 태양광셀을제조하기위한전자부품산업취약하고신재생에너지보급을위한공유부지가협소하므로바다를이용한전략필요 - 솔라셀전문제조업체인 ( 주 )KPE 의화전지구이전 MOU 체결로부산지역태양광발전제조산업의육성기지확보로태양광분야의산업육성가능 - 한국ABM 건설 ( 주 ) 과같이국내유일의자연친화형태양광시설업체가있으므로고효율도시건축물산업분야특화가능 부산지역의지리적인강점과지역내위치한국내최고수준의해양관련연구기관을통해조류를활용한바이오에너지분야의특화필요 친환경기술분야중해양분야와고도처리분야의부품산업및컨설팅산업육성 - 바다자원의활용에대한기대가높은반면관련플랜트와시스템의개발은외국기술에 특화센터대학기관정부기관 선박용전자장비시험 인증센터해양생물산업육성센터첨단마린조명연구센터해양에너지기술개발사업단청정생산기술연구소마린바이오산업화지원센터에너지기술인력양성센터기후변화특성화대학원국립수산과학원에너지관리공단동남지역에너지기후변환센터 ( 재 ) 한국조선기자재연구원 ( 재 ) 부산테크노파크한국해양대학교한국해양대학교부경대학교신라대학교부산대학교경성대학교농립수산식품부에너지관리공단 친환경기술분야중해양분야와고도처리분야의부품산업및컨설팅산업육성 - 바다자원의활용에대한기대가높은반면관련플랜트와시스템의개발은외국기술에의존하고있으며, 특히해수담수화플랜트, 발라스트수처리시스템관련부품의국산화가시급하므로, 부산지역의기계부품소재관련기술을활용한해양환경플랜트부품산업의육성필요 - 먹는물과하수처리에있어서고도수처리시스템의주요부품들은수입되고있으며특히막을이용한고도수처리의부산지역관련업체가국내시장점유율이높을정도로핵심부품산업으로의육성가능 - 특히부산의환경관련인력의풍부하게배출되므로인력이기반이되는환경영향평가, 환경플랜트설계및기타환경조사산업, 플랜트유지보수및관리업등환경컨설팅업산업의선도도시로육성필요 46 Technology Roadmap of Science 47

25 Industry & Prospect Ⅱ 산업현황및전망분석 신재생에너지 환경산업분야별연구개발사업현황 2008 년 1월계속사업기준부산지역의전체연구개발사업은총 135 건임 2008 년연구개발사업총사업비는 2,750 억원 ( 국비 1,582 / 시비 493 / 민간 675) 구분총사업비 ( 시비 ) [ 표 Ⅱ-27] 부산지역신재생에너지 환경산업연구개발현황 (2008 년기준 ) 총계 연구개발 인프라구축 32,183 12,265 8,415 10,801 2,000 8,415 ( 단위 : 백만원 ) 인력양성 11, [ 표 Ⅱ-25] 부산지역연구개발현황 (2008 년기준 ) ( 단위 : 백만원 ) 08 사업비 ( 시비 ) 8,482 5,483 1, ,217 5,217 1, 구분 총계 연구개발 인프라구축 인력양성 기타 총사업비 1,340, , , ,147 62,321 ( 시비 ) 08 사업비 200, ,043 41,607 81, ,495 86,771 26,126 82,985 21,495 23,386 나. SWOT 분석 ( 시비 ) 49,332 8,828 25,503 6,696 8,305 이중신재생에너지 환경산업관련연구개발사업은 5건으로나타나고전체연구개발사업중 3% 의비중을차지함. 부산광역시비가매칭되는사업을기준으로집계한것으로기존에행해지는연구개발사업현황보다는더낮은수치를나타내는경향이있음 부산신재생에너지 환경산업의강점 기계부품소재산업의발달로신재생에너지 환경산업의부품소재산업활성화가능 에너지관련인력양성기반확대 신재생에너지 환경산업관련우수한인적자원배출 부산지역의신재생에너지 환경산업은 2008 년전까지는부산시전략산업으로선정되지않아연구개발사업에대한지원율이타산업군에비해상대적으로낮게나타남 [ 표 Ⅱ-26] 신재생에너지 환경산업관련연구개발사업 부산신재생에너지 환경산업의약점 신재생에너지 환경산업전문기업의수가적고, 관련협의체가별도없음 신재생에너지 환경산업은산업육성의효과가장기적으로나타나므로단기성과위주의정책과는다소거리가있음 연구과제 유비쿼터스항만물류인프라구축사업단 Rolls-Royce UTC 설립지원 지능형지구환경재해정보관리전문인력양성사업 친환경워터프론트인프라구축및인재양성사업단 에너지기술인력양성센터 플라스틱정보소재연구 연구기관사업기간주요내용비고 부산대학교 부산대학교 부경대학교 동서대학교 부산대학교 부산대학교 06 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 11 지역내항만물류인프라구축을선도, 환경산업육성 지구온난화및환경오염에대응하기위해국제협력을통해공동연구 지구환경재해정보관리통합형전문인력양성 워터프론트인프라분야인력양성 에너지기술분야의산업체근무기술인력등을대상으로신기술재교육프로그램개발및운영 플라스틱정보소자용핵심전자소재및소자개발 교육과학기술부 지식경제부 부산신재생에너지 환경산업의기회요인 저탄소녹색성장의국가정책에부합하여녹색기술에대한기대감확대 해양에너지관련잠재력확보 국가인프라사업과연계한산업확대기대 부산신재생에너지 환경산업의위협요인 신재생에너지관련기업유치및보급을위한지자체간의경쟁이치열함 태양광, 풍력, 수소 연료전지발전시설등은대규모토지수용을필요로함 풍력발전부품핵심산업에대한중국및신흥국의경쟁위험존재 광전기화학형차세대태양전지모듈화기술개발 경성대학교 07 ~ 10 차세대태양전지의신기술개발을통해신재생에너지산업을리드할고급인력양성 부산광역시 48 Technology Roadmap of Science 49

26 Industry & Prospect 강점 (Strength) 부산지역기계부품소재산업발달로신 재생에너지부품소재산업활성화가능 기장군원자력발전소 - 원자력기반신에너지입지탁월 에너지연관인력자원양성기반확대 환경관력인력배출풍부 약점 (Weakness) 에너지전문기업수열세및활동저조 신 재생에너지산업육성의효과장기적으로나타나므로단기성과위주정책에부합되지않음 부산지역환경기업의영세함 기회 (Opportunity) 녹색산업과녹색기술육성에대한기대감확대 민간자본활용사업활발히추진중 수소생산의광역 ( 울산 ) 연계개발잠재력풍부 해양에너지특화잠재력확보 4대강사업등국가인프라산업과연계한산업확대기대 위협 (Threat) 신 재생에너지관련기업유치, 보급사업등지방자치단체간경쟁치열 태양광, 풍력, 수소에너지발전시설등은대규모토지수용필요로하므로민원대상시설이될수있음 풍력발전부품산업의핵심분야에대한중국의경쟁위협존재 Ⅲ 비전및추진방향 [ 표 Ⅱ-28] 부산지역그린에너지산업 SWOT 분석 50

27 Vision & Direction Ⅲ 비전및추진방향 태양에너지, 풍력발전, 수소연료전지, 해양에너지분야의부품산업육성을통한지역산업의신성장동력화 1. 비전과목표 부산 동남권은에너지최대소비지역으로부산 동남권역저탄소무공해방안마련이국가전체이산화탄소저감에직접적으로기여하고에너지안보및에너지경제경쟁력강화에기여 기계 / 부품소재산업이특화된부산- 동남권역을미래신성장동력의핵인저탄소녹색성장산업의부품 / 소재분야를선도할수있는수소및신재생에너지부품 / 소재개발의첨단산업단지로기지화하기에최적지 비전 목표 중장기 ( 13~ 19) 단기 ( 09~ 12) 추진전략 부산지역기계부품소재기반을통한신재생에너지부품산업육성자원순환형의환경산업육성을통한부산지역의녹색산업도시로의전환 기계부품소재산업기반의고도화를통한신재생에너지부품특화 신재생에너지시스템기술및상용화기술개발을통한기술경쟁력강화 신재생에너지소재및부품기술개발을통한원천기술확보 조선, 자동차부품관련산업의신재생에너지산업으로의전환을통한부품산업의고부가가치달성 녹색기술의선진화및자원위기극복을위한환경산업기술력강화 저탄소녹색성장의첨단산업화를통한지역산업역량강화 지속가능한성장을위한에너지환경및자원위기극복기술선점 신재생에너지 환경산업의고도화를위한 R&D 체계구축 [ 그림 Ⅲ-1] 의료산업비전및목표 자원의재순환및처리기술의고도화를통한환경기술선진화 자원순환형및에너지화기술등환경기술의고도화를통해녹색기술선도 (2) 환경시스템 급속한산업화로인해화석연료의고갈과고유가의지속, 자원민족주의화등세계적인에너지위기에직면 기후변화와자원위기의상황이도래함에따라에너지와환경문제가국가경제의미래를결정하는주요변수로부각 환경산업은지속가능한성장을위한새로운기회요인으로작용하고, 기존의환경처리기술은자원재순환형에너지화기술로고도화되고있음 부산지역의자원순환과녹색기술의선진화를위해고도물재생, 기후변화관리, 폐기물자원 에너지화, 생태복원조성관련기술개발을통해저탄소녹색도시로의전환 가. 목표설정 (1) 신재생에너지시스템 2012 년이후 Post Kyoto 체제진입대비, 기후변화국제협약대응저탄소녹생성장산업체제변화 부산권의조선및기계분야의부품소재산업구조적특성을바탕으로신재생에너지부품산업육성 물부족문제해결및지속가능하고안정적인순환형자원확보와폐기물의자원화, 에너지화를위한지능형환경시스템구축기술개발 기후변화대응및온실가스감축을위한기술개발을통해지구환경변화에능동적인대처 폐기물이 에너지자원 으로새롭게인식됨에따라, 유기성폐기물, 슬러지의자원화, 바이오매스를이용한에너지화등폐기물의효율적인처리와부산물의자원화를위한기술개발확대 52 Technology Roadmap of Science 53

28 Vision & Direction Ⅲ 비전및추진방향 나. 현재 /2012 년 /2019 년 (2) 환경시스템 (1) 신재생에너지시스템 핵심기술 비전및목표 분류별핵심기술 핵심기술태양에너지부품풍력부품 비전및목표 고효율태양에너지시스템개발 하이브리드태양에너지시스템기술 태양에너지저장및변환기술 저에너지소비형태양에너지빌딩 ( 태양에너지적용 Active 빌딩실증사업화 ) 차세대태양전지소재및관련부품기술개발을통한원천기술확보 기존의 Si 계태양광발전시스템관련부품의기술개발을통한타지역과차별화된산업군육성 차세대태양전지및관련부품의상용화기술개발 태양전지 test station( 장치 ) 기술개발을통한초정밀융합부품산업의활성화 초정밀동력전달장치개발 풍력요소부품성능및기술표준화 저소음 / 경량화된블레이드개발 고효율전력변환및제어모니터링시스템개발 풍력요소부품인증및연구센터구축 풍력요소부품실증연구단지구축 분류별핵심기술 - 태양전지및모듈기술 - 모듈설치, 제어요소기술 - 에너지저장, 변환기술 - 중저온제어부품기술 - 태양에너지실증시설 ( 건물, 에너지다소비기업체등 ) - 저가, 고효율태양전지및모듈기술등 - 전력변환시스템, - 부품인증센터실증연구단지등 ( 인프라구축관련전략기술 ) 고도물재생 기후변화관리 하폐수처리수재이용율향상 고효율 저에너지처리기술을통한효율화개선및운영경제성높임 중소규모의안정적이고경제적인해수담수화설비 처리기술확보 최적빗물이용기술확보및빗물이용확대정책마련및권장 지역이상기후변화에능동적대처를위한대응역량강화 기후변화모니터링 / 예측과유해온실가스처리를위한사전대응, 위기관리지원정책수립 CO2 분리 저장원천기술및상용화기술확보 유해가스별처리기술최적화, 경제성확보 이상기후로인한지역자연재해피해경감과산업 경제발전성제고 지역기후변화예측기술및유해온실가스처리기술개발을통한기후변동 / 변화적응능력과산업 경제응용기술확보 - 하수재이용을위한 Hybrid 수처리기술 - 빗물처리및재이용기술 - 에너지저감형하수처리기술 - Zero Discharge 기술 - 막분리기술 - 공정개선기술 - 난분해성물질처리용전기분해기술 - 유기성폐기물침출수 / 혐기소화액처리기술 - 해수담수화기술 - 지역기후변화모니터링및영향평가 - 위험관리를위한지역이상기후변화대응조기경보기술개발 - 지역기후변화 / 변동예측을위한응용예측기술개발 - 유해온실가스감축을위한처리기술개발및방안수립 수소연료전지해양에너지 수소연료전지자동차 BOP 생산기술 수소연료전지발전 BOP 생산기술 수소 Station 설계, 시공기술 수소에너지및연료전지요소부품성능및기술표준화 고리원전잉여전력이용수소생산 (60Nm3/h) 및수소엔진이용전력생산 (50kW 급 ) 기술개발 수소에너지및연료전지요소부품인증및연구센터구축 해양폐기물을이용한바이오가스생산기술개발 고리원전온배수를이용한해수온도차발전, 담수화, 리튬생산기술개발 해조류를이용한바이오에탄올생산기술개발 해양바이오에너지연구센터 해조류이용바이오에탄올생산부산물의가스화를통한합성가스생산및합성가스엔진 (50kW 급 ) 개발 - 수소엔진, 선박연료전지적용타당성검토 - 수소연료전지 BOP, 신뢰성평가센터, Station - 해조류이용바이오에너지생산 - 해수온도차, 파력등 폐기물자원 에너지화 생태복원조성 유기성폐기물혐기성소화를통한바이오가스생산기술확보 바이오가스발전 / 가스화 / 연료화기술개발 바이오가스발전 / 가스화 / 연료화상용화기술확보 해양폐기물을이용한바이오가스생산기술개발 고리원전온배수를이용한해수온도차발전, 담수화, 리튬생산기술개발 해조류를이용한바이오에탄올생산기술개발 해양바이오에너지연구센터 해조류이용바이오에탄올생산부산물의가스화를통한합성가스생산및합성가스엔진 (50kW 급 ) 개발 - 혐기성소화기술 - 바이오가스정제기술 - 유기성폐기물처리및에너지화기술 - 무기성폐기물처리및자원화기술 - Biomass 이용기술 - 슬러지자원 에너지화기술 - 친환경적수질정화기술 54 Technology Roadmap of Science 55

29 Vision & Direction Ⅲ 비전및추진방향 2. 핵심기술분야선정및중점추진방향 가. 핵심기술선정배경 (1) 신재생에너지시스템 저탄소녹색성장을추진하기위해서는에너지고효율산업분야와신재생에너지산업을양대축으로활용하여야함 부산시지역특성화를위한풍력요소부품생산 / 제조기술의성능 / 인증센터구축및경쟁력강화 국제적변화시류에능동적이고공격적인대응인그린 / 신재생에너지업종전환기회모색 부산시의미래국가발전신재생에너지전략에부응한풍력요소부품연구센터조성 수소연료전지 현재부산시는기장군동백리일원에 480 억원규모의수소에너지시범단지조성사업을추진중에있으며, 수소에너지생산 / 저장 / 이용에대한종합시범단지모니터링사업을통해수소경제사회실현에대비하고산업화를위한모니터링데이터를제공함으로써수소에너지생산 / 저장 / 이용기술개발을위한국가적차원의허브역할을담당할것으로기대 화학, 에너지기반산업구조에서는고효율에너지산업합리화를통한저탄소녹색성장산업유도가능하지만부산권역의산업구조는기계, 조선, 부품소재분야로치중되어있어신재생에너지부품소재산업으로특화필요 수소에너지관련기술표준화가시급하며, 기계부품 / 소재산업의집적지인부산동남권에수소에너지관련요소부품인증센터를구축함으로써부산동남업체들의업종전환을유도하고기지화 부산권역은산업은기계, 조선기자재, 부품소재분야로특화되어있음, 이들특화산업을신재생에너지부품산업으로전환하기위해적합한분야는태양에너지, 풍력, 수소연료전지, 해양에너지임 기계 / 부품소재산업이특화된부산- 동남권역을미래신성장동력의핵인저탄소녹색성장산업의부품 / 소재분야를선도할수있는수소에너지부품 / 소재개발의첨단산업단지로기지화하기에최적지 권역내기업들이기존의사업영역을신재생에너지부품산업으로의선회유도를통한지역산업역량강화 태양광부품 전세계적으로급속히성장하고있는신, 재생에너지산업에서태양광분양의시장은 2010 년 25조원,2020 년 113 조원, 2030 년에 317 조원의 market value 를예측하고있으며, 현재까지매년 35% 이상의초고속성장률을기록하고있다. 따라서태양광산업의최종시장목표는국내가아니세계시장이되어야하며, 국제적인경쟁력을갖출시그파급효과는산업, 제적측면에서국가적인성장동력이될수있음 부산지역은타지역과차별화및활성화된산업군은부품산업임으로신재생에너지시스템관련기술중태양광분야의핵심기술로태양광부품을선정하게되었음 해양에너지 해조류바이오에너지는 2020 년까지국내휘발유소비의 20% 를대체할수있는 바이오에너지 2020 프로젝트 의핵심키워드이며이를전담할수있는 바이오에너지연구센터 조성은필수적이며, 부산동남권은미역등거대해조류의집적지 고리원전의배열온배수를이용한해수온도차발전은해양생태계보존, 미래무한에너지의자원화, 부가기술로서리튬생산및담수화를통한음료생산등의고부가가치상품을추가개발이가능한측면에서미래핵심프로젝트 부산은해조류연구분야에서전국적으로선두하는기술과인적자원을보유하고있음 해조류를이용한바이오에너지는크게바이오가스, 바이오에탄올, 바이오디젤이있음 풍력부품 세계풍력기술의개발흐름동참및관련신기술확보 단기적으로는바이오가스생산기술을해조류폐기물에적용하여환경을보전하고또한바이오에너지를생산할수있는유망기술임. 56 Technology Roadmap of Science 57

30 Vision & Direction Ⅲ 비전및추진방향 (2) 환경시스템 고도물재생 세계적인물부족현상으로물자원확보및효율적이용에대한사회적인식이고취되는등지속가능한자원순환형사회의필요성이대두됨에따라, 고효율저에너지의하수재이용, 빗물처리, 해수담수화등의기술개발을통해지속가능하고안정적인순환형수자원을확보하고수요자요구에충족하는지능형물재생시스템을구축하기위한기술개발이확대되고있음 준의온실가스감축을할당받을것이며, 이미정부에서도 2020 년온실가스감축목표를배출전망치 (BAU) 대비 30% 감축 (2005 년발생량기준 4% 감축 ) 목표를제시하였음 따라서교토의정서에서정한이산화탄소, 메탄, 이산화질소등 6가지온실가스에대한감축및재순환기술개발및에너지저소비시스템구축과폐기물에너지이용에따른 CDM 을시급히구축하고거시환경측면에서기후변화를모니터링하고예측할수있는시스템도구축해야함 선진국과신흥공업국을중심으로물재이용수시장이 2005 년 1,900 백만톤에서 2010 년 3,270 백만톤그리고 2015 년 5,450 백만톤으로크게확대될것이며, 시장규모면에서도 2015 년 280 억불에달할것으로예측되고있음 (Water reuse market, GWI) 국내물시장에다국적물기업이이미진출해있으며 2015 년에는수에즈 ( 프랑스 ), 베올리아 ( 프랑스 ), 알베에 ( 독일 ) 등 20여개물기업이세계시장의 50% 이상을점유할것으로전망되는현실에서국내물시장을보호하고국제물시장에서경쟁력을갖추기위해물산업에대한지속적인투자와기술개발및산업화가매우중요한실정임 기후변화관리 지구온난화에다른지역이상기후변화에능동적으로대처하고지역자연재해피해경감과산업 경제발전제고를위한기후변화모니터링및예측기술개발, 기후변화관리, 평가기술개발등이필요하며, 또한정부의녹색성장 5개년계획및부산광역시의저탄소녹색성장 17개핵심추진시책에부합하기위한지역기후변화적응응용기술개발이시급 2007 년 UN IPCC 보고서에의하면, 지난 100 년간의지구평균기온의상승이 0.74 이었으나지난 25년간은상승속도가 2.4 배이상빨라졌으며 (0.45 상승 ), 극지방의해빙속도와해수면상승등을관찰한결과지구온난화는명백히진행중이라는결론을내렸음 특히한반도의기후변화는세계평균보다빠른속도로진행되고있어지난 100 년간평균기온은지구평균의 2배인 1.5 가상승하였고, 제주지역의해수면상승도지구평균의 3배인 22cm 에달하므로기후변화대응책마련을보다적극적으로서둘러야할상황임 2012 년종료되는교토의정서를대체할코펜하겐의정서 ( ) 가선진국과신흥개발국가그리고저개발국가들사이의의견차이로난항이예상되지만향후우리나라는상당한수 폐기물자원 에너지화 최근국제유가및희귀자원의국제원자재가격이급격하게상승하고있을뿐만아니라가까운장래에자원및화석연료의고갈이우려됨에따라선진국과신흥개발국가를중심으로국가에너지및자원안보에대한대책마련이신속하게추진되고있는상황임 화석연료및원자재의국제거래가격상승은폐기물을이용한자원및에너지의경쟁력을높임으로써그동안땅속에매립되거나바다에버려지던폐기물이 에너지자원 으로새롭게인식되고있으며, 그에따라유기성폐기물, 슬러지, 바이오매스의에너지화및자원화등폐기물의효율적인처리와부산물의자원화를위한기술개발이가속화되고있음 미국과 EU 그리고일본등은폐기물과바이오매스를이용한바이오가스 (LandFill Gas 포함 ), 바이오연료, MFC(Microbial Fuel Cell, 미생물연료전지 ) 등의기술개발및산업화를집중적으로추진하고있으므로우리나라도관련분야에서보유한핵심기술을바탕으로상용화를위한기술개발과투자를신속히확대해야함 자원순환의개념에서출발한도시광산업 (Urban Mining) 이일본을중심으로점차확대되고있으며우리나라도 2009 년도이후도시광산업에대한기술개발및투자를확대하고있음 생태복원조성 하천및연안역의생태학적복원을위해친환경적준설기술, 오염준설토의복원및재활용기술, 폐기물자원화기술, 안정적인하천수량확보및자원화기술, 생태자원화및최적관리기술을개발하여복합적으로운용할수있는시스템을구축해야함 정부의 4대강살리기사업중에서도낙동강유역은부산지역의취수원으로이용되며하천중 상류및하류에산업단지가집중되어있어오염원노출에대한문제가심각한상황이므로중점추진대상이되고있음 58 Technology Roadmap of Science 59

31 Vision & Direction Ⅲ 비전및추진방향 4대강살리기사업을통해정부는하천수량을확보하고하천수질을개선하여지역사회의물문제를해결하고자하는의지를보이고있으나하천생태계문제와수질문제에대해서는논란이많은상황임 부산광역시는 4대강살리기사업과연계하여도시내하천정비사업과함께도심하천의생태계복원도추진하고있으므로이러한정책과사업의목표를보다효과적으로달성할수있는기술적기반구축을위한생태계복원및하천환경복원에대한연구개발이필요함 특히낙동강하구지역은대도시내에위치한세계적인습지생태계이며또한지역주민이살아가는삶의터전이지만공단, 주거단지그리고하구개발등으로생태계의온전성이크게훼손된상태이므로자연생태계와도시사회가함께공존할수있는기술및정책개발이매우필요함 저가, 고효율결정질 Si 태양전지기술 고효율초저원가 Si 박막형태양전지기술 태양전지및 module 제조장비기술기반확립 태양전지및 Module 의신뢰성평가기술확립 풍력부품 블레이드독자설계 / 해석 / 시험평가 / 인증기술 풍력발전용증속기 / 기어트레인설계및시험평가기술 풍력시스템개발 ( 중대형및신개념풍력발전시스템 ) 해상풍력요소기술 ( 수중기초, 해상시스템운용 ) 풍력기반기술 ( 전력저장및하이브리드연계기술, 풍력응용기술 ) 저소음경량화된풍력발전용 Blade 개발 초정밀풍력발전용동력전달장치개발 고효율풍력발전용전력변환장치및제어모니터링개발 나. 핵심기술분야 (1) 신재생에너지시스템 수소연료전지 수소연료전지자동차, 발전기술의물 / 공순환계, 압력용기, 밸브등의기술은자동차, 조선부품소재기술과유사, 기존기술에대한전환기술제공이중요 ( 수소연료전지는자동차와발전기술에있어차이가있으므로분류체계를달리하는것도중요 ) 태양광부품 태양에너지부품분야는크게태양광과태양열기술로분류가능하며, 태양광과태양열기술을결합하여산업및건축에적용하는기술, 또한이들기술에대한성능 / 인증평가기관구축 - 고효율태양에너지기술 : 향후 10년내에효율 20% 이상의태양광모듈기술개발 - 태양광 + 풍력, 태양열 +LNG 등의하이브리드시스템기술개발을통해시스템효율 30% 이상기술 - 태양에너지저장및변환기술 : 빛에너지 전기에너지혹은열에너지변환및저장기술과관련된부품개발 - 태양에너지기반저에너지소비형빌딩기술 ( 태양에너지냉난방시스템등 ) 부산지역은타지역에비하여신재생에너지 ( 태양광 ) 관련기업의활성화가미비한상태임으로기존의중소기업이태양광산업으로쉽게전환할수있는핵심기술분야는태양광부품산업이다. 수소 Station 구축과관련된기술개발지원 수소에너지및연료전지요소부품들에대한연구센터를설립하여기술표준화와설계 / 해석 / 시험평가 / 인증기술구축 - 700bar 수소저장용기개발 - 수소안정성모니터링시스템개발 - safety valve 개발 - 수소누출감지용광센서및광통신기법개발 - 저장용기수명진단기법개발 - 극저온밸브및유량계개발 - 기화기개발 - 수소용 compressor 개발등 - 300kW 급연료전지용 stack 등핵심부품개발 60 Technology Roadmap of Science 61

32 Vision & Direction Ⅲ 비전및추진방향 고리원전잉여전력이용수소생산 (60Nm3/h) 및수소엔진이용전력생산 (50kW 급 ) 기술개발 - 60Nm3/h 용물전기분해장치개발 - 50kW 급수소엔진개발을위한핵심기술확보 1 고속분사기술 2 고압연소기술 해양에너지 해양바이오에너지연구센터구축사업 거대해조류를이용한바이오에탄올기술개발및핵심부품개발 거대해조류이용바이오에탄올생산부산물을가스화하여합성가스생산및합성가스엔진개발 - 고수율가스화장치개발 - 50kW 급합성가스엔진개발 1 고속분사기술 2 고압연소기술 300kW 급고리원전온배수를이용한해수온도차발전실증설비구축 해수담수화, 리튬생산을위한실증설비구축 해조류및그폐기물을이용한바이오가스생산기술 해조류를이용한바이오에탄올생산기술 미세조류를이용한바이오디젤생산기술 해수온도차냉난방설비및히트펌프설계 / 제작기술개발 해수온도차이용지역냉난방시스템기술 조류에너지변환및적용기술 조력에너지변환및적용기술 파력에너지변환및적용기술 (2) 환경시스템 고도물재생 해수담수화기술 하수재이용을위한 Hybrid 수처리기술 빗물처리및재이용기술 에너지저감형하수처리기술 Zero Discharge 기술 막분리기술 공정개선기술 ( 약품주입공정효율화, 공정중슬러지감량화기술등 ) 난분해성물질처리용전기분해기술 유기성폐기물침출수 / 혐기소화액처리기술 효율적인 RO 해수담수화전처리기술 가스하이드레이트형성원리를이용한해수담수화기술 기후변화관리 지역기후변화모니터링및영향평가 위험관리를위한지역이상기후변화대응조기경보기술개발 지역기후변화 / 변동예측을위한응용예측기술개발 유해온실가스감축을위한처리기술개발및방안수립 폐기물자원 에너지화 혐기성소화기술 가스하이드레이트형성원리를이용한바이오가스정제기술 유기성폐기물처리및에너지화기술 무기성폐기물처리및자원화기술 Biomass 이용기술 슬러지자원 에너지화기술 생태복원조성 하천 / 연안환경모니터링및조류예보기술 침적 / 부유쓰레기 / 퇴적물처리및활용기술 친환경적수질관리를위한습지조성 / 운영기술 도시하천수량확보기술 하천및연안역생태복원및평가기술 생태도시조성기술 기후변화에따른생태계영향평가및생태계보존기술 산지습지보전및복원기술 62 Technology Roadmap of Science 63

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34 1. 신재생에너지시스템분과 가. 대상정의 (1) 정의 신재생에너지 신재생에너지는 기존의화석연료를변환시켜이용하거나햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체등을포함하여재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지 로정의하고신에너지및재생에너지개발, 이용, 보급촉진법 제 2조의규정에의거하여총 11개분야로구분 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열의 8개분야는재생에너지에해당 연료전지, 석탄액화가스화및중질잔사유가스화, 수소에너지의 3개분야로신에너지로구분됨 풍력부품 풍력부품은풍력발전의핵심부품기술로써동력전달장치와전력변환장치, 제어모니터링장치, Blade 설계및제작기술, 해상풍력발전부품으로구분할수있음 풍력발전은바람의운동에너지를전기에너지로변환하는에너지변환기술로공기가익형위를지날때양력과항력이발생되는공기역학적 (aerodynamic) 특성을통해회전자 (rotor) 가회전하게되는데, 이때발생되는기계적회전에너지가발전기를통해전기에너지로변환됨 풍력발전기는지면에대한회전축의방향에따라수평형및수직형으로분류되고, 운전시스템의제어하는방식에따라능동제어형과수동제어형으로나누며, 구성요소는풍력이가진에너지를흡수, 변환하는운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치, 제어장치등이며, 기계장치부는회전날개, 회전축을포함한회전자, 증속장치와 brake, pitching, yawing 시스템으로, 전기장치부는발전기및전력안정화장치로, 제어장치부는제어시스템및 yawing & pitching 제어기와모니터링시스템으로구성됨 본보고서에서는부산지역의신재생에너지산업분야중주요경쟁력확보를위한분야로서 태양광부품 풍력부품 수소연료전지 해양에너지 의네개분야를대상으로함 태양광부품 태양광부품은태양에너지를직접전기에너지로변환시키는태양전지 / 발전시스템기술로서반도체혹은염료, 고분자등의물질로이루어진태양전지를이용하여태양빛을받아바로전기를생성하는기술임 태양광기술은태양에너지를전기에너지로변환시키는시스템기술로에너지변환과정에기계적, 화학적작용이없으므로시스템의구조가단순하여유지보수가거의요구되지않고수명이 20~30 년정도로길며안전하고환경친화적이고발전규모를주택용에서부터대규모발전용까지다양하게할수있음 수소연료전지 산화에의해서생기는화학에너지를직접전기에너지로변환시키는전지로반응물이외부에서연속적으로공급되어반응생성물이연속적으로계의바깥으로제거되며화석연료, 액체연료, 기체연료등다양한연료를사용함 휴대용가전기기, 분산형발전기및연료전지자동차등이실용화되어큰시장성을가질것으로예상되므로이미기반이구축된자동차부품및기계 산업분야에연료전지의산업적, 경제적파급효과가클것으로예상되며, 연료전지시스템산업의발전가능성이매우높음 현재연료전지의핵심소재인전해질, 전극촉매등은전량수입에의존하고있으며, 현재연료전지시장의초기형성기에있으므로집중적인연료전지소재산업육성을통해시장이형성되었을때연료전지산업의국제경쟁력확보가절실함 태양광시스템은빛을받아전기를생산하는태양전지모듈과생산된전기를저장하는배터리, 전기를직류에서교류로변환하고, 이를전력계통에연결시키는등의기능을담당하는인버터 PCS(power conditioning system) 로구성됨 연료전지는현재천연가스를개질하는방식으로개발이진행되고있으나미래에는수소를직접연료전지에공급하는방식으로발전할가능성이매우높으며, 연료전지에직접사용이외에도수소사용은급증하는추세이므로수소생산 / 저장시스템의기술개발이시급함. 66 Technology Roadmap of Science 67

35 현재수소스테이션은주로수도권과대전에서모니터링사업이진행중이나수소이용이급증할전망에따라경남을포함하는동남권지역에는모니터링사업이절실한상황임. 나압력에너지 ( 전기에너지 ) 에비해수소에너지가경제성이너무낮아대체전원또는촉매를이용한제고기술연구가진행되고있음 현재국내수소생산의대부분은울산등정유회사에서발생하는부존가스에의존하고있으나, 중장기적으로수요가급증할것에대비해상대적으로저가인원전의전기를이용한전기분해에의한수소생산시스템구축이절실 액체수소저장에대해서는한국에너지기술연구소등에서이미기술이시도되고있고, 고압저장과관련해서는 350bar 로일본등선진국이 700bar 까지기술개발을시도하고있어고압저장탱크, 안전모니터링, 관련부품기술개발이시급 해양에너지 해양에너지란해양의에너지자원을개발및활용하는기술을대상으로함. 조류, 조력, 파력, 해수온도차, 해양바이오등을포함 바이오에탄올은바이오디젤과함께가장널리사용되는바이오연료 (bio-fuel) 로녹말 ( 전분 ) 작물에서포도당을얻은뒤이를발효시켜만든다는점에서바이오디젤과다름. 화석연료와달리환경오염물질이전혀없고, 식물로부터연료를얻기때문에언제든지재생산이가능함. 특히일산화탄소와같은환경오염물질을배출하는가솔린과달리, 유해물질을전혀배출하지않아일찍부터차량용대체에너지로주목받았음. 바이오디젤은석유기반인경유의대안으로식물성기름이나동물성지방과같이재생가능한자원을바탕으로제조됨 바이오디젤은재생가능한연료로서현재의엔진기름을대체할수있고, 기존의시설을통해운반, 판매가가능하기때문에, 가장중요한교통에너지자원인화석연료의유력한대안으로꼽히고있음. 바이오디젤의생산과사용은특히유럽과미국, 아시아에서급격히증가하고있지만, 전체연료시장에서차지하는비율은아직미미함. 바이오가스는무한정인물또는유기물질을원료로하여제조할수있으며, 사용후에다시물로재순환되는장점을가지고있는에너지원임. 자원고갈우려가없으므로화석연료자원이빈약한국가에적합한에너지원수소는물의전기분해로가장쉽게제조할수있으 조류, 조석, 파력등의물리적에너지를전기에너지로변환하여전기에너지로변환하는장치, 해조류등을이용한바이오에탄올연료 ( 생화학적연료 ) 를생산하는장치, 해수의온도차를이용한에너지회수장치와관련하여해양구조물의설계및성능평가엔지니어링기술과실해역설치, 유지보수및운용의실용화기술로정의함 물리적, 화학적에너지를전기에너지및열에너지로변환하는장치에해당하는해양에너지변환시스템은해양에너지원각각이갖고있는운동에너지, 위치에너지, 열에너지를기계적인운동에너지 ( 회전운동에너지혹은선형운동에너지 ) 로변환시키거나 ( 조류, 조력, 파력, 해수온도차발전 ), 해조류와같은바이오에탄올연료생산과관련된제반시스템을포함함. 부산지역의경우, 해양에너지원을확보할수있는자원은여타지역에비해풍부하지않지만전국에서조선기자재업체들이가장밀집해있는지역인관계로여타지역보다관련제품의생산및보급에는경쟁력을확보할수있는관계로관련제품의범위설정확대는필연임. (2) 기술, 시장전망 신재생에너지시스템기술, 시장전망 최근환경에대한세계적인관심이고조됨에따라인류문명의발달과정에서가장중요한에너지원으로인식되어왔던화석연료가환경오염물질의주요배출원으로인식되면서화석연료사용을제한할필요성이증대되고있음 년 9월의 교토의정서 발효에따라세계각국에서는대기환경오염의주원인인화석연료를대체할수있는새로운에너지원 ( 수소에너지, 연료전지, 풍력, 태양광, 소수력, 태양열, 조력등 ) 개발을위하여대체에너지관련신. 재생에너지정책을입안하여시행하고있음 년통계에따르면세계에너지사용량은석유 38%, 석탄 22%, 천연가스 24%, 원자력 8%, 수력및기타 8% 로화석연료가 84% 를점하고있어화석에너지부존량의한계및지구온난화를유발하는이산화탄소, 아황산가스, 이산화질소등의방출에의하여환경에미치는영향을고려할때미래의에너지상황은불투명함. 68 Technology Roadmap of Science 69

36 특히세계인구 25% 의에너지사용량이세계전체의 75% 에이르고있으며, 개발도상국가의생활수준향상에따른에너지소비증가율을감안하는경우에너지는환경문제와더불어인류가미래에직면하게될가장큰문제로인식되고있음. 이에따라선진국을포함한여러나라에서는환경친화적인에너지원의개발및유효이용과관련한기술개발에박차를가하고있음. 태양전지및모듈의성장성은향후 2010 년까지 30% 2020 년까지 20% 2030 년까지 14% 의연평균성장률이예상됨 2006 년 12월국내기술수준조사에서일본, 미국, 독일등선진국의기술수준을 100% 로했을때, 단결정기판, 단결정실리콘태양전지및모듈, 가정용및산업용 PCS, 시스템및시공분야등에서 85% 이상의수준을갖는것으로조사됨 GW 1) 태양광부품 태양광기술은크게태양전지및모듈기술과시스템및주변장치기술로구분됨 태양전지시장은향후 2010 년까지연평균 27% 의빠른성장세를통해 360 억달러수준으로증가할전망임 태양전지생산량은향후 2010 년 6.0 GW 규모로지속적인성장이예상 ( 연평균성장률 = 32.0% 로전망, 자료 : CLSA, Smith Barney) 30 년까지의세계시장전망 (EPIA, 2008) 30 년까지의타입별시장규모전망 1) ,000 Advanced Scenario ,000 차세대태양전지 Moderate Scenario 300,000 빅악태양전지 200 결정질실리콘태양전지 250, , , , , 자료 : 지식경제부, 한국에너지기술평가원, [ 그림 Ⅳ-1] 태양광시장현황및전망 태양전지시스템의가격은모듈 ( 소재포함 ), 전기부품, 설치 / 서비스비용으로구성되어있으며, 모듈및전기부품이 61%, 설치 / 서비스비용이 39% 차지하고있고소재와부품이차지하는비중이매우큼 2007 년태양광관련전문가들대한설문조사결과국내태양광기술은 개발된기술이상업화되어현장에적용후성능의실증연구가이루어지는수준 으로 71% 수준으로평가되며전체국산화율은설계분야에서 70%, 제작 / 생산분야에서 68% 정도인것으로나타남 2) 풍력부품 최근유럽의경우에는 Greenpeace 와같은환경단체들도독자적으로대단위풍력발전단지의조성을계획하고있고, 미국의 Oregon 주의경우에는제도적으로신규발전소건설시에는 17% 정도의 CO2 배출저감의무를부과하는등의정책을추진하고있어이들정책기조가개발도상국등으로확산되는경우풍력발전을포함한환경친화적인에너지원을이용한발전설비의시장잠재량은대단할것으로판단됨. 국내의경우에도국민총에너지소비량의 97% 를수입에의존하고있는실정이며, 최근의유가상승으로대체에너지 ( 신. 재생에너지 ) 에대한관심이고조되면서 2006 년까지국민총에너지소비량의 2% 를, 2011 년까지는 5% 를대체에너지로전환한다는목표로정책을추진하고있음. 대체에너지로이용될수있는것은수소에너지, 연료전지, 풍력, 태양광, 태양열, 소수력, 조력, 파력등매우다양하기때문에전체대체에너지중 40% 정도를풍력이담당한다면풍력발전시스템규모는약 560 MW 정도임. GW 독일 2004 년신규 2003 년누적 스페인미국덴마크인도이태리네덜란드일본영국중국 자료 : EWEA, Wind Market Report, Brussels, [ 그림 Ⅳ-2] 국가별풍력발전설비현황 70 Technology Roadmap of Science 71

37 560MW 정도의풍력발전시스템을설치한다면 1,680 억원정도의비용이필요할것으로예상되며, 현재의기술수준에서도입이진행된다면, 800 억원이상을수입에의존해야함. 따라서 800 억원이상의수입대체효과를기대할수있음. 풍력발전시스템개발에따른자체적인수입대체효과뿐만아니라에너지수입절감효과에사회환경부담을금액으로환산한비용을모두고려한다면, 기대되는이익은막대하다고할수있으며, 따라서반드시개발이필요한우선순위가높은기술이라할수있음. 부산지역의그린에너지기술관련산업현황의경우사업체수나종사자수는전국비중 5.7% 정도를보이고, 매출액역시 0.6% 로매우저조한실정에있음. 부산시는고유가시대를대비한미래청정에너지개발과온실가스배출저감을통한국제환경규제대응체제를구축하고자 2006 년한국남부발전주식회사와부산연안해상풍력발전단지조성을위한 MOU 를체결. 부산연안의해상풍력발전단지조성후보지로서는다대포와가덕도간연안해상을대상으로하고 1단계타당성조사결과사업성이있을경우 2020 년까지 1차사업기간동안사업비 35 만KW( 사업비 7,500 억원 ) 규모의해상풍력발전단지를조성하고장차총규모 100 만KW 까지설치확대계획이며, 이계획대로추진될경우, 부산은해상풍력개발의선점확보를통하여신재생에너지산업의신성장동력산업화로지역내플랜트, 부품, 소재산업등연관산업의유치와인재육성, 고용창출등으로지역경제활성화에크게기여할것으로기대됨. 3) 수소연료전지 연료전지산업육성을위해서는소재 / 부품국산화, 원가절감및고부가가치제품개발, 제품성능의신뢰성및수명향상이필요함. 국내기업의투자가활성화되고있어, 글로벌시장이확대되고있는건물용 PEMFC, 발전용 MCFC, SOFC 등을중심으로전략을수립할필요가있음. 건물용 PEMFC 의경우해외선진기술대비가장취약한부분인부품 / 소재의국산화개발을통하여가격경쟁력을강화하여야하며, 초기보급사업의확대를통해기업의양산기술및설비투자유도와동시에부품 / 소재등의 supply chain 전반의국산화기술을확보하여야함. 발전용 MCFC 와 SOFC 의경우기술인수를통한국산화및생산체계를구축하는방향이유리 년 BOP 12 년스택 15 년스택구성요소 - BOP 공장건설로생산기반을구축하고전공정에대해대량생산체계를구축 발전용 MCFC 와 SOFC 의경우고부가가치제품개발로초기시장개척및대형화 / 복홥화를통해경제성을확보할필요가있음. - 연료전지특성을활용하여플랜트연계형 MCFC, 하이브리드, 열병합용, 선박용등응기술개발시장을확대 - 발전효율향상을위한터빈연계 ( 하이브리드 ) 및시스템대형화로원가절감 [ 그림 Ⅳ-3] 풍력발전시스템주요구성품및해상용시스템의구조 파생시장으로무정전, 친환경선박용연료전지발전시스템 - 전세계 UPS, 연 10% 내외의높은성장률로 10년 3,200 만대의시장예상 - 전세계선박용보조전원시장규모는연간 7,581MW ( 07) 우리나라가보유한수소연료전지특허는최근개발이활발한편이나글로벌기술력확보를위 ( 단위 : 천대 ) ( 단위 : 억달러 ) 2, ,800 1, 보급대수 1,600 시장규모 1, , , 자료 : KISTI, Mentor 기술사업기회분석연구시리즈, 연료전지편, 2005 [ 그림 Ⅳ-4] 세계수송용연료전지시스템의수요예측 Technology Roadmap of Science 73

38 한특허경쟁력은전반적으로낮은수준임. - 보유특허 521 건중평균 73% 가최근출원에해당 연료전지분야에서우리나라는건물용 PEMFC 와 SOFC 의최신기술개발이활발하며, 특허경쟁력도양호한것으로나타남. (30% 수준 ) 그러나, 발전용 MCFC 는특허경쟁력이 67% 로우수한수준이나상대적으로최신기술비율이낮은분야로나타남. 건물용연료전지의경우국내기술로시제품을만들어모니터링사업을병행하고있음. 그러나연료전지차및건물용연료전지제품의구성요소에해당하는 MEA 등핵심부품및주변기기대부분은외국제품임. 이는국내연료전지사업이전무하여이를제공하는국내메이커가없는데연유함. 향후연료전지기술산업화에대비하여핵심부품및주변기기를생산하는기업을육성하기위한연구개발프로그램이절실. 따라서부산시는다음과전략으로세계시장동향과현재국내기술수준을고려하여다음과같이대응할필요가있음. - 건물용 PEMFC 보조기기 (BOP) 류개발 : 보조기기전체를포함하여관련기업이포괄적으로참여할수있도록부산시가주관하는전략과제로추진 핵심소재국산화개발 : 고분자전해질막, 전극촉매, 카본페이퍼, 개질기용촉매등핵심소재의국산화개발을중장기적으로추진 - 발전용 MCFC, SOFC 기술인수를통한기술격차해소를위해선진사기술을단계별로인수하고연료전지공장건설을통한대량생산체계를구축 스택및 BOP 의생산기술확보및국산화를위해부산시와정부주관으로동남권업체들이셀과스택의양산기술을구축하도록주도하고, 보조기기 (BOP) 개발을위해서는고온연료전지용보조기기표준화및개발과제를추진할필요가있다. 연료전지수명및신뢰성향상을위해단전지, 밀봉재, 분리판 / 집전채소재그리고제조기술을동남권업체들이구축하도록기술개발에투자하여야함 연료전지사용을위한수소관련해서는현재국내연료전지는대부분천연가스개질을통한수소공급을취하고있으나, 중장기적으로수소를직접공급하는연료전지로의전환과맞물려수소에너지수요는급증할것임. CO2 감축의무가적용되는 2012 년부터는현재가동중인발전시스템과수송시스템에서사용되는탄화수소연료에수소를혼소하는방식이매우유력하게검토되므로수소의직접이용은급증할전망임. - 세계에너지사용량이 01 년 404 천조에서 25 년 623 천조 BTU ( 미국에너지정보청 (EIA), 05) 로전망됨에따라각국이연료전지개발을통한수소연료전지사회실현이구체화될때까지 ( 25 년으로예상 ) 기존탄화수소기반에수소를 10% 만혼소하여사용하도록의무화하는경우 62.3 천조 BTU 는수소에너지로대체되어야함. 전기를통한물분해장치이용수소생산의경우국내기술로 10 Nm3/h 용량의전기이용물분해장치를개발한상태이나 30Nm3/h 이상으로대용량화할필요가있음 액체수소저장과관련극저온밸브, 극저온유량계, 극저온저장탱크, 극저온레귤레이터등관련부품거의가수입에의존하고있고, 수소압축기, 수소저장탱크, 고압밸브, dispenser 등모두국내개발이시급 고압수소저장의경우현재 350bar 개발이완료된상태이나, 선진국수준으로 700bar 이상으로개발이이루어져야하며, 수소누출에따른폭발억제안정성확보기술은전무하며, 수소누출센서등의국산화가시급 현재국내수소에너지의대부분은울산등정유회사의부생가스를통한수소생산이대부분으로고순도유지가어렵고영세가스회사의정제기술에의존하므로고순도수소의경우수입에의존하는형편이므로미래수소에너지생산체계구축을위해물의전기분해를통한수소생산기술의구축은시급함. 현재원전이 40원 /kw, 화력이 97원 /kw, 풍력이 107 원 /kw 이므로물의전기분해를통한수소생산을위해서는원전의전기를이용하는방법이타당. 4) 해양에너지 해양거대조류를이용한바이오에탄올의생산은현재는주로한국과일본에서만연구되고있으나, 동남아의많은나라에서한국과일본의영향을받아점점해양거대조류의생산에많은나라들이관심을가지고있음. 74 Technology Roadmap of Science 75

39 현재전분질계의바이오매스에서바이오에탄올의생산은북미와남미에서주로이루어지며, 전술한바와같이최근고유가시대에들어서면서, 그생산량이급격히증가하고있음. 반면, 해양미세조류의경우에는전세계적으로아직시도한나라가없어서, 먼저시작할경우, 이분야를선점하고선도할수있는장점이있음. 현재육상에서미세조류의대량배양에의한바이오디젤의생산은매우많은회사들이뛰어들어난립한인상을줄정도이나, 제대로연구가가능할것으로판단되는 100 Million USD 이상의 fund 를끌어들인회사는 4개사에불과함. 해외에도아직본격적으로미세조류유래의바이오디젤을본격적으로시판하고있는회사는없으나, 육상식물유래의바이오디젤은유럽을중심으로판매되고있음. 따라서바이오디젤은원료확보의문제가가장근본적인과제임. 미국은정부주도의상용화기술개발과보급을추진하고있고, 현재는연료용알코올보급 (28.1 억 gal, 2003), 바이오디젤보급 (2,000 만 gal, 2003) 에주력. 유럽은 EU차원의기술개발 / 실증시험사업과이미상당히발전되고있는바이오에너지 ( 바이오디젤, 발전사업자 ) 공급사개발미보급확대, 연간약 50% 의높은증가세를보임. ( 단위 : 천톤 ) 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, [ 표 Ⅳ-1] 세계바이오에탄올 / 바이오디젤생산량추이 0 바이오디젤 바이오에탄올 자료 : EC. Fact Sheet(Biofu 디 s in the European) [ 그림 Ⅳ-6] EU 바이오연료생산량추이 국내외기술수준과우리나라의연구여건으로고려하여, 해양바이오에너지성공을위해서는해조류배양기술력확보, 산업화와바이오리파이너리, 해양생태평가및적지선정등의구체적인전략방안을가지고다양한국공립연구소, 국내외대학, 산업체의협력하에목표달성을위한전략적접근필요. 생산량 (toe) 구분 전세계바이오에탄올 (million Liter) 전세계바이오디젤 (million Liter) ,500 4, ,000 8, ,000 45, CAGR 35.1% 66.9% ( 단위 : 1000toe) 20,000 브라질미국기타 15,000 국내바이오에너지보급현황을살펴보면, 바이오연료개발에있어 EU와미국에 5~10 년정도의격차를보이고있음을감안하여 2030 년까지경유및휘발유의 20% 를바이오디젤과바이오에탄올이대체할것으로전망 10,000 5,000 ( 단위 : k.l) 100, ,000 60,000 주 : toe(tonnge of oil equivalent) 는석유환산톤으로, 1toe=10,034Mcal 자료 : BP( 영국정유업체 ) [ 그림 Ⅳ-5] 세계바이오에탄올생산량추이 40,000 20,000 세계바이오에탄올시장은 07년기준으로 518 억리터에서약 18년약 3,000 억리터로성장예상. 주요선진국의총 1차에너지중신 재생에너지의비중은 3 75 수준이며이중바이오에너지의비중은 30~60% 로높은편임 ( 추정 ) 자료 : 신재생에너지센터, 2006 [ 그림 Ⅳ-7] 국내바이오디젤보급량추이 76 Technology Roadmap of Science 77

40 석유대체연료사업법에근거해바이오디젤생산업체로등록한기업은 2007 년현재모두 16 곳이며연간생산규모는 40만톤임 [ 표 Ⅳ-2] 바이오디젤 / 바이오에탄올시장규모 현재개발되어있는수입제품을기준으로설비구입비용, 설치비및공사비를초기투자자본으로하고, 매년해수온도차냉난방시스템을운영하여얻는에너지절감효과에의한경제성평가결과초기자본회수기간이약 6년정도소요되어경제성이매우높은것으로판단되고있음. 생산량 (toe) 구분 바이오디젤 (1,000 toe) 바이오에탄올 (1,000 toe) , , CAGR 45.6% 27.7% 나. 대상기술 ( 제품 ) 군선정및핵심요구분석 (1) 시장요구및기술요구사항정의 조류발전의기술전망을살펴보면, 조류발전타당성및환경평가기술은기초적인조류발전적지환경조사, 적지평가및환경영향평가기술보유하고있음. 1) 태양광부품 시장요구사항 현재까지국내에서보급한조류발전은 1MW 급울돌목시험조류발전소로서현재시험가동중에있음. 이외에 2009 년대방수도에 100kW 급부유식조류발전기가계획되어있음. 최근시화호조력발전 CDM 사업이승인되고, 향후장기적으로재생에너지의보급비율을약 5% 수준으로향상시킬계획이수행되고있으며, 조력발전은전력생산외에환경오염개선효과, 관광수요유발, 내만을이용한양식단지개발등의추가적인경제효과의기대가가능한점등을감안하면본격적인상업용이용이가능할것으로판단. 파력에너지기술은기술개발및실증단계이며, 2011 년에시설용량 500kW 의착저식진동수주형파력발전실증플랜트설치가계획되어있음 년까지는현재기술개발이진행중인다양한형식의파력발전장치들이실해역실증을거쳐실용화될것으로기대되며, 이에따른보급및생산이활발해질전망임 해수온도차냉난방설비의경우 2009 년 9월에한국해양대학교에국내최초로설치됨. 그러나국내에서개발한실적이없기때문에해수온도차냉난방설비를수입하여설치하였음. 지리적으로유리한조건때문에해안의대도시를중심으로급속히확산될것판단됨. 태양광시스템은 1990 년과 2001 년사이연평균 20% 씩성장하였으며, 태양광시장개발을촉진하기위한미국의정책은장기적으로기술개발비용을줄이고 10% 의투자세액공제, 고속감가상각적용등을포함하고, 이두가지금융지원제도는합쳐서처음 5년간 42% 의자본세감면혜택을제공함 [ 표 Ⅳ-3] 국가별태양전기연간생산량 국가 2002 년생산량 2003 년생산량 2004 년생산량 2005 년생산량 MWp % MWp % MWp % MWp % 일본유럽미국기타총계 , , 자료 : 신재생에너지센터, 2006 일본과유럽, 미국이전세계태양전지및모듈생산량의약 88% 를차지함 년 9월에한국해양대학교에 100RT 급을설치한관계로국내시장에급속도로확대될전망임. 에너지관리공단의시설보조사업으로시행이가능한해안가에위치한관공서의경우인천에서강릉까지약 630 개가있어사업성이매우클것으로여겨짐. 미국은 GE가 Astopower 를 2004 년인수하여 25MWp 를생산했으며 USSC, Evergreen Solar, First Solar 등은생산량을두배로늘었고, 태양전지생산업체중상위 10개회사가차지하는전체시장비율은약 80% 에이르고있음 78 Technology Roadmap of Science 79

41 태양광시장은지속적인성장이예상되며이에따라생산라인의확충이업체별로빠르게진행되고있으나향후수년간실리콘원자재수급의불균형으로인해성장속도의둔화가예상됨 적설계및유지점검, 보호기술등이기술개발핵심이라할수있으나설계기공및품질보증을위한가이드라인을제시하거나규격화및표준화가진행되고있지않아, 태양광발전시스템의최적화를위해서는발생손실에대한정량적인평가분석이필요함. 태양광시장의 90% 이상을차지하고있는결정질실리콘태양전지및 PCS, 실증연구와같은당면한과제에대한기술개발비중이높게나타남 태양광설치조건및설계시공별 PV시스템의고품질, 고성능, 고신뢰성및저가화등의핵심기술들을개발하기위해서는시스템의성능평가및진단에있어정량화가요구됨 타산업과의연관성이매우높으므로, 국내태양광산업이실리콘원소재부터시스템설치에이르기까지산업의수직계열화를달성한다면태양전지생산, 설치, 판매및유지보수를통해관련산업의활성화, 신규고용창출등국민경제에미치는파급효과는매우클것으로기대됨 2) 풍력부품 시장요구사항 세계최고수준인우리의반도체, 디스플레이분야의기술력과인프라를활용하여선진국수준의기술력및경제성이확보된다면, 태양광분야가수출산업화를통해또하나의신성장동력으로써자리매김하기에충분할것으로예측됨 국가태양광분야기술개발기본계획에현재 3단계 ( ) 는저가상품화기술개발이목표이며, 목표달성을위하여지역의우수한소재 부품기업의태양광분야로전환하여내수시장점유율상승및수출경쟁력강화가예측됨 2007 년태양광전문가들을대상으로한설문조사에따르면 2020 년국내보급규모는 4GW, 2030 년에는 18GW, 수출규모는 2020 년에연간 1조 4천억원, 2030 년에연간 6조원에이를것으로전망됨 기술요구사항 태양전지모듈의경우선진기업에비해자동화생산설비가부족한실정으로국내모듈의국제표준인증획득및새로운시장개척을통한수출증대를모색해야함 PCS 의경우국내시장에서의점유율은높은반면수출은아직미흡한상태로나타남. 기술적인성장및상품경쟁력강화를통해수출증대를위해활발한기술개발진행중에있음. 국내설치분의 50% 는독일의 SMA 사등해외제품이차지하고있으며특히, 발전사업자용중대형용량은대부분수입품이설치되고있음 에너지를둘러싼환경변화즉, 지구온난화및지정학적관계등으로인해이제는에너지공급의불안정성이국제정치가에너지공급을결정하는 Geo-Politics of Energy 에서에너지가세계의경제및정치를결정하는 Energy of Geo-Politics 로패러다임변화를요구하고있음 이러한변화에대응하기위해유럽이나미국은에너지효율향상이나신재생에너지이용확대를고려하고있고, 우리나라도장기적으로 2030 년까지일차에너지의 9% 를신재생에너지로공급하는것을목표로검토한바있음 정부는제 2차신재생에너지기술개발및이용보급계획을추진하여 2011 년까지전체전력공급의약 5% 인 20.5TWh 를신재생에너지로공급을하기로하고그중풍력에의한공급이 5.2TWh 로전체보급목표량의약 25% 를차지하고있음. 따라서우리나라의신재생에너지보급의성공은풍력발전의보급량에달려있음 국내풍력발전시스템제작및개발기업들의목표는 2011 년세계시장진입, 2020 년세계 10위권, 2030 년에는세계 1위권풍력발전시장주도국진입임 풍력발전시스템의부품요소들은자동차나조선부품과유사한것이많고현재수출중인풍력발전시스템부품을포함하여우수한중공업기반을가지고있으므로노력한다면충분히목표달성가능하며, 풍력발전산업의수출산업화는필수불가결한요건임 태양광발전시스템설계시공기술은구성부품, PV 어레이, 지지대및가대, 전력저장장치, 최 풍력발전기보급과관련된네트워크효과는우선국내시장에국내기업의 Made in 80 Technology Roadmap of Science 81

42 Korea 브랜드를가진풍력발전기를보급시키고성능인정을통해단지개발자들도국내제품선호가속화시킴 풍력발전시스템은고도의신뢰성이요구되는기기로서쉽게기기에접근하여기술력을향상시킬수있는자국시장에서충분한경험을축적하여야수출이용이함 2000 년대초반부터정부의적극적인의지로최근국산풍력발전기가개발되어상용화되었음에도불구하고발전단지개발자는판매실적이없는국산개발품채택을회피하고있으므로, 국내시장진입초기인현시점에서정부의국산풍력발전기보급프로그램수립및운영이필요함 풍력발전의기술개발및보급확장을위한결정적요인은발전단가를감소시키는것이며이는장기적기술개발과정책개발및시장진입장애요인을제거해주는두개의축으로서가능해질수있음 국내풍력발전기시스템및요소의경쟁력이아직미진하므로기기분야는당분간지속적인투자가필요하며국산품이본격보급되기시작하면민간기업에서 R&D 투자를주도 보급에는정책적배려가가장중요하지만시장진입확대및보급장애요인제거를위한 R&D 에대한투자를점차증대시켜야함 기술요구사항 자원조사, 분석및예측기술 - 국내연구기관에서측정, 데이터해석, 예측기술분야에서세계적수준에이르고있으며, 10km 해상도를가지는풍황지도를완성하였음 - 향후 1km 해상도의풍황지도개발이필요하며, 이를위해서는산간지형및해상의풍황예측을위한국내형 S/W 개발이필요함 단지설계및시공기술 - 단지설계를위한자원조사분석및예측을위하여외국의 S/W 에의존하고있으며, 대단위단지설계를위한노하우축적이필요하며, 설계에의한시공기술분야는세계수준임 블레이드기술 - 블레이드서계해석이핵심이나독자적인설계해석기술에대한노하우의축적이다소부족한실정임 - 제조기술및시험기술분야는설계해석분야에비교하여선진국수준에근접하고있으며, 750kW 및 2MW 급블레이드의국내제작및시험의경험을통해 3MW 급대형블레이드제조기술의개발이필요함 증속기기술 - 국내의증속기개발기술수준은외국의초대형혹은다양한증속기개발추세에비교하면시스템하중조건등을반영하는설계기술및시험기술수준은미흡함 - 현재상황은실제제품에적용경험이부족하지만 2MW 급시험모델의개발이이루어진상황임 발전기기술 - 국내의발전기관련기술은이중여장유도형 1.5MW 급이하의발전기를자체개발한수준이며, 종합시험설비의부족등으로성능평가가미비함 - 선진국의기술수준에비교하여성능, 수명, 안전성및신뢰성의수준은 70% 내외로보고있으나, 풍력터빈시스템의부품중에서는가장앞서있는분야임. 영구자석형동기발전기는현재기술개발중임 전력변환장치기술 - 1MW 급이하의전력변환장치의설계 / 제작및시험기술을확보한상태이나신뢰성및성능측면에서는아직시험단계임 - 2MW 급설계및제작기술을개발하고있는상태이며, 성능및수명 / 신뢰성측면에서기술개발이필요함 타워기술 - kw급및 MW급의 50~80m 형타워설계제조기술및플랜지부품제조기술, 시공기술등은세계적수준으로서국내외의세계메이저급회사에타워및부품을공급하고있는수준임 - 국내의 3-4 개의관련회사에서세계시장의 40% 이상을점유하고있는정도이며, 후발국의추격을의식하여생산성및품질향상을위한노력이필요함 축구동계및기타구동장치기술 82 Technology Roadmap of Science 83

43 - 축구동계및장치기술은풍력터빈시스템의설계와맞물려있어시스템의설계기술이접목되어야하나그동안국내모델의부재로인하여주축베어링및기타구동장치의개발이다소부진함 - 그러나외국의설계에의한가공기술분야는세계적정상수준에있음. 소재개발, 설계, 시험등의 3대요소가필요한데국내에서축구동계및기타구동장치개발을위한시도를보이고있으나성능및신뢰성을갖추기위해서는상당한연구가필요한상황임 시스템설계및평가 - 시스템설계 / 해석기술은효율적이고안전한시스템을설계하는기술로서국내의경우개발역사가짧고운용이력및기초데이터, 경험부족등으로매우취약한실정임 - 현재해외전문엔지니어링사에의존하며, 관련기술습득과경험확보를모색하고있으며, 향후기술경쟁력확보를위해독자적개발노력이필요한상황임 가에따른근본적인계통연계기술이요구됨. 국내에서는 750kW, 1.5MW 급전력변환장치를개발하였고 2MW 급도연구개발중임 하이브리드기술 - 풍력발전과같은소용량분산형전원과의복합발전 ( 하이브리드 ) 은효율성및경제성을높이기위해필요한기술임 - 국내에서는소형풍력발전기를중심으로복합발전연구가수행되었으며 30kW 풍력- 디젤연계운전의시범단계와풍력- 태양광등에서의부분적연계기술이시도되었으며, 담수화설비등에대한연계기술개발이시도되었음 3) 수소연료전지 소형풍력발전시스템기술 - 자가발전전용또는상업발전용등과같은용도로주로이용되고있는소형풍력발전은체계적이고연속적인연구의부재로뚜렷한관련기술을확보하지못하였음 - 최근시장확대를위한분산발전기술과연계한 Micro Grid 에대한연구가활발히진행되고있으며다양한형태의복합기술에대한연구가필요함 감시진단기술 - 풍력발전기의대형화, 해상풍력발전기개발에따른감시 / 진단기술의필요성이대두되며, 이에대한기술개발이요구됨 국내의경우아직초기단계인 660kW, 750kW 급에대한연구가수행된바있으나, 단지운영관련노하우는해외기술에의존하고있음 운용및유지 / 보수기술 - 풍력발전시스템의보급과함께관련기기의기술적문제에따른운용및유지 / 보수관련기술이요구됨 - 국내기술의경우해외시스템을도입운영하는관계로단순정비작업만수행할뿐핵심분야에대한정비기술은접근을허용하지않고제작사가참여하는실정임 계통연계기술 - 계통연계기술은선진국수준에이르며, 기술적한계는없으나향후분산형전원의비율증 시장요구사항 건물용 PEMFC 연료전지 - 해외선진기술의격차를줄이고향후건물용연료전지산업의국내활성화및세계시장선점을위해서는단기간의기술격차를해소하기위한기술전략이필요함. - 국내건물용연료전지산업화를위해서는해외선진기술을추월하기위한선택과집중의전략이필요함. 건물용연료전지기술중소재 / 부품의수입의존도가가장큰문제임. - 차세대연료전지를위한스택소재 ( 전해질막, 전극촉매, MEA) 및신개념연료처리시스템개발을통한원천기술확보로연료전지산업의해외의존도를낮출수있어야함. - 국산화개발과함께양산화, 가격절감기술개발의추진을통한경제성확보로향후해외선진제품에대한경쟁력향상및국내산업기반을보호하여야함. - 현재가장높은가격비중을차지하고있는 BOPfb 의공용화 / 국산화개발은제품의가격저감및이를통한제품의경제성확보, 제품규격화를진행할수있어산화업화에매우유리한기회를제공할수있다. 분산발전용 MCFC - 상용화초기단계인전세계분산발전용연료전지시장을선접하기위해서, 미국, 일본, 유럽등선진국에서는 MCFC 기술을활용한다양한제품을개발하여고부가가치시장을창출하고경제성을확보하기위한기술개발에총력을기울이고있음. - 우리나라의경우단기간에분산발전용연료전지기술을확보하기위한전략으로기술연수 84 Technology Roadmap of Science 85

44 를통한국산화및생상테계구축을완료하기위한전략으로기술인수를통한국산화및생산체계구축을완료하여상용화기반을마련하였으며, 대량생산및시스템최적화를통한경제성확보를위해노력하고있음. - 국내시장을활성화하고세계시장을선점하기위해서는초기시장수요창출을위한고부가가치제품개발과대형화 / 복합화를통한원가절감이요구됨. - 소재 / 부품의규격화와장기운전평가및열화기구규명으로신뢰성과수명을향상시키기위한노력이요구되며, 핵심원천기술의국산화를위해서는중장기적지원과산업인프라를동시에육성하는방안이필요 - MCFC 는기개발된기술을기반으로원가절감및고부부가가치제품개발을주력하여시장확대를추구하여야함. 특히세계최고기술을보유한국내선박제조기술및담수화설비기술과융합하여기술을개발함으로써시장확대와관련산업의동반성장을유도하여야함. - 특허출원분류항목에따른산업구조와인프라분석에따르면, 구구내소재산업과서비스산업부문의가치사슬이약한것으로분석됨에따라 MCFC 제품개발을위해서는부품소재인프라구축과구구산화기술개발이선행되어야하며, 단위공정별표준화작업및국산화제작기술을확보하여야함. - MCFC 기술개발에있어추진과제는다음과같이요약됨 소재. 부품 spply chain 부재 : 소재 / 부품표준화및관련산업육성 경제성부족 : 대량생산체제구축을통한원가절감및고부가가치제품개발 성능향상 : 장기운전평가와열화기구규명을통한신뢰성및수명향상 시장확대 : 고부가가치제품개발을통한다양한시장창출 건물용 / 분산발전용 SOFC - SOFC 개발관련한국, 일본의업체를비교하였을때개발업체수만비교해도일본대비소재분애 50%, 셀 15%, 번들및스택 10%, BOP 의경우국내는대표적으로 3업체정도이나일본은매우많음, 시스템은 10% 등매우열세임 - 일본의각부품별로개발하고있는업체는세계적으로유명하고, 대기업중심의업체임. 즉, 기존의사업화 item 이있고, 경쟁력을확보하고있는업체들이각기업의특성을살려 SOFC 의각부품개발에참여하고있음. - 국내업체의경우대부분대기업및국책연구소가수행하는국책과제의참여기업으로연구개발을수행하고있고, 개발비용이많이들고경쟁력확보가어려운상황에서자금을투입하여기술개발에전념하고있는업체는포스코를제외하고는전무한상황임. - 사업화가되기전까지많은시간과개발자금이소요될뿐만이아니라사업화에대한확신도불투명한상황에서중소기업이자체개발을진행하기는 risk 가너무큼 - 핵심부품에해당하는것은거의수입에의존하고있으며, 경쟁력있는소재부품에대한개발은거의진행되어있지않음. - 이러한국내상황에서연료전지각부품별경쟁력을확보하고, 사업화를추진하기위해서는대기업및국책연구소가정부로부터국책연구를수행하고기술개발에따른기술이전을관련중소기업에함으로써중소기업을육성하는방안이필요함. 수소생산 - 정부가 IGCC 발전으로큰틀을구성함에따라합성가스로부터생산된수소를정제하여수소생산에이용할여지는있으나한전이수소생산을통해수소를필요업체들에공급하는방식으로가게될지는미지수임. - 국책연구소과개발과제를통해수행하여중소기업들이 RDF 등페기물을가스화하여합성가스를생산하는가스화장치를개발하고는있지만주로가스화장치판매를목적으로하고있고, 합성가스를혼소연소방식에투입하거나합성가스버너개발과연계하고있어내수시장이크지않은상태여서수소생산을목적으로하기에는아직거리가먼상태임. - 포스코에서 COG 중에다량의수소가부생가스로존재하지만생산되는 COG 전량을포스코내부에서연료로사용하고있고, 포스코가부생가스로부터수소생산체계를구축할지에대해서는의문이다. - 국내에는물을전기분해해서수소를생산하는장치개발이 10Nm3/h 규모로이루어진상태이나용량이너무적어수소시범단지에사용하기에도적은용량임. 수소저장 - 액체수소저장과관련극저온밸브, 극저온유량계, 극저온저장탱크, 극저온레귤레이터등관련부품거의가수입에의존하고있고, 수소압축기, 수소저장탱크, 고압밸브, dispenser 등모두국내개발이시급 - 고압수소저장을위해구구내기술로는현재 350bar 까지개발된상태이나 700bar 이상으로저장할수있는저장탱크개발이필요 - 선진국의경우저장탱크로부터 crack 에의한수소누출에따른수소폭발억제를위한기술개발이 princeton 등대학을중심으로활발히진행되고있으나, 국내는전무하여하고, 수소의경우정전기에조차점화가발생하므로수소누출감지를위한광센서개발이시급 - 일본, 미국등선진국의경우각지역마다수소스테이션을구축하여시범단지사업을활성화하고있으나, 국내에서는대전과수도권에집중되어있어부산동남권에수소스테이션시범단지의구축이필요 86 Technology Roadmap of Science 87

45 기술요구사항 건물용 PEMFC 연료전지 - 연료전지가격저감과신뢰성에영향을미치는펌프, 송풍기등국내기반이충분한보조기기류의산업기반조기구축 ( 단기 ) - 핵심소재인프로톤전도막, 카본페이퍼, 전극부재, 개질기용촉매류등은기술도입및공동개발을통해중장기적으로국산화 ( 중장기 ) - 셀스텍 ( 분리관, MEA), 연료변환기분야에서기개발된기술에추가하여양산기술개발 ( 중장기 ) 수소저장 - 액체수소저장과관련극저온밸브, 극저온유량계, 극저온저장탱크, 극저온레귤레이터등관련부품개발 ( 단기및중기 ) - 700bar 수소저장탱크개발 ( 단기및중장기 ) - 수소누출감지광센서개발 ( 단기 ) - 수소저장모니터링기법개발 ( 단기 ) - 수소스테이션시스템및시설구축 ( 중장기 ) 수소에너지연구지원센터구축 ( 단기및중기 ) 분산발전용 MCFC 연료전지 - MCFC 는기개발된기술을기반으로원가절감및고부가가치제품개발에주력 : 터빈, 플랜트등과의하이브리드기술개발 ( 중장기 ) - 소재 / 원재료 / 부품은 supply chain 이부재하므로소재 / 부품표준화, 원천기술의확보, 대체물질과국산화를통한관련산업체육성 ( 중장기 ) - BOP 는국내소수업체가제작가능하지만표준화되어있지않아제품적용을위해수입하고있음. 설계 tool 확보및국산화개발 ( 단기및중기 ) - 설치 / 운전등국내경험부족으로해외업체에의존하므로실증단지및지원센터구축을통한전문인력양성 ( 단기및중기 ) 건물용및분산발전용 SOFC - SOFC 시스템및스택용량확대를위한부품공급체계가전세계적으로구축되어잇지않아저가격, 고성능소재및단전지, 밀봉재, 분리판, 집전체등의부품소재개발로경쟁력강화 ( 중장기 ) - 수백 kw급을커버할수있는설계기술확보 ( 중장기 ) - SOFC 발전시스템의실증을통한신뢰성확보 ( 중장기 ) 연료전지실증단지및지원센터구축 : 개발된기술의실증을통한검증인프라미비로상용화까지연결되는데어려움을해소하는역할. ( 단기및중기 ) 수소생산 - 60Nm3/h 용량의물전기분해를통한수소생산장치개발 ( 단기및중기 ) - 수소생산시스템및시설구축 ( 중장기 ) 첨단형수소에너지시범단지구축 ( 중장기 ) - 60Nm3/h 규모의물의전기분해를통한수소생산시스템구축 - 60Nm3/h 규모의수소스테이션구축 4) 해양에너지 시장요구사항 바이오에탄올 - 폐해조류의재활용및해중림에서생산된해조류이용 부산기장지역해조류폐기량연간 5000 톤을이용한부가가치창출 해중림사업을통해생산된잉여해조류의효율적이용 - 새로운해양자원의개발과이용기술개발을통해해양자원의효율적인이용및활용증가하고있으므로관련기술개발을통해어업소득증대및대량양식기술개발을촉진필요 - 바이오에탄올의이용으로석유수입을대체하고, 해외에너지의존도감소하는등휘발유대체연료로의사용율증가 - 휘발유혼합연료로사용, 우리나라는 2007 년 E3 실증시험시작으로단계적으로 2026 년까지 E10( 휘발유에에탄올 10% 혼합 ) 를전국적으로보급할계획임 - 세계바이오에탄올생산량은 2000 년이후연평균 20% 대의증가율을보이고있으며브라질과미국이생산량의대부분을차지 년까지휘발유소비를 20% 줄이고바이오에탄올사용을확대하겠다고발표하였고브라질도현재11 개의전용생산시설을연말까지 24개로늘릴계획임 - 미국과브라질주도로에탄올대량생산과자원화를위한 국제바이오에너지포럼 창설 88 Technology Roadmap of Science 89

46 - 주요선진국의대체에너지사용량중에서바이오에너지의비율은 30~50% 로높은편 (IEA, Energy Balances of OECD countries, 2005 Edition) 바이오디젤 - 선진국에서는현재바이오디젤을국가에너지전략사업화로중점연구하고있음. 유럽의경우 Biofuel vision for 2030 을신설하여바이오에너지에관한투자를확대하고있고, 이미경유자동차에바이오디젤을사용하기시작하고있음. - 미국에서는 2000 년에 바이오매스 R&D 법 을제정하여경유에바이오디젤을혼합한방식으로관공서경유자동차, 대형트럭, 공공버스의연료로사용하고있으며 2010 년까지바이오정유공정 (biorefinery) 기술개발을목표로국가적차원으로산업계의연구도집중적인연구투자가이루어지고있음. 구분 한국 EU 독일 프랑스 이탈리아 스웨덴 벨기에 미국 [ 표 Ⅳ-4] 세계각국의바이오디젤사용및정책현황 사용방식사용처정책지원 BD5, BD20 BD5, BD100 BD5, BD30 BD5, BD100 BD5~BD30 BD20 BD20 일반경유차량, 자가저장시설을갖춘버스, 트럭등 세금감면 2010 년까지총에너지의 12% 를바이오에너지로대체할계획임 년까지액체바이오연료 ( 바이오디젤 80%, 에탄올 20%) 1 억 8 천톤보급계획 일반경유차량, 도심버스, 바이오디젤전용차량 일반경유차량, 도심버스, 관용차량, 대형트럭 도심버스, 대형트럭 도심버스, 대형트럭 도심버스 관용차량, 공공버스, 대형트럭 세금감면 세금감면 세금감면 세금감면 세금감면 보조금지급 바이오가스 - 미국은 2000 년 바이오매스 R&D 법 제정을계기로바이오에너지개발을본격화하고있음. 현재바이오디젤생산연구는많은양의오일을축적할수있는해양조류를이용한미국의국립에너지재생연구소 (NREL) 프로젝트에초점이맞추어져있음 - 유럽은 EU 차원의기술개발 / 실증시험사업과이미상당히발전되고있는바이오에너지 ( 바이오디젤, 발전사업자 ) 공급사업자를중심으로보급확대가일어나고있으며온실가스저감차원에서기술개발및보급확대를천명 - 일본은 2002 년이후정부주도로바이오에너지기술개발진행하고있음. 바이오메탄가스보급에주력, 농 임산부산물등자국내부존미활용바이오매스보급도병행 Bio- mass Japan( 02 년 ) 프로그램 : 총에너지소비량중바이오에너지비중을 2002 년 1% 에서 2010 년 5% 로확대목표 해수온도차 - 우리나라연안의해수온도차지도를기반으로해수온도차이용기술을활용할수있는곳이며경제성이있는곳에설치되어야함 - 해수온도차의경우현재이용하는기술에치중되어있음. 국내의경우, 관공서에온도차를이용한냉난방에적용하는것이보다실용적인것으로나타남. 현재한국해양대학교에설치한것이국내최초임. - 기존의건물에설치하면경제성이더욱있는관계로관공서에설치하는것이보다효율적으로경제적파급효과가크다고볼수있음. 우리나라남해동해안의관공서를고려하면약 600 여곳에설치가가능함 - 순수국내기술제품군은구조물설계기술에국한되며, 열교환기핵심부품에해당되는히트펌프는수입에의존하고있는실정임 - 해수온도차를이용한발전기술은재료의발달등을고려하여야함 - 해수온도차를이용하기위한시스템의해상설치의경우, 선박의항로에지장이없도록하여야함 - 정부과제는산업화를목표로기업이주관하며, 대학및연구소가컨소시엄으로참가하는형태가요구됨 조류발전 - 국내설치제품의경우서남해안의조류발전자원지도를기반으로조류발전에경제성이있는곳에설치되어야함 - 해안시설물이나섬지역, 연안지역에전력원으로보급이요구됨. 이를위해서는수심이대체로깊지않으므로외국과달리소형로터의소형발전보급이현실적임 - 국외설치제품의경우조류발전시스템설치지역의조류특성에맞는구조물설계및시공이되어야함 - 순수국내기술제품군은구조물설계기술에국한되며, 발전기핵심부품, 증속기기어부등은수입제품에의존하고있는실정임 - 발전된전기를원격까지수송할수있으며가정용의전원에맞는표준전기로변환할수있어야함 90 Technology Roadmap of Science 91

47 - 조류발전시스템의설치로해양환경과선박의항로에영향이없도록하여야함 - 구조물설치에따른관련법규도현실적으로수정보완하여연구개발된장치들이실해역검증및발전상용화가될수있는기본절차를마련하여야함 조력발전 - 해외에서사용되고있는음파및위성에의한관측기술의도입을통하여해안지역에대한정밀관측및관련기술력향상이필요한실정임 - 환경영향분석및피해저감기술은정책적으로많은진전이이루어졌으나, 예측기법의경우는부족한단계임. 해양환경영향시뮬레이션기술, 센서및통신기술, 정보와데이터처리기술, 실시간예보분석평가관련시스템이필요한실정임 - 해양, 토목, 기계, 전기등다양한분야의기술을통합하여표준화하는기술개발과정의시장수요가요구되고있음 - 국외설치제품의경우조류발전시스템설치지역의조류특성에맞는구조물설계및시공이되어야함 - 순수국내기술제품군은토목및구조물설계기술에국한되며, 발전기핵심부품, 증속기기어부등은수입제품에의존하고있는실정임 파력발전 - 국내에 2000 년대초중반이래진행된선행연구를통해국내에관련기반기술들이확보되어있음. 따라서선행기술의고도화및실해역실증을통한기술의실용화가가능한상태임. - 참여기업에개발기술을이전하여전문기업으로육성한다음산업화를해야하는실정임. - 실해역실증, 소규모상용화응용에의한기술고도화, 대규모상용단지에의한경제성제고의점진적인단계를거쳐본격적인자원활용및보급이이루어지는관계로각단계에서요구되는정부의역할및지원의내용이달라짐. - 파력발전의단기추진계획은천해역파력발전기술개발및실증단계에해당하며, 우리나라천해역에서개발이가능한것으로추정되는 650MW 의대규모파력에너지자원에도불구하고관련기술에대한투자부족과정책적지원미비로자원개발이지연되고있음. 기술요구사항 바이오에탄올 - 문헌조사및자료분석을통한배양기술확립필요함. 일본 The Ocean Sunrise Project 를기초로한대량배양기술검토하고, 국내외해조류대량배양시스템분석및배양가능 한해조류목록작성 - 국외기술을도입을통한국내해양기후에적합한배양방법및해조류선별 - 당화공정개발및에탄올발효최적화 Sonication, Ball mill, Heating 및산홥알칼리처리등의물리적화학적방법이용 물리 화학적전처리및효소적전처리의통합공정최적화 Pachysolen sp, Pichia sp를이용한 Laminaran 및 Mannitol 발효균주선정 개량된균주를이용한동시당화발효조건검토 최적전처리조건을이용한, 50L bioreactor 운전조건확립을통한 Scale up - 해조류물성분석및선별 Laminaria japonica, Undaria pinnatifida, Sargassum horneri 등갈조류종류에따른탄수화물구성성분함량및계절별함량변화확인을통한수확시기결정 전처리해조류의점도및물성측정을통한물리적성질규명 당성분 data 를종합최적전처리조건확립 전처리시발생되는에탄올발효저해산물의제거 - 갈조류분해효소분리정제및균주개량 해운대에서채취한미역에서분리한 Alginat lyase 를이용한가수분해 Sludge 및해조류섭식동물에서의해조류분해효소분리정제 Alginate lyase 의표면발현효모균주의제작 분비서열재설계에의한 Alginate lyase 의분비능력이증대된효모균주제작 Laminaran, Mannitol 및 Alginate 의동시이용가능한균주개발 - 경제성분석을통한갈조류에탄올실현가능성검토 에탄올생산비용과현재사용되고있는휘발유에대한가격경쟁력비교분석 바이오디젤 - 오일함량이높은해조류의선별 해조류성분분석을통한해조류오일함량측정 해조류채취시기및계절에따른오일함량측정 오일성분조성을분석디젤생산가능한최적해조류선정 - 고효율의해조류오일추출기술개발 일반적인오일추출에는압착법및용매추출법을이용 높은수율과경제성을가지는초임계유체추출등의계발 해조류로부터최대의오일추출을위한온도, 압력, 용매의유량등최적조건탐색 - 전이에스테르화를통한바이오디젤생산 92 Technology Roadmap of Science 93

48 에테르화공정을위한촉매선정과경제성있는최적반응조건탐색 선, 염기, 효소등의촉매개발 온도, 압력, 원료비율, 촉매양에대한영향의최적의조건탐색. 제조된바이오디젤의지방산에스테르의함량, 산가, 요오드가, 점도, 밀도등의분석을통한상용화가능성확인 바이오가스 - 해양유래조류 ( 미역, 다시마등 ) 의전처리기술확보 - Bench scale 의혐기성소화조운전 - 수소 메탄발효조제작및운전 - 수소 / 메탄발효조의최적조건도출 - 수소 메탄생산고활성미생물집단규명및개발 - Pilot plant 설계및제작, 해양조류를대상으로 pilot plant 의최적운전조건도출 - 유기물분해및에너지생성기작규명 - 수소및메탄을생산하기위한생산성이높은균주를고농도로유지할수있는소화조운전조건규명 - 유기물의단계별변화및스파징기체종류의변화 - 스파징기체는스파징이없는대조군과내부바이오기체, N2, CO₂ 를유량을조절하여적용 - 유기물분해및수소ㆍ메탄생성최적조건도출 - 메탄생성저해로인한수소생성의모델링확보 - 폐기물성상대표인자와분해속도, 수소 / 메탄생성및수율과의수학적관계분석 - 수소ㆍ메탄생성율과수율에대한영향인자규명및조건확보 - 해양유래조류를이용하여폐기물성상대표인자 ( 혼합비, C/N ratio, 함수율등 ) 와분해속도와의관계도출하여수소및메탄최종생산량구축 - 수소ㆍ메탄가스분리정제시스템개발을염두에둔운전조건규명 - 바이오가스제조, 경제성및타당성분석 해수온도차이용기술 - 해수온도차이용을위한적지평가기술 - 해수온도차냉난방취수배관시공기술 - 해수온도차냉난방설비의핵심, 히트펌프개발 - 핵심부품설계기술, 시스템운용및보수유지기술 - 취수해역에따른배관설계기술및동결담수화장치를이용한심층수담수화기술 - 해수온도차발전에적합한냉매개발기술 - 냉매응축을위한해수용냉각기설계기술 - 해수온도차이용지역냉난방시스템기술 조류발전 - 국내조류및해류속도가높은지역의타당성조사및후보지세부평가 - 저수심모듈형조류발전기술개발과실해역실증 - 부유식, 헬리컬조류발전활용기술개발및현장실증 - 조류발전헬리컬, 프로펠러형터빈기술 - 한국연안형 ( 해상부유물강인형 ) 조류발전시스템개발및설계기술 - 조류발전용건식및수중발전기기술 - 조류발전용방향제어 / 전력수송기술 - 조류발전구조물시공절차기술 - 조류발전용증속장치 / 동력전달 / 시스템모니터링기술 - 원격제어일체형조류발전장치기술개발및실해역실증기술 - 조류발전복합다변형터빈기술 - 수밀일체형기어및제어박스기술, 초대형조류발전구조물기술 조력발전 - 착저식조력발전구조물설계, 특히수차케이슨및수문구조물설계기술 - 조력발전발전량및가동률산정기술 - 발전용터빈효율향상기술 - 조석체계변화예측기술 - 조류, 파랑특성평가예측기술 - 해양생태환경영향분석및예측기술 - 기존연안구조물안정성검토기술 - 조력발전발전기및증속기 / 전력변환장치기술 - 기존구조물자료수집및분석을통한재활용기술 파력발전 - 우리나라연안역파력에너지자원분포조사및적지평가기술 - 파력발전기술개발과실해역실증기술 - 파력발전에너지변환기술 - 부체형파력발전기술개발과실해역검증기술 94 Technology Roadmap of Science 95

49 - 파력- 해상풍력복합발전기술개발과실해역검증기술 - 조류, 조력, 파력복합발전기술 - 해양에너지복합이용대형화기술 다. 기술로드맵 (1) 마크로기술로드맵 - 국내표준화, 상품화기술 (2) 기술 ( 제품 ) 트리구성 신뢰성평가 / 인증 태양광소재 / 부품 태양광시스템부품 태양광장비 ( 장치 ) 동력전달장치 Blade 전력변환장치 제어모니터링장치 신뢰성평가 / 인증 자동차 / 선박 BOP 수소생산 / 저장기술 바이오가스 바이오에탄올 바이오디젤 조류, 파력, 조력 해수온도차 태양광성능 / 인증기관 태양광부품 차세대태양광소재및부품 태양광부품상용화 / 시스템개발 태양광장비개발 풍력요소부품인증 / 실증연구단지 동력전달장치 풍력부품 도심형 Blade 개발 전력변환장치 제어모니터링 신재생에너지시스템 해상풍력발전부품 신뢰성평가 / 인증기관 수소연료전지 자동차 / 선박발전 BOP 기술 수소생산기술 수소 Test station 설계및시공 해양바이오에너지연구센터 해양 바이오에너지 바이오에탄올 / 디젤생산기술 바이오매스이용바이오가스생산 해수이용기술 96 Technology Roadmap of Science 97

50 (2) 마이크로기술로드맵 마이크로기술로드맵 - 태양광부품 태양광부품 태양전지소재및소자와모듈제조기술개발을통한핵심부품의원천기술과국산화기술확보 태양광성능 / 인증기관구축을통한태양전지및모듈, 시스템기술의성능시험향상과인 증기반구축 차세대고효율태양전지및모듈소재 부품 - 결정질 / 박막형태양전지모듈및부품기술 - 화합물반도체형태양전지및모듈부품 - 염료감응형및유기태양전지소재및부품 태양광부품상용화 / 시스템개발기술확보 - PVT 및태양광발전시스템관련부품상용화기술 - 태양전지부품및시스템효율화기술 - 모듈설치및 Assembly 공정기술 태양광주변장비개발기술을통해시스템의신뢰성및안정성확보 - 태양광에너지저장및변환기술 - 박막태양전지제조장비제작기술 - 태양전지모듈제조장비및자동화설비기술 태양광성능 / 인증기관 차세대태양광소재및부품기술 태양광부품상용화 태양전지및모듈 태양광저장부품 태양광시스템부품 Selective emitter PERC type, a-si CIGS, 화합물반도체 DSSCs 유기태양전지 발전시스템부품 중대형 PCS 국산화기술 태양전지부품 시스템효율화기술 모듈설치, 제어요소 PCS 모듈, 집적화기술 Assembly 공정기술 태양광에너지저장및변환기술 태양에너지계통연계기술 제어모니터링기술 태양전지제조장비 태양전지모듈장비 / 시스템개발기술 태양광장비개발기술 98 Technology Roadmap of Science 99

51 풍력부품 마이크로기술로드맵 - 풍력부품 풍력부품의핵심기술개발및국산화달성을위한인프라구축 - 풍력요소부품인증 - 풍력부품실증연구단지 동력전달장치개발 - 고효율증속기개발기술 풍력요소부품인증 풍력부품실증단지 증속기 감속기 풍력용발전기 수평축 Blade 수직축 Blade 전력변환장치 TSR 제어기 / 센서기술 원격제어모니터링기술 풍력에너지저장및계통연계기술 수중기초기술 부유식설계기술 해상풍력실증화 - 고효율감속기개발기술 - 고효율풍력용발전기설계및제조기술 도심형 Blade 개발 - 도심형수평축 Blade 개발기술 - 도심형수직축 Blade 개발기술 전력변환장치및제어모니터링장치개발 - 독립형 / 계통연계형전력변환장치개발기술 - TSR 제어기 / 센서개발기술 - 원격제어모니터링기술개발 - 풍력에너지저장및계통연계기술개발 해상풍력발전부품개발 - 해상풍력요소기술개발 - 해상풍력실증화기술개발 - 해상풍력시스템기술개발및실증화 100 Technology Roadmap of Science 101

52 수소연료전지 마이크로기술로드맵 - 수소연료전지 수소연료전지신뢰성평가 / 인증기관구축으로부품성능과시스템, 수소생산 / 저장관련기 술평가 - 설치 / 운전등국내경험부족으로해외업체에의존하므로실증단지및지원센터구축을통한전문인력양성 자동차 / 선박발전 BOP 기술조기확보 부품성능평가 시스템평가 생산 / 저장평가 열교환기 펌프 / 블로워 / 센서기술 인버터 / 컨버터 BOP 제어 전동기속도 (vector) 제어기술 조향장치제어기술 잉여전력이용 마이크로개질기 개질촉매 개질기설계 물전기분해장치개발 수소 station 설계및시공 ( 안정성포함 ) 액체수소설비를위한부품개발 고압및합장금속이용저장기술 - BOP 는국내소수업체가제작가능하지만표준화되어있지않아제품적용을위해수입하 고있음. 설계 tool 확보및국산화개발 - 전압및전류 / 속도센서 / 제어기기술개발 - 열교환기 / 펌프 / 홥탱크등자동차 / 선박관련 BOP 기술개발 - 폐열회수시트템및전력제어기술 첨단형수소에너지생산기술 - 60Nm3/h 용수소생산 ( 물전기분해 ) 전기분해장치개발 - 고압용수소저장탱크개발 - 수소압축기, 기화기, 350bar 용저장탱크, dispenser 개발 - 잉여전력이용수소생산시스템개발기술 수소 Test station 설계및시공기술 - 수소압축기 / 극저온밸브 / 디스펜서개발 - 고압용수소저장탱크개발 - 액체수소저장기술개발 / 합장금속이용저장기술개발 - 수소 station 설계및시공기술개발 / 안정성확보모니터링기술개발 102 Technology Roadmap of Science 103

53 해양바이오에너지 마이크로기술로드맵 - 해양바이오에너지 해양바이오에너지연구센터구축을통해해양에너지기초연구및실증화를위한기반확충 - 해양바이오에너지실용화센터설립및운영 - 해양바이오에너지산업화기초및응용기술개발 - 해양바이오에너지기술정보센터운영 바이오에탄올 / 디젤생산기술 - 문헌조사및자료분석을통한배양기술확립 - 당화공정개발및에탄올발효최적화 - 해조류물성분석및선별 - 고효율의해조류오일추출기술개발 바이오매스이용바이오가스생산기술개발 - 해양유래조류 ( 미역, 다시마등 ) 의전처리기술확보 - 기능성물질추출및이용기술개발 - 수소및메탄을생산하기위한운전조건규명, 바이오가스제조 해수이용기술 - 해수온도차냉난방설비및히트펌프설계 / 제작기술개발 - 해수온도차냉난방취수배관시공기술개발 - 해수온도차핵심부품설계기술과시스템운용및보수유기기술개발 - 해수온도차이용지역냉난방시스템기술 - 조류에너지변환및적용기술 - 조류발전구조물설계및시공기술개발 - 조력에너지변환및적용기술 - 조력발전구조물설계및시공기술개발 - 파력에너지변환및적용기술 - 파력발전구조물설계및시공기술개발 인프라구축 바이오에탄올 / 디젤생산기술 바이오매스이용바이오가스생산 해양바이오에너지기초연구 / 실증화 바이오에탄올 바이오디젤 선발 / 배양 / 개량 바이오수소 바이오메탄 분리 / 정제기술 해양에너지 ( 조류, 조력, 파력 ) 바이오매스 바이오디젤 / 에탄올 해수이용기술 104 Technology Roadmap of Science 105

54 라. 기대효과 (1) 지역내파급효과 기대효과유형 1 환경적기대효과 세부핵심관점 1 단계 ( 10~ 12 년 ) CO₂ - 지구온난화및 CO₂ 저감을위한신재생에너지시스템활용기술인프라구축 - 신재생에너지기술저변확대로 retrofit 기술확대에따른 CO₂ 의무감축방안제시 - 기존설비에대한 retrofit 기술확대와신재생에너지사용확대로 CO₂ 저감방안마련 2 단계 ( 13~ 15 년 ) 3 단계 ( 16~ 19 년 ) - 신재생에너지실용화와보급확대에따른 retrofit 기술지원으로 20% CO₂ 저감 - 탄소배출거래제에따른항구도시로서의대외적방어능력증대 - 신재생에너지보급확대와이용에따른 retrofit 기술지원으로 40% CO₂ 저감 - CO₂ 배출량목표달성에따른간접적경제효과극대화 2. 환경시스템분과 가. 대상정의 (1) 정의 고도물재생 물처리산업의선진화를위한분야로하 폐수처리수의재이용과효율적인물처리및해수담수화이용기술, 빗물재이용기술등물의재이용활성화와처리기술의고도화와관련된기술분야를지칭함 2 사회적기대효과 사회인프라개선 - 부산동남권부품 / 소재기업의체질개선유도 - 전문인력양성전초기지구축 - 부산권대학의신재생에너지특성화대학으로유도 - 해양에너지기술개발에따른해양도시환경개선 - 부산동남권부품 / 소재기업의업종다변화유도 - 전문인력배출로인적인프라구축및인적네트워크구축 - 부산권대학을신재생에너지특성화하여전초기지로활용 - 해양에너지이용확대에따른친해양환경도시정착화 - 부산동남권부품 / 소재기업의업의신재생에너지부품분야로전환으로부품 / 소재특성화도시로전환 - 고용창출로일자리 20% 증가와인구 30 만이상의유입 물부족문제의해결및안정적인수자원확보를위한기술개발이신성장동력을창출하고있으므로물의효율적인이용및재생과관련된기술의육성을통해 21세기지속가능한물환경구축필요 기후변화대응 기후변화는지구의세계적규모기후또는지역적기후의시간에따른변화를말함. 10년에서부터수백만년의기간동안의대기의평균적인상태변화의변화를의미하는데, 이러한변화는지구내부의작용이나외부의힘 ( 예를들면, 태양복사의변화 ) 에의한것일수도있고, 인간의활동에의한것일수도있음 3 과학기술적기대효과 기술기반인프라구축 신지식창출 - 신재생에너지보급저변확대 - 산학연기술기술교류네트워크구축 - 신재생에너지부품 / 소재 supply chain 기초방안마련 - 신재생에너지관련고부가가치제품, 대형화 / 복합화기초기술구축 - 신재생에너지보급체계화 - 산학연기술기술교류네트워크체계화 - 신재생에너지부품 / 소재 supply chain 체계화 - 신재생에너지관련고부가가치제품, 대형화 / 복합화기술실용화 - 신재생에너지시범단지구축을통한신뢰성 / 표준화부품보급의기지화 - 산학연기술네트워크의핵심도시로특성화 - 신재생에너지부품 / 소재 supply chain 을위한기지화 - 신재생에너지관련고부가가치제품, 대형화 / 복합화기술개발의기지화 이러한기후변화에대응하기위한체계적인조사연구와중장기전략마련, 지역기후변화대응기술과온실가스감축기술등기후변화를대비하고감소하기위한기술분야를말함 폐기물자원 에너지화 폐기물은일상생활이나산업활동으로인해필연적으로발생하게되는물질로서폐기물의자원화및에너지화는폐기물을소각이나매립처리를하지않고적정한기술로가공하여연료로만들어서석탄이나석유또는가스연료의대용으로활용하는것을말함. 또한소각시발생하는폐열을이용하여자원화하고에너지화하는것을포함함 최근에는국제적으로지속가능한발전및자원순환형사회구축을위한폐기물의발생억제와재사용및재활용에대한폐기물관리체계전환이추진되고있으며, 이를통한폐기물에너지의자원화와 CO₂ 감축과환경영향을최소화하는중요성이부각되고있음 106 Technology Roadmap of Science 107

55 생태복원조성 환경복원이란이미파괴된자연환경을본래의모습으로치유하고사람과자연이함께어우러져살아갈수있는환경적으로쾌적한공간을조성하는것을말함 산업발달과지구환경변화에따른생태환경의변화를복원하기위한기술로써오염된환경에대한정화기술과하천및연안환경에대한복원기술그리고생태환경을보전하기위한기술로생태기능을회복하고인간의삶의질향상을위한기술을총칭함 (2) 기술, 시장전망 1) 고도물재생 장형성이전망되며, 최근중국, 인도등주변개도국에서상하수도인프라구축을위한투자가빠르게증가되고있어세계물시장규모는급격하게확대될것임 상하수도사업의민간참여확대되면서현재세계인구의 9% 수준인민간기업의상하수도서비스제공은 2015 년에 17% 로증가될전망이며, 상하수도사업의광역화및민간위탁등을통해중 소규모사업의한계를극복하게될것임 소수물기업에의한시장영향력확대로 2015 년에는 20여개기업이전체시장의 50% 이상을점유할것으로전망되며, 물수요가급증하고있는개도국물시장에대한직접투자도급속하게확대되고있음 하 폐수처리수재이용기술 [ 표 Ⅳ-6] 세계 10 대물기업현황 (2005 년 ) 도시화된선진국은물자원재이용시스템시장중심으로, 도시화진행중인개발도상국에서는수처리상하수도공급중심으로물산업이성장하고있음 순위 1 2 기업명 ( 본사소재국 ) 물분야매출액 ( 백만 ) 수에즈 ( 프랑스 ) 유로 6,986 베올리아환경 ( 프랑스 ) 유로 9,805 서비스인구 ( 만명 ) 12,002 11,753 해외사업비중 86% 79% 물재이용수시장은꾸준히성장하여규모면에서 2005 년 1,900 백만톤, 2010 년 3,270 백만톤, 2015 년 5,450 백만톤으로성장하며, 시장규모면에서도 2015 년 280 억불에미칠것으로예측되고있다 (Water reuse market, GWI) 알베에 ( 독일 ) 아그바 ( 스페인 ) 사베습 ( 브라질 ) 유나이티드유틸리티즈 ( 영국 ) 유로 4,065 유로 968 달러 1,656 파운드 1,126 7,537 3,490 2,560 2,383 61% 54% 0% 57% 미국의물재활용및재이용산업은 2005 년 22억불에서연평균 8.8% 의성장을통해 2010 년 33억불에달할것으로평가됨 (Water Recycling and Reuse: Technologies and Materials, BCC Research, 2006) FCC( 스페인 ) 아체아 ( 이탈리아 ) 서번트렌트 ( 영국 ) 소어 ( 프랑스 ) 유로 514 유로 366 파운드 1,126 유로 1,531 1,740 1,545 1,448 1,371 45% 44% 43% 56% 세계물시장은인구증가, 수질오염, 물부족심화등으로 2015 년에 15,433 억 $ 의대규모시 자료 : Global Water Intelligence(05.11) 구분 막여과시장 2004 [ 표 Ⅳ-5] 세계시장규모전망 ( 단위 : 억 $, %) 연평균증가율 기후변화에따른강우패턴의변화로인해국내의물부족현상은보다심각해질것이며, 그에따라조속한시일내에추가적으로확보해야할산업단지의용수수요량이약 60만톤 / 일이상으로예상되며, 소요사업비도약 2,400 억원에달할것으로산정됨 상하수 / 폐수시장 5,400 해수담수화시장 33 물재활용및재이용시장자료 : 물산업육성방안에관한연구 ( 05 년, 환경부 ) , 지금의국내시장은매우한정적이지만, 물수요증가와함께수자원개발의한계, 중수도설치의무화, 하수처리수의재이용추진등의정책전환으로시장의급격한성장이예상되며, 기술선점을통한환경산업의수출효과도기대됨 108 Technology Roadmap of Science 109

56 국내의경우, 유망핵심기술중점개발및상용화지원부문을위해환경부의 수처리선진화사업 (650 억원 ), 차세대핵심환경기술개발사업 그리고교과부의 수자원지속적확보기술개발 등을통한핵심기술 ( 지능형정수처리기술, 유비쿼터스기반상하수도관리기술, 에너지완전순환형하폐수처리기술 ) 개발및상용화지원이지속적으로이뤄지고있지만하폐수를새로운물자원으로이용하는산업화기술개발은이뤄지지않고있음 다행히 2011 년부터시작되는환경부의 차세대에코이노베이션 (EI) 사업 의글로벌탑기술개발분야에서하폐수처리수의재이용에대한내용을포함하고있음 고효율 저에너지하 폐수처리기술 지속가능한개발 은환경산업의가장핵심적인과제로서선진국을중심으로 자원순환형사회 구축이미래정책비전으로제시되고있으며, 그에따라기존의하폐수 폐기물처리및관리정책이재순환율과환경친화성을높이는전과정 (Life Cycle) 포함통합관리체계로전환되고있음 미국, 유럽, 일본등의선진국에서는이미하폐수처리장을전통적인처리목적에서초월하여에너지 자원을회수하는플랜트로의인식전환이이뤄지고있으며, 따라서에너지효율측면에서매우불리한호기성처리시스템 ( 활성슬러지공정등 ) 을배제하는분리막 ( 물자원생산 ) & 혐기성시스템 ( 에너지생산 ) 으로전환을시도하고있음 미국의 WERF (Water Environment Research Foundation, U.S.) 는향후 2018 년까지 1억 $ 의연구기금을조성하여하폐수처리시설의에너지자립화기술개발을실시할계획이며, 세부적으로는 biogas 생산과이용분야에 0.2 억 $, 바이오매스의에너지전환기술에 0.3 억 $ 그리고미생물연료전지 (MFC) 등의미래형기술에 0.5 억 $ 을투자할계획임 독일의경우, 유기성폐기물을원료로이용하는바이오가스수율극대화에초점을맞추어개별농가형바이오가스시설 1,900 개를운영하고있으며, 란츠버그하수처리장은 2007 년 180kW 가스엔진발전기 1대를설치하여연간 1.14GWh 의전력을생산함으로써하수처리시설에너지자립율이 74% 에달함 일본은 2005 년기준으로 26개하수처리시설에서소화가스발전시설을가동하여전체하수처리시설전력소비량의 1% 를충당하고있는데, 특히가나가와현북부오니자원화센터 (4.78MW) 는소화가스발전을통해에너지자립율 69% 를달성하고있으며, 야마가타시정 화센터는소화가스엔진발전기 178 kw 1대와소화가스연료전지발전기 100kW 2대를통해에너지소비량의 59% 를충당하고있음 ( 연간 3.76GWh 의전력생산 ) 국내하수종말처리시설 347 개 ( 소화조설치시설은 65개소 ) 중에서혐기성소화조를통해 2,000Nm3/ 일이상의 biogas 를생산하는 38개소가연간 299GWh 의전력생산이가능할것이며이는전체하수종말처리시설전력수요의 16.4% 에달함 소화가스발전시설을도입하였거나계획중인 12개하수종말처리장의발전가능량은 142GWh 로산정되며그리고부산광역시의강변, 남부하수종말처리장과인천광역시의가좌, 승기하수종말처리장등소화가스발전시설도입을요구하고있는 26개하수종말처리시설의발전가능량은 157GWh 로기대됨 해수담수화설비 처리기술 지구에존재하는물의약 97.5% 가해수로되어있고담수는불과 2.5% 에불과하고, 그중에서도인간이사용할수있는담수호의물이나하천수는약9만 km3으로서겨우 0.26% 에해당됨. 21세기는 물의시대 로앞으로 10년내에물값이원유가격만큼오르면서물전쟁이일어날수있다는전망이나와있음 우리나라도국토해양부가 2016 년 물대란 리포트를낼정도로 물부족대란 을대비하는시책을추진하고있음. 2003~2006 년사이에해수를이용한음료제조방법, 나노여과또는역삼투모듈, 전기투석장치, 전기투석망셀유닛, 해수 2차가압장치, 선택성분리막제조 성능유지등이개발되고있음 청정수에대한우려는더이상개발도상국만의문제가아니며미국캘리포니아주는역사상유례없는최악의가뭄에직면해있는실정임. 캘리포니아주수자원국 (Department of Water Resources) 은주요저수지및수많은지하수유역이평균이하라고밝혔음. 수자원공급에대한법률적인규제는두개의거대수자원시스템의공급을감축시켰으며, 오래된주전역에배치된수자원시스템은인구증가를따라가지못하고있음 세계의해수담수화설치용량은빠르게늘고있음. 19차 IDA 의세계탈염공장목록에의하면해수담수화설치용량은 2005 년말 2,450 만m3 / 일에접근하고있음. 전공장의 6% 가아시아 -태평양지역, 7% 가남북아메리카, 10% 가유럽그리고 77% 가중동과북아프리카에있음 110 Technology Roadmap of Science 111

57 아라비아걸프에가장많고그용량이대략 1,100 만m3 / 일로전세계의반 (45%) 에약간못미치는수준임. 주생산자는아랍에미리트 ( 세계용량의 26%), 사우디아라비아 (23%), 그리고쿠웨이트 (<7%) 임 2) 기후변화관리 기후모니터링및예측 지중해의전체용량은 420 만m3 / 일 ( 전세계의 17%) 임. 스페인이세계용량의 7% 로이지역에서가장크다. 셋째는홍해로총용량이 340 만m3 / 일 ( 전세계용량의 14%) 이됨 걸프지역에서열공정 ( 다단순간증발, MSF: Multi-stage flash; 다중효과증류, MED: Multi effect distillation) 이 90% 를차지하는데비해스페인에서는역삼투 (RO: Reverse osmosis) 가 95% 임 캘리포니아에는총용량 200 만m3 / 일의 20개새로운프로젝트가 2030 년까지계획되고있음. 호주에서는 14만 4천m3 / 일의 Perth 해수담수화공장이대규모프로젝트로처음진행중이고중국은 100 만m3 / 일까지의담수화가 2010 년까지예상되고있음 현재전세계의담수화용량이 2006~2010 년의 24.4 에서 2015 년까지 97.5 ( 백. 만톤 / 일 ) 로증가될추세이고물부족현상은더욱심화될것이므로담수화기술의개발과수출은매우유망한분야임 고도물재생분야의 SWOT 분석 Strength ( 강점 ) Weakness ( 약점 ) 기상청은 1999 년이전까지는주로기후값, 주기법, 다중회귀등의통계적인방법을이용하여장기예보를하였으나, 1999 년이후개선된장기예보를생산하고자슈퍼컴 1호기 (SX- 5/16A, NEC) 에장기예보전지구역학모델 (GDAPS) 을구축하여 1개월 (36 회 / 연 ), 3개월 (12 회 / 연 ) 및 6개월 (2회 / 연 ) 예측결과를 3분위확률의예보형태로발표하고있음 3개월예보시스템은 2005 년 장기기상예측기술개발 사업의일환으로개발되어 2006 년 2월까지시험운영되었으며, 3월부터방대한자료의처리능력을확보하고자 2005 년도입된기상청슈퍼컴퓨터 2호기 (Cray X1E) 에구축되어운영중에있음 3개월예보를위해전지구해수면온도예측모델이개발되었으며, 이모델에서생산된해수면온도가 GDAPS 의경계자료로사용된다. 또한모델과거기후값은 SMIP/HFP 실험을 1979~2005 년 (27 년간 ) 동안수행하여재현 기상연구소의기후연구실에서는시간지연평균예보법 (LAF method) 을활용한 3개월앙상블예보를기상연구소대기대순환모델인 METRI AGCM 에서하고있으며, 또한통계적방법인정준상관분석을이용하여 3개월계절예측을하고있음 중앙정부와지자체의적극적인지원의지 ET, BT, IT, NT 분야의핵심요소기술보유 높은하폐수처리시설보급률 ( 대홥중홥소규모 ) 유기성폐기물을이용한에너지및자원생산기술에대한연구실적및실증경험풍부 국가및지자체차원의다양한인재양성프로그램지원으로전문연구인력풍부 대규모환경사업은공공기관위주로진행됨 환경산업의영세성으로낮은기술경쟁력 정부와지자체의법적, 제도적지원책미흡 기술상용화에필요한대규모공정설계, 자동화, 제어분야의연구기반취약 세계물시장의고속성장에반해, 국내사업화기술투자미비로세계수준과차이존재 LAF 방법은앙상블기법의하나로, 일정한시간간격의초기장들을예측하고자하는기간동안각각적분한뒤적분결과의평균값을산출하는방법임. 기후연구실에서는현재 24시간간격의 9개의초기장을 METRI AGCM 에입력하여 4개월적분을하고있으며, 그후후반 3개월적분결과들을평균하여계절예측값으로산출하고있음 Opportunity ( 기회 ) Threat ( 위기 ) 전지구적기후변화와물부족현상심화 화석연료고갈심화와국제유가고공행진 신재생에너지에대한수요증가및정책강화 폐기물해양투기금지및 CDM 사업강화 하폐수및폐기물을자원으로바라보는시각이점차확대되고있음 중국, 동남아, 중동, 아프리카등신흥개발도상국들의환경시장성장추세 선진국및글로벌기업에의한국내환경분야의기술종속심화에대한우려 유럽및싱가포르의글로벌물기업에의한세계시장점유율확대 미국, 일본등의수처리다국적기업의세계물시장참여확대 국내영세한중소기업중심의산업구조및중소기업간과다경쟁 부산지역에서의기후모니터링및예측분야는주로연구소와대학에서이루어지고있으며, 부산에위치한 APEC 기후센터 (APCC) 는여러가지전구기후예측모델을사용한모델간앙상블기후예측시스템의현업운영을통해기후예측응용정보를생산, 관리, 배포하고있음. 특히, 이를위해한국을포함한미국, 일본, 중국, 러시아, 대만, 호주, 캐나다, 페루등전구기후예측모델을보유한아 태지역 9개국 16개협력기관으로부터예측자료를수집, 분석하여모델간앙상블기후예측정보를생산하고, 국제협력기후네트워크를통해실시간기후정보를재분배하는아 태지역기후예측및이상기후감시시스템을운영하고있 112 Technology Roadmap of Science 113

58 음. 또한전지구기후예측및관측분석자료들의데이터베이스화와일반사용자들이손쉽게기후예측정보를생산할수있도록하는기후정보응용도구 (CLIK, CLimate Information toolkit) 를개발하여교육보급하고있음 부산지역대학에서는기상청의기상지진기술개발사업을통해계절예측성향상을위한기술개발과관련된연구를진행하고있으며, 다양한시공간규모의기후메커니즘을파악하기위한연구가활발히진행되고있음 또한기후예측기법의관점도다중모델앙상블장기예보시스템구축과검증, 통계 역학적규모축소법을이용한상세기후예측, 확률예보시스템구축등모든분야에걸쳐활발히연구되고있음. 하지만해수면온도의장기예측연구정도가활발히진행되고있고, 태풍, 한파, 가뭄, 열파등의극한기후현상의장기예측기술개발은미약한실정임 부산지역대학에서참여한사업으로는지구온난화및한반도기후변화예측기술개발 ( 서울대 / 부경대 / 강릉대, 기상청 ), 동아시아몬순-장마순환계예측기술개발 ( 서울대 / 부산대, 기상청 ), 12개월해양- 기후예측시스템개발및한반도이상기후예측시스템개발 ( 부산대, 기상청 ), Multi-model 슈퍼앙상블장기예보시스템구축을위한 hindcast 앙상블실험및검증 ( 부산대 / 공주대, 기상청 ), 아시아하계몬순의에너지 / 물순환연구 ( 부경대, 한국학술진흥재단 ), 전지구예보시스템의성능개선 ( 부경대, 조달청 ) 등이있음 기후예측기법의기술개발은기상청, 기상연구소, 대학공동으로지난십년이상꾸준히추진되어어느정도인프라가구축되어있음. 초기자료앙상블기법을비롯하여선진국수준의다중모델앙상블기법이이미운영되고있으며, 현재기상청은선진국수준의상세지역규모장기예보시스템구축을위해권역별기후특성을분석하고통계및역학적규모축소법과상세다중모델 EPS 를개발하기위해노력하고있음 해수면온도의감시및예측을통한엘니뇨전망은선진국과비슷한수준으로운영되고있으나, 태풍, 한파, 가뭄, 열파등극한기후현상의변동분야의기술개발은상대적으로뒤쳐져있어, 극한기후현상을장기예측할수있는기술개발에많은투자가필요한실정임. 그리고 1년이내의계절시간규모의예측뿐만아니라 1년에서 20년의장기변동을예측하는기후예측모델개발과 50년정도까지의전망을위한예측시나리오분석의기술은국내에전무한실정임 우리나라의기후메커니즘의이해를위한자료분석과모델링연구는그질적인측면에서세계적수준이지만양적으로는인력부족으로인해크게성장하지못하고있으나, 지금까지 ENSO, 몬순분야는장기간에걸쳐뚜렷한성과를내어기후예측의정확도향상에크게기여하고있음. 최근 AO, MJO, 원격상관등의동아시아와한반도에의영향에대한연구들도활발하게진행되어기후예측을위한다양한지식기반이확립되고있음 기후자료데이터베이스는각기관별로구축하여사용, 배포하고있으나국가적으로통합된데이터베이스구축과온라인자료교환시스템구축의노력은없어, 필요한자료에대한효율적인접근을위한기술개발필요 기후변화적응 기후변화탐지의경우우리나라는매우기초적인수준에머물러있으며, 선진국보다인력과기술력이낮은수준임. 기후변화추세분석은여러연구기관및대학에서기후모델을중심으로연구중이나, 상대적으로이론적메커니즘에대한연구가부족한실정임 극한기후현상의장기변동탐지부분은일부이루어졌으나기후변화와의역학적관련성에대한연구가부족하며, 이들을포함하여기후변화강제력탐지, 한반도의해수면온도와고도변화부분의경우는선진국보다 2~3 년정도뒤쳐진상태이나해염, 수온약층과연관된해양순환특성, 탄소순환,3 물순환, 성층권오존및미량기체, 식생의변화부분은 5년이상뒤떨어진상태임 기후강제력시나리오의경우거의전부분에서외국의예측을그대로이용하고있고, 기초적인기후모델을사용한예측시나리오의경우기상연구소등에서실시하고있으나고유기후변화예측모델의부재로인해, 국제연구프로그램에참여하지못하고있는실정임 기후강제력시나리오로부터기후변화지구시스템모델을이용한한국형국가표준기후변화시나리오를개발하고, 국가표준시나리오를다양한해외기후변화지구시스템모델과상호비교하여그불확실성을파악하고, 통계적, 역학적규모축소법도병행하여보다상세한지역기후변화시나리오작성이요구됨 분야별기후변화영향평가및적응기술의경우농림분야는농업생산량이나산림분야의연구역사는그리깊지않으나최근교토의정서가채택되면서부터높은관심과함께많은연구가수행되고있음. 수자원분야는충분한전문인력을확보하고있으나, 기후변화를고 114 Technology Roadmap of Science 115

59 려하기위한기반기술과평가기법들은구축되어있지않은실정임 국내연구수준은선진국에비해 5~10 년정도뒤쳐져있으며, 해양수산분야는해양감시기술과해양모델등기반기술이어느정도확보되어있어가장앞서있는것으로판단됨. 하지만아직기술수준은초기단계이므로향후기반기술확보정도에크게영향을받을것임 에너지분야는온실가스저감부문과적응부문의통합연구와지구온난화가에너지수급시스템에어떤영향을미치는가에대한세부연구가필요하나아직본격화되지못하고있으며선진국도초기단계에머물러있음 하지만국가적인기술개발계획및정책대안분석등의다양한수요를충족시킬만한국내의전문인력이절대적으로부족한상황이며, 이로인하여시기적절한정책의사결정지원이이루어지지못하고있다는점은이분야의발전에장애가되고있음 온실가스저감기술 유럽연합은인간의활동으로배출되고있는온실가스를감축하려는범지구적노력에동참하고있음. 유엔기후변화협약의실무적이행을규정하고있는교토의정서에는공동이행제도 (JI; joint implementation), 청정개발체제 (CDM; clean development mechanism) 및국제배출권거래제 (ETS; emissions trading scheme) 등을도입하고있는데, 유럽연합은 2005 년부터역내기업들을대상으로이산화탄소의배출권거래제를출범시켰으며세계배출권시장을선도하고있음 삭감하기위해일본은 2050 년까지의장기목표를현재보다 60 80% 삭감한다고발표, 2010 년전세계의온실가스총배출은기준년에서약 6% 증가한이산화탄소 1,311,000,000 톤일것이라예상되고있어, 일본이실제적으로절감해야할배출량은약 12% 로예상되고있음. 이에따라교토협약을준수하기위해서는현재의노력보다훨씬더많은노력을기울여야하고, 에너지보존및재생에너지활용측면에더욱많은노력을기울여야한다고발표함 미국은지금부터 2030 년까지전세계적으로 20조달러를에너지인프라에투자해야하며, 미국에서만동력부문에 (power sector) 1.5 조달러의투자가필요하다. 이새로운인프라에대한투자가앞으로지구와미국의에너지시스템의길을열것임. 이의이행은청정에너지기술영역에서경제성장, 일자리창출기회를만들것이다라고발표함 지구온난화를억제하지않으면전세계적으로심각한물부족현상이발생해, 막대한경제적인손실이있부, 2030 년까지아시아인구 12억, 아프리카인구 2억 2천만, 라틴아메리카인구 8천만명이물로인한고통에시달릴것임. 바닷물온도가오르고산성화하여전세계적으로어업에타격을입고, 해수면은 2100 년까지 1-2 피트상승하여해안에사는전세계인구 10억이생존의위협을받부, 전세계적으로강수량과홍수가증가하고, 강력한열파가반복되부, 호흡기질환과지표면오존으로인한사망이늘고, 전염병이증가할것이다. 자연발화하는산불이빈번해지부, 기후변화로금부, 중반까지세계생물종의 40% 가멸종할것으로예측하고있음 지구온난화를해결하기위한노력의실패는환경재난을일으킬것이며그비용은전지구적으로이번세기가끝날때까지매년 20조달러 (10.8 조파운드 ) 가될것이라고환경압력단체인 Friends of the Earth 은주장했다. 100 가지이상의과학및경제논문을근거로한연구보고서에서이그룹은지구온난화가지속된다면기온이 2100 년까지 4도정도증가할것이며경제적으로전세계적인 GDP 의 8% 에해당하는손실이일어날것이라고주장 영국정부는 2050 년까지탄소배출량을 60% 까지줄이겠다고발표했음. < 지구온난화법안 (Climate Change Bill)> 은 5년마다 탄소예산 (carbon budgets) 을편성하고매년장관들이얼마나탄소배출량감축이이루어지고있는가에대한과정을보고하게하고있음 일본은저탄소사회를지향하고 2050 년까지전세계적으로온실효과가스배출량을 1/2 로 [ 그림 Ⅳ-8] 세계의온도증가추이 116 Technology Roadmap of Science 117

60 지구온난화의잠재적인비용은 GDP 의 5-20% 을차지할것이다. 미국에서만 2100 년까지지구온난화의영향을좁게잡아도 GDP 의 % 을차지할것임. 그러므로기후변화로인한영향은미국내에서그리고외국에서군사, 전략적인인프라와에너지공급에영향을미칠것이다. 온난화의재앙을피하려면 2050 년까지온실가스배출을 50-85% 축소해야한다고발표 화석연료사용에따라발생하는 CO₂ 는지구온난화의주요인을제공하고있으며, 매년증가하는대기중의 CO₂ 량은 32억톤으로서이는인류가탄생한이후오염된 CO₂ 량의 50% 에해당된다. 발전소또는화학공장에서생산되는 CO₂ 를분리하여천연가스, 원유생산유전에주입, 격리함으로서 CO₂ 를수천 ~ 수백만년동안격리저장하고또한천연가스및원유생산을증대시킬수있음. 또한 CO₂ 를탄광에저장함으로서메탄가스생산을늘리고수천m 지하대수층에 CO₂ 를저장하거나, 또는해저수천 m에격리저장함으로서대기중에증가하는지구온난화가스를저감하고이를위한기술개발과노력이지구차원에서계속추진되고있음 DOE 의추정에의하면현재탄소오염방지를위한 CO₂ 격리저장비용은 100~300$/toncarbon 으로추산하고있으나 2015 년경까지는 10$/ton-carbon 으로비용이저감될것으로전망하고있음 캐나다 Weyburn 프로젝트는미국 North Dakota 가스화플랜트의석탄에서합성천연가스등을생산하고부산물로생성되는 CO₂ 를 204mile 떨어진 Weyburn 유전에 2000 년 10월부터 CO₂ 를공급하였음. 검토결과약 2,000 만톤의 CO₂ 를유전에격리저장함으로서약 1.3 억3bbl 의원유를추가로생산할수있었음. 미국에서화학공장, 발전소등에공급하는 CO₂ 를사용해서서남부 Texas, Utah 등의많은지역의유전과가스생산기지에 CO₂ 를공급함으로서원유생산을증가시켰음 산성비의영향으로 동아시아모니터링네트워크 (EANET) 가 2001 년부터가동하고있음. 현재중국, Indonesia 등 13개국이참가하였으며, 2003 년에들어 11개국 44개지점에서 ph 4.28~6.51 로나타나동아시아에서도강한산성비가내리고있다는것을보여주고있음 기후안전보장을위해강구되는대책은온실효과가스삭감대책을통하여저탄소로성장하는경제사회를만들어내는기술, 사회인프라및제도, 행동양식을촉진함. 이것은생산활동에서자원및에너지효율을높임으로써자원과에너지의안전보장에직접적으로기여함과동시에대기오염물질 (SOx 와 NOx) 혹은수질오염물질의배출을감소시키는공통이익 (co-benefit) 을가져옴 영국의경제학자인니콜라스스턴경 (Sir Nicholas Stern) 이지구온난화에대한문제해결을위한아무런조치가취해지지않을경우금세기말까지세계경제는약 20% 정도감소하게될것이라고주장한바있으며만일빠른조치가취해진다면그경제적인비용은전세계 GDP 의약 1% 로충분할것이라고평가한바있음. 그는스턴보고서 (Stern Review) 에서녹색조세나전세계적인탄소교역계획, 에너지효율성및산림벌채금지와같은정책을통해온실가스배출을줄여야한다고권고함 유해가스처리기술 유해가스는종류도많고물리화학적특성이다양하므로가스성분과성상을정확하게파악하는것이무엇보다중요함 유해가스는가스종류에따라인체에독성이강해급성이나만성중독을가져오는물질이있음. 이러한유해가스가발생되는작업장에서는작업자의건강보호와주위주민들에게피해가발생되지않도록유해가스처리에주의를기울여야함 인화성이큰휘발성유기화합물질 (Volatile Organic Compound) 은화재나폭발의위험성이상존하므로유해가스의농도가폭발범위에이르지아니하도록방지시설을운전하여야하며전기설비는방폭구조로설치하고스파크발생방지와화기등의점화원을차단하여야함 일본에서도기후변화영향은주요한예로는금세기말까지 2 3 정도의기온상승이예측되고일본전지역에서강수량이증가할것으로전망하고있다. 태풍과열파 ( 熱波 ) 도빈발하고호우도전국적으로증가하며해면이 1m상승하면, 도쿄와오사카등의연안지역을중심으로약 2,400 km24, 410 만명이침수피해를입게되고, 경제피해는 1조달러 (120 조엔 ) 에이르며해면상승에의하여오키나와섬을잃을가능성까지예측됨 악취가강한유해가스는작업장내로확산되어작업환경을오염시키고창문이나출입문을통하여외부로누출되어악취가멀리까지발생되므로작업환경을쾌적하게유지하도록하며방지시설에서유해가스처리후에도미량의미처리가스가주위로확산되어악취민원을일으키기도하므로악취가스처리시는고효율의방지시설을설치하고항상정상가동을유지하도록관리하는것이중요함 118 Technology Roadmap of Science 119

61 [ 표 Ⅳ-7] 유해가스처리방법장ㆍ단점비교 에서비 OECD 국가에의한부분이 80% 를차지할것으로전망됨 처리방법 연소법 흡착법 원리 - 직접연소는 의온도에서산화시키고촉매사용시에는 의온도에서유해물질을산화시키는방법 - 활성탄, 제오라이트등흡착제를이용하여유해가스를흡착제거하는방법 장점 - 처리효율이높다 - 농도가높을경우운전비용이저렴 - 적응성이높다 - 설치비용이적다 단점 - 화재위험성이상존 - 농도가낮을경우운전비용이많다 - 탈찰시설설치 - 흡착제주기적교환 세계에너지 환경시장은신재생에너지, 자원재이용, 에너지효율혁신, 친환경재료 소재등을중심으로 2015 년 2조달러규모로확대 ( 현시장의 2.8 배 ) 선진국을포함한세계각국은 국가미래성장동력확보, 에너지안보강화, 기후변화협약에대한대응및국가지속가능발전전략 차원에서에너지 환경산업의중요성을크게인식하고관련분야에대한투자를확대하고있음 흡수법 - 수용성유해가스를흡수제로서중화흡수하는방법 - 악취가스처리에적응성이높다 - 설치, 운전비용이저렴하다 - 폐수가발생된다 - 비수용성악취제거곤란 BT, ET, NI, IT (BENIT) 융복합에너지 환경산업에대한투자규모는급속하게확대될것으로기대됨 ; 기후변화대응투자규모는 15~20 조달러 (UN 보고서, ), 청정에너지투 미생물처리법 - 박테리아등미생물을양생시켜유해가스를생물학적으로처리하는방법 - 환경친화적이다 - 설치비용이저렴하다 - 독성가스존재시처리곤란 - ph, 온도, 습도등미생물생성조건유지 자는 2030 년까지 7조달러이상 (CERA, ), 신재생에너지시장규모는 2020 년 5천억달러, 2030 년 1조달러 ( 모건스탠리보고서, ) 오존산화법 - 오존의산화력을이용하여유해가스를처리하는방법 - 황화합물계통의악취가스제거 - 저급아민류에는저효율적이며 2차오염대책필요 미국, 유럽, 일본등은유 / 무기성폐기물을이용한바이오가스, 바이오연료, 고형연료 (RDF, RPF) 등의에너지생산및인공경량골재, 비료, 토양개량제, 복토재생산분야에서활발한 냉각응축법 - 냉매를이용하여유해가스를저온도에서액화시켜분리회수하는방법 - 반응기등고농도 VOC 처리에경제적 - 저농도, 다량의 VOC 처리에비경제적 R&D 를통해부분적으로상용화단계에진입하고있으나, 국내에서는아직까지처리와처분중심의기술개발과환경산업이중심을이루고있음 유해가스를처리하는기술에는물리적인방법, 화학적인방법, 생물학적인방법, 연소방법등의다양한처리방법이있으며한가지방지시설설치로처리하는경우와 2가지이상의방지시설을병렬로설치해유해가스를처리하는방법등이있음. 복수의처리시설을설치운영시에는압력손실에높게되어송풍기마력이커지게되며또한배기풍량이적어져서방지시설효율저하를발생하기도함 유해가스를처리할때에는단일성분의유해가스혹은여러성분의복합유해가스인가에따라방지시설을선정하여야하며방지시설설치비용및운전비용, 유지보수비용을조사하여효율적이고경제적인유해가스처리가이루어지도록해야함 3) 폐기물자원 에너지화 폐기물자원 에너지화분야의시장전망 세계에너지수요는 BRICs 를중심으로한신흥개발국가들을중심으로급격하게상승하고있으며, 2030 년까지지금보다 60% 이상증가할것으로예상되며, 에너지수요증가분중 미국은세계최초로 Yonker 하수처리시설에 biogas 를연료로이용하는 200kW 급인산형연료전지 (PAFC) 설치하였고, 2001 년부터는 EPA 의지원하에 King County 하수처리시설 ( 워싱턴주 ) 에 1MW 급연료전지를운영하고있으며, 샌디에고하수처리시설은관리동지붕과침사지를복개한여유공간에태양광발전시설을설치하여처리시설소비전력의 20% 를제공하고있음 EU는국가에너지안보를확보하고온실가스감축등지구온난화에대응하기위해 2000 년에 에너지안보를위한유럽전략의 그린페이퍼 발표하고 2005 년의신재생에너지보급률 6.5% 를 2010 년까지 12% 로증가시키는것을목표로하는재생에너지로드맵을제정하였으며, 재정지원프로그램 (Financial Instrument for the Environment) 운영을통해재생에너지기술개발과온실가스저감및시장활성화를추진하고있음 Microbial Fuel Cell (MFC, 미생물연료전지 ) 분야에서미국은국방부, 에너지부, 농업부, 과학재단, NASA 등에의해 2003 년이후집중적인투자가이뤄지고있으며, 호주는 2006 년이후 ARC Discovery, Qld Govt QSEIF, Forester's Group 등에의해대규모연구개발투자가이뤄지고있음 120 Technology Roadmap of Science 121

62 폐자원바이오매스는태양광을에너지원으로이용하여합성되는동 식물과이들이배출하는유기체 (Bio) 의총량 (Mass) 으로정의되며, 바이오에너지 (Bioenergy) 는바이오매스를원료로이용하여고체, 액체, 기체형태의연료를생산하고이를열또는전기에너지로이용하는것을말함 1 차에너지수요전망 구분 신재생에너지중장기보급목표 [ 표 Ⅳ-8] 국가에너지기본계획 ( ) ( 단위 : 천TOE) 2006 년 2012 년 2020 년 2030 년 2050 년 233, , , % (5.225) 4% (10,207) 5.64% (16,241) 300,417 11% (33,027) 373,872 20% (74,774) 2006 년기준으로국내신재생에너지원 5,225 천TOE 중폐자원이 76.1% 를차지하지만, 이중대부분은폐가스와소각여열회수및정제폐유에의한부분이대부분을차지하는실정이므로바이오매스와유기성폐기물을이용한고부가가치의신 재생에너지생산량을크게증가시킬수있는여건임 2006 년기준으로국내바이오매스총량은약 8,000 만톤이며, 이중사료및퇴비로재활용되는부분을제외하면바이오매스를이용한에너지생산가능량은약 200 만TOE 로추산됨 ( 폐자원바이오매스 1,200 만톤 / 년, 가축분뇨 4,800 만톤 / 년, 간벌목홥농업부산물 2,000 만톤 / 년 ) 폐자원및바이오매스에너지보급목표 1.82% (4,250) 3.3% (8,565) 4.7% (13,383) 7% (21,000) 10% (37,387) 신재생에너지생산모교량대비점유비율 81.3% 83.9% 82.4% 63.6% 50% 환경부의폐자원에너지화시설설치계획에의하면, 2013 년까지전국권역별환경에너지타운을중심으로총 48개 RDF 및바이오가스시설 (RDF 제조및전용보일러시설 27개소, 유기성폐기물을이용한바이오가스생산시설 21개소 ) 을설치하여 14천톤 / 일의유기성폐기물을에너지화하고, 이밖에도소각여열회수시설 17개소, 매립가스회수시설 25개소, 하수슬러지연료화시설 4개소를설치할계획임 국가에너지기본계획 ( ) 과폐자원 바이오매스에너지대책 ( , 환경부외 5개정부부처합동 ) 을통해폐자원의에너지화를촉진할수있는정책적, 제도적기반이조성되고있음 국내폐자원에너지화기술은선진국대비 60% 수준에머물고있지만, 체계적이고종합적기술개발프로그램을통해 2020 년까지선진국의 90~95% 달성하고 2030 년까지 최첨단글로벌기술력 을확보하여세계시장주도할수있는전략을추진하고있음 수소에너지와관련하여 2006 년국내수소시장규모는 70만톤이며, 매년 5~10% 의시장성장으로 2020 년에는 538 만톤에이를것으로전망됨 ( 신재생에너지센터, 2006) 폐기물자원 에너지화분야의 SWOT 분석 Strength ( 강점 ) Weakness ( 약점 ) 중앙정부와지자체의적극적인지원의지 대규모환경사업은공공기관위주로진행됨 ET, BT, IT, NT 분야의핵심요소기술보유 선진국대비낮은기술경쟁력 폐자원 바이오매스 풍부한폐자원및바이오매스발생량 유기성폐기물을이용한에너지및자원생산기술분야의 R&D 확대및기업의관심과투자확대력풍부 신규정책과기존의법 / 제도의상충문제 기술상용화에필요한대규모공정설계, 자동화, 제어분야의연구기반취약 유기성폐자원 목질계 초본, 해양계 환경관련기업의영세성으로투자여력미흡 음식물류, 하수슬러지, 가축분뇨, 동식물잔재물 바이오가스 ( 메탄 ) 순환목, 벌채목폐목재, 벌목및간벌잔재 고체연료 ( 칩, 목탄 ) 유채, 옥수수, 볏짚, 왕겨, 해조류 바이오연료 Opportunity ( 기회 ) Threat ( 위기 ) 전지구적기후변화와에너지문제심화 신재생에너지에대한수요증가및정책강화 폐기물해양배출금지및 CDM 사업강화 선진국및글로벌기업에의한국내환경분야의기술종속심화에대한우려 미국과 EU 등의국가정책적기술개발및투자확대로기술선도화추진 발전및자동차연료 열원용연료 [ 그림 Ⅳ-9] 폐자원 바이오매스종류 자동차연료 폐기물 = 자원의개념전환및투자확대 중국, 동남아, 중동, 아프리카등신흥개발도상국들의환경시장성장추세 국내영세한중소기업중심의산업구조및중소기업간과다경쟁 122 Technology Roadmap of Science 123

63 4) 생태복원조성 이용가능한자원감소와인류경제의토대인환경훼손으로 1990 년대이후인류사회의지속가능한발전에대한국제논의를통해각국가별로지속가능발전실천계획이수립 이행되고있음 리우회의 (1992), 유엔환경특별총회 (1997), 지속가능발전세계정상회의 (2002), 유엔환경계획특별총회 (2004) 등국제논의에서건강하고풍요로운생태계가인류의지속가능발전에서차지하는중요성이지속적으로강조되었음. 이러한일련의국제적인논의를통해환경보호와관리에서생태계중심관리원칙이채택되었으며, 생태계의적극적이용과관리를위한수단으로서생태복원및생태계보전의중요성이인식되고있음 국제환경협약의목적을효과적으로달성하기위해세계무역기구의도하개발아젠다, 자유무역협정등을중심으로환경과무역을연계하기위한논의가진행되고있어국제환경기준을충족하지못할경우국제경쟁에서도태할수있음 기후변화협약등다양한국제환경협약을통해세계적인환경규제가강화됨에따라환경산업이급성장하고있는데, 세계환경산업의시장규모가 2000 년 5,180 억달러에서 2005 년에는 7,097 억달러, 2010 년에는 8,635 억달러로연간성장률이 5~ 6% 을유지할것으로전망되고있음 지난 40년동안성장우선정책의시행으로유용생물자원, 유전자원, 생물종다양성의보고인생태계의훼손 파괴가심각한상태임 생태계와생물자원유지라는지금까지의소극적개념의생태계관리에서벗어나적극적인복원과관리를통해생태계의생물자원생산성, 생물종다양성, 서식지다양성을회복함으로써생태적 사회경제적잠재력을높일수있도록생태복원및조성기술개발이시급함 부산지역은산, 바다, 하천, 하구, 습지가어우러지는다양한생태계를보유하고있지만, 지난반세기동안진행된도시화 ( 도시화율 100%) 및산업화로생태계의변형과훼손이많이진행되었음 이미파괴또는훼손된생태계의복원과조성은부산지역의생태계생산성을회복함으로써부산의지속가능발전실현에필요한환경기반을조성하는데아주중요한과제임 부산시는도시비전을 '21 세기동북아시대의해양수도 ' 로설정하고, 이를달성하기위한 8대역점시책의하나로 ' 인간과자연이조화된푸른환경조성 ' 을제시하였으며 ( 부산광역시, 2004). 이시책에는 8개분야의중점사업이제시되어있는데, 이가운데 ' 친환경적생태도시구축 ' 사업은낙동강하구생태계복원과동천등도시하천의생태복원을주요사업으로설정하고있음 생태도시를추구하고있는부산시의환경정책은앞으로도생태계의보전뿐만아니라생태계의적극적인복원사업을지속적으로추진할계획을가지고있는데이러한점에서생태복원및조성기술은앞으로부산시의생태도시실현을위한중요한기술이될것으로전망됨 부산지역은복원이필요한다양한생태계가분포하고있기때문에생태복원산업의육성에적지이며, 생태복원 조성기술개발은부산지역의차별성을두고관련사업에있어서선도적역할을할수있는분야임 국제적인환경관리동향에대응하여정부는그동안의양적성장에서벗어나삶의질을추구하는국민들의욕구와국제사회의환경관리동향을반영하여, 사후처리중심에서생태계중심관리, 유역통합관리로국가환경정책기조를수정하였으며, 따라서생태계의적극적인복원과자원생산력증가를통해환경을지속가능하게이용할수있는생태복원및조성기술개발은국가적인차원에서지원할필요가있는, 21세기국가경쟁력확보를위한핵심사업임 124 Technology Roadmap of Science 125

64 생태복원조성분야의 SWOT 분석 Strength ( 강점 ) Weakness ( 약점 ) 중앙정부와지자체의적극적인지원의지 부산지역은산, 바다, 하천, 하구, 습지가어우러지는다양한생태계를보유 생태복원및조성분야의다양한연구인력확보 정부의적극적인저탄소녹색성장정책추진 전지구적기후변화에따른생태계변화 정부의 4 대강사업추진으로생태복원사업수요의증가 지역주민의생태복원및자원에대한관심증가 연안의이용도증가에따른정화와복원에대한수요증가 타지역에비해다양한생태자원확보및시너지효과 기술선점시시장선도가능성이높음 대규모환경사업은공공기관위주로진행됨 환경산업의영세성으로낮은기술경쟁력 정부와지자체의법적, 제도적지원책미흡 선진국대비낮은기술경쟁력 타기술에비해상대적으로긴시간이소요됨 Opportunity ( 기회 ) Threat ( 위기 ) 선진국및글로벌기업에의한국내환경분야의기술종속심화에대한우려 국내영세한중소기업중심의산업구조및중소기업간과다경쟁가능성 기술개발에상대적으로필요한시간이길어다른환경기술개발사업에게우선순위를내어줄가능성 하폐수및바이오매스의처리과정을에너지와자원을생산하는시스템으로전환하여미활용에너지이용및저탄소형에너지시스템을구축함으로써에너지소비형의환경기초시설을에너지생산플랜트로구축하여처리시설의에너지자립화뿐만아니라기후변화협상에도적극적으로대응할수있는국가경쟁력을제고해야함 국내하수종말처리시설중연간 6개월이상가동되는 347 개하수처리시설의에너지소비량은 395,121TOE/ 년에달하며, 하수처리량당에너지원단위는 0.063TOE/ 천톤이고 BOD 제거량당에너지원단위는 0.513TOE/ m3 BOD 이므로하수종말처리시설의하폐수와폐기물을이용한재생에너지생산은매우중요한문제로대두됨 해수담수화의경향은작고열악한공동사회를대상으로하지않고, 경제적이고인구밀도가높은지역에적합한대규모의중앙집중식또는 2중목적의담수화시설을다루고있음. 많은저밀도인구지역은민물이부족할뿐만아니라전력망도연결되어있지않음. 이러한지역에는재생에너지에의한담수화가유일한해결책이되고있음. 태양전지및풍력에의한담수화기술은기술적관점에서성숙되어있으나시스템의종합화와하부시스템의일체화를통하여효율을높이는문제에관하여재생에너지원의특성인간헐성과변동성을극복할수있는에너지저장문제는매우중요한사안임. 나. 대상기술 ( 제품 ) 군선정및핵심요구분석 [ 표 Ⅳ-9] 물산업관련국내주요기업및사업내용 (1) 시장요구및기술요구사항정의 1) 고도물재생 시장요구사항 국내공공하수처리시설에서사용되는전력량은연간총전력사용량의 0.5% 인 1,812GWh 를차지하지만하수처리시설의에너지자립율은 0.8% 에불과하며하수처리시설에사용되는에너지중전력이전체에너지소비의 98.6% 차지하고있음 지금까지국내환경기초시설은대규모예산투입에도불구하고에너지소비형의단순처리역할에머물고있으므로미래의환경시장추세에맞추어국내환경기초시설도에너지 자원생산형플랜트시스템으로시급히전환하여국가의저탄소녹색성장의기반을마련하여야함 기업삼성 SK 두산코오롱웅진 사업영역및주요내용 - 세계최고의화학적및물리적수처리시스템공급 - 화학적수처리, 담수화프로세스, 분리막 - 직접투자를통한중국내환경사업진출천명 (2005) - 공동연구소설립및관련사업생산기지운영 ( 매출 800 억원수준목표 ) - 환경설비분야, 공해물질발생저감장치 - 세계해수담수화분야실적 1위 - 수자원이용설비분야 년까지물산업분야세계 10대기업목표 (2007) - 국내최대의운영전문회사환경시설공사인수 (2007) - 국내유일의역삼투막제조회사인새한인수 (2007) - 가정용정수기를포함한렌탈사업, Zenon 과상호라이센싱계약 126 Technology Roadmap of Science 127

65 아시아, 남미, 아프리카의개발도상국들을중심으로국제물분야투자수요는향후 10년간연평균 5.5% 씩성장, 15 년에는연간 1,600 조원규모의황금시장 (Blue Gold) 형성될전망이지만국내기업의해외진출경험이부족하고, 자본 기술력이외국의물전문기업에비해매우취약하므로중앙및지방정부차원의해외시장현황, 위탁관리방식 절차, 관련법규등해외시장진출에필요한정보의수집및지원체계를마련해야함 하 폐수처리수재이용및고효율 저에너지하 폐수처리기술은 ET 기반에 BT, IT, NT 분야기술들이핵심요소기술로구성되는통합적융합기술의성격이강하므로환경산업의고부가가치창출뿐만아니라관련산업분야의기술적, 경제적파급효과가높은 21세기국가성장동력으로기능할것임 중소규모영세업체가대부분인국내환경산업의경쟁력을강화하고및고부가가치산업으로전환하기위해서는정부주도의 R&D 사업지원이필요함 하폐수 폐기물을에너지와자원생산의원료물질로이용함으로써오염물질처리 처분에필요한경제적, 사회적비용을절감할뿐만아니라에너지와자원생산및 CDM 사업에서새로운경제적부가가치창출효과를가져옴 미국의경우, 공공하수처리시설을운영하기위해필요한전력량은미국전체전력수요량의 12% 에달하는실정에서, 하폐수처리시설에서단순처리되는하폐수와 biosolid 가가진잠재에너지량은하폐수처리시설을운영하는데필요한에너지량의 10배가넘는것으로평가됨 미국은 2012 년까지자국내전기수요량의 10%, 2025 년까지 25% 를재생가능한자원을이용하여생산하겠다는오바마정부의정책을추진하기위해하폐수와 biosolid 를이용한에너지생산그리고하폐수처리시설의에너지자립화를 WERF(Water Environment Research Foundation) 을통해추진하고있음 ( ) 경제적측면의시장요구사항 하수슬러지와축산폐수등의해양배출금지 (2013 년 ) 에따라슬러지및폐기물의신개념처리및관리방안마련이시급한상황임 지금까지국내환경기초시설은대규모예산투입에도불구하고에너지소비형의단순처리에머물고있으므로새로운환경시장추세에맞추어국내환경기초시설도에너지 자원생산형플랜트시스템으로시급히전환해야함 2007 년도에너지수입액 907 억불에이어 2008 년도에는 1,000 억불돌파가예상되며, 국내에너지공급의 97% 를수입에의존하는현실에서 21세기에너지자립화및신재생에너지정책에부합하는사업임 정부의차세대전략에너지정책사업에능동적으로대응하며환경기초시설설비사업고도화를통한새로운시장및고품질의고용창출효과가기대됨 동남아와중국 CSI 국가등의개발도상국환경시장을선점할수있는계기가될것임 WERF(Water Environment Research Foundation, U.S.) 는공공하수처리시설을 biogas 를포함한다양한에너지생산플랜트로전환하기위한 R&D 사업에 2018 년까지 $100million 을투자할계획임 우리나라엔수많은섬들이물안보와무관한상태라고는할수가없다. 이런오지섬들에풍력이나태양에너지등의재생에너지자원을이용한소규모의독립형해수담수화처리장치가활용될수있다면물과에너지차원에서일석이조의효과가있게될것임. 하 폐수처리수재이용및고효율 저에너지하 폐수처리기술에대해미국, 유럽, 일본등의선진국은 90대중반이후집중적인투자와기술개발로고부가가치환경시장을창출하고있으므로우리나라도시급히관련기술개발에착수하여핵심원천기술에대한기술선점, 기술자립, 기술주도를해야함 국내환경산업관련원천기술대부분이외국기술에의존하는상황에서기개발된요소기술의통합시스템구축이시급히이뤄지지않는다면선진국의원천기술선점과이에따른국내시장의기술종속이지속될것임 특히미국은본기획과유사한내용의 Energy Opportunities in Wastewater and Biosolids (WERF, ) 을통해 Co-digestion 및폐기물전처리를통한 Biogas 증산, 고온혐기성및단분리혐기성소화시스템개발등소화조개선등현재가용한기술의현장적용프로그램뿐만아니라미래형기술로현재연구가진행중인 MFC (Microbial Fuel Cell, 미생물연료전지 ) 등에대해서도기술개발프로그램을준비하고있는상황임 128 Technology Roadmap of Science 129

66 산업계에서는담수화의기술과경제성향상을위해여러분야에걸쳐연구개발활동이계속되고있다. 이들분야는증류, 박막, 하이브리드, 에너지의통합, 전력과물, 새로운대체에너지, 에너지의회수, 공정의구조, 재료및화학약품등임 2013 년부터시작되는 Post 교토체제및해양배출금지등국제환경규범의변화에효과적으로대비하여무역환경및국제환경시장에서위상을정립해야함 국가에너지기본계획의신재생에너지보급목표 2012 년 4%, 2020 년 5.64% 그리고 2030 년 11% 를달성하고자하는정부정책에부합함 환경기초시설설비고도화및청정시설로의전환을추구하는환경부정책에부합하며, 국민들에게안전하고깨끗한주거및생활환경을제공할것임 유엔총회는 2005~2015 년 10년을 생명을위한물 기간으로선언했다. 안전한식수확보는인류건강과기본인권에핵심적인사항이고효과있는보건정책의하나임. 최근개정된 WHO( 세O계보건기구 ) 의식수질에대한가이드라인에서미생물위험은개발도상국은개선진국모두의주관심사이며, 보건증진을위해식수질개선을위한개입 ( 정책 ) 에대해기술하고있음. 기술요구사항 하 폐수처리수재이용기술에서신개념저가형 고효율나노멤브레인, PVDF 재질의고기능성 멀티형멤브레인제작, 산화촉매를통한막오염방지기술, 유해물질및독성모니터링 제어기술, Nano Bubble 을이용한수처리기술, 재이용수저류조조류발생제어기술등의핵심요소기술을개발함 MBR 시스템의고플럭스를유지하기위한포기방식및에너지전달방식을개선함으로써현재보급되어있는 MBR 시스템과비교하여 50% 이하의에너지저소비형시스템개발 소화시스템, 분자생물학적 Bioaugmentation 에의한고효율혐기성공정, 저비용바이오가스분리정제및저장, Biogas 의 CO₂ 흡수및재이용기술등핵심요소기술을개발함 이를통해통합형바이오가스플랜트를개발하고 HRT 10일이하의조건에서 VS 저감율 90% 이상, 바이오가스 CH4 함량 80% 이상을달성함 미생물대사재설계기술, 무동력 MFC 단위셀제조기술, 전기활성미생물군집확보생물공학기술, 반응장치및재료기술등핵심요소기술을개발함 하 폐수와폐기물의유기물제거 90% 이상의고효율수소및고밀도전력생산이가능한바이오수소 전력생산플랜트를개발함 해수담수화설비 처리기술에서태양열은해담수화에서가장유망한재생에너지의하나로, 건조하고햇볕이많은지역에의이용에적합. 태양열증류시스템은다중효과 (Multi-effect) 태양증류기를통한응축잠열을이용하는, MSF 공정보다부식과스케일링 (scaling) 이적은 MED 공정개발 풍력터빈은성숙된기술이며상업적으로얻을수있으며, 특히풍력자원이풍부한해안지대에서의해수담수화에적절하서의풍력터빈은역삼투법및전기투석법에의한담수화장치와결합할수있서의풍력으로구동되는역삼투법이가장유망한대안의하나로써풍력터빈에의해발생된전기, 또는기계적동력을담수화장치에적용한기술개발 역삼투법에의한해수의담수화에너지는해수의역삼투압극복압력과공정중압력손실의합계로된다. RO 여과수나 RO 농축수 ( 대략70%) 의승압용 RO동력소비는이론치보다훨씬높기때문에, 가압에서손실되는에너지를회수하는기계적압력회복장치개발 - 다단플래쉬법과역삼투압법을혼합한하이브리드방법 (Hybrid Desalination System) 으로담수와전기를동시에생산하는방식개발 이를통해경제성과안정적인수질을갖춘하폐수재이용수생산플랜트를개발함 ( 재이용수톤당 200 원이하, 미량유해물질 10ppt 이하 ) 고효율 저에너지하 폐수처리기술은저온및중온조건의건식 / 습식바이오가스공정, 도시고형폐기물및바이오매스의저에너지 고효율전처리, 고효율이상 (two phase) 혐기성 해수담수화설비의널리적용되는최적설계와수학적인모델의적용성조사 해수담수화설비의수명과관련있는부식에강하고값이싼최상의건설재료요구 해수담수화설비의스케일형성과조류의축적을방지하기위한최적운전조건연구 130 Technology Roadmap of Science 131

67 해수담수화설비를건설하기위한건설, 운전및보수에대한정보수집 신뢰성있는경제적평가. 2) 기후변화관리 시장요구사항 기후예측기법은기상청, 국립기상연구소, 대학등공동협력으로꾸준히연구개발되어왔으며, 선진국수준의다중모델앙상블기법이이미운영되고있음. 하지만상세지역별기후예측을위한통계및역학적규모축소법 (downscaling) 을이용한예측기술개발이필요 기후자료구축및기후정보응용기술 : 각기관별기후정보 DB는국축되어있으나, 온라인자료교환시스템구축을통한통합운영관리필요 장기기후변화예측 : 해수면온도의장기예측시스템은어느정도갖추어져있으나, 이상기후변동예측부분과 1년 ~ 수십년규모의기후변화 / 변동예측분야는선진국과격차가벌어져있으므로꾸준하고장기적인연구개발절실 지역기후변화시나리오작성 : 기후변화강제력시나리오의경우외국의예측결과를그대로이용하고있으며, 고유기후변화예측모델의부재로한국형시나리오구축이어려운실정. 따라서기후모델도입등을통한국가표준기후변화시나리오생산필요 독, 기후변화의영향에대한복원력을형성, 서로보완이되는정책과국가와지방사이의역할을통합. 온난화대책의주제는 저탄소사회로의전환 이며, 장기적으로는석탄화력발전소의온실효과가스배출량을없애도록하거나경제성있는고효율의태양광발전기술개발등산업계에기술혁신을요구 저비용고효율의신재생에너지개발기술등혁신기술의개발을가속 석탄의주성분인탄소와수소, 산소를일산화탄소 (CO) 와수소를주성분으로하는가연성가스로전환하는기술인석탄가스화 CO₂ 를회수해땅속에봉인하는기술인 CCS(Carbon Capture and Storage) 필요. 발전소, 비료공장및천연가스공장등의여러가지공정에서생산되는 CO₂ 를지하석유, 천연가스저유층 ( 貯油層 ) 에투입하여격리저장할경우천연가스, 석유생산을증산할수있게됨. CO₂ 를지하의지질층으로형성된저유층에주입하는석유증산방법 (EOR : Enhanced Oil Production) 은잘알려진기술임. 또한 CO₂ 를지하탄층메탄저장층 (Coalbed Methan Wells), 저유층이나가스생산이줄어드는가스층 (Depleted Gas Reservoirs) 에주입하여메탄가스생산을증대할수있게됨. CO₂ 격리저장 (Seguestration) 기술은지하대수층 ( 帶水層 ) 에도격리하기도하며, H2S 등의산성가스를함유한 CO₂ 를지하지층대 (Geological Formation) 에저장 지역기후변화탐지 : 기후변화추세분석분야는연구소및대학에서기후모델을이용하여연구중이며, 기초적인수준의탐지노력만이이루어지고있음. 따라서이론적메커니즘연구수행을통한보다포괄적인의미의연구개발수행필요 상세지역별및분야별영향평가와적응기술 : 선진국에비해뒤쳐서있는실정으로 2006 년한국기후변화협의체 (KPCC) 보고서에의해영향평가모델이나적응방안모색이종합적으로이루어졌으며, 지속적인투자를통해선진국수준의기술개발필요 온실가스저감을위해배출목표, 시장기반의폭넓은탄소거래제도, 오염부조금공매로공정성과효과를보장, 소비자에집중, 효율성, 청정에너지기술개발, 전세계적인참여를분명히하고, 추가적인배출감소에대해선상쇄권과인센티브제공, 완성한탄소시장감 지구온난화가스의증가를억제하기위한 3가지대안은연소장치에서의화석연료 (Fossil Fuel) 사용을줄일것. 전력생산에석탄, 석유, 가스등화석연료의의존도를줄이고원자력발전, 태양에너지, 풍력및바이오매스연료사용을증가시킬것. 배출되는 CO₂ 를지하지층대나심해에격리저장할것임 산업체에서는순수공정가스생산이전에 CO₂ 를분리하여, 제거또는격리해야함 우리나라도지구온난화가스저감을위해국책연구소를위시하여대학, 산체에서많은연구를추진하고있음. 산업분야, 수송분야, 상업분야에서발생되는 CO₂ 배출공정과형태는다양하므로이들각과정에서효율적으로 CO₂ 를억제하는것은매우어려운기술로평가되고있음. 국내연구개발은실효성이없는일부한계기술에만의존하지말고외국의사례 132 Technology Roadmap of Science 133

68 와같이 CO₂ 대형배출원인발전소, 화학공장등에서배출되는 CO₂ 를지하또는해저에분리, 저장하는기술개발에많은노력이집중됨으로서가까운장래에실효성있는 CO₂ 저감대책이마련되어야할것임 대기오염의주범은수송장치에서발생하는 NOx, SOx 등의유해가스라할수있음. 정부는대중교통용차량을천연가스차로일부대체하고있기는하나, 자동차회사의매연방지시설의개발을지도해나가고, 디젤등의매연발생이큰연료를감축시켜나가는정책을펴나가야할것임 [ 표 Ⅳ-10] 일본의지구온난화에따른기후, 사회시나리오분야분야시나리오주요내용 - 쌀의고온회피대책, 고온내성품종의개발도입식료분야 - 수산물양식적지의이동등 - 설 ( 雪 ) 댐에의한융설유출량의조정 - 적설저장기간을장기화하기위한상록수의조림수질환경경계 수자원분야 - 해수의담수화 - 수원함양 ( 水源涵養 ) 지역의삼림보전과심층지하수의보전등 - 인공림의자연림화자연생태계분야 - 담수생태계에환경부하물질의저감등 - 유수지 ( 遊水池 ) 등정비 - 침수예상지역의주거등의이전혹은이전지원방재 연안대도시분야 - 침수예상지역, 피난지, 피난경로를그린방재지도의작성과주민배포 - 침수피해를최소로하는배수펌프정비등 - 이상고온현상에대비해열파 ( 熱波 ) 경보시스템의정비건강분야 - 열섬현상을막아 CO₂ 소비가적은도시계획등 - 주택의침수피해를최소화하는집만들기 ( 마루를높이거나지반을높이는방법등 ) 국민생활 도시생활분야 - 빗물저장, 빗물유입방지등의대책 - 썸머타임제도도입등 - 곡물은행의설치 - 수자원 홍수관리시스템개발도상국분야 - 염류화토양의개선 경작 - 위생설비의개선등 CO₂ 발생원인발전소나생산공정에서저장장소까지수송하기위하여수백 ~ 수천 Km에달하는 CO₂ 배관망이해안또는육지를통과하여야하며, 때로는인구밀집지역을통과하기도함. CO₂ 수송은고압하에서수송됨으로배관의파손등에의한안전조치가마련되어야하며, 인구밀집지역에서인근주민들에게피해를주지않기위한설계, 운전, 보수유지등의많은사항이면밀히검토되어야함 한국은교토의정서에서온실가스감축의무가없는개발도상국으로분류되어당장은별영향이없는것으로보임. 그러나세계이산화탄소배출량의 1.8% 를배출하는세계 9위의한국은현재와같은추세로이산화탄소배출량이증가하면 1인당온실가스배출량은 2020 년에는 EU나일본을능가할것으로전망됨. 따라서제2차감축의무기간 ( ) 에한국이감축의무대상국가에포함될가능성을배제할수없으며, 이경우산업계전반에걸쳐상당한영향을미치게될것임 일본동경도는대도시근교이외풍력발전을임해부에설치하고, 연료전지버스의실용화를목적으로영업노선에실제로운행하고있음. 또한동경도전체의수도국의정수장에국내최대급의태양광발전설비를도입하는것과, 차량용신호기를 10년간의 LED 로전환하는등의시책을시행하고있음 열병합발전은향후 2013 년까지 260 만kW정도의설비설치를계획중이나본기술의개발없이는앞으로의질소산화물규제강화에따라시장형성이저조하게됨. 그러나본기술이개발되면제품개발이이루어지지않았을경우보다최소 100 만 kw이상의추가건설이가능해지며이에따른에너지향상효율은 35% 에서 75-90% 에이르게되어에너지절약에지대한영향을미치게됨 복합발전설비등에적용되어설치되는탈질설비는국가의에너지정책, 배출가스규제치강화및시장동향에따라그수요가밀접하게연계될수밖에없는실정임. 현재까지는복합발전설비에적용할수있는경제성있는탈질설비가국내기술로제공될수없었으나기술및경제성있는탈질설비가복합발전설비에적용된다면, 에너지절약정책및배출가소저감정책에맞게복합발전설비가지속적으로확대운영되어질것으로예상됨. 이러한기술개발에맞게국가에서도각종지원및규제정책을강화해야할것임 현재 CO₂ 분리, 제거비용을현저하게줄이기위한새로운 Amine, Membrane, Cryogenic 등의 CO₂ 분리기술이연구개발되고있음. CO₂ 분리기술은탄소의포획, 저장, 수송, 격리저장등에소요되는전체비용의 3/4 을차지하고있음 134 Technology Roadmap of Science 135

69 자유시장의힘은석탄화력발전소로부터이산화탄소 (CO₂) 를포획할방법을마련하는데상당한위력을보이고있음. 탐사의추진은이들발전소가생산하는 CO₂ 을감소시킬의무이고, 이와같이미국및다른국가에서대부분의발전을계속하게함 기후자료구축및기후정보응용기술 : 효과적인기후정보활용을위해국가기후자료시스템과연계한지역기후자료데이터베이스구축필요. 또한지역기후정보제공을위한맞춤형상세기후정보제공시스템개발시급 천연가스와기타가스로부터 CO₂ 을분리시키는재래의접근방법은아미노베이스였음. 아민의주된화학원소는질소이고원자구조는암모니아를닮은유기화합물임. 그러나전통적인아미노분리는석탄화력발전소에서생산된탄소량을극적으로감소시키기위해포획할 CO₂ 의막대한양을취급하기에는적합하지않음. 아민의가격, 이것을재생하는데필요한에너지그리고이산화유황 (SO2) 에의한변질은석탄화력발전비용을엄청나게비싸게됨 질소산화물에대한배출부과금, 초과부과금제도및총량규제, 배출권거래제시행 (NOx : 4,620 원 /kg) 등을포함하는수도권대기보전특별대책법을제정하여 2007 년부터시행된질소산화물의처리는단순히그배출규제에만국한되지않고처리사업으로도중요한 issue 가되고있음. 이에따라질소산화물을배출하는고정배출원에서는한층강화된환경법규에능동적으로대처하기위하여환경친화적이고, 경제적인질소산화물제거기술에대한요구가높아지고있음 유럽연합의온실가스배출권거래제 (EU-ETS) 는이산화탄소를대규모로배출하는기업들을 1차대상으로하여출범하였으며, 대상기업들의이산화탄소배출총량은유럽연합배출총량의거의절반에해당하고있음. EU-ETS 에서는, 1) 이산화탄소의배출량감시및보고가의무화되어있어대상기업들은탄소관리시스템을구축해야하며, 2) 이산화탄소배출에는비용이요구되기때문에대상기업들은비용- 효율적으로배출량을감소시킬필요가있고, 3) 탄소시장이라는새로운사업분야 ( 탄소거래, 탄소금융, 탄소관리, 탄소배출관련감시및인증등 ) 가창출되었음 미국의탄소포획을위한상업적잠재력을 1년에 3,500 만톤내지 5,000 만톤으로예상하고있음. 그러나그것은만약모든석탄화력발전소가생산하는 CO₂ 을포획한다면매년경리될것으로예상되는 6.5 억톤의 CO₂ 을줄이는것에지나지않음 기술요구사항 기후예측기법 : 앙상블기법, 확률예보기법, 상세지역기후예측을위한규모축소화기법 ( 통계, 역학 ), 모델검증및진단기법으로분류할수있으며지속적인개발을위해우선적으로투자가필요 장기기후변화예측 : 이상기후 ( 극한기후 ) 의장기예측, 1~20 년시간규모기후변동예측모델개발, 50년까지의기후예측시나리오분석기술개발등이필요하나국내에연구인프라가구축되어있지않아, 기술도입등을통해장기적으로추진필요 지역기후변화시나리오작성 : 국가표준기후변화시나리오작성을통한지역장기기후시뮬레이션기술개발이필요하며, 이를위해현수준에서가능한미래기후변화예측시나리오를작성하는작업이시급 지역기후변화탐지 : 기후변화추세분석, 이상기후 ( 극한기후 ) 의장기변동탐지, 기후변화강재력탐지등선진국수준의관측시스템구축을통한지역기후변화모니터링과탐지기술필요 상세지역별및분야별영향평가와적응기술 : 상세지역별 ( 도시, 평야, 해안, 산지 ), 분야별 ( 농림, 산림, 수자원, 해양수산, 에너지, 환경분야등 ) 영향평가와적응기술연구개발필요 온실가스저감기술 고온연소, 폐열이용및분리 반응공정의실용화기술개발, CO₂ 포획기술의실증화및전환 / 저장기술의실용화에의한 CO₂ 제거기술확보필요 가장현실성이있는기술은탄소를포집하고분리하고저장하는소위 CCS(carbon Capture and Storage) 일것이다. 유럽은 2005 년 9월보고서에서 550ppmv 수준을유지하기위한정책조치로서 CCS 기술을언급하고있으며 COP 회의에서는 CDM 의연계까지도논의하고있음. 모든분야에있어서의에너지효율개선과 carbon capture 및바이오연료가상당한온실가스의저감에기여를할수있을것으로보고있음 CCS 기술중에는많은기술이있지만그중에서도 post-combustion 기술이있으며석탄화력발전에적용할수있는기술은 CO₂ 농도가 15% 이하인상황에서 PC 배기가스, NGCC, CCGT, GTCC, IGCC 기술등이가장효과적인방법으로알려져있음 136 Technology Roadmap of Science 137

70 Amine 을이용한흡수법의비용는 $US 40-60/tCO₂ 으로알려져있고현기술수준과조건을고려했을때 post-combustion 방법중 amine 을이용한흡수법공정이가장효율적이라고알려져있음. 흡착법이나 membrane 등의공정은배기가스에서의 CO₂ 분리에부적합하며일부이들의포집비용도부분적으로알려져있으나 amine 을이용한흡수법에비해많은비용소모 막분리법과물리흡수법은 IGCC 과같은고압공정에서상업화의잠재력이있다고알려져있으나이를위한많은연구가수행되어야함 해수의 CO₂ 용해작용을이용한저장기술로 500m 이하의해수에액화 CO₂ 를분산하여해수에용해, 3,000m 이하의해저에액화 CO₂ 를주입하여고형화 ( 수화물형성 ), 탄산칼슘으로고정시켜해양에폐기하는방법등이연구중 액화이산화탄소의수송은파이프라인또는 LNG 수송선을이용하고이산화탄소의임계온도및압력은 31 C, 72.8 bar 로기체상의 CO₂ 를액화, 수송에는기술적문제는없으나, 3,000m 이상의해수로이송설계기술은개발여지가있음 액화 CO₂ 의이송과같이주입기술에는큰장애요소가없으며, 1m 직경의파이프로약 5,000m 이하의해저에주입이가능함. 그러나고형의이산화탄소주입기술도검토되고있으며, 해수용해또는해저저장에따른환경영향평가기술확보가필요 한국의경우도 CCS 가 CDM 사업으로될수있는가능성이증대하고있음으로 IPCC 의 special 보고서작성팀이나국제단체의연구보고등에참여하여이를적극개진하고 CDM EB 등에도진출하여 CCS 의 CDM 화에대한작업을진행하는것이필요 이산화탄소를촉매반응등을이용하여메탄올및 DME 제조공정개발등의화학적으로탄화수소류, Dimethyl Carbonate, 에틸벤젠탈수소화로변환시켜다른물질로전환시키는연구도필요 공정에서배출되는이산화탄소가포함되어있는가스를 KOH 나 KHCO3 등의수용액에흡수, 포화시키고금속전극을사용하여이를전기화학적으로환원시켜일산화탄소, 메탄, 에틸렌, 메탄올, 포름산등의생성물을얻어내는연구도활발 일본에서는광화학적 CO₂ 의 methane, methanol, 그리고 formate 로의전환, 생물학적 CO₂ 고정화공정으로광생물반응기개발, 미세조류균주개량연구, 고생산성대형광생물반응기개발, 균체생산성 0.6g/l-day, 반응기 700kL (17.8 Nm3 CO₂/h 처리, 균체 1g 생산시 CO₂2g 사용 ) 기술등이연구중임 3) 폐기물자원 에너지화 시장요구사항 국내신재생에너지기술수준은전반적으로선진국의 50 70% 수준으로평가되고있으나, 수소 연료전지등주요분야핵심기술은 30 50% 수준으로특히, 주요시스템기술, 생산단가등은선진국에비해많이부족한실정임 환경부주도로폐기물에너지화시설확충사업을통해 2013 년까지폐자원가용량의 33% 를에너지화하고 2020 년까지전량에너지화할계획임 년도별 2007 에너지화율 1.9% (22 만톤 ) % (386 만톤 ) [ 그림 Ⅳ-10] 환경부의폐자원에너지화계획 환경부는가용한소각여열및매립가스회수도최대화하여 2013 년에는 410 천Gcal 의에너지를회수할계획임 2013 년부터해양배출이전면금지되는하폐수슬러지, 음식물쓰레기 ( 탈리액 ), 축산분뇨등의처리대책마련이시급한상황이며, 이들유기성폐기물은매립지생물반응조 (Bioreactor Landfill) 과바이오가스시설등을통해에너지를회수하는시스템을구축하는것이바람직함 소각잔류물을포함한무기성폐기물의자원화에있어서에코인공경량골재기술과관련하여석탄회, 폐주물사, 폐석고등을이용한연구개발은활발히진행되어부분적으로상용화단계에이른내용도있으나, 하폐수슬러지의경우높은함수율과유기물량으로인해소각등의처리공정을거친소각재를대상으로에코인공경량골재제조기술개발이이루어지고있음 바이오가스관련기술개발은반응시스템설계및운전등에서다양한연구개발이이뤄지고 % (1,169 만톤 ) 138 Technology Roadmap of Science 139

71 있으나국내기술이현장적용단계까지안착한경우는거의없는실정이며, 현재국내도입된바이오가스생산시설및운영에대한기술은대부분 EU에서수입한기술임 바이오가스 ( 메탄 / 수소 ) 분야의생산성을향상하고관련기술이세계시장에서선도적인수준에이르기위해서는국내 R&D 역량강화뿐만아니라국내기술이상용화될수있도록정부와지자체가우선적극적인지원이필요함 바이오연료전지에대한원천기술은국내에서보유하고있기에선진국과의기술격차는크지않으며, 폐수처리용바이오연료전지의경우우리나라의기술수준이선진국을앞서고있는상황이지만, 에너지회수용시스템의경우, 선진국의대폭적인투자로인해그기술수준이뒤처지고있는상황임 국내환경에너지산업분야의영세성을탈피하고신성장동력으로이끌어내기위해서는정부와지자체주도의 R&D 지원및산업화전략마련이필수적이며, 특히유기성폐기물의에너지화를통한 CDM 시장진입을위해서는산학관협력체제구축을통해사업발굴 기술개발 산업화를효율적으로추진할수있는시스템구축이매우중요함 미국은 WERF (Water Environment Research Foundation, U.S., ) 의 "Energy Opportunities in Wastewater and Biosolids" 을통해유기성폐기물의전처리및 codigestion ( 병합소화 ) 시스템을구축함으로써바이오가스생산량을극대화하고최근몇년사이낮은수율로연구개발이중단되었던 MFC (Microbial Fuel Cell, 미생물연료전지 ) 분야에대해서도기술개발프로그램및투자확대를준비하고있음 2013 년부터시작되는 Post 교토체제에대응하는국가온실가스감축전략에효과적으로대응할수있는기술및산업으로육성하여야함 국가에너지기본계획의신재생에너지보급목표 2012 년 4%, 2020 년 5.64% 그리고 2030 년 11% 중폐기물에너지의보급목표 2012 년 3.3%, 2020 년 4.7% 그리고 2030 년 7% 를효과적으로달성하기위해서는기존의폐가스 / 폐열중심의폐기물에너지를바이오가스 ( 메탄 / 수소 ), 고형연료화, MFC 등으로지역실정에맞게다변화해야함 무기성폐기물을이용한토목 건축자재생산분야에있어원천기술의상당부분을보유하고있거나현재개발중이지만이들제품의시장진입에가장문제가되는것은폐기물을이용하 여생산한제품의안전성확보와정부및지자체의제도적지원책마련이라고할수있음 폐기물을이용하여생산된토목 건축자재의상용화를위해서는유해물질유출제한등제품의안전성에대한세부평가기준안전성기준등이마련되어야할것임 기술요구사항 국가기술로드맵에의하면, 국내폐기물에너지분야의선진국대비기술수준은 2007 년기준으로 45~68% 에불과한실정이며, 이중특히상용화부분에서선진국에크게뒤처지는것으로평가됨 유 / 무기성폐기물의에너지화및자원화에있어국내의경우부분적으로원천기술은확보하고있지만현장적용및상용화에대해서는거의접근이이뤄지지못하고있는상황임 2007 년유기성폐자원에너지화 68% 목질계바이오매스에너지화 45% 바이오연료 66% 2020 년 2030 년 80~85% 90~95% [ 그림 Ⅳ-11] 세계최고수준대비국내폐기물에너지화기술수준및향후전망 2000 년대이후미국과 EU 등은유 / 무기성폐기물의에너지화및자원화기술개발에국가차원의집중투자가이뤄지고있으며, 국내현장적용환경기술의대부분이수입되고있는상황에서국내원천기술의융복합화및상용화에대한투자와노력이절실한상황임 국내 1998~2001 년바이오에너지개발을위한투자액은약 250 억원으로, 바이오가스기술개발에 23%, 바이오에탄올에 58%, 바이오수소에 12%, 매립지 (LPG) 에 5% 그리고바이오디젤분야에 2% 가지원되었으나이중메탄발효에의한바이오가스생산기술만이비교적상용화에근접하고있는상황임 ( 농림부 환경부, 2004) 국내의바이오가스공정은하수슬러지와음식물등의안정화과정에서발생하는바이오가스를부산물형태로이용하는수준에그치고있으며, 경제성있는바이오가스생산을위한기술및전문인력은매우부족한상황으로혐기성공정의설계및시공기술의대부분을유럽과일본기술에의존하고있는실정임 140 Technology Roadmap of Science 141

72 무기성폐기물을이용하여생산된토목 건축재료들의품질규격이기존상용제품에준하여표준화되어야적용범위도확대될것이며, 그에따라기술개발및산업화투자수요도증가함으로써지속적인폐기물자원화시스템이구축될것임 폐열회수및이용분야는장치산업분야에해당하므로기존제품들의성능을개선하고경쟁력을향상시키기위해서는폐기물에적합한장치개발및개선이이뤄져야하며, 이는기존기계산업등장치산업분야전문가들과 ET 및 IT 전문가들의융복합기술개발이확대되어야함 4) 생태복원조성 시장요구사항 환경부환경백서는환경기술패러다임의변화를 1970~1980 년대오염물질사후처리위주의제1세대환경기술, 1990 년대사전오염예방기술의제2세대환경기술, 2000 년이후환경보전 / 복원기술의제3세대환경기술로구분하고있으며이중생태환경보전 / 복원기술은이러한제3세대환경기술의핵심기술로분류하고있으며이에대한수요가증가하고있음 중분류 해양자원개발및이용기술 (M2) 해양환경관리 보전기술 (M3) [ 표 Ⅳ-12] 해양과학기술중해양환경 생태복원관련사업 소분류 어업자원복원 첨단양식기술 (M21) 해양생태계관리 보전기술 (M32) 자료 : 해양과학기술개발계획 ( 안 ), 해양수산부 (2004) 정의 - 연안어업자원의회복및관리, 첨단양식산업의육성, 구조개선등을위한기술 - 차세대를위하여갯벌, 백사장, 연안역등해양환경을보전하고지속가능한발전을위해친환경적으로관리하기위한기술 이가운데생태복원과관련된사업은 1) 해양자원개발및이용기술분야의어업자원복원 첨단양식기술에포함된연안어업자원의회복과관리, 2) 해양환경관리 보전기술분야의해양생태계관리 보전기술등부산에서선도적으로수행할수있는사업들을제시하고있음 생태복원및조성기술은사업대상지역에고유한생태적특성을만족해야하기때문에외국의생태복원및조성기술을단순하게도입하여적용하는것은어려움 사업분류에너지 / 환경프론티어진흥자료 : 국가과학기술지도 (2002) [ 표 Ⅳ-11] 국가과학기술지도에포함된생태복원관련사업핵심기술 - 생태계복원기술 ( 생태계훼손지구, 대체습지조성기술개발로복원 관리 ) - 해양오염평가및저감기술 ( 해양수 저질평가및오염저감기술, 해양폐기물종합처리시스템, 적조예방및방제기술, 연안습지복원, 해양생태계모니터링및보전기술, 유류및유해액체물질유출사고대응기술 ) 따라서우리나라의생태계유형별특성에적합한생태복원및조성기술이개발될필요가있음 우리나라의환경기술수준은전반적으로서구선진국대비 40~70% 수준에불과한것으로알려지고있다. 오 폐수고도처리, 유해폐기물처리기술, 집진기술, 배연탈황기술등과같은사후처리기술은선진국기술의 70~80% 수준에올라있지만, 사전오염예방기술, 지구환경대책기술, 생태계복원기술등과같은새로운환경기술은선진국수준의 40~60% 에그치고있으며, 투자비중또한전체환경기술투자비의 25% 수준에불과하며, 이가운데생태계복원기술의경우선진국기술수준의 44% 에불과한것으로평가되고있어기술의개발이시급하며개발시국내관련산업을선도할수있음 국토해양부 ( 구해양수산부 ) 는해양과학기술 (Marine Technology) 을 바다에서인간의활동을자유롭게하고해양자원을효율적으로활용하기위한과학기술 로정의하고, 이를육성하기위한 해양과학기술개발계획 을수립하였는데구해양수산부는해양과학기술을크게첨단해양산업육성기술, 해양자원개발및이용기술, 해양환경관리 보전기술로분류하고, 이를다시 14개로세부분야로구분하여이에대한수요가증가할것으로예측됨 기술요구사항 하천및연안환경정화기술 : 부산의하천과연안환경정화를통하여치수, 이수, 환경, 생태기능을회복하기위한기술군 하천및연안환경모니터링기술 142 Technology Roadmap of Science 143

73 - 낙동강하구에위치한부산은상류지역의산업활동에의하여배출될수있는유해물질에노출되어있음. 또한연안지역육상배출기원또는해양활동에서배출되는유류, 중금속및난분해성유기오염물질에노출될수있음. 이러한물질에의한대상수역노출시상수원이나어업자원의이용에치명적인영향을줄수있어하천및연안환경의유해물질모니터링기술등이필요함 - 비점원오염물질에의한하천및연안환경의오염부하의비중이점차증가하는시점에서하천및연안환경의정화기술의개발및부하량과목표를설정을위한비점원오염물질의모니터링기술등이필요함 실시간하천수조류예보기술 - 하천식물플랑크톤의경우단시간에급증하여며칠안에 경보 혹은 대번성 수준까지도달할수있으나, 식물플랑크톤의정성및정량분석시간과보고시간이지체되는문제등은시급성이중요한조류예보제의성격과배치되는부분이있음. 따라서원격탐지기술을이용한모니터링자동화및간단하면서실시간으로식물플랑크톤생체량을예측할수있는모형의개발을통하여현장에서의조류발생정도상시분석과예측기술등이필요 친환경적수질관리를위한습지조성및운영기술 - 비점오염원은오염원의특성에따라오염물질의종류와배출특성이다르므로이러한배출특성을고려하여처리시스템을설치하는것은해당지역에서비점오염원을효율적으로관리하는데매우중요한요소임. 그러나현재우리나라의경우국내여건을고려한습지조성및운영에대한기초적인자료가많이부족한상태이며, 외국의경우를모방한획일적인처리시스템을구축하고있는형편임. 따라서국내강우패턴을고려한습지시스템의개발이매우필요한시점에서국내환경을고려한비점원오염물질의처리나아가점오염원오염물질등을친환경적으로처리할수있는습지조성과운영및평가기술등이필요함 수생태계유해화학물질의친환경적정화기술 - 부산지역에서수환경에서검출되는 alkylphenol 등의유해화학물질의친환경적으로분해할수있는친환경적정화기술등이필요함 침적및부유쓰레기수거및처리기술 - 부산의지리적여건으로강우시유입되는다양한침적및부유쓰레기의처리에대한부담이증가되고있음. 따라서침적및부유쓰레기를효과적이고비용효율적으로수거할수있 는기술과수거된쓰레기의재활용등친환경적인처리기술등이필요함 퇴적물처리및활용기술 - 부산은하천과연안의항로유지과정에서다양한형태의퇴적물이발생하고있으나이러한퇴적물이런던협약 (1972) 과의정서 (1996) 에의하여해양투기가금지되어친환경적인처리및재활용방안이필요함. 따라서발생한퇴적토의처리기술, 자원화및생태복원및조성재료로활용할수있는기술등이필요함 환경유량조절을통한수질개선전략기술 - 하천의유량조절은하천생태계의구조와기능을변형시키는것으로알려져있으며, 특히영양염류농도가높은하천의경우유량조절이부영양화의가속화, 남조류대번성등다양한수질문제를개선할수있는것으로보고됨. 따라서부산권의주요상수원인낙동강하류의수질을개선할수있는방안으로유역전반에걸친조절방류효과를평가하고, 이를통한장기적인수질관리전략기술등이필요함 하천및연안환경복원기술 : 부산에훼손되거나소실된부산의하천및연안환경을복원하기위한기술군 도시하천수량확보기술 - 도시화에의한불투수층의증가는도시물수지에전반적인왜곡을가져왔으며이로인한대표적인증상이바로도시하천의수량부족현상임. 투수층의증가, rain garden 과같은침투시설, 도시물순환개선, 해수이용등도시하천의수량확보를위한기술등이필요함 생태하천복원및조성기술 - 최근에시행되고있는생태하천의복원과조성의문제점은획일화된계획과시공으로전국의하천의획일화와조경위주의하천경관임. 또한치수위주의복원이주로이루어지고있음. 잘보존된 reference site 를활용하여부산고유의생태하천을복원함과동시에저수호안및고수호안의안정성을확보할수있는기술등이필요함 낙동강하구역서식지복원및관리기술 - 낙동강하구일원은갯벌과크고작은삼각주가발달해있고, 문화재보호구역 ( 천연기념물제 179 호 ), 생태계보전지역, 습지보호지역등과같은법정보호지역으로중복지정되어있는부산광역시의대표적인자연지역으로, 과거에는동양최대의철새도래지로유명한곳임. 하 144 Technology Roadmap of Science 145

74 지만최근낙동강하구역중심혹은인근에대한행하여진다양한개발사업과낙동강하구둑으로인한퇴적환경변화등으로철새의주요먹이자원인새섬매자기군락의쇠퇴등이급격이일어나고있어이에대한대책이시급함. 따라서을숙도와낙동강하구사주, 갯벌등다양한서식지의복원, 모니터링및관리기기술등이필요함 연안생태계복원 / 조성기술 - 부산의독특한자연환경인연안생태계의복원기술로개발로인하여복원이필요한해수욕장과같은사빈복원기술, 퇴적과매립으로인하여손실된갯벌복원기술, 오염과기후변화등으로감소된연안해조장의복원기술등이필요함 개발그리고이로인한수문환경변화등의영향으로급속히악화되고있어보전대책이시급함. 산지습지의경우습지수문, 지형, 식생, 지질그리고주변토지이용을고려한보전기술의개발이필요함 기후변화와생태네트워크를고려한유형별생태계보전기술 - 부산은산과바다그리고하천을아우르는다양한유형의생태계를갖고있으며이들을연결하는생태네트워크의구성은생물다양성유지, 생태적순환과오염관리및생태관광으로활용할수있는주요한생태자원이될수있음. 따라서최근에발생하고있는기후변화와생태네트워크를고려한유형별생태계보전기술이필요함. 생태도시조성기술 (2) 기술 ( 제품 ) 트리구성 - 최근무분별한도시개발및확장은부산의다양한생태자원을감소시켰으며이로인하여 지역의물수지가왜곡되고, 강우유출수로인한오염물질의하천유입과토양유실, 대기질 및미기상에영향, 생물자원의고갈및에너지의손실등다양한문제를야기하고있어이 하폐수처리수재이용 로인한도시의부담이점차증가되고있음. 따라서생태복원및조성사업을통한생태적으로그리고물질순환적으로건전한생태도시로의재생할수있는부산의특성을고려한생태도시조성기술등이필요함 고도물재생 고효율저에너지하폐수처리기술해수담수화선진기술우수관리및이용기술 생태복원및조성평가기술 - 을숙도생태공원등기존의복원사업등기존에추진되었거나본로드맵의작성이후추진될사업을평가할수있는기술이필요함. 현재이러한생태복원및조성평가기술이단순한복원전과복원후를비교함으로서효과를평가하고있으나이와함께비용편익과환경회계등다양한평가기술의개발이필요함 환경시스템 기후변화관리 모니터링및예측기술온실가스저감기술유해가스처리기술유기성폐기물처리 에너지화 생태계및습지보전기술 폐기물자원 에너지화 무기성폐기물처리 자원화 기후변화에따른생태계영향평가기술 폐열생산 / 회수기술 - 해수면상승, 강우패턴변동등최근의기후변화는하천과연안의생태계에다양한영향을 미칠수있음. 따라서기후변화에따른생태계의영향평가는하천및연안생태계의관리 하천 / 연안환경정화기술 및보전을위하여매우중요함. 따라서기후변화에따른생태계영향을모니터링하고평가 생태복원조성 하천 / 연안환경복원기술 하는대응기술이필요함 생태계및습지보전기술 산지습지보전기술 - 산지습지의경우위치적인특징으로인하여생태적인가치가높으나, 인간에의한훼손과 146 Technology Roadmap of Science 147

75 다. 기술로드맵 (2) 마이크로기술로드맵 (1) 마크로기술로드맵 고도물재생 환경시스템 pilot 플랜트성능평가및검증 Hybrid 수처리 우수관리및이용 해수담수화설비 Zero Discharge 막분리 MFC 하폐수처리공정 기후변화예측 / 응용 지역기후변화적응전략 지역기후변화감시 / 예측 지역기후환경조기경보 탈질 / 탈황설비 CO₂ 포집장치 바이오가스화기술 건조 / 열분해 / 용융기술 고형연료화기술 MFC/CFC 유가금속회수기술 골재화 / 자재화기술 폐가스 / 폐열재생기술 생태복원 하천정화 생태계 / 습지보전 모니터링 하 폐수처리수재이용기술 - PVDF(polyvinylidene fluoride) 재질고기능 Nano-patterning 분리막제조 - 미량오염물질처리및막오염방지형의다기능성분리막제조기술 - Nabo bubble 을이용한 MBR 분리막포기및고기능수생산기술 - 고플럭스유지를위한 MBR 공정및운영기술 - 의사결정시스템기술 - 재이용수품질관리를위한생물 / 화학적탐지기술및통합독성평가기술 고효율 저에너지하 폐수처리기술 - 하폐수및슬러지이용 VFAs 생산시스템개발 - 유기산이용고효율바이오가스생산시스템개발 - 고효율바이오산 - 바이오가스연계시스템및제어기술개발 - 고효율전기활성미생물개발상품화 - 무동력공기호흡형저가분리막 MFC 발전시스템개발 - 난분해성물질처리와연계한 MFC 발전시스템개발 - 고수율수소생산미생물개발상품화 - 하폐수및슬러지이용바이오수소생산시스템개발 - 수소함유바이오가스용 CFC 발전시스템개발 해수담수화설비 처리기술 - 해수담수화원천기술 - 해수담수화설비운용 / 운전 / 유지관리기술 - 저에너지해수담수화설비기술개발 - 재생에너지와의결합형해수담수화설비기술개발 - RO 용역삼투압기술, 진공사막형역삼투압기술개발 148 Technology Roadmap of Science 149

76 마이크로기술로드맵 - 고도물재생 기후변화관리 기후모니터링및예측분야 분리막제조 미량물질분석 MBR 재이용수관리시스템 MFC 활용수처리공정 태양광전지 / 소수력 하폐수처리공정모델 수처리공정제어기술 해수담수화설비 역삼투압필터 하이브리드장치 빗물침투기술 빗물저류기술 빗물이용기술 초기우수처리기술 - 앙상블기법 ( 초기자료, 다중모델 ) - 확률예보기법 - 상세지역장기예측기법 ( 통계 역학적규모축소화 ) - 모델검증및진단기법 - 장기예측모델운영및개선 - 이상기후 ( 극한기후 : 태풍, 한파, 열파, 가뭄등 ) 모니터링기술및장기예측모델개발 - 1~20 년시간규모의지역기후변동예측모델개발 - 50 년까지의지역기후예측시나리오분석기술 - 기후자료구축기술 - 기후정보활용기술 ( 서비스및가시화응용기술 ) 기후변화적응분야 - 기후변화추세분석 - 이상기후 ( 극한기후 ) 장기변동탐지 - 지역기후변화시나리오구축을위한기후변화예측 - 지역기후변화시나리오를통한사회 경제시나리오생산 - 상세지역별영향평가및적응기술개발 - 분야별 ( 농림, 산림, 수자원, 해양수산, 에너지, 환경등 ) 영향평가및적응기술개발 온실가스저감기술 - 선박 / 발전 / 소각 / 열병합용탈질설비기술 - CO₂ 포집장치 - 막분리 / 흡수 / 흡착기술 - 온실가스관리시스템 - SWRO 기술 150 Technology Roadmap of Science 151

77 마이크로기술로드맵 - 기후변화관리 폐기물자원 에너지화 폐기물자원 에너지화의제품군기술 기후변화적응평가기술 이상기후변화모니터링및기후환경조기경보기술 상세지역기후변화예측응용기술 장기기후예측기술 기후변화시나리오분석기술 열병합탈질설비 CO₂ 포집장치 막분리 / 흡수 / 흡착 온실가스관리시스템 전해탈취 / 바이오트리클링필터 플라즈마장치 고효율탈황 / 탈질장치 선박용탈질 / 탈황설비 고효율집진장치 - 유기성폐기물처리 에너지화 - 유기성폐기물의고율 VFAs 전환기술및시스템개발 - 고효율바이오산 -바이오가스연계시스템및제어기술개발 - 바이오가스의고질가스화 ( 수송연료용 ) 기술개발 - 바이오가스시스템잔류유기물이용 MFC 발전시스템개발 - 매립지생물반응조 (Bioreactor Landfill) 기술및시스템개발 ( 음식물쓰레기, 슬러지, 축산분뇨등의매립지병합처리시스템 ) - 바이오매스이용촉매열분해및바이오연료생산기술개발 - 도시고형폐기물 (MSW) 의상용고형연료화기술및장치개발 - 유기성폐기물이용바이오수소생산및연료전지시스템개발 무기성폐기물처리 자원화 - 고속선회유동장이용기류슬러지건조 ( 함수율 30%) 기술 - 다양한열원을이용한건조슬러지 ( 함수율 10% 미만 ) 생산기술 - 유기성폐기물의에너지화공정잔류물의처리및자원화기술 - 열적처리잔류물을이용한상용토목 건설자재및제철용슬래그생산기술 - 폐기물을이용한도시광산업 (urban mining) 기술의고도화 - 열병합발전 /LFG/ 바이오가스등에서 CO₂ 회수및탄산염화합물제조기술 폐열생산 / 회수기술 - 도시고형폐기물및산업폐기물의고효율열분해기술 - 산업단지폐열회수및에너지화기술 - 소각여열및폐열을이용한스팀생산시스템기술 - 순산소생산공정및과잉공기공급시스템의질소가스회수및고순도화기술 152 Technology Roadmap of Science 153

78 마이크로기술로드맵 - 폐기물자원 에너지화 생태복원조성 하천및연안환경정화기술 형기성소화기술 건조 / 열분해 / 용융기술 고형연료화기술 부산물재활용기술 파쇄기 / 선별기 / 성형기 MFC CFC 소각재용융슬래그 / 소결공정 복합골재화플랜트 전해정련 폐가스재생기술 폐열재이용기술 발전기술 - 하천및연안환경모니터링기술 - 실시간하천수조류예보기술 - 침적및부유쓰레기수거및처리기술 - 퇴적물처리및활용기술 - 친환경적수질관리를위한습지조성및운영기술 - 수생태계유해화학물질의친환경적정화기술 - 환경유량조절을통한수질개선전략기술 하천및연안환경복원기술 - 도시하천수량확보기술 - 생태하천복원및조성기술 - 낙동강하구역서식지복원및관리기술 - 연안생태계복원 / 조성기술 ( 사빈, 갯벌, 해조장 ) - 생태도시조성기술 - 생태복원및조성평가기술 생태계및습지보전기술 - 기후변화에따른생태계영향평가기술 - 산지습지보전기술 - 기후변화와생태네트워크를고려한유형별생태계보전기술 154 Technology Roadmap of Science 155

79 마이크로기술로드맵 - 생태복원조성 라. 기대효과 (1) 지역내파급효과 모니터링기술 습지조성 / 운영 퇴적물정회 / 활용 유해화학물질정화기술 유역관리기술 에보시스템 서식처복원 생태하천 해빈복원기술 생태복원 / 조성 도시재생기술 복원평가기술 폐가스재생기술 폐열재이용기술 발전기술 기대효과유형 1 환경적기대효과 2 사회적기대효과 세부핵심관점 1 단계 ( 10~ 12 년 ) CO₂ 절감 사회인프라개선 - 지구온난화및 CO₂ 저감을위한환경시스템기술의진보 - 환경기초시설의 Zero Emission 을위한기반마련 - 기술및인적자원의네트워킹 - ET/IT/BT/NT 분야의융복합기술산업화기반마련 2 단계 ( 13~ 15 년 ) 3 단계 ( 16~ 19 년 ) - 환경처리시설의에너지소비량저감및폐기물에너지화를통한 CO₂ 절감 - 환경기초시설의친환경시민공간조성및시민참여형녹색시설조성 - 대학의환경산업특성화를통한우수인력배출기반확대 - 기술의상용화및수출산업화등을통해적용대상확대및 CO₂ 절감량증대 - 환경시설에대한시민인식의긍정적전환 - 물문제및분쟁의해소 - 에너지자립형처리및처리수재이용통합시스템구축 - 글로벌탑기술의수출산업화 3 과학기술적기대효과 기술기반인프라구축 신지식창출 - ET, BT, NT, IT 분야의기술융합으로신기술창출 - 환경시스템 test-bed 구축을위한기초조사및설계 - 환경시스템분야의융복합기술접목을통한기술고도화추진 - 환경시스템관련고부가가치제품, 대형화 / 복합화기초기술구축 - 환경에너지및물분야에서특허확보등을통한기술선점 - 기후변화대응관련예측및모니터링기술의고도화 - 폐기물에너지 / 자원화통합기술확보 - 환경시스템 test-bed 구축으로 pilot plant 성능평가검증 - 하 폐수처리분야에 NT 와 IT 분야를접목한신기술창출 - 기후변화대응분야의 IT 와 ET 융복합을통한기술첨단화 - 폐기물에너지분야의 BT 와 ET 융복합기술창출 - 생태복원조성분야의 BT 와 ET 융복합을통한신기술창출 - 물재이용및폐기물자원및에너지화분야, 기후변화대응, 생태복원등환경분야의세계시장선점 - 환경시스템실증 / 실용화기술체계구축을통한기술의고도성장달성 - 환경시스템관련고부가가치제품, 대형화 / 복합화기술개발의기지화 156 Technology Roadmap of Science 157

80 3. 신재생에너지산업의지역경제기여효과분석 % 7.99% % 7.99% 가. 지역경제기여도분석 부산지역신재생에너지 환경산업현황 부산지역신재생에너지 환경산업사업체수는 2005 년전국대비 8.39% 에서 2007 년전국대비 7.99% 로다소감소하였음 이것은경기침체에따른부산전체제조업의정체에따른것으로볼수있음 년 2007 년 년 2007 년 부산지역신재생에너지 환경산업사업체수 ( 개 ) 현황 사업체수기준전국대비부산신재생에너지 환경산업비중 종사자수기준전국대비부산신재생에너지 환경산업비중 구분 전산업 전국 3,062, 부산 252,276 비중 8.24 전국 3,189, 부산 256,885 비중 년대비 2007 의신재생에너지 환경산업종사자수비중은증가한것으로나타나고 신재생에너지 환경 313,546 26, ,260 27, 있음 년 (5.81%) 2007 년 (5.88%) 로증가 부산지역신재생에너지 환경산업종사자수는 2005 년전국대비 5.81% 에서 2007 년전국대비 5.88% 로증가하였음. - 사업체수에비해종사자수의증가가뚜렷하므로고부가가치산업으로써의특징을나타냄. - 부산지역내신재생에너지 환경산업에대한집적도가높아지고있음. 부산전체산업대비신재생에너지 환경산업비중 부산전체산업에서신재생에너지 환경산업의사업체수가차지하는비중은증가하고있음 년 (10.43%) 2007 년 (10.53%) 로다소감소 부산지역신재생에너지 환경산업종사자수 ( 명 ) 현황 구분 전산업 신재생에너지 환경 전국 14,813,669 3,064, 부산 1,086, ,948 비중 전국 15,728,028 3,281, 부산 1,140, ,946 비중 % 10.53% % 16.92% 전국신재생에너지 환경산업대비부산신재생에너지 환경산업비중 2005 년대비 2007 의신재생에너지 환경산업사업체수비중은다소감소한것으로나타 년 2007 년 년 2007 년 나고있음 년 (8.39%) 2007 년 (7.99%) 로다소감소 사업체수기준부산전체산업대비신재생에너지 환경산업비중 종사자수기준부산전체산업대비신재생에너지 환경산업비중 158 Technology Roadmap of Science 159

81 부산전체산업에서신재생에너지 환경산업의종사자수가차지하는비중은증가하고있음 년 (16.37%) 2007 년 (16.92%) 로다소감소 변이할당분석은지역산업의변화내용을앞에서언급한세가지부분으로나누어파악함으로써지역의산업성장을분석하는방법임. 나. 신재생에너지 환경산업의지역경제성장효과 : 변이 - 할당분석 (Shift-Share Analysis) 변이할당분석 (Shift-Share Analysis) 개념 지역의산업은시간의흐름에따라서성장혹은쇠퇴과정을거치며지역의산업구조를변화시켜나가고있음. 지역산업의변화를일으키는세요인은다음과같음. - 첫째는국가경제성장효과로서국가전체의전산업평균성장률에영향을입어동일하게지역산업이성장한효과. - 둘째는지역산업구조효과인데전국의각산업이갖는서로다른성장속도에의해나타나는효과로서지역산업구조가성장속도가빠른산업중심으로구성되어있을경우지역산업성장은빠른속도를보일것임. 변이할당분석은지역의산업발전혹은변화의속도를국가의전산업및특정산업의발전속도와비교해봄으로써지역산업의변화의요인을분석하는방법임. - 셋째는지역할당효과혹은지역경쟁력효과로서지역이가지고있는특정산업의경쟁력이작용해특정산업의성장속도에서다른지역과차이가발생하도록하는요인임. 전국의차원에서각산업의성장을보면, 각산업이서로다른속도를가지고성장해나갈것인데, 이것을전산업의평균성장속도를가지고나타낸다면각산업의성장속도는전국의전산업평균성장률, 그리고이에대한각산업의성장률의편차의합으로나타낼수있을것임. - 이러한분석방법을각지역의산업에적용할경우각지역의모든산업의성장속도를전국의전산업평균성장률, 그리고이에대한각산업의성장률의편차를가지고나타낼수있음. - 이때각지역의산업이국가전체와같은사업구조를가지고있으며, 변화의속도도국가전체의각산업의변화와동일하다면, 각지역산업의변화에는지역적인차이가없을것이라고가정할수있음. - 그러나각지역은지역의입지적특성과산업구조적특성등에의해전국혹은다른지역과상이한산업성장구조를가지며, 또지역의여러가지입지적요인들이다르기때문에동일한산업이라하더라도변화의속도가다른지역과다르게나타날수있음. - 이러한것들이지역산업성장의특성을전국및다른지역과다르게나타나게하는요인들이될수있음. 변이할당분석의구체적내용을수식으로나타내면다음과같음. 여기서 RS : 지역고용증가 TS : 국가경제성장효과 PS : 지역산업구조효과 DS : 지역할당효과 E0 : 전국기준연도 (0) 총고용 Et : 전국 t연도총고용 Ei0 : 전국기준연도 i산업고용 Eit : 전국 t연도 i산업고용 Eij0 : j지역기준연도 i산업고용 Eijt : j지역 t연도 i산업고용 여기에서는 2005 년대비 2007 의부산지역신재생에너지 환경산업의지표변화를가지고변이할당분석을하였음. - 지역산업구조변화의측면의지역내기업구조변화로응용하여결과를분석하고이를통해지역경제내에서차지하는신재생에너지 환경산업의역량및기여효과를파악하고자함. 160 Technology Roadmap of Science 161

82 변이할당분석결과 부산지역고용구조를중심으로한신재생에너지 환경산업의변이할당분석결과는다음과같음. - 신재생에너지 환경산업의부산지역경제성장효과는 (+) 의값을나타냄. - 신재생에너지 환경산업의부산지역산업구조효과는 (+) 의값을나타냄. - 신재생에너지 환경산업의부산지역할당효과는 (+) 의값을나타냄. - 종합적으로 2005 년부터 2007 년사이신재생에너지 환경산업이부산경제에기여한전체효과 ( 특히지역고용효과 ) 는 (+) 로그기여효과가매우높은것으로나타남. Ⅵ 맺음말 신재생에너지 환경산업변이할당분석결과 구분 TS( 국가경제성장효과 ) PS( 지역산업구조효과 ) DS( 지역할당효과 ) RS( 지역고용증가 ) 결과 효과 (+) (+) (+) (+) 162

83 Closing remarks Ⅵ 맺음말 분야 핵심제품군 비전및목표 부산지역신재생에너지 환경산업의미래비전제시를위해지역산업의구조및연구개발능력을파악하고국내외기술동향등을분석하여지역산 학 연 관전문가들과의지속적논 태양광부품 차세대태양전지모듈및부품기술개발을통한원천기술확보 의와정보공유를통하여기술로드맵을도출하였음 국내외기술동향파악및부산지역내기술에대한현황조사, 수요조사를실시하고미래기 태양광부품 풍력요소부품의국산화달성및풍력요소부품인증 / 실증단지구축을통한부산지역산업의고도화 술개발전략수립을위해신재생에너지시스템분야와환경시스템분야의두개분야전문가그룹구성을통해장기간논의하여작성하였음 풍력부품에너지시스템 수소연료전지 수소에너지및연료전지요소부품성능및기술표준화 지역산업기반과미래신성장동력분야창출을위해 선택과집중 의원칙에의거하여부산지역신재생에너지 환경산업에대해 8대육성분야를도출함 지역차원에서경제적파급효과가기대되는연구분야를대상으로산학연관전문가구성을통 해양 바이오에너지 해수온도차발전및해양바이오매스이용바이오가스생산을통한해양자원의에너지화 하여장기간논의를거친결과이긴하나, 지역차원에서의기업체의수요및시장동향에대한충분한조사가부족하여만족할만한결과가도출되었다고결론지을수는없음 따라서, 지역내기업의동향및시장에대한조사 분석, 전문가 POOL 의지속적인보완및 대외적인검증등을통해주기적인보고서보완작업이진행되어야할것임 분야 핵심제품군 비전및목표 그러나본과학기술로드맵작성은지자체연구개발자금지원의효율적배분을목적으로한다는데있어출발점으로써의의의를둘수있음 고도물재생 지속가능하고안정적인순환형수자원확보및지능형 또한, 부산지역신재생에너지 환경산업과학기술로드맵을바탕으로지역의특화분야선정과선정된분야에대한지자체의적극적인재정투자및지원을통하여제품의고부가가치화를 유도하여타지역과의상대적우위선점필요 환경시스템 기후변화관리 지역차원의기후변화관리기술개발과온실가스감축및유해가스처리를통한저탄소사회로의전환 향후나날이발전하는새로운기술수요에전략적으로대응하고장기적관점에서의부산시 R&D 투자의방향설정에가이드라인이될수있기를기대함 폐기물자원 에너지화 유기성폐기물, 슬러지, 바이오매스를이용한에너지화등폐기물의효율적인처리와부산물의자원화 생태복원조성 생태계와생물자원의복원과관리를통해부산광역시의생태도시실현 164 Technology Roadmap of Science 165

84 참고문헌 2006 년기준환경산업통계조사보고서, 환경부, 환경백서, 환경부, 년신 재생에너지백서, 지식경제부, 년부산광역시 10대전략산업육성마스터플랜, 부산광역시, 2009 경제살리기와기후변화대응을위한폐기물에너지화종합대책, 환경부, 2008 국내신재생에너지기술현황및시사점, 한국수출입은행, 2009 그린에너지전략로드맵, 지식경제부, 2009 기후변화협약및교토의정서대응전략연구, 에너지경제연구원, 2003 기후변화협약과우리의대응, 산업자원부 에너지관리공단, 2007 녹색성장국가전략및 5개년계획, 녹색성장위원회, 2009 부산미래의희망신 재생에너지, 부산발전연구원, 2009 부산시신 재생에너지보급활성화를위한사업제안, 부산발전연구원, 2008 산업연구원, 고기능환경설비분야의 2020 비전과전략, 2007 세계환경산업시장전망, 산업경제분석, 2006 세계환경산업시장의현황및해외진출전략, 한국환경산업기술원, 2009 신 재생에너지시장현황및전망, 삼성경제연구원, 2008 신재생에너지산업동향및전망, 한국수출입은행, 2009 에너지관리공단신 재생에너지센터 ( 제2차신 재생에너지기술개발및이용 보급기본계획, 지식경제부, 2008 최근환경산업전망및환경기술개발동향, 폐기물처리 Newsletter 제136 호,2008 통합기술청사진, 지식경제부, 한국과학기술기획평가원, 2008 년과학기술연감, 2009 한국과학기술기획평가원, 2008 년과학기술통계백서, 2009 한국과학기술기획평가원, 2008 년국가연구개발조사분석보고서, 2009 한국과학기술기획평가원, 지방 R&D 실태조사보고서, 2009 환경산업분야의동향과앞으로전망, 제어계측, 환경산업의전망및발전방향, 코네틱포커스,