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1 2011 산업기술로드맵보고서 - OOOO 분야 ( 신재생에너지 ( 전기 )) o 한국산업기술진흥원

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3 지식경제부장관귀하 본보고서를 산업기술로드맵신재생에너지 전기 분야최종 보고서로제출합니다 연구주관기관 한국산업기술진흥원 총괄책임자 전담연구진

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5 산업기술로드맵신재생에너지 전기 보고서작성작업에는다음의 전문가들이참여하였습니다

6 구분성명소속직위 위원장 강금석 전력연구원 선임 위원 곽재수 항공대학교 교수 위원 권창섭 한국수력원자력 차장 위원 김광복 금호전기 팀장 위원 김대성 서부발전 차장 위원 김유석 두산중공업 책임 위원 김정환 한국조선기자재연구원 본부장 위원 김종겸 강릉원주대학교 교수 위원 김준동 한국기계연구원 박사 위원 남기석 전북대학교 교수 위원 남석우 박사 위원 문상진 한국화학연구원 책임 위원 박석주 한국에너지기술연구원 책임 위원 서광덕 포스코파워 연구원 위원 신현길 칼텍스 팀장 위원 심재혁 박사 위원 안성모 삼성물산 부장 위원 안종보 전기연구원 팀장 위원 이경배 한국수자원공사 팀장 위원 이교범 아주대학교 교수 위원 이근호 한국기계연구원 책임 위원 이영철 한국가스공사 수석 위원 이재구 한국에너지기술연구원 책임 위원 이정수 서부발전 팀장 위원 이진욱 고등기술연구원 수석 위원 이창하 연세대학교 교수 위원 이태원 두산중공업 상무 위원 임동건 한국교통대학교 교수 위원 장인갑 두산중공업 팀장 위원 정기석 포스코파워 팀장 위원 정두환 한국에너지기술연구원 책임 위원 정신택 원광대학교 교수 위원 조영환 박사 위원 조은애 책임 위원 차한주 충남대학교 교수 위원 허용학 한국표준과학연구소 책임 위원 황태규 한국조선기자재연구원 팀장

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8 산업의정의 산업의범위 정책 제도적환경 경제적환경 사회적환경 기술적환경 경쟁국전략 시장동향 해외시장동향 국내시장동향 기술동향 해외기술동향 국내기술동향 기업동향분석 가치사슬현황 국내외주요기업현황 i

9 특허동향 표준화동향 분석 산업비전및목표 사회의미래상 개요 메가트렌드분석 자급화 고효율화 가격경쟁력 유망기술의체계도 필요기술분류를위한평가요소 전략제품군도출시고려요소 특허동향 ii

10 표 산업의거시환경분석요약 표 국내태양광산업기술분포및기술수준비교도 표 지역별수력발전량과개발가능설비용량 표 국가별소수력발전보급현황 표 주요국가의풍력보급목표 표 소수력발전소현황 표 소수력발전거래량현황 표 해양에너지국내시장에대한장기전망 표 국내수소생산능력및외부공급가능량 표 풍력보급현황 표 풍력보급전망및목표 표 미국의 프로그램의주요목표 표 미국 의회계연도별전력분야기술개발예산내역 표 일본의 대청정에너지기술중석탄가스화관련프로젝트 표 영국에서계획중인 연계프로젝트 표 일본회사별제품사양 표 사의 시스템사양 표 가정용연료전지시스템모니터링사업내역 표 태양광산업의가치사슬및가치사슬별국내 외기업현황 표 구분별명칭및개발규격 표 메가트렌드와문제점 해결방안및기술개발방향 전략 iii

11 표 기준분류표 표 신규분류표 표 해양에너지 전기 분야청사진기술체계도 표 년도변경 추가된핵심기술 표 년도로드맵에서삭제된핵심기술 표 년도추가된핵심기술 iv

12 그림 신재생에너지산업의범위 그림 해외주요국가의파력에너지용량전망 그림 해외주요국가의조류에너지용량전망 그림 가스화를통한합성가스생산량증가추이 그림 합성가스생산량중석탄가스화방식의비중현황및전망 그림 합성가스의활용현황및전망 그림 전세계지역별가스화플랜트가동현황및전망 그림 전세계 설치용량예측 년 그림 세계태양광시장규모전망 그림 지역별세계태양광시장점유율전망 그림 미국의 일수소생산량 그림 의승용차시장전망 그림 연료전지자동차세계시장전망 그림 세계가정용연료전지시장현황 그림 일본의가정용연료전지시스템 그림 북미 일본의건물용연료전지시장전망 그림 발전용연료전지시장보급 사 년 그림 세계누적대형고정형연료전지보급량 대 그림 그림 미국 프로그램계획 v

13 그림 제조된휴대용연료전지시스템의누적수 그림 전세계포크리프트용연료전지시장전망 그림 세계의누적설치용량년 그림 풍력시장규모추이단기예측년 그림 국내가정용연료전지시장규모전망 그림 포스코파워의 설치현황 그림 해외주요국가의해양에너지분야기술력지수 그림 미국의해양에너지분야특허등록기술분야추이 그림 미국의 프로젝트개념도 그림 미국 플랜트가상도 그림 프로젝트의중기개발목표 그림 중국단계별 프로젝트 그림 플랜트조감도 그림 독일 사의세계시장진출현황 그림 호주 실증플랜트의참여주체역무범위 그림 의 연료전지시스템 그림 인승연료전지선박사진 좌 수소충전소 우 그림 급선박용 모듈 좌 연료전지가탑재된선박 우 그림 프로젝트의개요 그림 사 급육상시험설비전경 좌 액체연료전처리장치 우 그림 사 시스템 그림 사 시스템 그림 선진국의년도별 기술개발현황및전망 그림 의 장착지게차 그림 독일 연구소의 장착지게차및여기에사용된 시스템모식도 vi

14 그림 독일 사에서시판중인 전원 그림 의 장착스쿠터 그림 신규설치세계시장규모예상 그림 한국의 분야세부기술별점유율년 그림 국내자동차용연료전지스택출력밀도개발현황및전망 현대차 그림 포스코파워 인프라 그림 삼성의군사용휴대전원과프로파워와 모터스가공동개발한 스쿠터 그림 개발중인 넥스윈의무인항공기 그림 소수력기술의가치사슬 그림 해양에너지산업구조 그림 산업의가치사슬 그림 웨이퍼기반태양전지와박막태양전지의벨류체인비교 그림 수소인프라구축의가치사슬 그림 수송용및건물용 가치사슬 그림 수송용및발전용 가치사슬 그림 건물용및발전용 가치사슬 그림 휴대용 특수목적용 가치사슬 그림 풍력발전산업구조 그림 작업반구성현황 그림 표준화로드맵 그림 유럽해양에너지테스트사이트 조류및파력 그림 유럽해양에너지센터 테스트사이트 그림 프로젝트 구조 그림 소수력발전에의한사회의미래상 그림 해양에너지산업에의한사회의미래상 vii

15 그림 석탄을이용하는 산업의미래상 그림 청정하고안전하며무한한태양광에너지 그림 수소에너지사회의미래상 그림 풍력발전의미래상 그림 신재생에너지 전기 분야의메가트렌드 그림 장기세계에너지수급전망 그림 연료전지응용분야 viii

16 본보고서는지식경제부 사업을통해중점추진해야할 개산업분야별기술의범위를정의하였다 그리고 년부터 년까지의국가적으로유망한전략제품군을발굴하고이를위해 가추진되어야할필요기술을도출하여전략제품군 필요기술로구성된 유망기술체계도 를구성하였다 또한 이들의향후최대 년간의요구수준과기술개발목표수준을정리 하였다 그리고발굴된전략제품군을바탕으로산업융합원천기술개발사업을통해중점추진해야할핵심전략제품을도출하고이를위한필요기술을통해핵심원천기술을도출 추진필요시기 추진목표수준등을포함한세부 전략인기술로드맵을제시하였다

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18 2011 산업기술로드맵 에너지신재생에너지 ( 전기 )

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20 . 개요 재생에너지 란자연상태에서비교적장기간에자연적 정상적으로재생되는에너지로장기간에걸쳐고갈되지않은에너지원으로발전 냉난방 연료 수송등에다양하게이용 국제에너지기구에서는부단히보충되는자연의현상에서다양한형태중태양광이나 태양열 지열 풍력 수력 바이오매스 등에의해발생되는열이나전략을재생에너지라고정의 재생에너지중대규모수력은제외하고있으며 최근신규로개발된것이라는의미에서신재생에너지 라고칭한함 신재생에너지는자연계에존재하는에너지원으로 이용하는이상의속도로재생되는것을이용하며그에너지자원은태양 지열 조력등으로사실상고갈되지않는에너지자원과수력 태양광 태양열 저력 풍력바이오매스등의형태로이용 3

21 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 신재생에너지는석유 석탄 원자력또는천연가스가아닌에너지로서신에너지기술에는연료전지 수소에너지 석탄액화가스화포함되며재생에너지에는태양광 태양열 바이오에너지 폐기물에너지 지열등이포함됨신재생에너지전기분야는전체신재생에너지분야중소수력 해양 태양광 수소 연료전지 풍력등 개분야가포함됨 4

22 2011 산업기술로드맵 에너지신재생에너지 ( 전기 )

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24 . 산업의환경변화 7

25 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 8

26 . 산업의환경변화 9

27 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 10

28 . 산업의환경변화 11

29 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 12

30 . 산업의환경변화 13

31 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 14

32 . 산업의환경변화 온실가스배출에따른지구온난화등전지구적환경이슈부각 무분별한개발을방지하고온실가스방출을제한하여지구온난화를막기위해제정된국제환경관련규제는새로운무역규제로활용될전망이며 이에따라친환경녹색산업의중요성이확대 우리나라를비롯하여세계주요국들은녹색산업에대한적극적인육성및지원정책추진 국내신재생에너지확보를위해일정규모이상의발전사업자에게총발전량중일정량이상을신재생에너지전력으로공급토록의무화한 제도를 년부터도입 의무공급량확보를위한다양한형태의신재생에너지설비확대 기업간 거래가활성화되어국내기업의국내 외 개발사업확대 국내필요한에너지의대부분을수입에의존하는자원빈국으로서산업발전에필요한자원의안정적공급과장래자원고갈의위험에대비한자원외교강화 국내부존자원을적극활용할수있는다양한국산에너지원의개발 국내부존자원을활용하는수력발전은전력시장에서첨두부하의역할을수행하므로동일기능의유류발전소대체가가능하며이를통해원유수입저감에기여 유가상승에따른수력발전개발요구증대 국제에너지시장의불안정성에따른에너지자립화및지속적인유가상승에따라국내부존자원으로서의수력발전개발요구증대 15

33 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 세계환경규제이슈가확대되면서 각국정부의신재생에너지공급확대 년부터신재생에너지의무할당제 가도입되면서 년부터지정된전기공급의무자는총공급량의 를신 재생에너지에서전력으로충당해야하며 년에는 까지늘리도록의무화 에너지정책변화 과거의안정적에너지공급또는에너지이용합리화를위한노력에서저탄소녹색성장을에너지부문에서뒷받침하고 석유이후의시대에대한전략적대응을위한장기에너지정책으로전환 정부의신성장동력육성정책 신성장동력 대분야즉 녹색기술산업 첨단융합사업 고부가가치서비스산업중녹색기술산업에신재생에너지산업포함되어미래성장동력으로서해양에너지분야가능 해양공간관리의체계화 시설최적지선정을위한해양공간활용을위하여 정부주도하에해양공간을이용하는타산업이해관계자와의갈등및이해를조정하고해양에너지시설설치허가및승인절차를간소화 정부는국가중기온실가스감축목표를 년배출전망치 대비 감축확정함 온실가스배출량의 가전력산업에서기인됨에따라고효율발전설비구축을통한국가온실가스배출저감필요 16

34 . 산업의환경변화 는기술특성상기존연소에근간한미분탄연소발전방식에비해서 대응이유리함 친환경성 고효율 기술결합에대한장점등으로지속적인시장확대예상됨 년 월 일발표된제 차전력수급기본계획년 에의거 년 월 년 월 년 월에각각 급 기씩건설완공예정임 향후국내폐지발전소차세대친환경화력발전설비구축을위한정책적확대필요 신 재생에너지보급목표 달성을위한정책추진필요 년부터발전사업자는총발전량일정비율을신 재생에너지로공급의무화 의무비율증대 년총발전량의 에대한가중치 및인정범위 총에너지량 조정필요 각발전사업자의무할당량을충당을위한 건설계획수립중 청정에너지보급확대를위한정책강화 세계주요국들은거시적으로화석연료사용을줄이고청정에너지보급확대를위해다양한정책과에너지기술개발계획들을수립하여추진중임 미국은 년까지전체사용전력의 를신재생에너지로공급하며 는 년까지재생에너지의비중을 로 일본은 까지확대하는목표를발표하였음 미국의 일본의 의 등청정에너지기술개발과산업확대를위한세부방안들도속속발표되고있음 17

35 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 태양광의급격한수요확대와단가하락에따른정부보조금제도변화 태양광설치량증가에따른재정부담해소를위해독일과이탈리아등주요태양광시장에서 발전차액지원제도 요율을크게삭감하고있음 역으로미국 일본등은 와 발전사업자의무할당제 등인센티브정책을활성화하면서시장이크게확대되고있음 국내도올 년부터 가폐지되고 가본격시행됨에따라 년 에서매년 씩 분율증대 장차태양광수요가크게확대될것으로예상됨 후쿠시마원전사고이후일본 독일등의원전축소및폐기정책확대 전세계적으로원자력공포가확산되면서원전확대계획들이전반적으로위축되고있으며 국내에서도 년의총선부터통합진보당의탈핵강령화등원자력문제가본격적으로사회문제화되고있음 원자력의안전성강화와폐기물처리비용확대로경제성이크게낮아질전망임 이란등의핵확산봉쇄정책에따른고유가파동가능성 전세계적으로화석에너지자원의고갈과비축 무기화가확산되면서무한에너지원인태양광에너지의개발이한대세가되고있음 세계환경규제이슈가확대되면서 각국정부의환경규제가강화되고있음 세계환경규제는새로운무역규제로활용될전망이며 이에따라친환경녹색 산업의중요성이확대 18

36 . 산업의환경변화 우리나라를비롯하여세계주요국들은녹색산업에대한적극적인육성및지원정책추진 세계적으로에너지문제가이슈로대두 신재생에너지시대로의진입 이머징마켓성장및전자제품사용증가에따른에너지소비급증으로에너지위기확산 세계적으로친환경에너지정책에따른녹색산업성장 신재생에너지발전차액지원제도 신재생에너지의무할당제 그린홈 만호보급사업 공공건물신재생에너지설치의무화제도시행계획등으로녹색산업이성장하고있음 신 재생에너지의무할당제 도입등의에너지정책의시행 년부터시행예정으로 년까지발전량의 를신재생에너지로보급계획 정부가의무대상자이상 를정하면 의무대상자는일정기간내에목표를완수해야함 목표는 년 에서 년 까지점진적으로확대될예정임 세계각국의환경규제강화로새로운무역장벽이예상됨 미국은공익산업규제정책법 의신 재생에너지에대한의무구매제도는재생에너지를사용하는소규모발전소를운영하는인증시설사업자가의무적으로구입하도록규정하고있음 석유의존도감소를위한노력과에너지및자원의전략적무기화 19

37 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 각국정부의신재생에너지보급촉진정책으로석유의존도가감소하고있음 최근석유및광물의자원부국의자원무기화에의한자원확보경쟁이심화되고있음 신 재생에너지 청정에너지활용을통한자원의존도감소를위한노력이추진중 세계각국은석유에너지의존도감소를위한신 재생에너지보급정책을촉진하고있음 교토의정서발효 일본원전사고로인한원자력에의부정적인식확대 탄소배출권거래제시행예정 20

38 . 산업의환경변화 화석연료가격상승으로인한대체에너지필요 탈화석연료를위한국내외대체에너지보급정책기조 전력수요량증가에따른최소전력예비율확보필요 원전발전소의한계수명도래 21

39 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 발전설비국산화를통한산업인프라확대 수입의존도가높은발전설비의국산화를통한관련산업활성화및기존인력과설비인프라의활용도제고를통한새로운고용창출 수력 사업진출에따른사업 다각화 국내전력생산위주의발전산업에서탈피하여에너지플랜트로서의해외수력사업진출 개도국의자원개발과연계한관련사업다각화및시장활성화 정부의전주기적지원정책 기획 개발 수출 으로전문업체육성 핵심기술개발및설비국산화를통하여경쟁력있는국내우수중소기업을육성하여대기업과해외에너지플랜트사업에동반진출함으로써새로운성장동력창출 친환경자가발전설비소유욕구증대 전원생활의확대 고유가및친환경에너지에대한관심제고로개인의신재생에너지설비의자가보유욕구의증대 설계제작기술력의상업화 국내 외친환경소수력발전건설활성화를위해서는민간부문에서쉽게접근가능하게하고다양한고객의 를충족시킬수있는상업화된설계제작기술력필요 설치및운전 정비가용이한간소화되고패키지화된일체화시스템및동일수량으로최대의에너지확보가가능한고효율수차발전시스템개발 22

40 . 산업의환경변화 선진국경기회복불투명 미국과일본의경제침체장기화 유럽국가의금융불안요소상존 국제유가불안정 산유국들의정세불안및개도국의수요가급증하고 에너지수송로의한정및정치 군사적위협상존하며 최근에는서방제재로이란원유생산 년래최저수준까지떨어짐 그린비지니스의성장 자원 환경및에너지문제해결을위한관련사업및시장이성장중이며 탈화석원료화를위한대체에너지개발필요성이대두되어그린비즈니스사업이성장 해양에너지개발시대의도래 전세계적으로단위기기대형화 단지대규모화등해상풍력개발이본격화되고있으며 해상풍력이후에는파력 조류등해양에너지개발로이어질전망 석탄은가용연한이 년으로다른화석연료에비해가채매장량이풍부 하고지역적으로편재되지않아가격변동이크지않음 23

41 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 의기술개발로저급석탄이용및환경이슈대응가능 년까지석탄세계시장규모는 발전소 기를포함하여 억불로예상되며 탄소세가현실화되면더욱확대될가능성이있음 중국석탄가스화플랜트의높은성장률이예상됨에따라향후 년이내상당한건설단가인하와재고품구매가가능단계진입전망 상용기술조기획득을위해서는기술개발과인력양성을병행하여추진하는시장진입전략수립필요 실증플랜트건설 운영을통한기술확보로플랜트엔지니어링및 업체해외시장진출을통한수출산업의육성 환경 에너지문제해결을위한신재생에너지사업및시장성장 일본원전사태이후의신재생에너지원에대한관심및수요증가 미국 중국 인도등신흥시장의급성장 24

42 . 산업의환경변화 가격경쟁력을앞세운중국제품의시장독점이진행됨과동시에우수한기술경쟁력을기반으로한일본 독일제품이시장선도하고있음 화합물박막태양전지를중심으로한미국제품의높은시장경쟁력을가지고있으며 등으로대규모생산체제를구축한기업의다수등장 태양전지업체의부동의 위였던 는 년을기점으로세계 위자리를내주었고 년이후에는원가경쟁력이우수한 박막태양전지를생산하는 와정부의강력한지원하에성장하고있는중국및대만업체의약진이두드러짐 인구증가및중국 인도등의급격한개발에따라에너지 자원고갈이심화되고있음 특히석유등전통적인화석연료는향후수십년내에고갈될가능성이높은것으로예측되고있어서신재생에너지에대한요구가증가함 중화학공업에이어우리나라의성장동력으로대두한 산업은최근세계적인경기후퇴에따라성장성이둔화되고있음 이에화석연료의고갈에대비한새로운성장동력으로신재생에너지산업을적극적으로육성할필요가있음 25

43 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 중국등신흥시장급성장및 로인한시장글로벌화로시장경쟁력확보를위해저가고효율제품이필요한실정임 의급성장과함께무역상대국간의 체결이빠르게진행되어글로벌시장의무역장벽이낮아지고있음 시장의글로벌화에서대한민국경제는수출의존도가높아국가의핵심경쟁력을높이기위하여미래를대비한수출산업육성이필요함 신성장동력발굴및국제경쟁력강화를위한신 재생에너지산업의육성이요구되고있음 신 재생에너지시스템의완제품수출을위한부품소재산업의인프라구축을통한산업경쟁력확보가요구되고있음 해상풍력단지확대 26

44 . 산업의환경변화 풍력발전시스템의대형화 기술성숙에따라낮은단위전력당단가 지속적인고유가로인한발전비용증가 신재생에너지산업확대 27

45 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 이산화탄소배출규제적용 28

46 . 산업의환경변화 소수력건설에따른댐 보및저수지의조성으로확보된수자원은지역사회핵심기반시설로서지역경제에기여 환경유해논란및민원등의가능성이적은도심내에위치한소하천을이용한수력에너지활용가능 과거공공부문의전유물이었던물산업에민간부문참여가확대되면서용수의개발및공급등물산업에대한기업의관심고조 친환경개발로지역관광자원활성화 댐및발전시설은개발에따른민원등으로주로산간오지에건설되므로낙후된지역관광자원으로서의역할과관광객유치에따른지역경제활성화에기여 소수력건설시조성된저수지가조성됨에따라친수공간확보를통한지역사회의기반시설로지역주민에게고품격문화관광장소를제공하고문화적행사등각종행사장소를제공할수있어다양한형태의여가활동기여 소비자들의온실가스저감및환경보호요구가증대되고있으며 특히해양에너지설치해역이생태적으로민감한지역 즉어업및해운등산업활동이빈번하게이뤄지는곳은용도경합및상충에따른갈등이심화되어사회적 29

47 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 반발에직면하고있음 해외에는 지원과함께해양에너지발전구역을 미리지정하고 해양생물보호를위한규정을제정 강력한규제를통하여녹색시장을창출하고 국제표준화논의에주도적으로참여하여공공 민간협력체제를구축함으로써해양에너지발전사업에따른연관시장을확대시키고 조선산업 중공업 해양토목업등을중심으로해양에너지개발과연관된산업기반을구축함으로써연구개발의결과가부가가치창출로직접연결되도록추구 연료수급 가격변동성확대에따른전력가격안정성확보를위한청정석탄이용필요성증대 청정석탄이용능력향상을통한기후변화협약등환경규제강화에효과적대응이가능한 기술개발시신규석탄화력발전기술은 가상당부분담당예상 고유가대비기술로석탄가스화를통한전기 플랜트시장까지확대가능 환경민원증가및기존석탄발전소건설에부정적인인식확산 고청정에너지욕구증대와전력요금상승의문제 가신에너지분야에분류되어있지만석탄이용기술이라는부정적인식으로타분야에서지속적인분류체계재수립요청 30

48 . 산업의환경변화 온실가스저감과환경보호를위한요구가지속적으로증대하고있음 온난화로인한돌발적인환경재앙대응책이확산됨 년까지지구의온도가섭씨 도정도상승하여인류와생태계에속한모든종이생존을위협받게도며 온도상승을섭씨 도이하로억제할필요가있으며이산화탄소농도를 이하로유지할필요 새로운환경정책및규제설정 지구온난화에따른탄소세등친환경정책의확대되고있으며 선진국들은적극적인대내외전략수립을추진중임 년 월 유럽이사회는 의지구온난화방지대책을마련하였으며 하기항목에대한행동이행중임 환경과경제의통합을통하여환경을제약요인이아닌지속가능한발전 의기회요인으로전환해야하며탄소배출권거래 신재생에너지등환경시장 이급속히성장할전망 스마트그리드 그린홈등녹색기술에기반한시장창출과산업성장 절전형가전기기 소규모신재생에너지제품에대한시장우대정책 도시광산등리사이클산업의활성화 31

49 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 재난과위험이대형화 다양화 복합화및돌발적발생 신기술의역기능과범죄의위험도가증가하고재난예측이어려움 일본정부는후쿠시마원전사고를계기로기존원전사업을친환경에너지사업으로전환하는구조적 수요가증가하면서기업및정부차원에서추진하고있음 산업혁명이후화석연료에바탕을둔산업발전으로인해대기중온실가스가증가하면서기후가크게변하고있음 이에쿄토의정서등과같이기후변화에대한적극적이고범세계적인대응이필요함 기후변화에대한가장근본적인대책으로써신재생에너지를기반으로하는에너지싸이클에대한요구가증대되고있으며 이경우에너지저장매체로서수소가중요한의미를지니게됨 년일본에서지진에따른원자력발전소의가동중단이일어나고이에따 32

50 . 산업의환경변화 른에너지부족으로사회혼란이일어나면서에너지원의분산에대한많은관심이생겼음 신 재생에너지는태양 풍력등의자연에너지를기반으로하기때문에에너지원의분산에서가장중요하게다루어야할부분임 전력공급안정화및에너지절약요구증대 전력공급의안정화를위하여분산전원형전력생산을위한신 재생에너지수요가증대되고있음 석유의존도가높은국내산업구조상고유가지속으로인한에너지문제에대한인식제고되고있음 친환경정책에대한인식의변화및요구 소비자들의환경보호요구가증대하고있음 지구온난화에및이상기온에따른온실가스저감의필요성에따른친환경운동의전개 산업친화적인정책으로인하여 선진국대비반값에이를정도로우리나 라의전기료가낮아수요량이증가하고이에따라최근의전력난등이유발됨 33

51 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 전자기기의대형화에따른가정용전기에너지소비증가 이공계졸업생고용창출 해당전공의고급인력진로확대 34

52 . 산업의환경변화 노후설비교체시외국기자재대체효과 국내운영중인발전설비의노후화에따라지속적인설비교체가필요하나 핵심설비는외산기자재에의존함으로써국부유출및원가인상요인발생 국내관련기업들의해외시장진출시수차발전기등핵심기자재를국내기업을통해저렴하게조달할경우사업수주경쟁력확보및수익성제고가능 수력시장규모가확대되고글로벌시장형성에따른국제표준및평가기준강화 친환경무공해고효율발전설비설계특화기술육성 수차등수생태계에영향을최소화한친환경적발전설비설계적용요구 하천유류유출방지및작업환경개선을위한수윤활방식채택 오일분산방지 소음 진동저감등등환경위해유발요인을최소화하는특화기술 효율향상을통한발전량증대요구증가 발전수익증대 원가절감 수자원이용률향상을위한효율향상요구및필요성증가 노후설비성능개선및현대화의체계적추진 합리적인수명관리기준에입각하여체계화된프로세스에따라노후발전설비의상태진단및평가를통해최적의개선방안을도출하고향상된설계와부품 소재를적용하여설비를교체 35

53 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 종합진단 분석으로토털솔루션제공 가동중인발전설비의진단 분석을통해운전상태와성능 열화정보를종합 적으로제공하는토털솔루션 발전방법및규모의변화 낮은발전단가를위하여발전설비를대형화하고 단일발전에서여러가지에너지를동시에이용하는복합발전개발이필요 에너지수요및자원대응기술 심해및가혹한환경대응기술 플랜트융복합기술 신재생에너지복합기술등을육성 성공경험의부족 해양에너지개발사업은경험및기술인력이부족하고 해양에너지를주력으로하고있는기업의역량이부족하므로기술경험축적이필요함 외해및심해지역설치 자원량이풍부하나연안의경제활동구역에서떨어진외해 심해역에서사용될시스템즉 부유식 자켓식등의설치방식을개발 해저시공기술의발달 고정식해상플랫폼 해저터널건설등의경험으로해양에너지개발에필수적인기반기술을확보 36

54 . 산업의환경변화 시장진입기술로인해관련부품공급이특정업체에의해독과점시장을형성 가스화기등주요핵심기술의이전및노출에대한경계 플랜트기본설계능력과제작경험부족 국책사업을통해태안 호기설계 제작 건설역량확보추진 국산화가능품목 예시 가스화기 가스냉각기 각종 반응기 열교환기 소모성기자재 고온필터 압력밸브등 기술은플랜트신뢰도가 수준이며 플랜트용량은 수준이나 향후 로증가될것임 기술성 안전성 이용률향상과건설비절감 건설기수증가및가스터빈단위기용량증가에따른건설단가저감예상 와의연계성이우수하여 의무감축시경제성우위가능 핵심기술에대한선진국의기술이전기피및노출에대한경계로자체기술개발이필요 관련연구인력교육및배출을위한 체제활성화 핵심기술특허사항에대한극복방안강구및미개발분야특허출원 37

55 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 세계적으로태양전지시장은매년 증가하고있으며 대부분이독일 일본 미국이선점하고있으며중국 스페인 이탈리아등이합세하고있는형국 년기준으로 억 의시장규모가형성되었으며 연평균 를성장하여 년에는 정도의생산량이기대되며 시장규모는 억에이를것으로예측되는산업적파급이매우큰분야 국내태양광산업은 년에는 만명고용창출 수출 조원 내수 조원의규모로성장할것으로기대되며 에너지수급을안정화하며환경을보전하고경제성장에기여를하는 효과를창출할수있을것으로기대됨 국내기술개발정도는선진국에서기개발된보편화된기술을국내산업에적용하는경우가 로기술의존성이매우큼 신재생에너지설비기업의기술수준은선진국에비해낮은정도에머물고있으므로국내의독자기술을개발하여특허권을선점요구가매우큼 산업간연계성 중태양전지공정장비 소재기술은가격경쟁력에서높은중요수준을가지며 연관업종간협력필요성이매우높음 38

56 . 산업의환경변화 환경에대한관심증대및에너지고갈에따라서친환경고효율기술에대한 요구가점점커지고있음 환경오염의많은부분이자동차등의운송수단에의해발생하므로친환경자동차에대한관심이점점더커지고있음 친환경자동차에는고연비자동차 하이브리드자동차 수소연료전지자동차등을들수있으며 이중수소연료전지자동차가가장환경친화적이라고할수있음 39

57 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 성능개선및가격저감을위한신규국가프로그램운영 미국 일본 수송용연료전지 년부터본격생산계획 일본 미국 한국 가정용연료전지의공격적보급사업 일본 플랜트엔지니어링기술기반의연료전지융합플랜트기술활성화 소형이동용연료전지지의국방전원채택 미국 및물류운반차시판 미국 고효율블레이드 변속기 발전기 전력변환장치 제어시스템등에관한기술확보 풍력발전기의대형화에따른필요기술확보 40

58 . 산업의환경변화 해상풍력단지확대에따른건설기술확보 심해또는부유식풍력발전을위한기반기술확보 해당분야의고급인력양성필요 가혹환경대응기술 플랜트융 복합기술 41

59 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 신재생에너지복합기술 환경에너지문제해결을위한신환경산업 환경규제대응기술 42

60 . 산업의환경변화 친환경녹색에너지기술개발및투자확대 세계주요국은새로운무역규제로작동하고있는국제환경기준준수와관련시장선점을위해친환경녹색에너지기술을개발하고투자규모를확대하고있음 수력은탄소배출을최소화하는친환경에너지원 비 국가를중심으로지속적인개발이진행되고있고대규모개발이완료된 국가의경우친환경설계기술을적용한환경친화적설비로교체 수력은이산화탄소 배출량이가장적어범세계적인환경규제에대비하는친환경청정에너지로지구온난화방지에공헌 지속가능에너지사업 수력은바이오매스에이어재생에너지중두번째의규모를차지하며 전세계재생에너지발전증가의 를차지하는등미래에빠른증가가예상됨 장래남북관계변화시대북전력지원필요성제기 북핵문제해결등장래남북관계개선시북한경제재건을위한에너지지원방안의하나로대북전력지원제기가능성 북한수력발전재건을위한국내기술력확보필요 북한경제재건에필요한안정적전력확보를위해서는기존노후수력발전소개보수방안이단기적으로는현성성이높음 장래북한의노후수력개보수시장에진출하기위해서는대용량수차발전설비를공급할수있는국내업체육성이필요하고특히수차발전기등핵심기술에대한국산화개발이시급 43

61 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 중대형및소형등다양한형식과용량의수차발전설비공급이가능하고가격 및품질경쟁력을확보한국내우수전문업체양성필요 기후변화위기가속화 지구온난화속도가속화및해수면상승에따라저탄소녹색성장을추구함은물론 선진국의환경규제가강화되고 교토의정서및발리로드맵에탄소규제를채택함으로써각국정부의녹색기술투자가확대되고있음 에너지 자원유한성 한정된자원매장량으로석유 년 가스 년 석탄 년등자원고갈위험성이존재하며 자원민족주의같은에너지의정치적무기화가도모되고있음 파편적인지원과개발자의분산으로는기술경험축적이불가능하므로 중장기 적인투자와기술경험축적을담보할주체마련이시급 실증 플랜트는미국 독일 네덜란드 일본에서정부지원에힘입어 미국 유럽 일본 급 기 미국 기 네덜란드 스페인 일본 각각 기 가운전중임 44

62 . 산업의환경변화 최근일본 중국기술의급성장으로경쟁심화 국내에서미래석탄에너지산업의중요성을감안하여 활성화기반조성을위한관련법률체계수립 경제성확보방안 단가산정 세제지원등활성화방안강구 국가적사업추진성과극대화를위해건설 연구개발 기술보급까지연계해서추진 환경규제강화 환경관련부담금제도및탄소세도입 지자체민원 신규발전소 부지선정난항등국내외환경규제에능동적대처를위한청정석탄발전기술 도입필요성대두 재난등의돌발사고에대한안전한에너지수요증대 기존자원의고갈화및자원무기화에따른안정한에너지확보 기존자원에의한지구온난화등자연재해문제및탄소배출경감인식증대 기존고효율태양전지선점기술은선진국기술에대한종속이심화되고있으며 중국등은저가화공세로국내태양광산업의입지축소 국내독자기술권확보를통한리딩기술확보가시급하며 이를통한국내태양광산업의발전이필요함 45

63 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 전세계많은나라들이저탄소녹색성장을추진하고있으며 많은나라가녹색성장을추진하기위한정책들을시행하고있음 저탄소녹색성장은비교적새로운산업분야이므로적극추진하여세계적인경쟁력을확보하는것이가능할것으로판단됨 기후변화에대한전세계적인규제강화에따라신재생에너지산업육성을통 해적극적으로대응할필요성이있음 지구온난화속도가속화에따른각국정부의녹색기술투자확대와국제환경 규제및인증제도를강화하고있는실정임 각국정부는녹색기술투자를확대하고있으나최근의경제위기에따른민간의녹색부문투자감소하고있음 일본대지진으로인한원자력발전에대한불안감확대되어친환경대체에너지개발요구가증대되고있음 46

64 . 산업의환경변화 지상풍력발전에의한소음문제 해상풍력발전의소음이해상생태계에미치는문제 풍력발전소부지선정문제 조류생태계훼손 47

65 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 교토의정서및발리로드맵에탄소규제채택 각국정부의녹색기술투자확대 48

66 2011 산업기술로드맵 에너지신재생에너지 ( 전기 )

67

68 . 산업동향 세계각국은소수력개발에역량을집중하면서지난 년간소수력설비용량은지속적으로성장하여 년도에 에서 년도에 로약 배로성장하고있음 세계에너지협의회 는 년도 개국에서운영되는수력의총설비용량이 소수력은전체수력의 정도라고추정하고향후소수력을비롯한신재생에너지사업은증가할것으로예상하고있음 소수력설비용량은 년도에 전체수력의 점유 에서 년까지 전체수력의 점유 를개발할것으로예상됨 소수력개발잠재량을계산하는것은정량화하는방식과소수력자원을분류하는방식에따라달라지지만 일반적으로이론적잠재량 기술적가능잠재량 경제적잠재량과기술 경제성을종합적으로고려하여소수력잠재량을산정하고있음 에서기술적으로개발가능한수력설비용량은대략 로현재의 배정도로예상하고있으므로소수력개발가능설비용량은 예상됨 전체수력의 점유 51

69 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 선진국에서는소수력개발의사회 경제적중요성을인식하고수문학적자료등기초통계자료의확보와기술개발및보급에힘을기울여소수력발전을에너지원으로서뿐만아니라주요에너지산업으로자리를잡아가고있음 소수력개발을위한자원의타당성평가기법 발전소의최적설계기법 발전설비의간소화및표준화 통합운영자동화및최적운용기법개발등국가차원에서기술을개발 보급하여전세계적으로광범위하게가동운영중임 아시아권에서는중국이 일본이 유럽의경우독일 프랑스 이태리 스웨덴 스페인 노르웨이 등으로많은소수력발전소가건설 운영되고있음 소수력발전소의발전용량이증가할수록경제성이향상되므로선진국의경우에는저낙차소용량이면서대용량에비하여경제성면에서뒤떨어지지않는저낙차용수차를개발 보급하여경제성을향상시키고있음 52

70 . 산업동향 선진국의소수력발전소 개소당평균발전설비용량이약 이나 독일의 경우소수력발전소 개소당평균발전설비용량은 로이용가능한소수력 자원을적극적으로개발하여운용하고있음 국가의경기침체 특히유럽과미국의침체가있었으나 년도소수력성장률은상대적으로높은 이며 비 국가의강한성장 주로중국 인도 브라질은예상기간 년 년 중전반기시장을받치는역할을할것으로전망됨 년부터북미와유럽의경기회복에힘입어 년 년연평균성장률은 가예상되며 예상기간의후반기인 년 년에는연평균성장률은전반기에서보이는성장보다작은 로예상됨 세계각국은소수력보급확대정책을공급측면과수요측면 발전설비용량과발전량을고려한다양한제도를도입시행하고 탄소배출에무관한전력생산요구증가로온실가스감축과환경문제가큰이슈가되고있음 53

71 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 환경보호와신재생에너지정책들이현재는대부분 국가에서추진되고있지만점차전세계적으로도입시행되어최초의보조금제도는 년미국에서도입되었고약 개국에서다른형식으로지원되었고 대부분 국가에서도입되고있으며 년도에는전세계 개국에서소수력발전프로젝트에보조금제도를도입하고있음 가장보편적으로시행되고있는시장확대정책의수단으로많은국가에서시행중인기준가격의무구매제도 는소수력의기술개발을촉진하고 투자자의관심을유도하여지난수년간독일과스페인 덴마크에서소수력보급확대에크게기여 신재생에너지의무할당제 는미국과캐나다 인도를중심으로확산되고있음 유럽연합은재생에너지개발보급활성화정책의일환으로소수력발전개발장려책을실시하고있지만 실제소수력개발에는규제나환경측면의장애요인들이남아있음 유럽연합의수질보존에관한기본법령과재생에너지이용확대에관한법령의상충으로인해개발에어려움을겪고있어소수력발전설비용량의증가는미미함 는최초의대규모 시스템으로현재운영되는제도중에서큰규모이며 차거래기간은 년 월에종료되었고 차거래기간은 년에만기됨 보조금제도는선진국이나경제성장이앞선국가에서도입되고있지만 은개발도상국에서청정에너지개발을촉진시키는목적으로 년 월에 가제출되어약 건에대한 가발급됨 중국은소수력보급률이세계최고이지만 지속적으로소수력발전소를개발하고있음 이는풍부한자원량을이용하되 대용량보다는소용량의발전소라도설치가능한곳이라면어디든지설치할수있도록법적 제도적장치를마련하고있음 54

72 . 산업동향 세계적으로 년기간동안총 용량의파력및조류발전장치의설치가전망되고있으며 시장규모의급격한확대가예상됨 파력발전은 년까지총 의파랑에너지용량의설치를전망하고있으며 장치별시장점유율은해안형이 외해형이 를차지할것으로전망 파력에너지사업은 년기간에 백만불의투자가예상되며 영국이 백만 조류발전은 년부터 년까지전체 의설치가예측되며 약 가 에설치될것으로예상되고 그다음으로미국그리고노르웨이가 년까지약 용량의조류발전을계획하고있음 55

73 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 년 월기준전세계에서가동중인가스화플랜트는총 개 가스화기 개 이며총용량은 임 세계적으로가스화를통한합성가스생산량이급증하고있는추세이며 전체합성가스생산량중석탄과중질유의가스화에의한생산량이대부분을차지함 이들플랜트에서사용중인연료는석탄이 중질유 천연가스 그외석유코크스 및바이오매스가 임 최종생산물은화학원료 연료 전기 그외연료가스 의비율로생산되고있음 56

74 . 산업동향 57

75 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 세계지역별로살펴보면 년이후아프리카와중동지역에서석탄가스화플 랜트건설이급격히증가하고있으며 아시아지역에서는중국의석탄가스화 플랜트건설이 년이후급격히증가하고있음 58

76 . 산업동향 세계적으로전력생산에서석탄이차지하는비율은현재 이며 년에도 로여전히중요한에너지원으로사용될것으로예측됨 또한 기후변화협약등환경규제강화로인해석탄의장점인가격경쟁력이훼손되지않는석탄발전의대안으로 에대한관심이재부각됨 세계시장규모를 년까지보수적으로예측하면석탄 발전소 기 석탄가스화 플랜트 기 석탄가스화화학원료생산플랜트 기정도로추산되어각 기평균건설비용이 조원에달하므로총 조원억불 시장규모임 년이후탄소세가현실화된다면그이후에는시장이기하급수적으로확대될가능성이높으며 이경우 년이후연간 억불의시장이예상됨 중국 인도는석탄보유국으로석탄을이용한화학플랜트와발전 성장 지속전망 59

77 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 에너지안보및친환경정책기조에기인 과거화학공장중심에서발전 신규시장확대 유럽과미국등선진국은 정책이 시장에영향을미칠것으로전망 플랜트는 설비가의무화되면현시점에서가장경쟁력있는기술로평가 년이후를대비한미래석탄발전기술로고려 세계태양광시장은 년부터 년까지연평균성장률 로급성장하였음 특히 년은전년대비 연평균성장률을보이며크게성장하였음 년부터 년까지는 연평균성장률이예상됨 년부터 년까지는정책지원축소 하락 도입등 로유럽시장의성장동력저하로 의연평균성장률이예상됨 년부터 년까지는 가격하락으로인한수요견인 주요시장의점진적인성장 차기국가의고속성장 이머징마켓의발굴등으로 의연평균성장률이예상됨 유럽의재정위기등으로 년 규모의시장을형성할것이라는예상과달리 규모의시장이형성된것으로전망됨 60

78 . 산업동향 지금까지세계태양광시장을주도해왔던유럽의시장성장세는둔화되고 아 시아시장과북미시장의고속성장할것으로예상됨 61

79 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 단결정실리콘을사용한태양전지의최고변환효율은호주의 대학이발표한 이며 다결정실리콘태양전지는독일의 에서발표한 가최고효율임 미국의 사가전면에위치한전극을모두후면에둔후면전극형 셀을개발하여현재 대의양산용셀을생산하고있음 일본의 사가결정질실리콘기판에 비정질실리콘을 방식으로성막하여만든 셀을개발하여상용화하였음 최근고효율양산용셀을위한기술로선택적에미터 후면국부전극등이주목을받고있으며 이를위한레이저 인쇄 프린팅기술등이개발되어태양전지효율향상에크게기여하고있음 현재상용화돈셀중에서가장얇은수준인 두께를갖는웨이퍼를이용하여양산을시도하고있으며 실험실기준에서는 생산을위한연구가진행되고있음 실리콘박막태양전지는기판형태를기준으로유리기판과플렉서블기판이용으로나뉘어지며 태양전지고효율화를위한다중접합기술 광포획기술및생산성향상을위한 고속증착과대면적양산화장비기술등이광범위하게개발되고있음 유리기판을중심으로기술개발진행하고있는대표적인기업으로는 스위스 일본 일본 일본 미국 일본 등이있으며 플렉서블기판을중심으로기술개발을진행하고있는대표적인기업으로는 미국 일본 스위스 네덜란드 미국 등이있음 62

80 . 산업동향 실리콘박막태양전지가현재갖고있는효율문제및생산성문제를극복하고태양전지제조단가를획기적으로줄일수있는차세대태양전지제조기술에대한연구가진행되고있으며 나노기술을기반으로하는실리콘박막태양전지기술들이원천기술형태로개발되고있음 박막태양전지는 년독일 에서소면적기준 의최고효율을달성함 박막태양전지는실험실수준에서는다결정실리콘태양전지수준에도달할정도로높은효율상승여력을가지고있고 기존 버퍼층을 로대체하여 이슈에서벗어나고있음 박막태양전지의경우일본 의 급투자및 장비업체출현으로그동안의약점이었던양산성이슈가해결될것으로보이며 향후본격적으로시장점유율을높여갈것으로예상됨 상업용대면적효율또한독일 일본 등에서패널기준으로 를넘는등다결정실리콘태양전지에근접한수준까지도달함 염료감응태양전지의경우해외주요연구기관에서초고효율셀기술이나상용크기의모듈에서고효율 고신뢰성을실현할수있는모듈기술개발에집중하고있음 유기태양전지의경우 년 미국 사가셀효율 소자수명 년의제품을시연하였으며 미국 사가셀효율 을 에서인증을받음 세계적으로연간생산되는수소는 년약 만톤 이며 주로 는암모니아생산에사용되고 약 는석유정제에그리고그외금속및식품처리등과관련된산업용도로사용됨 63

81 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 미국은 년약 만톤이상을생산한것으로추산되며 정도는천연가스로생산하고 대부분산업용으로소비됨 독일의수소생산량은약 만톤정도로전망되고 는정유회사의부산물이고이는수소화를위해주로정유회사에서사용하고 나머지는천연가스와나프타로부터생산됨 아래그림에서와같이미국 일생산량및산업용 비산업용수소소비량의비중을도식화하였으며 빗금친부분은자료출처별로상이한산업용수소생산량추정치를나타냄 수소에너지의소비용도는크게산업용과비산업용 에너지용등 으로분류할수있으며 특히최근에는비산업용중연료전지자동차에사용되는수소가증가되고있음 현재수소산업이차지하는비중은매우낮지만해당산업의향후전망은매우밝으며 다수수소관련기술의상업화바로직전단계까지진전되어있음 64

82 . 산업동향 연료전지는응용분야에따라현재시장진입초기단계이거나 년을전후로시장진입이본격화될것으로예상됨 전세계주요자동차회사들은 년각사별로연간 천대규모로연료전지자동차양산을시작할계획임 건물용연료전지의경우 년일본에서 급가정용연료전지시스템상용판매가시작되어 만엔 년연간 대규모로진행되고있음 발전용연료전지는 년현재전세계적으로 개사이트에 가보급되었으며 년부터 제도가시행되어시장이성장할것으로예상됨 휴대용 특수목적용연료전지는군사용파워팩과지게차용연료전지시스템을실증하는단계임 연료전지자동차시장은 년양산을시작하여 년 만대규모일것으로 예상되며 년에는전기자동차 플러그인하이브리드차와함께시장을삼 분할것으로전망됨 65

83 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 양산시점인 년부터연평균 로증가하여 년 조원에이를것으로 전망되나 부품시장은 년기준 천억원시장이형성되어지속적인증가추 세에있음 국제해사기구 는해상의온실가스및해양오염물 및분진 배출저감을위해 년과 년부터관련국제규제를시행예정이며 이에따라연료전지선박의시장진입이촉진될것으로예상됨 독일선급은 년현재수준에서선박해양용연료전지보조전원의시장규모를 로전망하고있으며 핵심기술확보시연간 조원규모의미래선박엔진시장선점이가능할것으로전망함 건물용연료전지시장은 년 급 가정용시스템상용판매를 시작한일본이세계시장의 정도를차지하고있으며 미국이 정도를 점유하고있음 년까지세계적으로누적 대설치를돌파하였음 66

84 . 산업동향 일본은 년 가공동으로 이라는제품명으로가정용 시스템상용판매를시작하여 년까지 만대판매를목표로하고있음 년에는연간 대 년에는연간 대를판매하였음 급이하가정용과 급이하상업용연료전지의북미와일본의시장규모는 년 년 로성장할것으로예상됨 67

85 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 세계의가정용보일러시장 백만대 년 을가정용연료전지시스템이대체할경우 년 백만대 년시장을형성할것으로예상됨 유럽은가정용보일러를대체할목적으로 년에연간 만대시장판매를목표로산업화를준비중에있음 현재건물용연료전지시장은 이상을 시스템이점유하고있으나 일본에서는 급 시스템이 년이후상용판매를시작할계획임 현재일본의건물용 열병합발전시스템시장은 년 대 만엔 에서 년 대 만엔 으로확대되고있음 영국의 는 와실증단계가완료되고사용표준조건을만족한다는조건하에 년이넘는기간동안최소 대의 시스템제품주문을포함한계약을체결함 전세계무정전연료전지시스템시장은 년기준 억 천만달러규모로 의성장률을보였으며 산업의발전및단전비용증대 고품질전력요구에따라 시장이지속적인성장을하고있어단기기술개발을통한시장진입시 의저가형 시장을제외한상당부분의신규시장진출이가능할것으로예상됨 68

86 . 산업동향 분산발전용 급 시스템은 년 여기에서 년약 여기가설치되어보급이확대되고있음 사 는 년까지전세계적으로 설치되었으며 미국내에서만 개사이트에평균 급이설치되어 백만 발전하고있음 향후유럽및북아메리카시장과한국 로인한성장이전망됨 단기적으로는현재상용화된내부개질형 시스템이도심형 분산형 백업용등시장을주도하고 중장기적으로는외부개질형 회수형 연계형및 등대형플랜트와결합된시장이확대될것으로예측됨 발전용연료전지의평균용량증대와여러수 급프로젝트추진발표로 급이상의연료전지는조만간세계시장을압도할것으로예상됨 전세계에걸친수요성장으로연평균성장률이약 로증가하여 년에는누적출하량 대에도달할것으로전망됨 69

87 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 이태리 는 당 를포집하는 를설치시 년 시간운전하고 중 를 가처리하는가정하에 포집설비연계형시장을약 약 조원 로예상함 미국 의 억원 년 프로그램에따르면 년발전용 시장규모는 억원 매출추정 억원이예상되며 년에는시장규모 조 천억원 매출추정 천 백억원이예상되어 연평균 이상의성장세가기대됨 보고서 70

88 . 산업동향 년에휴대용연료전지신규유닛의수는 천대 누적 대를넘어이후 지속적으로증가하고있음 휴대용전원시장분석에서민수용과군용및보안분야로구분이가능하며 이들분야에서초기시장가능한민수분야로는방송국 용비디오카메라 레저용보조전원 이동용교통신호전원 광고 게시판전원등임 년말부터미국정부는연료전지차량당 나 의세제지원을실시하고있으며 년 에서 개기업에총 만달러를지원하여연료전지지게차 대실증프로젝트를진행하고있음 71

89 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 전원의소형화및가격저감이이루어지는경우배터리시장을대체해 나갈수있을것으로예상됨 수백 수 급 시스템은무정전전원 백업전원및수송용으로응용할수있으며 현재이를소형차량 우편배달차등 에응용하는미에너지성 실증사업을준비하고있음 소형차량용 으로는약 억달러의시장을예측하고있음 전세계풍력발전누적설치용량은 년 에서 년 로약 배규모로증가하였고 최근 년간매년신규설치용량이 년 년 로급격히증가하는추세에있음 72

90 . 산업동향 는지금부터 년후인 년까지총누적용량이 에달할것으로예측 세계풍력시장은보수적상황속에서도지속적고성장을통해 년 년 에달할것으로보이며 이상적상황고려시에는 년 년 에달하는시장을형성할것으로예상됨 73

91 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 유럽연합는안정적인에너지확보와환경문제의해결이지속적인성장을위한필수요건이라보고신 재생에너지의보급을 차원에서추진하고있음 74

92 . 산업동향 소수력은 년도까지는초기투자비의과다와민원문제로경제성이확보되지않아계획된지점은물론미활용잠재소수력개발에어려움이많았음 최근에유가상승과기후변화협약등에따른신재생에너지개발이적극장려되어소수력개발이활발하게추진되고있으나 국내시장이협소하고산업기반이취약하여소수력개발이저조함 75

93 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 국내소수력에너지는부존잠재량에비해개발량은부진한실정이며 특히환경친화적인청정에너지로서수도관로 화력발전소온배수 농업용저수지 하수종말처리장및양어장의방류수등을이용하여소수력을개발할수있으므로적용범위가급격히확대되고있음 년도에신재생에너지공급의무화제도 도입에따라발전회사는공급의무자별의무공급량을공급하여야함으로소수력발전사업의경제성이확보되고있어소수력개발이증대되고있음 소수력발전소보급현황은 년말기준 개소에설비용량 임 한국전력공사및발전회사 개소 민간발전사업자 개소 한국수자원공사 개소 한국농어촌공사 개소 지자체 개소 하수종말처리장 개소 정수장 개소 하천 개소 가운영중에있음 소수력발전소의평균설비용량은 로 년이전의평균설비용량인 과비교하면주로작은용량의소수력을개발하고있음 년도이전에건설된소수력발전소는민간발전사업자가다수를차지하였으나 년도이후지역에너지보급사업과발전차액지원제도가시행된이후개발된소수력은대부분지자체및정부투자기관등공공기관이개발하였음 76

94 . 산업동향 소수력의발전차액지원금은약 억원이지원됨 전체신재생에너지발전량중에서소수력발전량이차지하는비중은 년 에서 년 로점진적으로감소하고있음 소수력발전량점유율이감소한이유는매립발생가스재이용시설 풍력 태양광등타신재생에너지원의보급확대에따른것으로분석됨 소수력발전량은 년도신재생에너지발전량의 를점유하고있으나 발전차액지원금은 에불과 정부의신재생에너지보급정책에따른지역에너지보급사업 신재생에너지의무공급제도 로소수력개발필요성이증대하여소수력을적극적으로개발하고있음 공공기관에서민원발생우려가없는기존시설물인댐이나농업용저수지 하수처리장 수도용관로 하수종말처리장 화력발전소의냉각수등을이용한소규모수력개발을활발하게추진 국가하천인 대강살리기프로젝트사업과관련하여친환경보와연계하여 개소에 기 소수력을건설중에있으며 년초부터상업발전예정에있음 77

95 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 해양에너지분야의국내전문가 명에대한설문조사를통해해양에너지국 내시장에대한장기전망을파악 기술개발이시급한기술의내용및선정이유에대한설문조사결과는인력양성및고용효과가우수하고우리나라실정에서파급효과가큰조류및파력에너지변환기술이가장시급히개발될필요성을보임 해양에너지중장기 계획이수립된후 추진하는데있어서가장큰장애요인에대한설문에대해서는무엇보다도정부의정책적 경제적지원확대의필요성이제기됨 78

96 . 산업동향 년대말석탄가스화기술을이용한국내첫사업사례는전남나주비료공장에설치된국내무연탄을이용한석탄가스화암모니아제조플랜트임 이후석탄가스화에관한연구는학계및연구소주도하의기초 원천기술위주로기술개발이진행됨 제 차전력수급기본계획 년 월 에 급 기의 플랜트건설계획이반영됨 사업예정자 태안 서부발전 년준공 영남 남부발전 년준공 군장 중부발전 년준공 년정부 여개산학연기관및 개참여기업으로구성된 사업단발족 년 월 을가스화공정사로선정하고 년 월태안화력발전소부지내에 급실증플랜트건설착공 년 월부터 단계국책사업이착수되었으며 년 월실증플랜트건설을완료하고실증운전을목표로함 국내의경우 년부터신재생에너지의무할당제도 가시행됨에따라 각발전사업자마다의무할당량을충당하기위해 건설계획수립중 79

97 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 는비거래공급인증서가중치 인정 현단계의 플랜트는경제성이다소낮으나 실증플랜트건설경험을토대로한설계 제작기술자립및설비개선을통하여후속호기건설시경제성개선의토대구축이가능함 세계적으로 는시장진입단계의기술로기술개발을통한경쟁력확보시플랜트수출을통한부가가치창출가능 향후다수호기건설에따른건설단가의저감및기후변화협약과연계된온실가스저감기술도입시기존석탄화력대비경제성이높아질것으로예상 실증설비기술개발을통해경제성을확보하면 국내노후발전설비대체건설또는 시 로상당부분대체가가능할것으로추정됨 를시작으로석탄가스화를이용한 사업에대기업의관심집중 하동 삼척에서석탄가스화를포함한 등사업계획발표 에너지 현 이노베이션 는 년 월에유동층석탄가스화공정을보유한미국 사의기술을도입하고사업협력을추진하여저급탄에특화된석탄가스화시장진입을목표로함 는미국 사석탄가스화공정기술을도입하여 년말준공을목표로연산 만톤규모의합성천연가스 생산플랜트를광영제철소석탄부두인근에건설중임 80

98 . 산업동향 한전과독일 사는 년 월 사를설립하고 사의가스화원천기술을기반으로 및 분야의엔지니어링 라이선스 등에대한글로벌사업추진 두산중공업은최근미국 급의 플랜트에 기를공급하는등제작관련실적을보유 우리나라태양광시장은정부지원사업에의존하고있으며 기본적으로는신 재생에너지보급계획을따름 년국내태양광시장규모는 규모로세계시장의성장세를감안할때그규모는매우적다고볼수있음 우리나라신 재생에너지보급계획은 년 월수립한 제 차신 재생에너지기술개발및이용 보급기본계획 을시작으로몇번의수정을거쳐현재 년수립된 제 차신 재생에너지기술개발및이용 보급기본계획 에따라추진되고있음 이계획에따르면 년까지전체에너지의 를신 재생에너지로공급하겠다는계획을제시하고있음 태양광지원정책에서 년까지만발전차액지원제도를운영하며 년부터는공급의무화제도를운영함 이기본계획에따르면 년 할당을시작으로 년까지매년 씩증가시키면서태양광시설을보급할계획임 국내태양광산업은짧은업력에비해크게성장하였음 년국내태양광산업의매출은 억원이었던것이 년 억원으로빠르게성장하였으며 세계시장점유율도 년 에서 로비약적으로성장하였음 최근태양광산업은 년기준우리나라신재생에너지산업전체투자액의 를차지할정도로집중적인투자를진행하였으며 그결과우리나라신재생에너지매출의 를차지할정도로신재생에너지산업의중심산업으로성장하였음 81

99 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 년한국태양광산업의수출액은 억 만달러로원자력산업의수출규모를뛰어넘었음 하지만국내태양광산업의기술수준은태양광기술선도국과비교해보면아직차이가큰편이며 독자기술이나핵심원천기술이매우적어기술적으로산업을리드하지못하고있는상황임 또한소재및장비분야에있어서큰잠재력을가지고있으나 실제태양광산업과연계하여성공한사례도적은편임 우리나라수소생산은주로납사로약 가량되며 대부분석유화학업체로부터부산물로생산되며 각업체의수소생산능력은실제공급가능량과많은차이를보이고있음 표 과같이우리나라생산능력은총 만톤이나 외부공급량은약 만톤에불과함 특히가장수소생산능력이가장큰포스코는코크스 에의해생산되나실제로외부공급량은매우미미함 업체의수소생산능력보다는실제공급가능량이중요하며 실제로국내최대의산업용수소공급업체인덕양에너젠은납사분해방식으로수소를제조하고 수소원료공급선 개사에서공급받음 생산된수소의대부분은자체소비가되며 외부공급량중대부분도암모니아 염산 및메탄올등의합성에사용되고 최근에는 광섬유 폴리실리콘제조등산업용으로거의사용됨 우리나라의수소유통량중 인월 만여 는울산 여수 대산등석유화학단지내파이프라인으로판매되며 튜브트레일러로공급되는물량은월 만 가판매되고있음 우리나라의수소용도중수소부문의수소수요량은연료전지자동차에의한소비를고려하면 년경에 만대이상의연료전지차가운행되므로수소소비량은약 만톤에달할것으로예측되므로수송부분수소공급인프라구축을위한준비가필요함 82

100 . 산업동향 83

101 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 년수소연료전지차모니터링사업에착수하여 년까지승용연료전지차 대와연료전지버스 대의운행이실시되었으며 이를확대하여 년 월까지총 대의연료전지차를운영하는실증사업이실시되었음 경쟁국과동일하게 년까지는수천대규모의실증을통해 성능을개선하여 년 천대양산을시작으로일반인에게보급계획임 년국내시장규모는약 천억원으로세계시장 억원 의약 에해당할것으로예측되며 년에는세계시장의 인 조원으로전망하고있음 년선박해양환경오염규제로인하여선박해양용연료전지시장이활성화되고 선박해양용연료전지기술이상용화될경우 조원규모의국내연료전지엔진시장의형성이가능함 국내조선산업은그간세계시장점유율 위를지켜왔으며 우리나라 대수출업종으로고용및부가가치창출이높음 년전세계선박엔진시장규모는 조 연료전지의경우 조 규모이며 이중국내에서건조되는선박의물량은 수준으로예상됨 뿐만아니라선박해상용연료전지시스템의개발은연간 조원규모의선박기자재시장의진출기회를제공할것으로기대됨 유럽에서잠수함등군용선박의보조전원으로 시스템이개발되어국내에도도입되어운행중이며 현재국산화를위한연구개발이진행되고있음 공공건물이용의무확대및신재생건축물인증제도도입에따라신재생에너지중효율및이용률이가장높고 설치면적이작은연료전지발전시스템의도입이확대될것으로전망됨 시장규모 년 또한 연료전지설치시산업체및건물의비상발전기를대체하는관련규정개정이검토중임 시장규모 년 84

102 . 산업동향 가정용연료전지는그린홈 만호보급사업 그린빌리지사업등정부지원사업시행으로연료전지분야에서는처음으로사업화진입하여 일반가정 건물 시설물등에 년에 여대가설치완료됨 약 억 년 여대 년 여대가설치될예정임 국내건물용연료전지시장은정부의지원아래기술개발을통한초기경쟁력을확보후자체시장형성될것으로전망됨 년까지그린홈 만호까지보급확대되고 년이후연간 의성장률로시장규모가증가될것으로예상됨 국가녹색성장및온실가스감축정책에따라정부는 년부터 제도를시행할예정임 연료전지는태양광 풍력에비해소요부지면적이작고 연료전지 태양광 풍력 이용률이높으며 연료전지 태양광 풍력 전력과함께 85

103 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 열생산도가능하고 단기간내설치가가능하여 제도의최적의대안으로각광받을것으로예상됨 정부는 년 월제 차전력수급기본계획에서 년까지연료전지발전설비를 도입을반영하여공고하였음 서울시는 년 저탄소 녹색성장마스터플랜 을수립 발표함 년까지서울시신 재생에너지의 규모 를수소연료전지로보급하고 이중 를도심형및분산발전용연료전지로설치할계획임 분산발전용 시장은발전차액지원제도를통하여 년남동발전을시작으로미국 제품을보급하여 년현재전국적으로총 개소 약 가보급되어안정적으로가동중이며 향후급속한시장성장이예상됨 86

104 . 산업동향 휴대 이동용전원은리튬이온대체형 수 수십 디젤발전대체형 수십 수백 및납축전지대체형 수백 수 으로시장이형성될것이며 삼성 대체형은미국방부납품계약을준비중에있으며 아울러감시용로봇의상용화준비를하고있음 또한 넥스윈은무인항공기및다양한휴대전원용으로연구개발을수행중에있음 납축전지대체형은 주 프로파워 급스쿠터및지게차의 를연료전지로대체하기위하여 년도실증운전중임 현재국내지게차시장은내수가약 대 수출이 대수준으로주로두산인프라코어 구대우종합기계 현대중공업 클라크 수성등 개의업체가경쟁을하고있음 실내용지게차는납산축전지를사용하고있으나 충전시간등의제약으로인해여러가지문제가제기되고있는상태임 연료전지를탑재한지게차는기존전동지게차의단점을해결할수있을것으로판단되나 국내에서는아직개발되어있지않으며 주 수성에서 주 프로파워와함께연료전지지게차를개발중에있음 국내청소장비시장은약 억원이상으로추산되며 이중진공청소기시장이 억원대 도로청소장비가 억원이상 스팀및기타장비가 억원정도이며 수입청소장비는약 억원정도로추산됨 국내오토바이시장은연간 만대로 년의 만대보다 분의 수준으로축소되었으며 이중스쿠터의비중은 이상임 국내에서도 모터스를중심으로하여전기이륜차의모델이개발되고있으며 리튬이온배터리를장착하고 최고 의속도로 일회충전시 를주행할수있음 87

105 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 국내풍력발전보급현황은 표 에제시되어있음 신재생에너지중풍력비중은 년 에서 년 로증대 신재생에너지발전량중풍력발전량비중은 년 수준임 년말기준신규설치용량은 계통연계기준 임 발전량대비신재생에너지발전량비중은 년 에서 년 년 에이를전망임 이중풍력발전량은신재생전력량대비 년 년 년 를차지할전망임 88

106 . 산업동향 선진국의경우 년대에두차례의석유파동이후정부가소수력기술개발에집중적으로투자하여 년초에낙차와유량에따라표준범위에적합한수차를형식별로표준화하고 대량생산에의한수차제작비용을절감하여경제성을향상시켰으며가능한자원개발을강력하게지원 년대부터기후변화협약에따른환경문제와신재생에너지이용의중요성이강조되면서청정에너지인소수력을개발하는국가들이증가되었고국가별활성화정책을통해수차발전기의간소화 표준화기술과시스템운용자동화기술개발로경제성이확보되어보급이확대되어가는추세임 소수력발전은다른신재생에너지에비해개발역사가오래되었으며 가동실적도많고축적된기술력도높은편임 소수력발전은신재생에너지원중에서에너지변환효율이가장높으나 지속적인기술개발을통해발전효율이 정도높아질것으로전망되고있음 유럽 발전설비 시스템감시및성능평가우세 일본 수차설계 제작 시스템감시및성능평가우세 미국 다양한수차개발 선진국의경우원천설계기술은물론오랜운전경험과풍부한제작 건설경험을보유하고있으며최근에는환경적인 허가규제강화등으로다양한분야의기술개발이검토되고있음 선진국은전세계소수력발전소시장을분할선점하고있어관련산업이번창하고지속적인기술개발과인력양성이가능한선순환구조를가지고있음 89

107 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 일본은 를중심으로에너지안전측면과환경측면에서우수한특징을가지고있는소수력개발을활발하게추진하면서친환경적인개발에중점을두고있음 개발지점의경제성확보와개발가능지점을확대해가기위해비용요인을고려한전략적기술개발을진행 소규모수력개발을위한경제성확보를위해발전설비의간소화 표준화 유지보수간소화등을위한기술개발 개량형러너와가변속수차발전기를개발하여발전효율향상을통해 당경제성을확보하고미활용된자원을지속적으로개발하여발전설비용량에구애받지않고청정에너지개발이가능한범위에서마이크로급 이하 및피코급 이하 소수력을개발하고있음 지난 년동안기본적인수력발전의기술은큰변화가없었지만소수력효율을 높이는설계제작기술의진전은있었음 향후새로운소수력발전의기술개발 은저낙차 이하 와조력 수류에너지기술개발이활성화될것으로예상됨 특허등록건수 영향력지수 경쟁력지수의지표를비교한결과 미국은양적인측면은물론 질적인측면에서도타국가에비하여압도적인우위에있고 미국을제외한국가중에서는영국이가장경쟁력이있는것으로나타남 조력발전에서는한국과일본 조류발전에서는미국 독일과노르웨이 파력발전에서는영국과스웨덴 해양온도차발전에서는미국과일본의특허활동이상대적으로활발한것으로파악됨 파력발전은모든국가에서공통적으로점유율이가장높고 한국 미국 유럽에서는특허증가율도높아지속적인성장가능성이매우큰분야임 90

108 . 산업동향 기술력지수 ( T S ) '01-'00 '95-' 미국영국네덜란드스웨덴독일호주이탈리아덴마크노르웨이대만대한민국 기술분야별로는한국 미국 일본 유럽모두전체적으로는파력발전분야에활발한출원이이루어지고있으며 최근조류발전분야도출원이증가하는추세로나타남 미국의경우특허점유율은파력발전 조류발전 해양온도차발전 조력발전 로나타남 2, 4% 22, 41% 30, 55 해양온도차발전방식 해양온도차발전설비및시공 해양온도차발전활용기술 91

109 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 미국에너지부에서 기술개발적극지원 프로그램을통하여가 스화기술개발을핵심기술의하나로인식하여중점개발하고있음 또한 석탄가스화기술에서부터발전 오염물질저감 수소생산까지의일련의기술을통합 급규모의전기화수소생산플랜트건설을목표로하는 프로젝트를 년간 억 를투입하여추진중에있음 미국의 프로젝트는석탄으로부터수소와전기를생산하면서 를포함한모든공해물질무배출공장을실증하는사업으로서 이기술이 년이후본격적으로상용화된다면석탄을사용하여전기를생산하는모든석탄화력발전소를대체할것으로전망 92

110 . 산업동향 프로젝트를통해 저감문제를근간으로하는기후변화협약에대한대처와수소생산에대한이점및인조석유를생산할수있어미래에필요로하는모든기본개념기술을모두포함하고있으므로기술의파급효과가매우클것으로판단됨 93

111 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 미국은 등의일련의대형프로젝트추진을통해미래의 세계석탄발전시장에서도주도적인지위를확고히하려는의지를보이고있으 며 석탄분야기술에막대한예산을할당하고있음 년대부터일본에서는대량의석탄직접액화에대한연구를시작으로 일본 의 프로젝트착수로인해본격화 일본 의 계획은석탄가스화기술과그응용기술을개발하고산업및가정에기술을도입하여 년 실현을최종목표로설정하고있음 94

112 . 산업동향 이외에 의지원하에 프로젝트를통한 톤 일의 포집을목표로하는 기술개발을추진중에있음 95

113 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 프로젝트는 년부터 년까지 단계로나누어져있으며 단계 에서는 플랜트를건설을목표로하고있고 단계 에서는 와 기술을증가시키는것을목표로하며 단계 에서는 실증사업을시작하는것을목표로하고있음 단계에서의 건설시효율은 이상 제거는 이상 는 이하 운전은 년에시작 에자국의기술을이용한 단가스화기를탑재하기위하여 년부터 년까지 일급가스화기를개발하였고 이기술을이용하여 년에는 톤 일급파일롯플랜트를건설하여 최종적으로 년에착공한톈진 에적용하였음 96

114 . 산업동향 유럽은 년까지 배출이없는청정화력발전소를개발하기위한 프로젝트를추진 화석연료의탈탄화 의지질학적저장 전기와수소생산 이적용되는최초의대규모실증설비건설을목표로설정 또한유럽은 년부터 년까지의 년간 연구및기술개발을위해 억 예산규모의 을출범하였는데 이체제아래수행되고있는 개발프로그램에서는한기당 억 를투입 개내외의실증플랜트건설을계획하고있음 독일 년독일의세계적기업인지멘스사 는퓨쳐에너지사로부터 가스화기술을인수하여 의핵심기술인가스화기술과복합발전기술모두를보유 향후 시장에투자를강화할것으로전망됨 97

115 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 영국 현재까지건설된 는없으나 년이후 와연계된 건의프로 젝트를구상중에있음 스페인 관련사업으로 프로젝트를추진해오고있으며 년 주관으로 급 를 지역에건설할계획을세운 바있음 주연료로 를사용하며공사비는 억 규모로추정되고있음 98

116 . 산업동향 네덜란드 과거 과 프로젝트를수행하여다음의운영경험보유 프로젝트를통해 규모의 석탄 플랜트를건설 프로젝트를통해 규모의 석유 플랜트를건설 석탄자원이주요수출품목일정도로매장량이풍부한호주는장래온실가스감축에따른석탄수출량감소에대한위기감을인지 정부및석탄산업계가 실증플랜트건설을목표로하는 프로젝트를출범하였음 은프로젝트는 단계로계획되고있으며 다음의단계별로추진 단계 연계 실증플랜트건설 포집률 단계 상용급 연계 플랜트건설 포집률 99

117 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 실증플랜트는 의설비규모로 우선 의 포집목표를달성하고최종적으로 포집을목표로제시하고있음 년 월까지사전타당성조사를마치고 년타당성조사를끝낸후 년부터가동하는것을목표 건설에소요되는비용은 억 로추정됨 단결정실리콘을사용한태양전지의최고변환효율은호주의 대학이발표한 이며 다결정실리콘태양전지는독일의 에서발표한 가최고효율임 미국의 사가전면에위치한전극을모두후면에둔후면전극형 셀을개발하여현재 대의양산용셀을생산하고있음 일본의 사가결정질실리콘기판에 비정질실리콘을 방식으로성막하여만든 셀을개발하여상용화하였음 최근고효율양산용셀을위한기술로선택적에미터 후면국부전극등이주목을받고있으며 이를위한레이저 인쇄 프린팅기술등이개발되어태양전지효율향상에크게기여하고있음 현재상용화돈셀중에서가장얇은수준인 두께를갖는웨이퍼를이용하여양산을시도하고있으며 실험실기준에서는 생산을위한연구가진행되고있음 100

118 . 산업동향 실리콘박막태양전지는기판형태를기준으로유리기판과플렉서블기판이용으로나뉘어지며 태양전지고효율화를위한다중접합기술 광포획기술및생산성향상을위한 고속증착과대면적양산화장비기술등이광범위하게개발되고있음 유리기판을중심으로기술개발진행하고있는대표적인기업으로는 스위스 일본 일본 일본 미국 일본 등이있으며 플렉서블기판을중심으로기술개발을진행하고있는대표적인기업으로는 미국 일본 스위스 네덜란드 미국 등이있음 실리콘박막태양전지가현재갖고있는효율문제및생산성문제를극복하고태양전지제조단가를획기적으로줄일수있는차세대태양전지제조기술에대한연구가진행되고있으며 나노기술을기반으로하는실리콘박막태양전지기술들이원천기술형태로개발되고있음 박막태양전지는 년독일 에서소면적기준 의최고효율을달성함 박막태양전지는실험실수준에서는다결정실리콘태양전지수준에도달할정도로높은효율상승여력을가지고있고 기존 버퍼층을 로대체하여 이슈에서벗어나고있음 박막태양전지의경우일본 의 급투자및 장비업체출현으로그동안의약점이었던양산성이슈가해결될것으로보이며 향후본격적으로시장점유율을높여갈것으로예상됨 상업용대면적효율또한독일 일본 등에서패널기준으로 를넘는등다결정실리콘태양전지에근접한수준까지도달함 염료감응태양전지의경우해외주요연구기관에서초고효율셀기술이나상용크기의모듈에서고효율 고신뢰성을실현할수있는모듈기술개발에집중하고있음 유기태양전지의경우 년 미국 사가셀효율 소자수명 년의제품을시연하였으며 미국 사가셀효율 을 에서인증을받음 101

119 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 수소를제조하는가장경제적인방식인천연가스및석유수증기개질방식중분리가동시에일어나는막반응방식은현재저가막재료및촉매등의기술개발이이루어지고있음 수소를제조하는여러방법중생물학적방법은다양하여녹조류 미생물 또는박테리아를이용한직접광합성방식 간접광합성방식 혐기성및발효성방식등이있으며 가장수소생산방식이높은것은발효성박테리아에의한수소생산방식임 일본의원자력연구소에서는열효율이 에이르는 급고온가스로를보유하고있는데이시스템에서얻은고온열을이용하여열화학적수소제조싸이클을운전하고있음 물분해수소제조의경우 미국은고압알칼리수전해와고분자전해질수전해장치및저렴한전해장치를개발하는연구를진행중이며 일본에서는 프로젝트에서단위셀면적 기압 에서운전되는 단스택을개발하는중임 태양광을이용한물분해수소생산은미국 일본및유럽을중심으로고온폐열을활용하는고효율수증기전해장치를개발하고있음 태양광을이용한물분해수소생산은광촉매를이용하여수소와산소를직접생산하는기술과광전기화학적으로수소와산소를분리하면서수소를생산기술로나뉘며 두기술모두기초연구단계로서전세계적으로기초기술개발이활발히이루어지고있음 미국은 를중심으로저온액화저장 고압압축저장 고체수소저장 비가역 화학수조저장기술연구개발을추진해왔으나최근에는다공체물질을이용한 102

120 . 산업동향 물리흡착과착수소화물을이용한가역수소저장등고체수소저장기술개발에집중하고있음 일본은 프로그램을통해기초연구와응용연구모두균형있게지원하고 자동차 동북대 히로시마대학등에서상온수소저장합금과고압탱크를이용한하이브리드저장기술 새로운금속착수소화물을이용한고용량고체수소저장기술개발을중점적으로추진하고있음 는 및 프로그램을중심으로다자간연구개발프로그램을운영해오고있으며 프로젝트를통해새로운고용량고체수소저장기술개발을추진해왔음 연료전지자동차의수소저장방식은고압기체저장방식을선호하고있으나 보다고용량수소저장이가능한화학적수소저장방법에대해미국 를중심으로집중개발이진행되고있음 프로그램에서는자동차용연료전지가격을 년 를목표로하고있으며 년현재기술수준으로는 스택 로 년에비해 저감되었으나 단계 년 목표인 에도달하지는못하였음 그러나추후생산규모에따른큰폭의가격저감이예상됨 년이후 도요타등의선도기업들은가격저감및내구성개선을위한원천소재 부품기술개발과함께상용화에필수적인소형화 시스템출력밀도 시스템효율 달성을위해각국정부의 지원하에서고압운전의문제점을극복할수있을것으로기대되는중온 중압수준의가변압력운전이가능한시스템및핵심부품기술개발을적극적으로추진하여초기시장선점을도모하고있음 수송용연료전지시스템에서는초기개발사인 사를시작으로 다임러벤츠 도요타 혼다등에서고압운전시스템을개발하였음 그림 은 103

121 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 의고압형연료전지시스템으로고압공기공급을위한공기압축기를장착하고있음 고압운전방식은전운전구간에걸쳐물배출에는유리하지만 부품들의내구성저하문제뿐만아니라운전과정에서과다한기생전력이발생하며또소음이매우크다는단점이있음 최근이러한고압시스템의단점을보완하기위해도요타등에서는대부분의운전구간이속해있는저부하영역에서압력을낮추고자하는연구를수행중에있음 동절기운전특성에있어서도 다임러벤츠 도요타 혼다등해외개발사모두 냉시동목표를달성한상태이며 극악조건인 에서연료전지의시동을가능하게하는연구를진행중에있음 또한 시동시연료전지스택의전압상승을조절하여스택의내구성을향상시켰으며 운전초기스택의운전온도를신속히정상상태에도달하도록하는기술을개발함으로써기존에수백시간에이르던스택의내구성을현재는 시간이상까지달성하였으며 지속적으로내구성이향상되는추세임 이에더하여운전이끝난후 촉매층의내구성을확보하기위해스택내로의공기의유입을막는기술을도요타및다임러벤츠를시작으로개발되어스택의내구성이지속적으로향상되고있는추세임 104

122 . 산업동향 연료전지선박의경우독일은 에서 만유로 약 억원 를지원받아 개발을위한 프로젝트를진행중임 기술에기반한 급시스템을적용하여수소를연료로전체에너지효율 달성을목표로하고있으며 년부터실증선을운행중임 독일의 사는 사의 파트너기업으로 프로젝트에참여하여선박용 를제공함 연료전지는 을적용하였으며육상용에비해모듈화 소형화형태로공급함 프로젝트 는 연료기반의 급 연료전지선박시스템기술개발을목표로노르웨이 독일 스웨덴 핀란드 스페인등의국가가참여하였으며 년 급의 기반의시스템이해변에서테스트되었고이후 에탑재되어 에서운전함 105

123 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 핀란드는 프로젝트를기반으로선박보조전원용시스템개발을수행함 프로젝트 기술에기반한근거리여객선 자동차운반선 크루즈선등보조전원용 급연료전지시스템개발을목표로하고있으며 년 급보조전원시스템실증운전함 미국 는 주관으로군수용선박에연료전지적용을위한 프로그램을진행중임 이태리 사는 개발사업을 년부터 년까지수행함 또한 후속프로그램으로 을 년부터 년까지수행함 106

124 . 산업동향 가정용 분야의선진국가인일본은정부지원과지속적인연구개발로 년기준시스템전기효율 종합효율 까지도달함 시스템가격은약 백만엔이하수준임 보급활성화를통해 년까지대량생산공정을구축하여시스템가격을 엔까지저감하는것을목표로함 또한 년까지약 엔을목표로자립시장형성을위한장기적인연구개발을진행중에있음 독일의경우효율및내구성등의기술적인측면에서다른경쟁국가에비해우위에있지못함 년까지의중장기로드맵과정부주도의프로젝트 통하여 년까지 대의실증평가를목표로건물용연료전지보급과기술개발을적극적으로추진하고있음 107

125 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 유럽은 년건물용연료전지시스템양산을계획중이며 년에는연간 만대의시장판매로보일러대체를목표로하고있음 호주의 사는 급건물용 시스템을개발하였으며전기효율 의고효율달성으로유럽시장진입노력을기울이고있음 일본은가정용 시스템개발실증에가장활발한활동을하고있으며 년부터신에너지재단 에서는신에너지산업기술종합개발기구 의지원하에 시스템실증연구를수행해오고있음 일본의경우세라믹업체 등 가 스택을개발공급하고유틸리티업체 등 와공동협력으로시스템을개발하고실증을진행해나가고있으며 타국가도비슷한형태의개발이진행되고있음 년 월말현재 년도설치 개소 년도설치 개소 년도설치 개소가연속운전중에있으며 년도설치분이 시간 년도설치분이 시간 년도설치분이 시간 년도설치분이 시간의운전시간을보여주고있음 일 의경우 년에실시된 시스템의필드테스트에서 의발전효율과 시간이상의연속운전및부하변동에따른내구성테스트를실시한바있으며 년도에 급 대 년도상반기에 급 대를테스트를실시함 일 는 년도단위면적당 의셀을개발하였으며 셀로구성되는 급스택을개발하였으며시스템의경우 급시스템에서 의발전효율을얻었음 호 는상용제품으로개발된 스택모듈에서 의높은효율을확보하여열병합발전시스템에적합한이상적인모듈을개발하였음 상기의 를채택하여제조된 시스템은최대 까지의출력이가능하며최대열출력 의종합효율 전기효율최대 이상실증 의시스템을상용제품으로출시하였으며 년 월 개국에 대의판매실적을보임 108

126 . 산업동향 영 는 를바탕으로한금속지지형단전지제조 스택기술을바탕으로기존의보일러와결합된벽걸이형 시스템을개발하고 영 과함께 하에실제가정에서필드테스트를진행한바있음 미 는튜브형단전지를중심으로셀성능의향상및시스템개발을주도해오고있으며이탈리아의 회사와함께컨덴싱보일러기술을접목하여전기용량 열용량 급의가정용 시스템을제조하였음 컨소시움은현재이탈리아의 프로그램에참여중이며최종목표는 급의프로토타입시스템을개발하는것이며 년정도의수명으로경제성을확보하는것임 이 는가정용열병합시스템이나산업용의용도를목적으로 의스택 열교환기 개질기 를구비하는 을개발해공급하고있음 최근 독 는 의전해질지지형단전지를이용하여 급의스택모듈을출시하였으며 시간 번의열싸이클을보장하고있음 미국의 사는 포집을위한화력발전소연계형과가스터빈연계형등의 를활용한다양한 시스템을통해수요확대에주력하고있음 로 에의한 포집과 분리가능성연구를수행한결과 증가분을 이내로줄일수있다고제시함 이탈리아의 에서는 포집을위한화력발전소및 연계형공정을개발중이며 에 시스템을적용한결과 발전량은 증가되며 포집율은 였다고발표함 109

127 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 일본의전력중앙연구소는 로 의고효율및발전량증가로 회수시스템제시함 사는가스터빈의통합운전을통한고효율발전시스템 미국 을개발하고 실증을완료하고기존시스템에비해 이상발전효율이높은기술을개발중임 시스템내에서발생하는가스로부터순수한수소를분리하여산업용및차량용으로공급하기위한 발전시스템을확장하여개발중이며 발전을통한전기효율과생산된수소를통한효율을합하여 이상의효율이목표임 가솔린 디젤 등유 바이오가스등을기반으로한연료전지시스템은 등에서연구개발을진행하고있음 년 는멀티연료처리시스템기술을개발 현재건물용연료전지시스템개발을통한시범보급에주력하고있음 현재미국 일본 호주등많은나라에서는 등별도기구를구성하여 개발을추진하고있는데대부분의경우상용화를위한시스템개발뿐만아니라소재 부품등원천분야에대한핵심기술확보를위한기술개발프로그램이병행추진하여조기상용화를대비하고있음 110

128 . 산업동향 의성능을향상시키기위해서작동온도범위에따른전극에서의분극저항을감소시키기위한연구가미국의 유럽의 일본의 를중심으로연구되고있고 특히 상용화에있어최대걸림돌이되고있는스택의신뢰성확보를위해단전지를포함한스택구성소재및부품들의열화현상규명 장기안정성확보를위한연구개발투자가미국의 유럽의 일본의 프로그램등을통해활발히이루어지고있음 미국의 일본의 독일의 등선진기관에서는 내외의스택모듈에서 스택의성능개선 신뢰성 제조기술향상을위한연구개발수행중임 미국 사는지게차 에 를적용하였으며 여기에 사용한 시스템 의발전량은 이고 리터의연료로 111

129 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 시간정도운전할수있으며 시스템총중량은 임 기존에사용하던납축전지에비해전력의안정적인공급과배터리교체에따른불편해소 가격경쟁력우수 기존배터리사용대비 의이산화탄소배출저감효과도있는것으로평가됨 라는제품명으로메탄올저장및공급장치도판매중임 112

130 . 산업동향 독일의 연구소 에서개발한 독일의 사에서는 급의소형전원을개발하여시판 중에있으며 년 월현재누적 대의제품을판매하였으며 새로운 응용분야에적용하기위한다양한제품을개발중에있음 113

131 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 일본의 사에서는 급의 로구동되는스쿠터 를개 발하여시연하였음 년대초부터풍력발전의제작기술이급속히발전하여독일의 덴마크의 및 등에서설계인증 검증 성능평가기준을제시하고있으며 에서는풍력발전에관한국제규정을마련하고있는단계 유럽을중심으로대형화추세 미국은 년대중반까지세계풍력발전시장을주도하였고정부지원을줄임으로인해 년대후반부터주도권이유럽으로이전되기도하였으나 년이후최대시장으로부상하고있음 114

132 . 산업동향 신규설치기준블레이드 주기기등풍력발전시스템의세계시장규모는 년 경약 억불예상 소수력발전기술개발은신재생에너지개발의필요성을절감한정부주도로기술개발에관한연구를지원하여주로자원조사 수차개발 운용기술등의설계기술을확보하고실증연구를추진 수차개발은처음부터실물수차로개발하기어렵기때문에작은규모의모형수차를설계 제작하고주로유체학적인성능실험을통하여설계특성을분석함 한국에너지기술연구원주축으로카프란수차 튜브라수차 프란시스수차국산화및수차실증연구를완료하여 년부터가동된임기소수력에국산수차가도입되고 최근에건설되고있는소수력발전소에선정하고있음 115

133 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 수차의일부형식은중소업체에서설계기술과제작기술의국산화및실증이완료되어보급하고있으며 국내의자본력과기술력이축적되어있는대기업에서발전설비를국산화하기위하여기술개발에착수 수차및관련요소부품을국산개발하기위해서대양전기 주 일진전기 효성굿스프링스 신한정공등에서외국업체와의기술제휴로기술개발에참여 대강살리기사업과관련한 개보의소수력발전소는수차효율보증문제로선진국에서제작한수차를선정 대강사업을계기로수차발전기공급업체인대양전기 금성 에서는선진국업체와의기술제휴를통하여수차발전기를설치하고있으며 향후수차제작사의기술경쟁력향상으로해외시장진출을모색하고있음 소수력발전소는 년정도사용가능한반영구적인설비로써개발입지의선정 발전가능량평가 주변입지 환경조사및전력계통연계성등사전조사가필요 이를위해서각지역의수계에산재되어있는부존자원을효율적으로이용하고 관련산업을육성하기위하여개발지점을세밀히조사하여경제성있는입지가선정되도록국가주도의사전조사와기술지원정책필요 소수력개발지점의특성에적합한발전설비및발전소건물의간소화 표준화기술을개발하여건설비용을절감시켜경제성을향상시키면소수력보급량목표는희망적임 소수력분야의기술개발은국내부존자원의최대활용과소수력발전기술확보 수차발전기국산화및표준화로보급활성화 소수력발전원천기술확보를기본방향으로설정 다양한자원조건에적용할수있는친환경적인자원조사및활용기술 발전설비의국산화및표준화기술 계통보호및자동화기술 수차발전설비의성능평가및현대화기술등핵심 개분야에대해단기 중기 장기 단계로나누어추진 단계별기술개발전략을수립하여핵심기술확보를위한기술개발을우선적으로추진하고 실증연구를통해상용화보급을확대하여시장안정화를추구 116

134 . 산업동향 국내부존자원의최대활용과소수력발전기술확보 산학연협력네트워크구축을통해선진국수준의핵심기술확보 발전설비핵심및기반기술육성으로국제적인경쟁력확보 사업밀착형기술개발을통해기술의효용성및실용화위주의소수력발전원천기술확보 기반의원격통합운영및관리능력고도화 수차발전기국산화및표준화로보급활성화 산학연네트워크를통한신기술개발및상품화촉진으로기술개발활성화및실용성제고 국내외연구기관 기업과의전략적제휴를통한핵심기술개발 수요지향적인맞춤형기술개발로제작기술국산화조기달성 소규모 미니 마이크로 피코급 수차발전설비패키지제작기술확보 표준화된수차발전설비설계및제작기술국산화 수차및발전설비성능인증센터구축 효율및성능국제공인평가 소수력발전설비전문교육기관구축 표준화 고효율화제품의개발실증을통해납품실적및운영노하우확보로세계시장진입 세계수준의기술력제고를위해기존수차발전시스템의고효율화및표준화가가능하도록전략적인기술개발 파력발전은 년대들어본격적인기술개발이시작되어 년대중반까지핵심설계기술의고도화가진행되었음 년대중반이후개발기술의실해역실증을위한실증플랜트설계가진행되고있으며 년대초에는실해역실증플랜트의설치및운용이기대되어향후 년이내에실용화가이루어질전망임 117

135 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 국내에서현재개발이진행중인파력발전기술은천해연안역적용에유리한착저식파력발전장치가주를이루고있으며 케이슨을이용한진동수주형및수류식파력발전방식과단일공또는자켓형의지지구조물을이용한월파형파력발전방식이개발되고있음 그러나 급부유식진동수주형파력발전기와 형부유식등부표파력발전장치의경우처럼계류계를사용하는부유식파력발전장치에대한연구개발도수행된바있음 파력발전의경제성제고하기위해서는파랑에너지밀도가높은해역이절대적으로유리하며 이에따라파랑에너지밀도가상대적으로높은외해역적용이유리한파력발전장치에대한기술개발노력이증가하고있음 또한경제성제고에유리한복합이용기술및대규모단지화기술도파력발전기술의실용화가진행됨에따라기술개발이이루어질전망임 국내에서현재개발이진행중인조류발전기술은해양수산부지원으로수직축수차인헬리칼방식으로 년프로토타입이설치되었으며 년 급시험조류발전소가건설되었음 조류발전은조수간만의차가커서조류속도가높은지역이나지형적인영향으로해류의속도가높은지역에적용이가능한예측가능하고친환경적인에너지원이며 우리나라는서해안과남해안이조류발전을적용할수있는세계적으로매우환경이좋은여건을갖고있음 선진국에서도조류발전연구는비교적최근에시작되었으므로정부의지원하에관련산업은물론요소기술을빠른시일안에확보가가능하며 지역별중 대규모단지화를통해신뢰성있는에너지공급이가능함 년대에가로림만을중심으로서해안의조력발전에대한개략타당성조사수행 년시화호수질개선대책의일환으로시화호운영방법을담수호에서해수호로전환함에따라청정에너지생산과수질개선목적으로 천 급시화조력발전소건설착수하여 년완공 118

136 . 산업동향 정부주도의요소기술개발은주로 사업및대체에너지기술개발사업등을통해 년부터 년까지총 억원을지원 개과제 정부 억원 상용설비규모의국내 발전설비에대한연구는주로한전전력연구원을중심으로하여한국전력기술 주 의참여하에 년부터연구가진행된바있음 정부의제 차전력수급기본계획에정책형추진사업으로서 발전설비건설계획이반영된바있으나 기술자체의우수성과는별도로경제성측면의불확실성으로인하여현재에이르기까지 발전설비의실질적인건설이이루어지지않고있는상태 현재제 차전력수급기본계획에서 년에준공토록계획이확정됨 전체출원건수를살펴볼때는 건으로미국 건 일본 건에비해상대적으로미흡한실정으로 가스화기술분야에대한기술개발이요구됨 세부기술별출원점유율로살펴보면 가스화기술분야중에서가스화기분야가 건 로높은점유율을보이고 정제기술분야중에서는탈진장치와탈황장치분야가 시스템분야중에서는 과 분야가서로거의대등한분포임 119

137 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 한국의고등기술연구원은가스화기 연료공급장치 계측장치 분야등집중 한국전력공사 한국에너지전력연구원 두산중공업등도세부기술분야별특허출원 120

138 . 산업동향 국내태양광산업은짧은업력에비해크게성장하였음 년국내태양광산업의매출은 억원이었던것이 년 억원으로빠르게성장하였으며 세계시장점유율도 년 에서 로비약적으로성장하였음 최근태양광산업은 년기준우리나라신 재생에너지산업전체투자액의 를차지할정도로집중적인투자를진행하였으며 그결과우리나라신 재생에너지매출의 를차지할정도로신 재생에너지산업의중심산업으로성장하였음 년한국태양광산업의수출액은 억 만달러로원자력산업의수출규모를뛰어넘었음 하지만국내태양광산업의기술수준은태양광기술선도국과비교해보면아직차이가큰편이며 독자기술이나핵심원천기술이매우적어기술적으로산업을리드하지못하고있는상황임 또한소재및장비분야에있어서큰잠재력을가지고있으나 실제태양광산업과연계하여성공한사례도적은편임 수증기개질방법에의한수소제조장치기술개발은활발히이루어져선진국수준에근접하게진행되고있으나 아직재생에너지에의한수소생산기술은경제성을확보하기위해서는많은기술개발이이루어져야함 프런티어사업으로수소생산분야연구개발을지난 년간화석연료개질 광화학적수소생산 생물학적수소생산 고압수전해를통한수소생산기술개발연구를수행하고있음 수소를제조하는태양광이용생물학적물분해생산기술에대해서는에너지기술연구원에서 단발효공정에의한생물학적수소생산실증연구가진행되고있음 광화학적물분해수소제조기술개발은포항공과대학교 한국화학연구원 한국전기연구원및 를중심으로고효율의광촉매 신규광전극 대면적광전극및수소제조시스템개발이수행되고있음 121

139 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 열화학적물분해기술은원자력 수소프로그램의일환으로에너지기술연구원 및 를중심으로요오드 황사이클에대한공정개발을진행하고있음 프런티어사업으로수소저장분야연구개발을지난 년간지속적으로수행해오고있는데상온수소저장합금 고온금속착수소화물 비가역화학수소저장기술 나노다공체를이용한저온물리흡착물질개발연구등을수행해왔음 고압기체저장은수소연료전지사업단에서연료전지차량용수소저장용기를개발하여 로서산업화초기단계임 화학적수소저장은그동안삼성엔지니어링및 를중심으로보론계화합물에대한수소방출및재생연구와연료전지적용시험이이루어졌으며 최근암모니아보란을사용하는수소저장시스템개발과연료전지무인비행기의실증을위하여 고려대 한국항공우주연구원 항공대등에서연구개발을추진하고있음 국내에서는 년대초기술검토를시작하여 년 자동차구동용 급발전모듈개발 과제를시작으로본격적인수송용연료전지개발을시작하였음 이후 급운전장치개발 버스용 급연료전지시스템개발등을통해 년까지기반기술의확보를추진하고있음 또한 이러한기반기술의적용성검증을위해 년수소연료전지차모니터링사업을통해 년까지과제가진행되었음 연료전지핵심기술이대량양산을통한상용화단계에이르기위해서는수송용내연기관과동등수준이상의내구성 출력 저온시동성과같은기술적인 122

140 . 산업동향 문제에대한추가기술개발및현재 억원이상인연료전지시스템의가격절감기술및모듈화기술개발이필요함 이러한필요성에의해 년저가형고출력연료전지실용화과제가진행되어연료전지양산에필요한모듈화기술및양산공법관련기술개발이진행되고있음 상용화를앞당기기위해서는수송용연료전지의상품성을확보하여야하며 이를위해스택출력밀도 달성이필수적임 국내에서는 년금속분리판개발에성공하여스택출력밀도를 까지향상시켰으나 이를 까지끌어올리기위해서는제 의돌파기술개발이요구되고있으며 이를위해가변압력스택개발을진행중임 스택출력밀도향상및가격저감을위한기술개발과함께 년양산을목 표로한생산기술개발이진행되고있음 건물용 는 년부터진행된 급가정용연료전지시스템개발과제및 년부터시행된 가정용연료전지모니터링사업 으로 년까지 년동안 여대의연료전지시스템실증연구가진행됨 모니터링사업을통하여시스템안정성및내구성확보를통한상용화기반이조성됨 123

141 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 건물용연료전지제조사인 퓨얼셀은 년 월국내최초누적발전량기준 시간을돌파 가정용연료전지분야의선진주자인일본의실증수준에도달함으로써신뢰성 내구성 안정성등을검증하였음 년간의모니터링사업결과가정용 의국산화율은 이상 가격기준 을달성함 시스템설계 제작 운영기술의경우선진국수준의기술력을확보하고있음 이상의건물용 의경우퓨얼셀파워가국책과제를통해 급연료전지시스템개발연구를진행하였음 퓨얼셀의경우핵심부품인연료변환장치 스택 인버터의국산화를통해 건물용연료전지시스템을개발하였으며주간에너지소비형과야간에너지소비형싸이트를선정하여실증연구를진행하고있음 년 퓨얼셀은스마트그리드사업에참여하여 급 시스템을개발하여제주도에설치하였으며 년 급급 시스템을제주실증단지에설치하여태양전지 풍력발전과같은기타신재생에너지와연계하여운영할예정임 퓨얼셀파워는군사용 시스템개발사업의일환으로가솔린 디젤연료가사용가능하고이동이가능한소형발전용연료전지개발을 년부터진행하고있음 124

142 . 산업동향 년한전전력연구원 에서는연료극지지형단전지를기반으로한 급중온형 발전시스템을개발완료하여가정용시스템에대한 운전기술을확보한바있음 급시스템기술을바탕으로 발전시스템도 에서개발중임 이상의단전지 시스템발전효율 이상 총효율 이상의발전시스템을목표로함 한국에너지기술연구원은원통형단전지기술을기반으로 응용을위한급속기동형스택개발 디젤개질시스템및소형 를개발한바있으며 급 스택본체는독일율리히연구소에서도입하여 의출력을발생시키는발전시스템을개발하였으며평관형 스택용원천기술개발도추진중에있음 는 년초부터평판형 개발연구를해왔으며현재 급단전지및스택제조기술을확보하고있음 고온전해질지지형 개발 중저온용음극지지체 개발 밀봉재 집전체등의요소부품기술을개발한바있음 년부터대경광역경제권선도사업과제로한국광유와상용머티리얼에서평관형타입의단위전지에대한연구와스택 에대한개발을진행중 세라믹기술원 급 용밀봉재및단전지구성요소를개발하였으며스택에적용하여실제운전조건에서 이상의우수한밀봉효율및안정된특성을개발하였으며 현재 급 에적합한밀봉재를개발중임 급열병합 시스템개발을위해 에서는 급 개질기를개발하였고 에서는 급액상연료개질기개발중 은내장형개질기 열교환기 배기가스연소및열회수시스템 설계및제작에대한연구를진행이며 누리기술에서는열관리공정및시스템설계 운전제어로직및제어기개발 계통연계 시스템개발을진행중임 125

143 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 구성요소에관한연구는한국전력과 를중심으로외부개질형에대해진행되었으며 최근두산중공업과 를중심으로내부개질형에대해진행되고있음 두산중공업은스택생산라인 년 을구축하여국산화제품을생산하고있음 그러나성능및수명에대한지속적인기술개발과원가절감을위한생산기술개발이필요함 포스코파워는 년부터 년까지미국 사 제품에대한 내부개질형 실증사업을수행하였음 년미국 사와계약을맺고 에대한기술인수및연간 규모의 공장준공하였음 설치 유지 보수및서비스기술들을단계적으로확보하고 국산화를완료함 년 월스택생산공장준공하고 제조기술과함께스택의국산화추진중임 년 급을시작으로 년까지 급개발이예정되어있음 한국전력연구원은 년부터 급열병합 시스템개발연구및 스택양산화연구착수하였으며 장기적으로화력발전소를대체할규모의중앙집중발전용 급시스템개발을목표로핵심기술국산화추진중임 126

144 . 산업동향 두산중공업은 년 급내부개질형 스택을자체기술로제작및운영하였으며 현재정부과제로 급내부개질형 시스템개발및플랜트연계형 급내부개질형 시스템국산화개발수행중임 년부터는플랜트연계형연료전지응용기술개발의일환으로 에대한 를수행하여기존화력발전을 로 할경우전체플랜트의효율감소를 이내로줄일수있다는결과를얻었음 삼성은 년부터한국에너지기술연구원과함께기반기술을개발하여 정부의지원하에 년까지 급분산발전용 시스템을개발중에있음 포스코 는 년까지정치형 발전시스템개발을목표로단전지 스택부품및스택 일부 를포함하는 급 을개발중에있으며 면적의단전지 장으로구성된스택의경우 도작동온도에서약 의전압강하의성능을보여주었음 연구소와대학을중심으로하여십년이상기본적인연구가진행되어많은기술을축적하고인력을배출하여왔음 촉매 전해질막 및 시스템에관련된기본기술은상당한수준에도달된것으로평가를받고있음 구성핵심부품개발을활발히진행중이며 주 썬텔 동진세미켐 삼성전자 종기원 협진등이대표적인기업임 소재연구에서는촉매의저감을통한성능향상연구와더불어내구성을향상시키기위한연구가진행중이며 멤브레인에서는나피온의메탄올크로스오버를줄이고 기계적 화학적강도를높이기위한탄화수소계멤브레인에대한연구도활발히진행중 연구는상업화와더불어비용을저감하는양산기반기술연구도진행중에있음 분리판분야는유림 일도 가람등에서흑연판을가공하여제작하고있으나한국타이어 자화전자등에서는성형분리판을개발하여실증평가중임 흑연분리판이외에도주로자동차나전기이동체용으로금속분리판도 현대하이스코등에서개발하고있음 127

145 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 시스템연구는사용자편의성과고온 저온신뢰성 기계적신뢰성 전자기적신뢰성 다양한환경에서의신뢰성확보및내구성을향상시키는연구가주를이루고있음 최근에는휴대용전원으로활용하기위해수백 급의시스템연구가진행중임 이는 가기존배터리의본질적문제인긴충전시간을해결하고사용시간 출력시간 등을대폭향상시킬수있는유일한기술이기때문임 휴대용연료전지시스템의양산상용화를위해서는 에서는저소비전력의소형 펌프 콤프레서 밸브 센서등 연료전지와적용기기의인터페이스 시스템제어기술 회로설계기술 기술이개발되어야함 그리고 분야에서는고농도메탄올사용가능한고분자막개발 촉매량감소 저항성고효율촉매를비롯하여 의출력과내구성향상이이루어져야함 시스템회사로는국내에서삼성 삼성전자 종합기술원 가 년내외동안꾸준히연구를진행하고있으며 주 프로파워에서도 스쿠터실증사업을비롯하여휴대용전원개발을수행중임 최근에는 넥스윈이무인항공기및특수목적용으로 를개발중이며 조만간시작품을선보일예정임 128

146 . 산업동향 년부터 년까지 과제에 억원을투자하였으며그중 억원을정부에서지원 년대초에대학과연구원중심으로기초연구및소형풍력시스템연구시작하여 년대중반부터본격적기술개발수행 단계 사업으로전국 개기상청산하기상관측소 일부지역의도서및내륙일부지역에서관측된풍속과풍향자료를이용한풍력자원특성분석이루어짐 년부터한국에너지기술연구소가제주원령에풍력 태양광및태양열시설을포함한신 재생에너지시범단지를조성 풍력발전기 기와 풍력발전기 기를설치 계통선에연계실증운전 단계사업기간에한국과학기술원이 소형수평축풍력발전기를국산화하려는연구개발을시도하였고 단계 사업기간에는복합재료분야의전문업체인한국화이바가한국형중형급수직축 풍력발전기개발 한국화이바에서중 대형급 급 수평축풍력발전기 블레이드 개발완료 년 현재 대중점기술개발과제로 주 유니슨 에서 급풍력발전기기술개발및실증연구를통해상용화완료하였으며 주 효성 은 년완료하여상용화되었음 급중대형풍력발전시스템개발및실증연구수행중 년 해상풍력실증연구단지조성연구수행중 급해상용풍력발전시스템개발 두산중공업 129

147 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 소수력은시장이협소하여발주처의시방조건인개발지점의유량및낙차에따라수차 허브 날개 의설계조건에의한주문제작으로표준화가되어있지않음 수차설계및제작기술은수차형식별로일부국산화가완료되어상용화하고있으나 프로젝트별맞춤작업이요구되는협소한시장규모로인해전산유체해석 130

148 . 산업동향 도구를이용한모델테스트와수차설계 개도조절장치 수밀장치 냉각설비 제어설비등 와해석기술이부족하여수차효율이선진국에비해약 정도로수차효율이낮음 수차효율을향상하기위해서는선진국업체와의기술제휴를통한설계와제작기술향상이필요하고국내의자본과기술력이있는대기업에서수차를국산화하여국제경쟁력을갖추어해외시장진출모색이필요함 발전기의효율향상과표준화및컴팩트화에대한기술개발은거의이루어지지않았으나 선박용발전기및디젤발전기등산업용발전설비의국산화개발로발전기기술은상당한기술적성과를확보하고있음 소수력발전소에주로사용되고있는유도발전기의제작기술은선진국과비슷한수준이거나높은수준에도달한상태이나 개발지점에의한주문생산에의존하고있는중 소형발전기는기술력이낮은편임 소수력은주문에의한설계제작으로보급이활성화되지않은상황에서효율을향상하기위한기술개발부분은상대적으로낮음 국내에서는소수력개발에따른인 허가의어려움 정부의기준가격지원제도 한전의송배전선로연계제한등으로인하여설비용량 이하로개발되고있어소수력은주로유도발전기를채용하고있음 유도발전기제작기술은베어링을제외하고는 이상이국산화되어있으나 국산발전기는외산에비해고정자권선절연과효율등이다소미흡 131

149 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 해양에너지산업구조는해양에광범위하게분포하는청정재생에너지자원인파랑 조류 조석 수온등의물리적에너지를전기에너지로변환하는장치와관련해양구조물의설계및성능평가엔지니어링기술과실해역설치 유지보수및운용의실용화기술로정의되며 해양에너지자원의조사및이용적지평가 이용에따른해양환경영향평가 복합이용및대규모단지화에의한경제성제고기술등이포함함 또한에너지원에따라변환기술및해양구조물의특성이달라짐 해양에너지기술은파력발전기술 조류발전기술 조력발전기술및해수온도차이용기술로대별됨 해양에너지원중에서해상풍력 해양바이오매스 해양수소에너지생산 해양태양광및태양열등의신재생에너지이용기술은해양에너지복합이용기술에해당됨 132

150 . 산업동향 석탄가스화기술은저급탄을이용할수있는수준까지자원이용범위를확대해나가는기술개발이필요하며 이를위해저급탄고품위화 가스화기등이개발되고있는추세임 합성가스이용은전력생산위주였으나 점차합성석유나 생산분야등으로확대되고있으며 다양한제품군을생산할수있는 으로진행중임 실증 플랜트는미국 독일 네덜란드 일본에서 급 기가운전중이며 최근일본 중국기술의급성장으로경쟁이심화될것임 신규시장진입은어려운상태인반면기술확보시 이가능하여고부가가치플랜트기술로사업전망이매우밝음 다른산업분야와다르게에너지안보및온실가스배출저감의방안으로 산업분야의활성화기반조성을위한관련법률체계수립과세제지원등활성화방안강구되어야함 133

151 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 태양광산업은셀을중심으로셀제조전단계의산업을전방위산업이라하며 셀이후산업을후방위산업이라함 전방위산업에는소재산업이주를이루며 후방위산업으로는모듈과시스템산업및시공설계산업이주를이루고있음 이와더불어벨류체인의수직계열에는포함시키기어려우며포괄적으로포함되는장비관련산업도있음 결정질실리콘태양전지는고순도기판원료제조부터모듈제조까지복잡한가치사슬을가지고있는반면에박막태양전지는셀과모듈을하나의공정으로제작이가능한비교적간단한구조를가지고있음 따라서저가격화의핵심기술이웨이퍼를기반으로하는결정질실리콘태양전지의경우높은생산성의저가공정개발이라고하면 박막의경우장비개발및양산화기술이매우높은비중을차지하고있음 결정질실리콘태양전지산업은고순도폴리실리콘생산 잉곳성장및웨이퍼생산 셀생산 모듈생산 전력조절장치 시공설계까지매우복잡하며다양한산업군을포함하고있음 따라서태양전지산업이란셀분야로만국한할수없으며 셀분야를중심으로전 후방산업을포함한포괄적인분야임 134

152 . 산업동향 135

153 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 박막태양전지산업은결정질실리콘태양전지에비해간단한산업구조를가지고있으며 일부소재를제외하면셀부터모듈까지하나의공정으로제조가가능함 박막태양전지는광흡수층에따라여러종류의태양전지로구별될수있음 흡수된광을이용하여전기를발생시키는원리는대부분비슷하나사용되는재료에따라공정이크게달라질수있으므로관련산업의형태도여러형태로나타날수있음 박막태양전지의종류에따라기술적성숙도가다르며해결해야할기술이나요구되어지는기술이달라각각의태양전지에따라올바른육성전략을수립하고적절한기술개발을수행하는것이매우중요 136

154 . 산업동향 수소인프라구축은현재국내외에서실증을실시하고있으며 년에수소연료전지차초기보급을위해서일정량의수소인프라가구축되어야하는상황이므로 일본에서는 년까지 개소의수소스테이션을구축하려는계획이수립되었음 국내에서도총 개소의수소스테이션이구축될예정임 국외에서수증기개질에의한수소제조장치의상용화급개발이완료되었고 국내에서는 급의수소제조장치개발이완료되었으나 상용화급수소제조장치에대한기술개발이이루어져야함 국내외에서수소저장에대에대해상용화기술로는고압저장이가장일반적이나고압에따른안전성문제가대두됨으로앞으로더욱안전하고효율적인방법이이루어져야할것임 137

155 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 138

156 . 산업동향 재생에너지원중에서가장경제성이높은에너지원인풍력산업분야는큰고용 효과를가짐 139

157 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 또한기계 항공 전기 전자 기상 재료 토목 해양등에광범위하게연관있음 또한풍력단지건설및운영부분이많은자금과인력투입이소요되는분야임 해상풍력의경우 이상을차지함 그림 은풍력발전의산업구조를보여줌 140

158 . 산업동향 141

159 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 해외업체현황 142

160 . 산업동향 143

161 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 국내업체현황 144

162 . 산업동향 해외업체현황 국내업체현황 145

163 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 해외업체현황 μ μ μ μ μ μ 146

164 . 산업동향 해외업체현황 국내업체현황 147

165 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 148

166 . 산업동향 149

167 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 150

168 . 산업동향 151

169 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 152

170 . 산업동향 153

171 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 154

172 . 산업동향 메이저풍력터빈기업들은성장전략으로수직적통합 해상풍력터빈개발및해외시장진출확대를선택함 나 는풍력터빈공급중심이며 는터빈부터서비스까지일괄공급 등은그중간전략을채용하는업체들임 등은로터블레이드 발전기등핵심부품에집중하고있음 155

173 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 풍력발전의경우에도비용감축이요구되고있어 와같은수직통합과점화가주목받을것으로예상됨 년대들어풍력발전의대형화및기술집약에따른재정압박으로글로벌대기업 등도 를통한기업성장및수직계열화의주요도구로활용하고있음 덴마크 독일 스페인 미국 덴마크 등상위 개업체가세계풍력발전설치용량의 를차지하는과점현상을보이고있음 상위 위기업 의시장점유율은하락하고있지만 등중국기업들은약진하고있음 156

174 . 산업동향 국내기업은자체기술개발및 를통한기술인수를통해터빈생산을시작한초기단계 157

175 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 158

176 . 산업동향 해양에너지에대한국제표준화는 풍력발전 회의에서최초논의되었으나 년별도의전문위원회를구성하여논의하기로합의되어 가구성됨 에서는파력 조류및기타해양에너지발전기의국제표준을개발하고있으며조력발전및댐건설에의한발전은논의대상에서제외됨 에서진행중인해양에너지표준화항목은다음과같음 시스템정의 파랑 조류및기타해양에너지발전설비의성능측정 자원특성및평가 설계및안전요건 전력품질 제조및공장시험 환경영향검증및완화 159

177 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 해양에너지는전반적으로개발초기단계에있으나 국외의경우표준화에적극참여하고기술홍보 표준화반영등을통하여산업화에대비하고있으며특히유럽 미국이리드하고있는상황임 160

178 . 산업동향 조류발전 조류발전설비표준화논의는 에서성능평가표준화가논의되고있으며 에서자원평가표준화논의가진행되고있음 자원평가와관련해서는초기에파력발전분야와통합하여추진되었으나 조류발전자원평가를위한특화된표준이필요하다는인식에의해분리되어표준화가진행중임 파력발전 파력발전설비표준화논의는 에서성능평가표준화가논의되고있으며 에서자원평가논의가진행되고있음 자원평가와관련해서는초기에조류발전분야와통합하여추진되었으나 파력발전자원평가를위한특화된표준이필요하다는인식에의해분리되어표준화가진행중임 해양온도차이용기술 해양온도차이용기술에대한표준화논의는현재는전력을생산하는해양온도차발전에제한되어있음 해양온도차발전설비의설계평가를위한표준화작업이 년우리나라에의해제안되어승인되었으며 년부터표준화논의가이루어질예정임 유럽은 등테스트사이트를구축하고각연구개발프로 젝트를통해개발된설비의실증서비스를제공하며획득한데이터를기반으로 표준화작업에적극참여하고있으며대부분의표준화를리드하고있음 161

179 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 영국 영국은 에서스코틀랜드에실증센터를구축하고기술지원 계통연계 실증등의서비스제공을통해획득한데이터를기반으로기술기준을개발하여국제표준화를리드하고있음 의테스트사이트는분리된각각의조류및파력사이트로구성되어그리드와연결된유럽유일의테스트사이트로써성능시험및인증을수행하고있으며각프로젝트수행시획득한데이터를기반으로기술기준을개발하여 에 개의표준안을제출하였으며현재논의가진행중임 162

180 . 산업동향 덴마크 덴마크는 년에 및 에 등을구축하고 등파력발전설비의성능테스트를수행하면서획득한데이터를기반으로표준화에참여하고있음 노르웨이 노르웨이는 가구축되어두가지타입의파력발전성능테스트가진행중에있으며 비록현재는소규모이나향후확장을계획하고있음 프로젝트 의자금지원에의해 프로젝트 년 월 년 월 가가동됨 프로젝트는 개단체의전문가들로구성되어해양에너지설비의사이트선정 장치설계 설계확장 설비배치 환경평가및경제성등의검증을위한프로토콜을개발하고각종해양에너지설비기준들을개발하였으며이는 표준화의기반이되고있음 163

181 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 국내에서는각기술분야의산학연전문가들로구성된해양에너지 전문위원회가결성되었으며 사 한국선급을중심으로국제표준화에대응하고있음 년해양에너지계류설비표준화작업에관한 를제안하였으며승인되어 년첫작업반회의를 년 월제주에서개최하였음 년해양온도차발전설비설계평가표준화작업을위한 를제안하여승인되었으며 년중해양온도차발전설비설계평가를위한국제표준화작업이개시될예정임 해양에너지계류설비및해양온도차발전을위한기술기준이개발중에있으나보다완성도높은기준을개발하고표준화를리드하기위해서는실증을통한데이터확보가요구됨 기술이상용화수준에도달함에따라선진기업에서는 플랜트개념을도입하여 급이상의대용량 플랜트를설계 건설하고있음 일반적으로 개의가스화기 개의가스터빈및 개의스팀터빈으로구성하여대용량 표준화모델을구축진행중임 미국 사는 가스화공정기술을적용한 급의 플랜트를건설중으로 년하반기시운전을목표로함 164

182 . 산업동향 플랜트는가스화플랜트에서생산된합성가스를이용하여가스터빈의연료로사용하므로 상용가스터빈의용량구성에따라 플랜트의전체출력이결정됨 용으로개조된가스터빈의경우일반적으로 는 의출력범위를 는 의출력범위를나타냄 용가스터빈공급업체는 중공업등으로가스터빈 이제한적임 실증플랜트건설을통해 기술의조기습득과한국형 플랜트의종 합설계및기자재기술규격확정 운전 유지보수절차표준화를통해 플랜트운전신뢰도향상추진 소형연료전지국제표준은국제전기표준회의 연료전지부문 의 안전성 성능 호환성 의 개 에서진행되고있으며 일본은 의장직수행과평균 명에이르는다수의전문위원을활동하게하면서적극적으로참여하고있는것이현실임 특히 일본이주도적으로참여하여표준화를진행하고있는마이크로연료전지안전 성능 및호환성 기술규격분야는향후소형연료전 165

183 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 지제품상용화시자국의기술경쟁력을제고하면서국제적으로유효한 의구축에중요한역할을할것임 호환성분야중연료커넥터 에대한규격은향후연료전지시장의 에서중요한위치를차지하는연료카트리지사업에필수적인기술규격이라할수있음 현재 국내에서는삼성에서 명의표준화전문위원이 에참가하여활동하고있으며 년 의연료커넥터 분야에자사의고유구조를반영하여국제표준규격을확보한상태임 소형연료전지시장은고성장률로확대가능한분야로예측되고있으므로 조기시장진입을통한기술선점및제품다양화를통한기술경쟁력제고를위해서는기술 인증규격및표준평가법의개발과함께국내관련업체의시스템개발및소재 부품의국산화를가속화할수있는정부차원의중장기적개발지원사업과이를통한관련업체의연계성이있는지속적연구개발이필수적이라고판단됨 표준에대한시대적요구 수출산업화를위해국제적인증시스템도입필수 166

184 . 산업동향 국제표준화현황 국내대응현황및향후추진계획 풍력발전 167

185

186 2011 산업기술로드맵 에너지신재생에너지 ( 전기 )

187

188 산업발전시나리오 171

189 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 172

190 산업발전시나리오 173

191 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 174

192 산업발전시나리오 175

193 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 176

194 산업발전시나리오 177

195 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 178

196 산업발전시나리오 179

197 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 180

198 산업발전시나리오 181

199 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 어부 씨는바닷물을끌어들여물고기를양식하고있는데다시바다로흘려보내는순환수로에소형수력발전기를설치하여바닷물을끌어오는데드는전기비용의 이상을절감하고있어다른어부들보다양식장의운영비를저감할수있어매우만족하고있음이처럼 년경우리주변에서는흔히소규모의마이크로급소수력발전소를볼수있을것임 공원처럼꾸며진하수처리장의방수구 물고기를양식하는양식장의순환수로 논길사이의농수로 강변산책로에서보이는보 정수장 작은계곡 심지어는온천의폐수방류구에서도작은규모의소수력발전기가소리없이전기를생산하고있는것을볼수있음인류의생존에있어가장소중한물은이제사용하기위해서저장하거나정수하는곳에서부터사용하고난폐수에이르기까지 또발전소나공장의냉각수나폐수 온천의버리는물에이르기까지모두가전기에너지로변환되며우리가살고있는주변에서아무른공해나소음을일으키지않으면서도안정적인전기를공급하는수단이됨 182

200 산업발전시나리오 충분한양으로그것도적정한가격으로에너지서비스를공급한다는것은안정적경제발전과쾌적한삶을영위하기위한필요조건임 현대에너지서비스는주로액체와가스형태의연료와전기로제공되는데기업활동과일자리창출에필요불가결하고 간편하고적정한에너지또한건강과교육의증진에필요하고취사와조명 냉난방 수송등인간이가지는기본욕구의충족에필요한노동을줄이는기본요소임 이와같은기본적인에너지수요를비용효과적으로충족시키는데는각국의처한경제적 사회적 자원부존조건에알맞은에너지포트폴리오접근이필요함인류의번영과안전은모두가여러가지형태의에너지공급과사용을통해이루어져왔음 이러한에너지의대부분이석유와석탄 천연가스와같은화석에너지로부터공급되고있음 화석에너지는인류가언제까지나쓸수있도록무한정존재하지는않고부존량이한정되어있음 가채매장량을연간생산량으로나눈가채년수 로따지면석유가 년 천역가스가 년 석탄이 년에이름 석탄을제외하면 세대를버티지못하는양임오늘날과같이인류의문명이주종에너지원인화석에너지에지속적으로의존하게되면이는인류의복지에중대한위기를초래함 화석연료의생산과소비는본질적으로대기오염과수질오염을초래하게되고 또한방대한경제적투자를필요로함 화석연료와핵연료에대한안정적장기공급을확보하기위한국가간의노력은자주국제적긴장과분쟁을야기하기도함 이와함께온실가스의대기방출은인류에게돌이킬수없는재앙을초래할것이라는과학자들의경고가설득력을높이고있음 이제국제사회가이에적절히대응하지않는다면 우리인류는환경재해 에너지안보 경제개발의 대위기에직면하게될것이며 따라서지금당장대응할필요가있음따라서 해양에너지와같은청정에너지산업의활성화를통하여에너지원을다양화하고 에너지의안정적인공급 에너지구조의환경친화적전환및온실가스배출의감소를추진함으로써환경의보전 국가경제의건전하고지속적인발전및국민복지의증진에이바지할수있음 183

201 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 년여름많은양의북극빙하가녹으면서전세계적으로홍수와자연재해가더욱빈번하게발생하게되었음 이에각국정상들은서울에서기후변화대책회의를갖고 기후변화주요원인인 배출을더욱줄이자는데합의하였음 석탄을많이사용하는발전회사에서는석탄화력발전소에서발생하는 처리문제로전전긍긍하고있으나 발전사만은그동안이문제에꾸준히대비해왔기때문에느긋한표정임 이회사는석탄에서가스를만들어발전하는기술을이미 년전부터운영해오고있기때문임 이기술을사용하면다른화력발전소와똑같은석탄을사용하더라도더많은전기를생산할수있고 손쉽게 를제거할수도있음 발전사에서는석탄가스발전소에서생산된가스를전기를덜사용하게되는때에는도시가스회사에가스를판매하기도함 이발전소에서는향후값이싼석탄가스를사용하여휘발유를만드는생산공장을건설하고판매할계획에있음 184

202 산업발전시나리오 년베를린장벽의붕괴때서독으로넘어온아마데우스씨는 년전인 년 체르노빌로부터날아온방사능낙진때문에많은동독사람들이두려워하던기억을지금도있지못한다 그리고드디어 년만인 년 월오늘 통일된독일은세계의선진국중가장먼저핵의공포에서벗어나는기쁨을만끽하고있다 그동안늘찜찜하게따라다니던체르노빌의돌연변이망상때문에결혼도포기하고살아온시간이엊그제같은데벌써 여년이후딱지나버린것이다 년전일본후쿠시마에서원자력발전소가또터졌을때가장앞장서핵폐기데모에참석했던아마데우스씨는지금도그일이가장자랑스럽다 덕분에세계에서가장먼저태양광산업을일으키고가장큰시장을만들어온나라가해만나면반짝반짝빛나는 클린제국 이되었으니독일국민이라면누군들뿌듯하지않을까 햇볕을받아아마데우스씨의집지붕은짙은청색으로 유리창은반투명의붉은색을은은하게연출하고있다 벽과차썬루프는감청색의수려한빛깔로에너지를모은다 농촌이지만이젠흰연기와그을음이나지않고온수도전기도펑펑나오니이렇게신날수가없다 멀리평야저편의산허리로는아스라 185

203 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 이펼쳐진태양광발전소에서연신전기를뿜어낸다 송전선을타고지역공단으로보내지는전기는그많던통독비용을지불한일등공신이되었다 사정이이러니콧대높던아랫나라의불란서사람들도툭하면구경하러국경을넘어온다 좋은햇빛을썩히면서아직도노후된핵발전소때문에 그리고높은실업률때문에골머리를썩고있는불란서사람들을통이해할수가없다 아니그옛날의체르노빌처럼옆에있다갑자기뺨맞을까내심불안함이스며든다 아 지구촌가족이라더니 이젠빠리의노틀담성당까지태양광자동차를타고가다시피켓을들어야될지도모르겠다 아니이미원자력발전소가매년 개씩이나없어지고있는셈이라니좀기다려도될까싶다 하여튼오늘은기쁜날이며오랜만에인생살맛이여간이아니다 여년전핵폐기데모때손을잡아주던메르켈여장부가불현듯보고싶다 186

204 산업발전시나리오 년태양열및태양광발전과육상및해상풍력발전등신재생에너지로부터생산된잉여전기를사용해고온수증기전해로수소를생산하고바이오매스로부터고순도수소를생산하는기술이실용화될것이며이렇게생산된수소를기존가스공급망을통해공급하며각종산업용및가정용수소연료전지의연료로공급될것임 아울러기존압축냉각방식보다효율이 배이상높은자기냉각방식으로수소를액화시키는기술이상용화되고 고용량 고밀도수소저장탱크가탑재된수소연료전지자동차가일반소비자를대상으로상용화될것임 또한고체수소저장기술이적용된연료전지를보조동력으로채택한선박과대형트럭이상용시장에진입할것임 한편고용량수소저장기술이적용된연료전지무인기가보급되어군에서는정찰용으로 민수용으로는산불감시및교통정보수집에활용될것임 187

205 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 퇴직후전원주택에살고있는김모씨는가정용보일러대신건물용연료전지를설치함으로써자체생산되는전기와온수를이용하여주택의자가발전과냉난방문제를해결할수있게되었음 퇴직전서울시내아파트에거주할때는중앙집중식연료전지발전으로전기와냉난방을공급받았던터라 전원주택을지으면서고민없이연료전지시스템을설치하기로했음교통이불편한전원주택이라가끔서울까지자가용으로장거리주행을해야하지만 연료전지자동차를이용하기때문에가솔린가격이 당만원을돌파했음에도연료비걱정은없음 곧결혼 주년을맞아아내와크루즈여행을떠날계획인데 요즘이런대형배들도디젤엔진대신연료전지로구동한다고함오늘은병원정기검진일이라오랜만에서울에감 서울에살고있는손주들과스마트폰으로매일화상통화를함 예전같으면배터리사용시간때문에화상통화를길게못했을텐데 연료전지스마트폰을산후로는마음껏화상통화를할수있어좋음 그것도네명이나되는손자손녀들과돌아가면서 그래도가는길에잠깐씩들러보고내려와야겠음 188

206 산업발전시나리오 국가의정책에따라풍력발전고급인력육성교육에참여한 씨는풍력발전단지내에직장을얻었으며 그의부모님의마을에는지난해제로에너지타운을추천하여갖추게함으로써태양광발전과풍력발전을결합하여자체적으로신재생에너지만으로 이상의자급률을보이고있음이처럼 년의우리는지역특성에적합한환경친화적인신재생에너지를활용하여특정지역에서소비되는에너지를공급함과동시에기존의에너지공급체계와지역간네트워크체제를구축하여에너지자급률 를이루게됨 뿐만아니라 년일본대부분의원전을철거하고곳곳에풍력발전의기술로전력을공급해서좀더안전한에너지를충분히생산할수있게되어자연재해의위험에도대비할수있는방안을마련함 따라서방사능의위험에서도벗어나는효과를얻음서남해해상풍력단지프로젝트로인해우리나라는세계 위이상의풍력에너지수급국가가되었고군산항과목포항은세계제일의산업항으로써성장하게됨이같은무공해의에너지수급정책이갖추어짐으로써전세계적으로 가 년보다 이상절감되어서풍력발전산업이지구온난화를막을뿐아니라산업의신성장동력으로써의역할을하게됨 189

207

208 2011 산업기술로드맵 에너지신재생에너지 ( 전기 )

209

210 . 유망기술 신재생에너지는태양 바람 땅 해양 바이오매스 생물유기체 의에너지를활용한청정에너지를말함 따라서신재생에너지원의특징은무한한자연에너지를이용함으로써끊임없이재생이되고 무엇보다도기존에우리가사용해온석탄 석유 천연가스등의화석에너지와는달리온실효과의주원인이되고있는이산화탄소의발생과같은공해가거의없는청정한에너지라는것임 우리나라는 년대에 차례의석유파동을계기로에너지효율향상기술개발과함께태양에너지와같은신재생에너지기술의개발에관심을기울이기시작하였고 특히 년대들어환경공해와기후변화협약의환경문제가사회적관심으로대두되면서신재생에너지원의중요성이더욱더부각됨에따라기술개발에박차를가하게되었음 이제 세기에접어들어신재생에너지기술에대한연구개발은한층강화될것으로전망하고있음우리나라는신재생에너지원의중요성을인식하기시작한 년대부터지금까지의신재생에너지기술연구개발의결과로태양열 지열 태양전지 풍력 바이오에너지등의분야에서상당한기술이축적되었고 최근약 년간우리나라의총에너지소비는해마다약 정도씩늘어났으나 신재생에너지의공급은약 정도씩늘었기때문에 년에는신재생에너지의공급비중이약 수준 폐기물에너지및수력발전포함 에달하고있음 그러나신재생에너지비중이 에이르는선진여러나라에비하면아직도우리의현실은걸음마단계이기때문에우리나라정부는 년까지신재생에너지공급비중을 까지확대하려는계획을수립하고 신재생에너지관련산업의획기적발전방안을모색하고있음이와같이신재생에너지를개발하게되는이유는첫째 지속적인고유가상황 둘째 차츰심화되는온실가스규제에대응하는신재생에너지의보급과셋째 지속적인경제성장을담보할수있는에너지산업등의성장동력확보임신재생에너지확대보급을위한정책수단으로서는첫째 풍력 태양전지 연료전지분야의집중적기반기술개발과지열 태양열 바이오에너지분야에서의실용화보급연구의획기적강화를추진하고둘째 신재생에너지기기의규격화와표준화를통한보급촉진과품질보증을위하여성능평가및실증시험을능력을배가하며셋째 세제 보조금지급 사용의무화등신재생에너지제품의보급촉진을위하여직접적인시장보조및경제성보완조치들이실시되고있음 193

211 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 한편세계각국은우리나라와유사한이유로각국의특성에맞는신재생에너지의개발에박차를가하고있음 미국은수소 연료전지와바이오연료의개발보급에중점을두고있으며 일본은태양전지 독일은풍력발전 바이오디젤등에중점을두고각종신재생에너지의경제성개선을통한산업화와보급증진에박차를가하고있음신재생에너지기술의산업환경은상기한각국의노력이최근에이르러태양전지 풍력발전 태양열 지열 각종바이오연료등에서산업화에성공을이르며보급이급속히늘어나고본격적인성장기에접어들고있음 이러한환경변화를감안하면신재생에너지산업은각국의기술적비교우위를토대로특정분야의산업화 시장화가가속화되고세계시장에서의경쟁이한층격화될것으로예상되고있음본신재생에너지 전기 분야는상기한신재생에너지기술과관련된환경변화를감안하여향후 년까지의신에너지및재생에너지의양대분야의기술로드맵을작성하였음 신에너지기술에는수소 연료전지와석탄가스화및액화기술분야가포함되었으며재생에너지에는태양광 소수력 풍력 해양에너지기술을포함하였음신재생에너지분야의발전목표는크게 가지로볼수있는데 첫째신재생에너지기술자립및선진국수준의기술달성 둘째 세계시장을겨냥한신재생에너지산업의육성 마지막으로국내신재생에너지보급인프라의구축과보급률의획기적제고임 194

212 . 유망기술 다양한신 재생에너지기술개발을통한화석에너지소비의감소와대체 재생에너지의확대보급을통한온실가스발생의감축 지속적경제개발을담보하는수소경제와같은신에너지공급시스템의개발과에너지수요의충족혹은신 재생에너지기술자체의산업화를통한신성장동력의확보는세계선진각국의주된관심사로부상하였음 또한우리나라의 년단위의장기에너지계획인국가에너지기본계획에서도나타나있듯이국가에너지효율의개선 에너지자립및에너지복지사회실현 그린에너지산업의육성이우리나라의에너지산업을이끌어나아갈방향으로이를중심으로메가트렌드를설정하였음 즉 신재생에너지기술개발을포괄적 필연적으로요구하는메가트렌드의배경은화석연료의고갈 지구온난화와기후변화 화석에너지산업대체산업의개발혹은수소경제로의이행으로 이를바탕으로한메가트랜드의 대방향은자급화 고효율화 가격경쟁력으로정의할수있음 195

213 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 이들메가트렌드로부터문제점을도출하고이에대한해결방안그리고이를뒷 받침하는기술개발의방향을다음 표 에요약하였음 현재세계에너지공급의대부분을담당하고있는석유 천연가스는필연적으로고갈될재생불가능한유한자원으로 및 년까지는각각자원고갈과절대생산량의부족현상에직면할것이다그림 참조 이와같은화석연료고갈문제는우선천연가스 석탄등대체연료의청정이용보급과궁극적으로는신 재생에너지및원자력에너지등신에너지원의인프라하에서의개발보급으로만이해결될수있음또한화석연료의부존자원부족으로에너지사용량의 를수입에의존하고있는우리나라로서는화석연료에너지로부터친환경신 재생에너지로의세계적에너지패러다임전환을기회로기술개발 보급을통해핵심부품및시스템의국산화율을높이고 국내생산기반을확보하여일자리와미래성장동력을창출하고에너지자립및복지사회를구현하여야함 196

214 . 유망기술 에너지다소비형중화학공업과에너지저소비형정보 전자 서비스업이병존하는우리나라는산업구조를빠르게에너지저소비형으로조정하고에너지원을화석연료에서신재생에너지원으로바꾸기위하여기존의제조업기반을활용하여고효율적인에너지구조하에신 재생에너지산업을육성하여나가야할것임현재의기술및가격수준으로는신재생에너지가화석연료시스템에비해비효율적임 초기투자비가높아초기도입시많은어려움을겪고는있으나 현재기술개발및시장의활성화를통해제품의가격이낮아지고효율이높아지고있음 이는정부의지속적인투자와관심이이끌어낸결과라할것임 신 재생에너지의보급확대를위해서는제품의경쟁력이향상되어야하며 기술투자를통한고효율화는우리나라신재생에너지의성장에커다란기여를할것임따라서시스템의효율향상을통해수출경쟁력및산업경쟁력을확보하여에너지기술선진국을달성하고 에너지저소비형사회구현및에너지자립에기여하여야함 197

215 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 우리나라의에너지해외의존율은약 로대부분의에너지를외국에서수입하여국내산업의경쟁력을약화시키고국제무역수지에부정적요인으로작용하고있음 부존자원이부족한우리나라로서는우수한인력및산업기술력을바탕으로수출경쟁력을강화하여무한경쟁의시대에우수한품질및가격경쟁력을바탕으로세계시장으로의수출만이살길임 신재생에너지의경우세계적으로기술개발및시장이초기단계로선진국보다앞서는기술개발및투자와후발국과의기술차별화를통해경쟁력을향상시켜야함생산비용절감과품질의향상을통해국내생산제품의가격경쟁력을강화하여신 재생에너지산업의활성화를이루고초기투자비절감을통한보급확대에기여하여야함 198

216 . 유망기술 소수력발전은하천 농업용보 저수지 상하수도 배수지 하수처리장 화력발전소의방류수및양어장의방류수등의유량을낙차에의하여청정에너지를생산하는것을말함 소수력은 년이전에는설비용량 를기준으로일반수력과소수력으로구분하였으나 년도에신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법이개정되어수력설비용량기준을삭제하여 물의유동에너지를변환시켜전기를생산하는설비 로양수발전을제외한모든수력설비를일원화하여신재생에너지로분류하고있음 수력부분의연구개발및보급대상은설비용량 만 이하를대상으로하고있으며 발전차액지원제도는설비용량 천 이하만지원하고있음 따라서소수력이라함은설비용량 천 미만을말하며대규모수력발전과그원리는같지만수차 운영방식등에서는상당한차이가있음우리나라는강수량이비교적풍부하고지형도표고차가있어부존잠재량이상당하지만 현재까지개발되어있는것은약 정도에불과함 이는소수력발전건설에따른환경생태계영향 지역주민들의토지보상 수자원이용문제등과연계되어하천에서의소수력발전소건설은차츰어려워지고있음 그래서최근의소수력개발은하천이나댐을활용한방식에서기존시설물 저수지 농업용보 하수처리장 화력발전소냉각수등 을활용하거나가동보 등용수이용이유연한방식으로그개발방식의변화되고있음 그러나잠재된수력자원을보다효율적이고친환경적으로개발하기위해서는지속적인조사와발굴이매우중요함 또한국내는물론이고해외에서도 사업과의연계를위해서라도수력자원조사기법이나개발툴의연구도필요함소수력은다른에너지원에비해에너지변환효율이높아발전출력이높일수있는청정에너지원임 그래서소수력의개발과보급을높이기위해서는작은출력의설비라도많이설치운영할수있는설비용량의다변화와수차발전시스템의고효율기술개발로의전환이필요함 그래서소수력발전은자원의조사활용 수차및발전기의고효율와표준화를목표로하고있으며 이들시스템의신뢰도를높이기위한진단감시및자동화 통합운영시스템의도입등운영기술의개선과기존수력발전설비의성능평가및효율개선으로발전용량을증가시킬수있는기술위주로 199

217 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 성능지표를제시하였음이와같은관점에서기술의분류를체계화하여대분류 중분류 소분류로구분하여기술하였음 대분류는재생에너지인소수력이고 중분류로는자원조사및활용 발전설비국산화및표준화 송전계통및감시진단 자동화 성능평가및현대화이며 이들중분류에서각각연구개발이우선시되는소분류에그아래중요유망기술을도출하였음 해양에너지개발에부합하고향후해양에너지기술경쟁력확보를위해필요한기술을도출하고효율적인연구개발을수행하기위한기술지표를명확히할필요가있음아울러국내 외산 학 연 관관계자의의견과주요자료그리고해양에너지부품제조업체및설계 건설사업자의장기비전등을중심으로수차례토론및검토과정을통하여도출된제품및기술중에서유사기술영역과제를통합 조정하고 해양에너지산업에참여하는기업들의참여도가높고전략과제창출에의한파급효과가광범위한분야를우선선정하였음 이를통해해양에너지산업에대한향후비전을도출하고달성하기위한기술적대안의단계별기술개발이정표를제시하여필요기술과제품을도출함으로써개별분야의미래기술및성능지표를제시하였음이와같은관점에서대분류인해양에너지기술의분류를체계화하여중분류 소분류로구분하여기술하였음해양에너지이용기술은해양에광범위하게분포하는청정재생에너지자원인조석 조류 파랑 수온등의물리적에너지를전기에너지로변환하는장치와관련해양구조물의설계및성능평가 해양환경영향평가등복합적인기술분야임 따라서이들조석 조류 파랑 수온등 종류의해양에너지원과상호복합이용분야 공유형 조성을중분류에포함하여선정하였음 즉 중분류로는파력발전시스템 조류발전시스템 조력발전시스템 해수온도차이용시스템 공유형해양에너지시험장 해양에너지복합발전시스템등 개의중분류로기술및제품을도출하였음 200

218 . 유망기술 기술분야에서현재추진되고있는고효율발전기술뿐만아니라기후변화에대응하고에너지안보차원에서 의개념을반영함으로서 차세대청정석탄발전기술경쟁력확보를위해필요한기술을도출하고효율적인연구개발을수행하기위한기술지표를보다명확히할필요가있음아울러국내 외산 학 연 관관계자의의견과주요자료그리고이동통신제조업체및사업자의장기비전등을중심으로수차례토론및검토과정을통하여도출된제품및기술중에서유사기술영역과제를통합 조정하고 향후조기실용화및국산화전략에파급효과가큰분야를우선선정하였음 이를통해 산업에대한향후비전을도출하고달성하기위한기술적대안의단계별기술개발이정표를제시하여필요기술과제품을도출함으로써개별분야의미래기술및성능지표를제시하였음이와같은관점에서기술의분류를체계화하여중분류 소분류 유망기술로구분하여기술하였음 중분류로는산소공급설비 가스화 합성가스정제및개질 합성가스이용시스템 시스템 기술등 개의중분류로기술및제품을도출하였음 청정하고안전하며무한한일차에너지원인태양에너지를직접전기에너지로변환시켜주는태양광발전은과거 년의기술개발역사를기반으로 년전부터급속히산업화로들어서고있음 현재산업의 이상을차지하고있는결정질 태양전지와박막태양전지로대별되는총 종의태양전지종류별로 각각소재에서부터소자 모듈 발전시스템에이르기까지다양한기술스펙트럼이융합되어전체태양광기술과산업을구성하고있음 따라서이제는날로확대되고있는태양광산업의세계적인메가트렌드에부합하면서도태양광기술의국제경쟁력을확보할수있는세부적인국내기술개발이무엇보다도시급함 이를위해서는전년대비새롭게보완하여야할세부기술아이템을도출하여반영하고또한진행중혹은개발예정인기술들에대해서도세부기술지표의재검토가필요함본작업에서는국내산학연전문가의다양한의견과해외의주요자료 그리고기존에진행중인태양광관련국가연구개발사업들을재검토하면서수차례의토 201

219 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 론과검토과정을거치면서기술체계도를수정보완하였음 특히많은기술중에서세부기술명의부분적인변경을통해기술개발의범위와내용을조정할필요가있는경우에대해서는의견을모아기술명과지표를부분적으로수정하였음 양적으로는중국에밀리고질적으로는미국 일본 독일등의선진국에밀리는국내태양광산업의안쓰러운현실을직시하면서 특별히차세대경쟁력을확실히준비하도록유도하는것이본작업에붙여진하나의큰의미라생각됨이와같은관점에서현재산업의주류인 결정질 태양전지 중분류분야도총 개중분류분야의하나로만취급하였으며 다른차세대박막태양전지들에보다많은주안점이주어졌음 수소원자 는원자번호 번의원소로서우주를구성하는기본원소로지구상에가장풍부히존재하는원자임 수소 는이원자 개가결합된분자로서태양에많이존재하는것으로밝혀지고있으며지구상에도산화된형태로서물분자 에많이포함되고있음 수소는폭발성이있으며점화원과산소가존재하면폭발적으로연소하며물분자로만들어지며공기보다가벼운연료가스로볼수있음 수소는그자체가무독성이며연소하여도무해한물분자로만들어지므로매우우수한연료이며에너지전달체계로사용될수있음 따라서화석연료의고갈과이의연소에따른이산화탄소의온실효과가입증된지금청정하고편리한에너지전달체계용연료로서주목되고있음수소에너지기술은대기중에는거의존재하지않고다른에너지를써야만만들수있고 수소는산화된상태가매우안정하여대부분이물로되어있고이를환원하기위해서는에너지의투입이필요함 따라서수소의제조기술 이를저장하는기술그리고이를활용하는기술로대분류할수있음 수소의제조기술은다시화석연료개질 물의전기분해 열화학적방법 생물학적방법그리고광화학적분해기술등이있음 수소에너지의저장방법은고압기체 액체수소 흡착저장 흡장저장및화학적수소저장방법등이있음 202

220 . 유망기술 연료전지란연료 수소 메탄올 석탄 천연가스 석유 바이오매스가스 매립가스등 의화학에너지를전기화학반응에의해전기에너지로직접변환하는발전장치로서 기존의발전기술보다높은발전효율그리고공해물질을줄이면서전기와열을동시에생산하는기술 연료전지는적용대상에따라수십 급의수송용 자동차용 및선박용 급의건물용 수백 급의발전용 수 수급의휴대용 등으로구분됨 기술별로는고분자전해질연료전지 용융탄산염연료전지 고체산화물연료전지 직접메탄올연료전지 가있음 연료전지시스템은전극 전해질 분리판등을제작하는소재및제조공정기술 스택설계및제작기술 연료변환장치 및제어기술 시스템설계및운전기술등을포함함 203

221 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 풍력발전은바람이가지고있는에너지를풍차를이용하여회전에너지로전환시켜전기를발행하는기술임 풍차는오랜역사를가지고있고형태도다양하지만현재의풍력발전기에는에어포일 익형수평출풍차가주를이루고있음 상업용으로는 이주를이루고있고 급의풍력발전기도개발되었음 육상풍력발전보다발전효율이높은해상풍력발전단지의건설도활발히진행되고있으며 년세계육상풍력시장은전년대비 증가한약 에달할것으로전망됨풍력발전기술을단위풍력발전기개발에해당하는풍력발전시스템과다수의풍력발전기를연계하는풍력발전단지에대한기술로구분하였음 풍력발전시스템기술은다시풍력시스템 요소부품 소형풍력발전 복합발전 실증및성능평가기술로세분화하였고풍력발전단지기술은자원평가 영향평가 단지운영및유지보수 해상풍력발전등으로구분하였음 자원조사및활용에서는국내는물론이고 해외미개발자원의적극적인개발의필요성증가로인해추가하였으며 발전설비국산화및표준화에서는수차의성능및효율개선을물론이고 높은발전량을확보하기위해미니또는마이크로급발전기의개발필요성에대한유망기술을포함하였으며 설비의효율적인운영및시스템의신뢰도향상을위한감시진단과자동화에대한내용도포함하였음 그리고기존수력발전시스템의성능개선을위해현대화계획등도함께고려하였음 204

222 . 유망기술 205

223 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 대부분의자연에너지원과마찬가지로해양에너지는시간과장소에따라변화하는변동성과분산성을가지고있음 따라서여러종류의해양에너지원을복합적으로활용함으로써변동적이고분산적인에너지원을취합하여안정적으로에너지를생산하고또취득한에너지를현장근처에서유용하게활용함으로써해양의환경개선과생산성증가를도모할수있음기존해양에너지는 종류의중분류즉 파력발전시스템 조류발전시스템 조력발전시스템 해수온도차이용시스템 해양에너지종합시험장으로구성하였음 금번개정에서는 해양에너지종합시험장 을 공유형해양에너지시험장 으로명칭변경하고 해양에너지의지속적인활용을위하여 해양에너지복합발전시스템 을추가하여총 종류의중분류를구성하였음 206

224 . 유망기술 중분류체계는작년과동일하게유지하였으며 소분류에서유망기술분야를보다구체화하기위하여일부추가및변경하였음산소공급설비에서 흡착분리기술등을포함하는 산소제조기술이추가되었으며 중분류가스화에서는연료공급설비 열회수시스템 가스화시스템운영기술이추가되었음 금번에는중분류합성가스정제및개질분야에서공정과매체 소재 촉매개발등을분리하여구분하였는데 이는공정보다선행하는소재또는매체의개발기회를부여하고자하는데의미를두었음 유망기술로합성가스정제및개질분야에서는금속필터및복합소재필터 반응분리동시공정기술등이추가되었음중분류합성가스이용시스템분야에서는합성가스용터빈연소기설계기술과가스터빈연소조정기술분야가발전블럭에서중요한비중을차지하므로이를추가하였음 기술분야에서는소분류로차세대발전기술을추가하여유망기술로 연계기술 회수연계기술이추가되었으며 연료전지발전기술은작년도합성가스이용분야의복합발전에서차세대발전기술로이동하였음 207

225 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 전체적인중분류체계는전년과동일하게유지하였음 그러나중분류 개의아이템중 화합물결정계태양전지 의명칭을 집광형태양전지 로수정하였음 이분야의성능과경제성이양호해지면서머지않아지상용으로의본격적인실용화가예상되면서 계저집광 까지를포함하여기술개발속도를보다가속화할필요가있기때문이었음 또한 태양발전시스템 을 태양광발전시스템 으로하여보다뜻을분명히하였는데 추후에 태양열발전시스템 이의미가있을경우미리구분해두는것이나을것으로판단되었음각중분류별소분류는그틀을그대로유지하였음 그러나각중분류별세부유망기술에서는각기술별로아래와같이수정하였음 결정질 태양전지분야 원료제조기술 을 제조기술 로수정하여뜻을분명히함 세부기술지표는변하지않았으나연도별목표치는현실에맞춰대폭수정함 이종접합고효율전지제조기술 을 고효율전지제조기술 로수정하여기술의범위를확장함 고효율태양전지 저감기술 을신규로추가함 최근태양전지가고성능화되면서 효율저하를최소화하는것이모듈의경제성을올리는급선무로인식됨 고신뢰성모듈부품및소재제조기술 을신규로추가하여모듈용도를사막이나습지 극지방까지차별화할수있도록유도함 박막태양전지분야 차세대실리콘박막태양전지기술 에 고효율화 를추가 대면적모듈기술 에 상용화 를추가하여뜻을분명히함 화합물박막태양전지분야 저가고성능전극 기판제조기술 을신규로추가함 박막전지등을염두에둔의견임 박막전지용고신뢰성모듈부품및소재제조기술 을신규로추가함 208

226 . 유망기술 집광형태양전지분야 고성능광학패턴용소재부품기술 을신규로추가함 고도집광을위한광학시스템의소재와부품을염두에둠 기판위의 태양전지성장기술 을 기판활용저집광태양전지양산기술 로현실화함 지표도맞추어바꿈 집광형광학모듈기술 을 고집광형광학시스템기술 로한계를분명히함 유기및차세대태양전지분야 플라스틱전지소재기술 을 유기박막태양전지소재기술 로 플라스틱및나노전지모듈화기술 을 유기박막및나노전지모듈화기술 로표현함 최근에이분야의기술수준이급등하면서 저분자 유기반도체도대상에포함시키기위해 플라스틱 을수정함 고효율설계제조기술 을 고체형염료감응태양전지기술 로최근의메가트렌드에맞게구체화함 장수명고성능소자화기술 을상기에맞춰 장수명고성능유기박막태양전지기술 로유기박막전지에한정시킴 생산장비분야 양산장비및시스템화기술 을둘로나누어 고수율양산장비및시스템화기술 과 모듈제조장비기술 로구체화함 최근에중요성이강조되는 를구체화하여특화시키기위함 분야 누설전류저감기술 을신규로추가하여 을강화함 유틸리티스케일 제작기술 을신규로추가하여대규모시스템을목표로함 수소는수소생산을위한수소생산설비 생산된수소를저장하기위한수소저장설비로구성됨 개정된부분에서중분류수소생산설비는소분류천연가스 석유부분에서유망기술중 수소스테이션가격저감화기술 을삭제하였으며 수소스테 209

227 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 이션용천연가스수증기개질기술 을 수소스테이션용개질기술 로범위를넓혀서개정하였음 또한소분류전기분해에서도 알칼리수전해기술 을 고효율알칼리수전해기술 로분명히개정하였으며 고온 를이용한수증기전해기술 을 고효율수증기전해기술 로개정하였음 소분류인열화학분해에서유망기술인 고온가스냉각로 기술 을 고효율열화학분해공정기술 로개정하였음 다음은소분류광화학적분해에서도유망기술 광전기화학적물분해에의한수소생산기술 을 광전기화학적수소생산기술 로물분해에의한이란말을삭제하였음 그리고 가시광이용고효율수소생산상용화기술 을삭제하였음다음은중분류인수소저장설비는소분류인고압기체부분에서유망기술인 탈유고압압축기술 을 고효율 고순도고압압축기술 로개정하였음 또한유망기술 금속수소화물탑제기술 을삭제하고 수소누설감지및안전관리기술 로개정하였음 그리고소분류흡착저장은유망기술 탄소계비탄소계나노재료성능향상기술 을 상온흡착기술 개정하고 탄소계및비탄소계나노재료저장공정및시스템기술 은 부피저장밀도향상기술 로개정하였음 그리고소분류금속수소화물은삭제하고소분류흡장저장과화학적수소저장으로분류하여 흡장저장의유망기술은 수소방출온도저감기술 과 저장탱크열관리기술 로개정하였음 그리고소분류화학적수소저장의유망기술은 저장용량향상기술 과 고효율재생기술 로분류하여개정하였음 소분류변경 210

228 . 유망기술 211

229 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 212

230 . 유망기술 213

231 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 년도로드맵에서스마트몰핑블레이드공력설계 하중경감기술 하중경감제어기술등을 년도로드맵에서는스마트몰핑블레이드설계기술로통합하였음 또풍력수소발생 저장기술은상용화가능성이높고파급기대효과가큰상용디젤발전기와풍력발전기와의하이브리드발전시스템개발및실증기술로대체하였음 아래표는 년도로드맵에서삭제된핵심기술을나타냄 214

232 . 유망기술 풍력발전시스템기술성숙과풍력발전기의대형화 대외수출입여건변화등에따라일부풍력발전기요소부품에대한개발 성능향상 실증 제어에필요한기술들이추가로연구개발될필요가있음 또한해상풍력발전단지의기술개발필요성이대두됨에따라대용량해상발전시스템에제어기술개발에대한필요성이커지고있음 이러한풍력산업환경변화에부응하기위해아래와같은핵심기술을 년도로드맵에추가하였음 215

233 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 216

234 . 유망기술 소수력발전은하천 농업용보 하수처리장 화력발전소의방류수등을활용하여낙차에의하여전력을생산하는것을말함 이는 미만의소규모수력발전을말하며대규모수력발전과그원리는같지만수차 운영방식등에서는상당한차이가있음 우리나라는강수량이비교적풍부하고지형도표고차가있어부존잠재량이상당하지만 개발되어있는것은약 에불과함그러나최근에는소수력발전건설에따른환경생태계영향 지역주민들의토지보상 수자원이용문제등과연계되어하천에의소수력발전소건설은차츰어려워지고있음 최근에국가하천인 대강살리기프로젝트사업과관련하여친환경보와연계한소수력을개발 기 하여 년준공예정에있음 따라서소수력의개발방식은소하천 댐을활용한방식에서기존시설물 농업용보 하수처리장 화력발전소냉각수등 을활용하고가동보 등용수이용이유연한방식과친환경보를이용한방식들이개발되고있음소수력발전기술은자원조사및활용기술 발전설비국산화 계통보호및자동화기술개발로대별할수있음 자원조사및활용기술개발은활용처의다양화를위한가동보등의기술개발과자원의확보를목표로하고있으며 발전설비는수차등의효율화 표준화가중요하고 자동화기술개발은운영의무인화및효율화를목표로하고있음소수력은개발가능자원조사및활용 소수력발전설비국산화및표준화 송전계통및자동화 성능평가및현대화로나눌수있음 자원조사및활용자원조사및활용은소수력자원을친환경적으로개발보급하기위해일반하천 보 기존시설물등의자원을조사하는항목으로구성됨 일반하천 일반하천등을포함한수자원의활용성을높이기위해신규소수력개발자원조사기술 권역별기존소수력개발지점재평가기술 보를이용한소수력개발지점조사기술 북한의수력자원조사기술및해외소수력개발기법등이포함됨 기존시설물 기존시설물에이용되지못하고있는잠재수자원의활용성을높이기위한방안으로서산업시설의공업용수및폐광용출수를이용한소수력개발지점조사기술 양어장및화력 원자력발전시설을이용한소수력개발지점조사기술 수도시설 취수 정수 하수 을이용한소수력개발 217

235 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 지점조사기술 배수 갑 문을이용한소수력개발지점조사기술 건물내의미활용소수력자원조사기술 북한의기존시설물수력개발지점및자원조사기술등이포함됨 친환경설계 잠재수자원을보다친환경적으로개발하기위한방안으로서소수력자원조사 기술 신재생에너지 설계기술 친환경설계기법표준화기술등이포함됨 발전설비국산화및표준화소수력발전설비및부품등에대한기술개발로효율향상및해외시장개척에기여하기위해서는수차 발전기및전력변환장치 부속설비그리고표준화및간소화기술등으로구성됨 수차 새로운수차의개발과기존수차의효율향상을위해저낙차러너가변형카프란수차설계 제작기술 마이크로 피코 나노급신형수차설계 제작기술 저낙차용프로펠러수차설계 제작기술 기존수차의효율성향상기술 마이크로 피코 나노급수차설계및제작기술등이포함됨 발전기및전력변환장치 발전기는고효율과가변속운전이가능하도록가변속소수력발전용인버터설계 제작기술 가변속중대용량유도발전기고효율화설계 제작기술 마이크로 피코 나노급영구자석동기발전기설계 제작기술 소수력발전기절연시스템설계 제작기술 기술등이포함됨 부속설비 수차발전기에부속되는중요설비로서소수력용각종부속설비개발 가바너 액추에이터등 기술 유입수로스크린부유물자동제거기술등이포함됨 표준화및간소화 국제표준화등을위한것으로국제표준화연계및수차발전기표준화 간소화기술 통합운영시스템표준화및간소화기술 수배전반표준화및간소화기술등이포함됨 송전계통및자동화 송전계통및감시진단은발전을통해생산된전력의송전계통을효율적으로관 리하기위한감시보호시스템으로서송전계통기기 감시진단등으로구성됨 218

236 . 유망기술 송전계통기기 송전의안정성을확보하기위해지능형보호계전기 설계및제작기술 콤팩트형전력계통연계장치개발 급이하 기술등이포함됨 감시진단 전력계통의이상을감시하기위해발전기진단감시시스템기술 수차및부속설비감시진단시스템기술 콤팩트형진단프로그램개발기술등이포함됨 자동화소수력발전설비를통합무인원격운영하며사이버테러등으로부터보호하기위해통합운영과정보보안등으로구성됨 통합운영 여러곳의발전소를한곳에서종합적으로운영하기위해지능형무인화및원격감시 운전기술 운영 종합관리시스템기술 분산형전원계통연계시전력품질신뢰도향상기술등이포함됨 정보보안 발전시설은국가의중요시설물로서보호되어야하기때문에사이버테러방지심층방어시스템기술이포함됨 성능평가및현대화소수력발전설비등에대한성능평가및기존낙후설비에대한현대화를위한것으로성능평가 현대화로구성됨 성능평가 수차및발전기의효율향상은청정에너지를더많이생산할수있는기술이므로기존및신규시스템에대해소수력발전설비성능평가기술 수차및발전기성능시험및인증센터구축 수차및발전기상태평가및잔존수명평가기술 및수차모형을적용한수차효율향상기술 마이크로급테스트베드시범실증기술 차원모델링을활용한수력발전설비유지관리기술등이포함됨 현대화 수명이다한설비를효율향상을통해국내기술로현대화하기위해국내수차발전설비개보수및현대화 북한수차발전설비개보수및현대화 해외수차발전설비개보수및현대화기술등이포함됨 219

237 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 220

238 . 유망기술 221

239 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 바다는조력 조류 파랑등이용가능한다양한형태의에너지가부존하여이들은크게태양 달 지구등천체의상호운도에의한에너지와태양에서방사되는태양엔지가보존된것을들수있음 태양에너지의 는산란 방사되어우주로되돌아가고 는바람 파랑 해류와같은유체운동에너지나열에너지로바다에저장됨 이를지구에도달한에너지중약 를차지하는운동에너지는조력 해상풍력 파력에너지로이용될수있고열에너지는 정도로훨씬많이흡수되지만온도가낮아심해저와의해수온도차발전등에의한이용가능성을제외하고는효율적이용이어려움해양에너지기술은기본적으로대규모시스템을요구하므로해양관측평가기술 해양용발전기및전력변환기술 대규모구조물건설기술개발등이필요함 해양관측평가기술에서는조류예측 환경영향평가 조력발전건설에따른 등이 발전기및전력변환기술로는유도발전기 변환장치설계기술이중요하며 대규모구조물기술로는특수구조물설계시공기술과연약지반해석등대규모토목기술의개발이요구됨해양분야는파력발전시스템 조류발전시스템 조력발전시스템 해수온도차이용시스템 공유형해양에너지시험장 해양에너지복합발전시스템의중분류로구성됨 파력발전시스템바람에의해발생되는해양의파랑에너지를이용하여전력을생산하는발전시스템으로 차변환장치 차변환장치 지반지지및계류시스템 유지보수및성능평가시스템 실증및단지화시스템으로구성됨 차변환장치 파랑에너지를통해전력을생산하기위한다양한방식에관한것으로월파형파력발전기술 가동물체형파력발전기술 진동수주형파력발전기술등이포함됨 차변환장치 파력발전을위한파력발전용공기터빈시스템기술 파력발전용유압펌프시스템기술 파력발전용수차터빈기술등이포함됨 지반지지및계류시스템 파력발전을위한구조물자체에관한것으로고정식파력발전구조물기술 부유식파력발전계류시스템기술 착저식파력발전구조물기술등이포함됨 유지보수및성능평가시스템 파력발전설비의유지관리및성능평가를위한것으로 파력발전유지보수전용선박개발기술 파력발전성능평가시스템기술등이포함됨 222

240 . 유망기술 실증및단지화시스템 시스템설계 시공 대단지화 발전실증등에관한것으로파력발전시스템설계및시공기술 대규모파력발전단지화및전력통합기술 파력및해상풍력복합발전기술 파력발전시설복합이용기술등이포함됨 조류발전시스템해양의조류의흐름을이용하여전력을생산하는조류발전시스템은조류터빈장치 지지구조물 요소부품 자원환경평가시스템 조류발전단지조성등으로구성됨 조류터빈장치 조류의흐름을터빈의회전력으로변환하기위한것으로수평측프로펠러형조류터빈상용화기술 수직측조류터빈상용화기술등이포함됨 지지구조물 조류발전시스템의구조물자체에관한것으로조류터빈용부체및계류장치설계 제작기술 조류터빈용고정식지지구조물표준화설계기술등이포함됨 자원환경평가시스템 조류발전타당성 경제성등을분석평가하기위한것으로국내조류자원정밀조사및환경영향분석기술등이포함됨 요소부품 조류발전용발전시스템에필요한 베어링 가이드베인등부속설비와 블레이드 기어 증속기 브레이크시스템등부품표준화설계기술등이포함됨 조류발전단지조성 소규모 소용량조류발전시설을다수설치하여대단위의조류발전단지조성을위한기술로조류발전기기최적배치기술 조류발전단지최적운영기술등이포함됨 조력발전시스템조력발전시스템은달의인력에의해발생되는조수간만의차이를이용한발전방식으로 입지자원평가시스템 환경영향평가시스템 최적운전및제어 발전시스템 조력구조물등으로구성됨 입지자원평가시스템 조력발전입지의타당성 경제성등을분석평가하기위한조력에너지부존량특성시뮬레이션기술등이포함됨 223

241 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 환경영향평가시스템 조력발전이수반하는대규모제방등구조물에의한해양환경의영향을조사평가하기위한해양환경조사및환경영향평가기술등이포함됨 최적운전및제어 조력발전출력향상을위한기술로조력이용률향상기술등이포함됨 발전시스템 조력에너지를전기로변환하는기술로 조력발전용발전기술및제어기술 부체식등기타발전방식개발기술등이포함됨 조력구조물 조력발전에필요한구조물을설계및시공하는기술로 조력구조물개발및설치기술등이포함됨 해수온도차이용시스템해수온도차이용기술은수심에따른바닷물의온도차이를이용해에너지를취하는형태로해수온도차발전과냉난방시스템으로구분됨 통상열대해역에서해수면표층수온도는 를넘는반면수심 의심해수는 를일정하게유지하고있어이같은온도차를이용해터빈이나히트펌프를구동해전력을생산하거나냉난방시스템을구축함 해수온도차이용시스템은냉난방이용시스템 발전시스템등으로구성됨 냉난방이용시스템 해수온도차를이용하여냉난방에이용하기위한것으로해수전용대용량열펌프설계 제작기술 해수온도차냉난방적지조사및선정기술등이포함됨 발전시스템 해수온도차를이용하여전력을생산하기위한것으로해상에너지변환및운송기술 고효율사이클개발기술 해양온도차플랜트설계기술 대구경취수관설계및개발기술 배출수환경영향평가기술등이포함됨 공유형해양에너지시험장파력 조류 해수온도차등다양한형태의해양에너지를이용하는테스트베드구축을위한것으로 파력발전 조류발전 해수온도차발전 등으로구성됨 파력발전 파력발전의성능향상및출력검증을위한기술로 파력발전종합시험장의최적지선정등을위한기술등이포함됨 224

242 . 유망기술 조류발전 조류발전의성능향상및출력검증을위한기술로 조류발전종합시험장의최적지선정 시설계획 운용등을위한기술등이포함됨 해수온도차발전 해수온도차발전의성능향상및출력검증을위한기술로 해수온도차발전시험장의최적지선정등의기술이포함됨 해양에너지복합발전시스템조력 조류 파력 해상풍력등다양한형태의해양에너지원을복합적으로활용하여단속적인전력을연속적으로출력하는기술로연안형복합해양에너지활용기술과심해형복합해양에너지활용기술이포함됨 연안형복합해양에너지활용기술 연안역에조력 조류 해상풍력 파력발전등을복합적으로활용하는기술임 심해형복합해양에너지활용기술 원해에서파력 조류 해상풍력등을복합적으로활용하는기술임 225

243 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 226

244 . 유망기술 석탄가스화복합발전 기술은기존미분탄연소혹은유동층연소석탄발전소의대안으로서 석탄 중질잔사유 바이오매스등의다양한저급연료를고온 고압하에서산소를사용하여연료를가스화시켜일산화탄소와수소 가주성분인합성가스로만들어정제한후가스터빈과증기터빈을구동하는새로운발전기술임 년대중반부터미국 유럽에서 급실증플랜트가개발되어현재까지운전되고있으며최근미국 유럽및일본 중국등에서활발한개발및상용화가진행중임 기술은발전효율이 이상으로향후 까지높아질 227

245 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 수있고 의 이상 이상 이산화탄소는 까지저감가능하여석탄발전의고효율화및청정환경성을동시에이룰수있는기술임또한 시스템에서핵심기술은가스화기술로서 가스화공정에서생산한합성가스를추가로개질하여석탄액화 합성천연가스 각종화학원료및수소등의제조에사용될수있으므로석유고갈및고유가상황에서수소경제시대가올때까지석유 천연가스계연료를대체할수있는중기적대안으로서기술개발상용화가추진되고있음 현재 는미국에서 급이건설되고있으며 석유생산관련하여남아공에서 공정이오래전부터운영되고있고 중국에서도액체연료생산플랜트기술을개발하고있음 향후온실가스감축이계속요구되고고유가가지속되며석유자원의고갈이가시화될경우급속한플랜트건설이예상됨에따라상기에나타낸기술소분류를중심으로기술개발및상용화를조속히추진하여야할것임 분야는산소공급설비 가스화 합성가스정제및개질 합성가스이용 기술등의중분류기술을중심으로구성되는데 중분류기술의개요및각중분류기술에포함되는각각의소분류기술들은다음과같음 산소공급설비 기술의경우대부분의공정에서산화제로서공기대신에산소를사용함 산소를사용함으로써효율적으로가스화반응을완료시킬수있고생산된합성가스의체적유량이적어서합성가스정제 개질 이용등의하류공정에서다양한이점이있는반면에산소생산에상당한에너지가소모되어시스템의효율감소를가져오므로저에너지형산소생산기술이필요함 산소공급설비는심냉법산소제조기술 산소제조기술등의소분류기술로구분할수있음 심냉법산소제조기술모든기체는고압및초저온상태에서액화되는데 각기체마다액화되는온도가다르다는원리를이용하여공기속에존재하는산소와질소를분리하는기술임 대량의공기를압축하여야하고많은장치가초저온조건에서운전되는특성을지니고있으므로대용량공기압축기기술및대용량 설계기술등과같은유망기술을포함함 228

246 . 유망기술 산소제조기술현재의심냉법산소제조기술은산소를생산하는과정에서많은에너지를필요로하기때문에중장기적으로는이를극복할수있는보다진보된저에너지소비형산소제조기술이필요함 산소를이온화하여이동시키는 기술 산소에대한흡착선택성이강한흡착제를활용하는흡착분리기술등이유망한기술로언급되고있음 가스화석탄 중질잔사유 바이오매스등의다양한저급연료를고온 고압하에서산소를사용하여가스화시켜일산화탄소와수소 가주성분인합성가스로전환시키는기술로서 기술의가장핵심적인기술임 석탄가스화시스템 중질잔사유가스화시스템 연료공급설비 열회수시스템 가스화시스템운영기술등의소분류기술을중심으로구성됨 석탄가스화시스템 기술에서다양한저급연료중에서도매장량으로볼때에향후가장효용성이큰석탄을가스화시키는시스템으로서가스화기술에서도가장핵심적인기술이며 석탄을분쇄시키는정도및이에따른부속적인장치에따라결정되는반응기기술로서고정층 유동층및분류층기술등의유망기술을포함하고있음 또한연료를공급하는버너기술 가스화시스템이고온에서운전되는특성으로인하여온도로부터반응기를보호하는내화재기술 회재가용융된상태인슬랙을처리하는기술등과이를종합적으로설계하는기술등이유망기술에포함됨 또한동특성에기반한시스템의운전제어기술을포함함 중질잔사유가스화시스템중질잔사유는정유공정에서발생하는저급연료로서현재는고급화 경질화 하여사용하거나아스팔트의원료등으로활용되고있으나입지나경제상황등에따라서는대량이발생할수있는저급연료임 중질잔사유가스화시스템은이러한중질잔사유를보다효율적으로처리할수있는기술로서중질잔사유주입기술 액상으로볼수있는연료를취급할수있는가스화기본체설계기술등이유망기술로분류됨 229

247 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 연료공급설비고체상태인석탄을가스화시키는경우에연료인석탄을가스화기내로정량으로그리고안전하고안정적으로공급하는기술이필요함 질소또는이산화탄소와같은불활성기체로미분탄을공급하는건식공급기술에서는가스화공정에는불필요한불활성기체의양을최소화하면서공급하는고밀도 공급기술이핵심적인유망기술이며 물과석탄을섞어서슬러리상태로공급하는기술에서는물의농도를적게할수있는고농도슬러리제조기술이유망기술로포함됨 또한정량공급을위한유량조절설계기술과유량조절용밸브제작기술이유망기술에포함됨 열회수시스템가스화기술은고체 액체연료를기체상태의고급연료인합성가스로변환시키는기술이지만고온에서운전되어야하는특성으로인하여필연적으로합성가스는고온상태로생산되므로여기에서효과적으로열을회수하는시스템이필요함 가스화기반응기자체에서열을회수하는가스화기멤브레인설계기술 냉각기에서열을회수하는기술및내산성고온재료기술등이유망기술에포함됨 가스화시스템운영기술가스화시스템은매우복잡한단위공정및단위장치로이루어지는공정이므로이룰적절하게제어하고운영할필요성이아주강함 합성가스를급랭시키는급랭형 가스화기술에서의급랭운전제어기술 가스화시스템의최적설계기술 동특성해석및운전제어기술등이유망기술로분류되고있음 합성가스정제및개질가스화시스템에서생산된합성가스에는저급연료를사용한결과로서유황또는회재 등의불순물을많이포함하고있으므로이들을적절하고경제적으로제거하는기술이합성가스정제기술임 합성가스개질기술은발전또는화학원료생산등과같이다양한하류공정에필요한상태로변환시켜주는기술임 고형물제거시스템가스화기술에활용될수있는다양한저급연료의종류에따라약간의차이가있지만모든대상연료에는회재 라고불리는고형물을포함하고있는데이를효율적으로제거하는기술의채택이필수적임 고온에서고형물을제거하는것이시 230

248 . 유망기술 스템효율에이득이되므로세라믹 금속또는세라믹금속복합소재를사용하며 이들소재를사용한필터를적용한필터시스템의설계기술이유망기술로포함됨 산성가스제거시스템저급연료내에포함된유황은가스화과정에서주성분이황화수소 인산성가스로전환되어합성가스내에존재하므로이를제거하여야함 산성가스에대한선택성이높고재생시에에너지소비가적은습식매체제조기술및이를활용한습식공정설계기술 발생한 를제거가용이한물질인 로변환시키는기술 고온과건식조건에서산성가스를제거할수있는탈황공정등이짧은미래에개발되어야하는유망기술로볼수있음 수성가스전환합성가스의주성분은일산화탄소와수소 임 일반적인 시스템에서는이를바로연료로사용하면되지만향후 기술과연계하여발전하기위해서는수성가스전환반응을이용하여일산화탄소를수소로최대한많이전환시켜야함 하류공정에서액체연료 합성천연가스생산이주목적인경우에는일반적으로일산화탄소대비수소가부족하므로일부의일산화탄소를수소로전환시킴 고온및저온에서의수성가스전환반응 전환반응에서발생하는이산화탄소를동시에제거하는기술등을유망기술로볼수있음 분리기술 합성가스의주성분은일산화탄소와수소이지만일부의이산화탄소 를포함하고있으며 수성가스전환공정을거친경우에는다량의이산화탄소를포함하고있음 향후온실가스저감을위하여 기술을채택할경우에는합성가스로부터 를분리하는기술이필수적이며 적절한흡수제제조기술및이를이용하는습식공정기술 건식흡수제 흡착제제조기술및이를활용하는건식공정기술등이유망기술로포함됨 시스템의투자비를획기적으로낮출수있다고알려진막분리소재제조기술및막분리시스템기술이장기적인유망기술로포함됨 수은 제거수은은그자체로서대기로방출되어서는안되는독성물질이며시스템의어느장치에부착될경우에는장치의원활한운전에문제를일으키는물질이므로소량으로존재하지만이를제거할필요성이강함 흡수제제조기술및이를활용한시스템설계기술이유망기술임 231

249 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 합성가스이용시스템 시스템에서는생산된합성가스를가스터빈의연료로사용하며이경우에는복합발전시스템을구성할수있음 이외에도아래와같은소분류기술을활용하여수소제조 합성천연가스 합성석유등의다양한원료를생산할수있는시스템으로구성할수있음 복합발전가스화로생산된합성가스를가스터빈에서연소시켜 차로전력을생산하고 가스터빈의고온배가스로부터열을회수하여증기를생산하고이를이용하여증기터빈을구동하여 차로전력을생산하는시스템기술이복합발전기술임 수백 급의대용량합성가스용가스터빈기술 천연가스사용이아닌합성가스를사용하는연소기설계기술 고온연소의특성상필연적으로발생되는질소산화물 저감기술등이유망기술로포함됨 수소제조 기술이 기술과연계될경우 그리고수소는그자체로서초청정연료이므로중장기적인미래에는합성가스로부터수소를제조하는기술의확보가필수적임 수소분리공정기술과분리체기술이핵심적인유망기술임 합성가스로부터수성가스전환과정을거친후에합성천연가스인 를생산하는기술임 별도로천연가스를확보할수있고 현재천연가스를사용하는곳에서는구비되어있는배관망을바로활용할수있으므로천연가스가격상승시를대비할수있는유망한기술임 제조공정기술과합성용촉매기술등이중요한유망기술로분류됨 합성석유미래의석유자원이고갈되거나우리나라와같이석유자원이없는나라에서부족한석유를대체할수있는기술로서 합성가스로부터액화공정을거쳐서합성석유를생산하는기술을지칭함 수성가스전환반응에서 와 비율을 로하여파라핀계열및올레핀계열의합성석유를생산하는 합성공정및이에필요한촉매기술 생성된합성석유를정제하여가솔린이나디젤등의고가의생성물로고품위화하는기술등이유망기술로포함됨 또한합성가스로부 232

250 . 유망기술 터메탄올을생산하고이를이용하여가솔린을생산하는 등의 촉매및공정기술등이유망기술임 기술상기에서기술한바와같이 시스템또는각종합성석유나합성천연가스와같은연료 원료생산기술은산조제조공정으로부터가스화공정및후단의합성가스이용공정에이르기까지매우다양하고복잡한공정으로구성되어있음 기술은이와같은다양하고복잡한공정을적절하게연계하여시스템을최적화하는기술을지칭함 여기에포함되는소분류기술의분류및각각에포함되는유망기술은다음과같음 가스화 산소공급및복합발전연계기술가스화시스템에서는필연적으로열에너지를발생하며복합발전시스템에서는증기터빈시스템에서열을필요로하므로이를적절히연계시킴으로써시스템의효율을극대화할수있음 산소공급시스템에서는공기를압축시켜야하는데복합발전시스템의가스터빈시스템에서는압축된공기를보유하고있으므로이를적절히연계하는것은시스템의효율향상에더욱중요한설계인자로작용하므로가스터빈과산소설비연계최적화기술이아주핵심적인유망기술임 운전제어기술상기와같이 시스템은매우다양하고복잡한공정으로구성되어있으므로이를적절하게제어하고운전하는것이매우중요하며따라서 발전시스템운전최적화기술을가장핵심적인유망기술이라고할수있음 차세대발전기술 기술의경우국내에는이제기술도입에의한 호기가건설되고있으나기술선진국에서는상당수준이상으로입증된기술임 따라서단기적으로는일반적인 기술을선진국수준으로확보하는것이필요하지만미래에는보다고효율화및고정정화를이룰수있는차세대발전기술이필요함 따라서온실가스저감을위한 연계기술 여기에초청정연료인수소회수와의연계기술 회수된수소를활용하여연료전지발전과연계하는기술등이미래에아주핵심적인유망기술이라고할수있음 233

251 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 234

252 . 유망기술 235

253 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 결정질 태양전지결정질실리콘태양전지는실리콘잉곳및기판제조를위한원료및기판과전지 모듈등으로구성됨 원료및기판 원료제조기술 대용량잉곳및저가기판제조기술등이포함됨 전지 이종접합을통해전력생산효율을높인이종접합고효율전지제조기술 박형전지제조기술등이포함됨 모듈 박형전지용모듈제조기술 결정질실리콘태양전지를위한 모듈제조기술 모듈리사이클링및재활용기술등이포함됨 박막태양전지박막형태의실리콘태양전지에관한것으로소재및기판 소자 모듈등으로구성됨 소재및기판 신형소재및원료제조기술 저가고성능전극 기판제조기술등이포함됨 소자 다중접합구조를이용하여전력생산효율을높인다중접합태양전지고효율화기술 차세대실리콘박막태양전지기술등이포함됨 모듈 대면적모듈화기술 실리콘박막태양전지용 모듈제조기술등이포함됨 화합물박막태양전지갈륨 인듐 인 비소 게르마늄등 족원소화합물을이용하여기존실리콘태양전지대비효율을크게높인박막태양전지에관한것으로 소재 소자 전지 모듈등으로구성됨 소재및기판 신형박막소재및원료제조기술 비진공저가박막제조기술등이포함되며 고가의 소재를대체하는흡수층개발및텐덤전지와투과형전지를위한 개발이포함됨 소자 전지 단일접합전지고효율화기술 다중접합고효율화합물전지기술 비진공방식의유연기판화합물태양전지기술등이포함됨 모듈 대면적박막태양광모듈상용화기술 화합물박막태양전지용 모듈제조기술등이포함되며 고생산성과저공정비용의개발이포함됨 236

254 . 유망기술 집광형태양전지 족화합물태양전지용 기판제조장비및설비개발로서소재및기판 소자및모듈 집광시스템으로구성됨 소재및기판 족화합물태양전지용 기판제조장비및설비개발및고순도 족소재가포함됨 소자및모듈 단일접합전지고효율화기술 다중접합고효율화합물전지기술 비진공방식의유연기판화합물태양전지등이포함됨 집광시스템 고집광용태양전지모듈패키징기술 집광형광학모듈기술 고성능 및시스템저가화기술등이포함됨 유기및차세대태양전지유기염료및플라스틱을이용한태양전지에관한것으로 소재및기판 소자 모듈구성이포함됨 소재및기판 나노입자반도체산화물 염료 전해질등고성능염료감응태양전지소재기술 유기계태양전지제조용양자점개발및나노소재 고성능염료감응전지소재기술 플라스틱전지소재기술이포함됨 및나노전지소재기술 저가고성능유연기판제조기술 소자 고효율설계제조기술 장수명고성능소자화기술과고체형염료개발및유기계태양전지설계기술및프린팅기술등태양전지제조기술이포함됨 모듈 염료감응전지 유기박막모듈화기술 플라스틱및나노전지모듈화기술등이포함됨 생산장비태양전지의대량생산을위한생산장비에관한것으로 결정형실리콘전지장비 원료및기판제조장비 설비기술 제조장비 설비기술 모듈제조장비 설비기술 박막형전지장비 양산장비및시스템화기술 성능평가장비및표준화기술 모듈생산장비 생산장비기술등이포함됨 237

255 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 전력변환장치 는태양광발전의중요요소로서고효율화 신뢰성확보저가화를주로하여태양광발전에서고신뢰성의전력기기및전력품질을보장하는기술개발에주력하고됨 부품 고효율 및 소자제조기술 제어프로세서기술 고성능스위치제조기술 주회로 전력변환부신개념 회로설계기술 전력계통연계보호협조제어및운용기술등이포함됨 태양발전시스템태양전지모듈에서발생된전력을관리하기위한것으로 신뢰성 고성능내구성및안정화기술 손실저감기술 전력계통보호 전력품질유지기술 지능형전력관리기술 분산발전관리망 분산발전망구축및운용기술 가입자망기반분산발전망장비기술 댁내망기반전력관리기술 상업발전시스템 대규모시스템및전력저장기술 계측및성능평가기술 구성요소의저가화기술등이포함됨 238

256 . 유망기술 수소 수소생산설비수소생산을위한다양한방식에관한것으로화석연료에서수소를생산하는천연가스 석유 물을전기분해하여수소를생산하는전기분해그리고열화학분해 생물학적분해 광화학적분해등이있음 천연가스 석유천연가스 석유를이용하여수소를제조하는방법에대해서는수증기개질을비롯하여많은연구가진행되어왔으며 현재에는천연가스에대한수증기개질방법을통해상용화에근접한수소생산가격을확보할수있으며 이외에도부분산화 자열반응 열분해 플라즈마개질등과같은방법으로천연가스 석유로부터직접수소를생산할수있음 천연가스의직접분해는지구온난화문제를해결하고수소의대량제조가가능하며동시에부산물로얻어지는고순도의 을활용할수있는일석삼조의기술로서최근들어많은주목의대상이되고있음그리고관련된기술로는수소를제조할때발생되는여러물질들을분리장치를이용하지않고반응과분리가한반응기에서일어나도록하는고온분리막및막반응 239

257 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 기에대한기술개발이이루어지고있음 또한수소인프라구축을위해천연가스를이용한컴팩트한수소제조장치를사용하여필요한수소를현장에서직접제조하는현지설치형의수소스테이션용개질기술개발이활발히이루어지고있음 전기분해전기분해에의한수소제조방법으로직접전기를사용하여물을전기분해하여수소와산소를생산하는방법을일컫음 그방법으로는고효율알칼리수전해기술 연계수전해시스템기술 고효율수증기전해기술등이있음 열화학분해열화학분해방법으로고온의폐열을이용하여물을여러단계의화학반응및분리공정을거처수소와산소로분해하는시스템기술임 생물학적분해생물학적분해방법으로태양광과같은자연에너지를에너지원으로활용하고박테리아또는조류등의미생물을이용하여물을분해함으로써수소를얻는기술이며 박테리아또는조류와같은균주개발이핵심임 또한태양에너지 물 대기중이산화탄소이용으로효율적인생물학적수소제조기술및생물학적고정에의한환경기술의확보가능함 광화학적분해광화학적분해로서고효율가시광감응물분해광촉매소재기술을이용수소를제조하는친환경적인청정기술이며 태양광의에너지의대부분을차지하고있는가시광 및장파장자외선 영역만을고려할때 및 의에너지대 를갖는광촉매재료를개발해야하고 또한물과같은극성용매속에서장기간분산되어있는경우에도구조가안정해야하므로많은경우산화물계통의재료들이주로연구되고있음 수소 수소저장설비수소저장기술은생산된수소를안정적으로저장하기위한설비에관한것으로 수소를기체상태로저장하거나 액체상태로저장또는흡착 흡장및화학적수소저장등이있음 240

258 . 유망기술 고압기체고압기체로저장하는방법으로수소를기체상태로저장하는가장일반적인방법이며고압에안정하도록설계된강철이나경량복합재료탱크 에 의압력으로수소를저장하는방법임 현재기술수준에서수소저장탱크가포함된시스템을기준으로약 및 의수소저장용량을나타내고 고압에서안정한복합재료탱크제작기술과제작단가저감기술및고압기체고속충전기술이상용화기술의핵심이라할수있음 또한재료의파손관련연구 강하면서도저가의구조재료 특히탄소섬유의개발과고효율청정압축기 개발등이기술개발범위에포함됨 액체수소액체수소에의한저장방법으로수소를액화온도 까지냉각하여액체로수소를저장하는기술로 액체수소는 에서 의밀도를나타내고 현재기술수준에서극저온저장탱크가포함된시스템을기준으로약 및 의수소저장용량을나타내어 고압기체저장에비해부피기준으로에너지밀도가다소높으나수소를액화시킬때많은에너지가소모되며 지속적으로수소가기화되므로 고효율액화기술과함께단열용기개량 비등으로손실된수소의자동회수및이용기술이필요함 흡착저장흡착저장에의한방법으로고표면적수소저장재료에수소를물리적또는화학적으로흡착하여수소를저장하고방출하는방법으로 수소흡착재료자체의변화는없음 흡착저장기술의핵심은상온에서분자상태의수소를흡착할수있는비표면적이크고흡착엔탈피가충분히큰다공체물질제조기술인상온흡착기술과저장밀도를향상시키는고용량수소저장이가능한고표면적수소저장재료합성기술 수소저장 방출에따른효율적인열관리기술등임 흡장저장흡장저장에의한방법으로수소저장재료의결정격자내부에수소가침입함으로써수소를저장하는방법으로금속수소화물 수소흡장합금 을이용하는방법이잘알려져있으며 수소의저장과방출이가역적으로일어나는것이특징임 핵심기술로는수소방출에따른온도를저감하기위한수소저장 방출용량및속도향상을위한재료처리기술 수소저장 방출에따른효율적인열관리기술및전체저장시스템구성기술등임 241

259 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 화학적수소저장화학적수소저장에의한방법으로화학수소화물은화학반응을이용하여수소를저장하는재료로서 수소저장 방출반응이비가역적으로일어나수소방출에의해생성된물질을다시원상태의화학수소화물로재생시키는반응공정이필요한것이특징임 화학수소화물에의한수소저장의핵심기술은일반적으로급격히일어나는수소방출반응의제어및열관리기술 저장용량을향상시키기위한자열반응기제작및대형화기술 화학수소화물의효율적인재생기술및경제적인화학수소화물합성기술등이있음 화학수소화물로는 와같은붕소수소화물의가수분해반응을이용하는방법이잘알려져있으며 현재기술수준에서시스템기준으로 의 년도목표에근접한약 및 를나타냄 그러나그이상으로수소저장용량을향상시키는것은현재기술수준에서는매우힘들것으로여겨지고있음 242

260 . 유망기술 243

261 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 수송용연료전지차량 선박등구동장치로서의활용이목적으로서모듈시스템의성능및신뢰성 내구성확보 가격저감 차량및선박적용을위한기술의개발및실증그리고양산모델및체제구축기술의개발이중요함 고분자막을전해질로사용하는연료전지로서 작동온도가낮아시동시간이짧고 부하추종성이우수하며 출력밀도가높아자동차용으로개발되고있음 가격저감 내구성향상 출력밀도향상 냉시동성향상등의기술적과제가있음 소재 촉매 전해질 가스확산층 분리판 개스킷 기술 의핵심소재로촉매 전해질 가스확산층 분리판 개스킷등이있음 현재분리판과개스킷은국산화가되어있으나 촉매 전해질 가스확산층은수입에의존하고있는실정임 가격저감을위한핵심소재의국산화기술및분리판과개스킷도특성을향상시키는기술 막 전극접합체 제조기술 동일한소재의촉매와전해질을사용하더라도 제조기술에따라연료전지의성능에큰차이가나타남 대량생산이가능하고 성능및내구성을향상시킬수있는 제조공정기술 수송용 스택설계 제조기술 스택의출력밀도향상과원활한물관리를위한분리판과스택설계기술 또한수백장의 와분리판을적층하여구성되는스택의양산기술 수송용 기술 공기블로워 수소펌프 가습기 공용분배기 센서등연료전지자동차에필요한 개발및양산기술 모듈화기술 수송용 시스템설계 제조기술 연료전지스택과수소저장용기 등으로구성되는연료전지시스템을최적화하여출력밀도를향상시키고이를모듈화하여양산이가능하도록하는시스템설계 제조기술 수송용 시스템운전및제어기술 시동 정지 영하 고지대운전등실제실도로주행환경에서연료전지시스템을효율적으로운전및제어함으로써연비와내구성을향상시키는기술 244

262 . 유망기술 용융탄산염을전해질로사용하는연료전지로서 주로발전용시스템으로개발되어왔으나 최근선박용전원으로적용되기시작했으며 해상환경에서의운행특성을만족하기위한기술개발이필요함 선박해양용연료전지고내구성구성요소제조기술 해상및선박환경 고염분 황화합물등 에적합한내피독 고성능강화셀제작및평가기술 선박해양용연료전지스택설계 제조기술 구조해석을통한스택슬립 변형등설치환경영향평가및체결구조 형상보완등구조강화를통한스택변형및파손방지기술 선박해양용스택패키지설계 제작기술 및디젤선박용스택과일부연료처리 를통합한일체형패키지설계를통하여선박내배치공간에적합하도록설치부피감축및공간효율극대화기술 선박해양용디젤예비개질기기술 선박연료인디젤을내부개질형 스택에서이용할수있도록 화합물 로전환시키는기술 선박해양용 구성기기기술 기존육상발전용연료전지시스템과다른선박용연료 공기 물에적합하며기존선박구조에최적화되어있는일부 를연료전지용으로설계변경하는기술 선박환경 설계기술 선박내연료전지시스템설치및선박과의효율적연계를위한배관및내부구조를최적화하는기술 선박해양용연료전지용량다변화기술 기존 연료에최적화되어있는 의스택 구조및특성을디젤선박의주원료인디젤에최적화시킴으로써다양한연료에적용토록설계변경하는기술 건물용연료전지 급으로주택및중소형건물의자체전력생산및난방등의용도로 활용이가능한연료전지 건물용 의경우수송용 와기술적으로매우유사하지만운전모드가달라가격저감 내구성향상의기술적과제가있으며 특히개질기와연계운전으로인한시스템신뢰성향상이중요함 소재 촉매 전해질 가스확산층 분리판 개스킷 기술 수송용 와동일 건물용의경우연료의 내피독성을향상시키기위한합금촉매개발과 245

263 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 수송용 보다높은온도에서 작동하는고온 용소재개발이추가 막 전극접합체 제조기술 수송용 와동일 고온 용 제조기술추가 건물용 스택설계 제조기술 개질가스가스택에공급되기때문에연료극의성능을향상시킬수있는분리판과스택설계및양산기술 건물용 기술 공기블로워 수소펌프 가습기 센서등건물용연료전지에필요한 개발및양산기술 모듈화기술 건물용 시스템설계 제조기술 연료전지스택과개질기 등으로구성되는연료전지시스템을최적화하여신뢰성을향상시키고이를모듈화하여양산이가능하도록하는시스템설계 제조기술 건물용 시스템운전및제어기술 열또는전기부하추종운전을통해시스템의효율을극대화하는운전및제어기술 세라믹재질의분말원료를이용하여제조된고온에서작동가능한고체산화물연료전지 소재 분말원료 단위전지 밀봉재 집전체 분리판등 제조기술 를제조하기위한요소소재인공기극 연료극 전해질분말연료 평판형 원통형 평관형등다양한형상의단위전지 단위전지와단위전지또는단위전지와매니폴드간의부착결합의위한밀봉재 공기극과연료극표면에서전류를집전하기위한집전체 단위전지와단위전지사이를전기적으로연결하면서가스유로를확보하기위한분리판등을개발제조하는기술 스택설계 제조기술 를구성하는소재들을 하여가스와공기의전기화학적반응을통하여전기와열을생산할수있는스택을최적설계및제조하는기술 설계 제조기술 탄화수소가스를개질하기위한개질반응기 가스내에함유된황성분을제거하기위한탈황기 미연의가스를연소시키기위한촉매연소기로이루어진 와제어기 인버터 부하추종기술 고속전원기술등에관한 설계및제조기술 시스템상용화기술 스택과 를통합하는시스템설계 제조기술과시스템의운전 제어 실증및열화기구규명을통하여건물용 발전시스템을상용화하는기술 246

264 . 유망기술 발전용연료전지 수백 급의연료전지시스템으로 단위모듈의대형화장수명화를위한제작기술개발이추진되고있으며소형열병합발전용연료전지는스택의성능및신뢰성확보와대량보급을위한경제성개선에중점이주어지고있음 발전용연료전지구성요소제조기술 단전지 전해질 전극등 를구성하는연료극 공기극 전해질등의물성을제어하여고성능 장수명 저비용의구성요소를제조하는기술 발전용연료전지스택 모듈설계 제작기술 발전용중대형연료전지스택을성능및내구성의관점에서최적설계 제작하는기술과양산공정개발과관련된기술 발전용연료전지 구성기기설계 양산기술 중대형발전용연료전지용 를설계하고양산화하는기술 발전용연료전지시스템설계 통합기술 발전용중대형연료전지시스템의설계 제어 최적화및양산기술 발전용연료전지시스템운전기술 중대형발전용연료전지를전력계통에연계하고 현장또는원격운전하며 유지 보수하는기술 용시스템기술 와 등다양한연료를연료전지에공급하여경제적이고 고효율적인시스템을설계및제작하는기술 247

265 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 연료전지하이브리드시스템기술 등 발전용연료전지를가스터빈 회수설비등타플랜트와연계하여출력을높이고발전효율을최대화하는기술 발전용 셀제조기술 상용화수준의연료전지시스템수명 시간이상 을만족시키기위해스택의기반이되는셀의성능및장기신뢰성을확보하기위한기술 발전용 고신뢰성저가분리판기술 발전용 의설치비용을절감하기위해스택가운데셀외핵심부품인분리판의소재및설계부분을 한저가분리판제작기술 발전용 고성능 고신뢰성집전기술 발전용 의출력성능제고를위하여셀과분리판계면의전자집전효율을최적화하기위한기술 발전용 고온밀봉재기술 고온에서의연료와공기의혼입을막고스택의고온열사이클에안정적으로구동이되는밀봉재기술 발전용 스택설계기술 고신뢰성스택확보를위하여스택내열분포의최소화및응력최소화를위한설계기술 발전용 고온시스템기술 발전용 의고온작동에따른시스템내부품의내구성을확보하는기술 발전용 연료재순환기술 의효율최대화를위하여연료배가스를스택내재순환시켜줄수있는블로워제작및제어기술 발전용 고온 설계기술 시스템의신뢰성확보를위하여고온에노출되는 에대한소재및구조설계기술 휴대 특수목적용연료전지 소형 기기 군사용파워팩 방송용카메라 지게차 소형이동체등수 급의휴대용전원으로적용되는연료전지 기본적인구성은 와유사하나 연료로액체인메탄올을사용 하기때문에수소를연료로사용하는 에비해연료저장및휴대가용 이한장점이있음 248

266 . 유망기술 촉매 분리막 가스확산층 바이폴라핵심기술 스택을구성하고있는핵심부품소재인촉매 분리막 가스확산층 바이폴라프레이트의성능향상및가격저감기술 스택설계 제조 단위모듈의화학에너지의전기에너지로변환시키는핵심부품으로휴재 특수목적용연료전지스택설계 제조기술 내구성및신뢰성 휴대 특수목적용연료전지에응용되는 의내구성 운전조건및열화원인및 양산기술 시스템제어및운전기술 각응용분야별시스템의기동 정지기술을포함하여안전규정및법정규정에적법한운전기술 설계 제작휴대 특수목적용연료전지 설계및양산기술 시스템설계및통합 운전기술 연료전지 이차전지하이브리드기술 휴대 특수목적용연료전지의시스템과 차전지또는에너지저장시스템등과의하이브리드운전을통한시스템효율향상및다변화응용기술 249

267 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 250

268 . 유망기술 신재생에너지기술중풍력분야는크게풍력발전시스템기술과풍력발전단지 기술로구성됨 풍력발전시스템풍력발전시스템은풍력을이용하여발전하는발전기와이를구성하는요소부품의개발 제작 평가등을위한기술 풍력발전기제어및운용기술 풍력발전기시스템의실증및성능평가기술등을포함함 풍력시스템 풍력시스템은풍력을이용하여발전하는발전기시스템을의미하며 현재관심이되는용량은주로 급의발전기를말함 본로드맵에서는 에서 이상급의육상과해상풍력발전시스템개발과실증에대한기술을포함함 요소부품 풍력발전시스템을구성하는주요구성품인블레이드 제어기 증속기 베어링 발전기 타워등의설계 제작 시공및시험기술과풍력발전기제어및운용기술 계통연계기술 전력변환등에대한기술을포함함 251

269 2011 산업기술로드맵 신재생에너지 ( 전기 ) 분야 소형풍력발전 도심지에적용가능한저소음 저풍량의소규모풍력발전시스템의설계및제작에대한기술을포함함 복합발전 풍력과다른발전시스템을조합하여발전효율향상과부하에따른발전량조절이가능하도록하는복합발전시스템기술을포함함 실증및성능평가 육 해상풍력발전시스템의발전능력 안정성과성능을평가 검증하기위한실증평가 성능평가인증기술을포함함 풍력발전단지풍력발전단지는단위풍력발전기를대규모로설치하고대규모발전단지를설계 설치 유지보수하는데필요한기술을의미함 여기에는풍력자원의조사및평가 복합단지설계 풍력단지구축에따른육상 해상환경영향평가 발전단지의유지보수등이포함됨 자원평가 풍력자원의예측과해석 풍력의예보등을위한자원지도와소프트웨어개발기술을포함하며 해상풍력발전의경우후류의영향을고려한발전단지설계기술을포함함 영향평가 풍력발전시스템이환경과경관 생태계에미치는영향을평가하는기술을포함함 단지운영및유지보수 대형풍력발전단지의진단과제어 운영및유지보수를위한기술을포함함 해상풍력발전 해상풍력발전기와발전단지의설치 원격운전 이송및설치에대한기술을포함함 252

270 2011 산업기술로드맵 에너지 스마트그리드