CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER 제1편 세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향 제1장 세계에너지현황및전망 2 제1절 세계에너지현황및전망 2 제2절 재생에너지현황및전망 14 제2장 재생에너지산업및주요국의정책동향 24

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1 발간등록번호 신 재생에너지백서 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER 신 재생에너지센터

2 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER 제1편 세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향 제1장 세계에너지현황및전망 2 제1절 세계에너지현황및전망 2 제2절 재생에너지현황및전망 14 제2장 재생에너지산업및주요국의정책동향 24 제1절 재생에너지시장및산업동향 24 제2절 주요국의재생에너지정책동향 38 제2편 국내신 재생에너지현황 제1장 국내에너지현황및전망 56 제1절 국내에너지현황 56 제2절 에너지정책방향 63 제2장 신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 69 제1절 개요 69 제2절 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 71 제3절 신 재생에너지기본계획, 정책및제도 77 제4절 신 재생에너지기술개발및보급목표 90 제3편 신 재생에너지자원잠재량및기술현황 제1장 신 재생에너지자원잠재량및기술개발 98 제1절 개요 98 제2절 신 재생에너지자원잠재량 103 제3절 신 재생에너지기술개발 170 제2장 신 재생에너지원별기술동향 197 < 신에너지 > 제1절 수소에너지 197 제2절 연료전지 228 제3절 석탄액화 가스화 265 < 재생에너지 > 제4절 태양광 329 제5절 태양열 376 제6절 풍력 423 제7절 수력 460 제8절 해양 480 제9절 지열 518 제10절바이오 559 제11절폐기물 588 제12절수열 616 제4편 신 재생에너지산업육성및보급확대 제1장 신 재생에너지산업육성 640 제1절 개요 640 제2절 신 재생에너지설비 KS 인증제도 643 제3절 신 재생에너지표준화및인증지원사업 650 제4절 신 재생에너지연료혼합의무화제도 (RFS) 653 제5절 전력정보화및정책지원사업 ( 신^재생에너지기반구축 ) 655 제2장 신 재생에너지보급확대 659 제1절 개요 659 제2절 주택지원사업 661 제3절 건물지원사업 668 제4절 지역지원사업 672 제5절 융 복합지원사업 679 제6절 태양광대여사업 687 제7절 공공기관신 재생에너지설비설치의무화 690 제8절 신 재생에너지공급의무화제도 (RPS) 694 제9절 발전차액지원제도 (FIT) 699 제10절신 재생에너지금융지원사업 704

3 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER 제3장 신 재생에너지국제협력및해외진출 712 제1절 개요 712 제2절 국제협력사업 713 제3절 해외진출지원사업 726 부록 제1장 신 재생에너지주요통계 734 제2장 신 재생에너지용어사전 746 표목차제1편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향 < 표 1-1> 연료및시나리오별세계 1차에너지수요및 CO 2 배출전망 5 < 표 1-2> 2015년세계재생에너지투자 ( 상위 5개국 ) 15 < 표 1-3> 2015년세계재생에너지누적설비용량 ( 상위 5개국 ) 16 < 표 1-4> 시나리오별재생에너지소비전망 20 < 표 1-5> IEA의재생에너지기술별 2025년전망요약 (ETP 2016) 23 < 표 1-6> 주요국가에서재생에너지보급목표 38 < 표 1-7> 중국의 1차에너지소비 39 < 표 1-8> 중국의재생에너지발전설비현황 (2015년) 40 < 표 1-9> 미국의 1차에너지소비 41 < 표 1-10> 미국의재생에너지발전설비현황 (2015년) 42 < 표 1-11> 독일의 1차에너지소비 43 < 표 1-12> 일본의 1차에너지소비 47 < 표 1-13> 일본의재생에너지발전설비현황 (2015년) 47 < 표 1-14> 영국의 1차에너지소비 49 < 표 1-15> 영국의재생에너지발전설비현황 (2015년) 49 < 표 1-16> 프랑스의 1차에너지소비 51 < 표 1-17> 프랑스의재생에너지발전설비현황 (2015 년 ) 52 제 2 편국내신 재생에너지현황 < 표 2-1> 국가별에너지순위 ('13년) 56 < 표 2-2> 국내에너지수입액추이 ( 최근 10년간 ) 57 < 표 2-3> 부문별에너지수요전망 ('11년 ~'35년 ) 61 < 표 2-4> 기준전망대비 (BAU) 목표수요 ('11년 ~'35년 ) 62 < 표 2-5> 교토의정서와신기후체제비교 63 < 표 2-6> 대여사업특징 78 < 표 2-7> 의무공급비율조정 ( 안 ) 79 < 표 2-8> 융복합형보급사업예시 80 < 표 2-9> 연도별공공기관신^재생에너지공급의무비율 81 < 표 2-10> 신^재생에너지발전수준별진출전략 ( 안 ) 83

4 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER < 표 2-11> 보급대상, 에너지원, 보급방식등단계별전략추진 83 < 표 2-12> 주요에너지원별발전단가저감형기술 86 < 표 2-13> 정부보급정책별맞춤형 R&D 예시 87 < 표 2-14> 1차에너지기준신^재생에너지비중목표 90 < 표 2-15> 1차에너지기준원별비중목표 90 < 표 2-16> 정부보급정책별맞춤형 R&D 예시 91 < 표 2-17> 에너지원별기술개발목표 ( 총괄 ) 92 < 표 2-18> 에너지원별기술개발로드맵 93 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황 < 표 3-1> 세계각국의신^재생에너지공급비중 (2013년기준 ) 100 < 표 3-2> 신^재생에너지잠재량신규정의 104 < 표 3-3> 신^재생에너지전체잠재량 104 < 표 3-4> 태양에너지이론적잠재량 107 < 표 3-5> 태양에너지지리적잠재량 109 < 표 3-6> 태양에너지기술적잠재량 110 < 표 3-7> 육상풍력자원잠재량산정개요 111 < 표 3-8> 해상풍력자원잠재량산정개요 111 < 표 3-9> 행정구역별이론적풍력자원잠재량 112 < 표 3-10> 행정구역별지리적풍력자원잠재량 114 < 표 3-11> 행정구역별기술적풍력자원잠재량 114 < 표 3-12> 바이오에너지이론적잠재량 118 < 표 3-13> 바이오에너지지리적잠재량 120 < 표 3-14> 바이오에너지기술적잠재량 121 < 표 3-15> 국내가연성폐기물의종류별지리적에너지잠재량산출결과 (2013년기준 ) 127 < 표 3-16> 국내가연성폐기물의시도별지리적에너지잠재량산출결과 (2013년기준 ) 128 < 표 3-17> 폐기물분야의에너지잠재량집계 (2013년기준 ) 131 < 표 3-18> 미국및아이슬랜드에서의지열자원분포와이를통한발전및지역난방활용사례로본전세계이론적잠재량 132 < 표 3-19> 지열분포및부존량계산을위한열물성자료통계 134 < 표 3-20> 심도구간별발전량산정결과 135 < 표 3-21> 심도구간별기술적잠재량산정결과 139 < 표 3-22> 수력잠재량의정의 144 < 표 3-23> 전국수계별잠재량 144 < 표 3-24> 잠재량의환산자료 144 < 표 3-25> 한강수계잠재량 144 < 표 3-26> 낙동강수계잠재량 145 < 표 3-27> 금강수계잠재량 146 < 표 3-28> 섬진강수계잠재량 146 < 표 3-29> 영산강수계잠재량 146 < 표 3-30> 제주도수력잠재량 147 < 표 3-31> 행정구역별수력잠재량 147 < 표 3-32> 조류에너지잠재량산정기준 155 < 표 3-33> 조력에너지잠재량산정기준 155 < 표 3-34> 파력에너지잠재량산정기준 156 < 표 3-35> 해수온도차에너지잠재량산정기준 156 < 표 3-36> 국내해양에너지총잠재량 157 < 표 3-37> 해양에너지원별잠재량 ( 설비용량기준 ) 157 < 표 3-38> 해양에너지원별잠재량 ( 연간발전량기준 ) 158 < 표 3-39> 해양에너지원별잠재량 ( 석유환산톤기준 ) 158 < 표 3-40> 행정구역별조류에너지잠재량 160 < 표 3-41> 행정구역별조력에너지잠재량 161 < 표 3-42> 행정구역별해수온도차발전잠재량 162 < 표 3-43> 부생수소외부공급가능량 166 < 표 3-44> 과제유형구분 173 < 표 3-45> 참여주체별정부지원범위 174 < 표 3-46> 사업추진체계 175 < 표 3-47> 사업추진절차 ( 단기과제의경우 ) 176 < 표 3-48> 사업추진절차 ( 중장기과제의경우 ) 177 < 표 3-49> 사업추진절차 ( 품목지정공모의경우 ) 178 < 표 3-50> 연도별 / 분야별신 재생에너지연구개발비투자실적 (1988년 ~2015년 ) 180 < 표 3-51> 연도별신 재생에너지연구개발비투자실적 (1988년 ~2015년 ) 182 < 표 3/2/1-1> 수소생산기술의분류 201 < 표 3/2/1-2> 우리나라가성소다생산량규모 203 < 표 3/2/1-3> 제철가스의조성 204 < 표 3/2/1-4> 국내산업용수소총공급가능량 205 < 표 3/2/1-5> 국내유통되는수소의생산공정별비율 206

5 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER < 표 3/2/1-6> 수소의공급단가추정치 206 < 표 3/2/1-7> 미래창조과학부의대표적인연구개발사업내용 214 < 표 3/2/1-8> 산업통상자원부수소분야연구개발비지원실적 (2009년 ~2016년 ) 215 < 표 3/2/1-9> 친환경차보급 인프라구축목표 ( 누적 ) 222 < 표 3/2/1-10> 수소연료전지차보급대수와수소충전소구축대수비교 222 < 표 3/2/1-11> ISO/TC 197 표준화된문서 225 < 표 3/2/1-12> 제 개정중인문서 ( 월기준 ) 226 < 표 3/2/2-1> 연료전지의종류 232 < 표 3/2/2-2> 연료전지종류별응용제품 233 < 표 3/2/2-3> 국내외판매중인발전용연료전지대표제품비교 236 < 표 3/2/2-4> 국내외판매중인주택 건물용연료전지제품비교 238 < 표 3/2/2-5> 연료전지자동차의에너지절감및환경개선효과 239 < 표 3/2/2-6> 연료전지자동차사양비교 240 < 표 3/2/2-7> 연료전지자동차시장규모 242 < 표 3/2/2-8> 주요국가수소연료전지 R&D 프로그램 243 < 표 3/2/2-9> 발전용연료전지주요 Player별동향 245 < 표 3/2/2-10> 건물주택용연료전지주요 Player 동향 (2015년기준 ) 247 < 표 3/2/2-11> 수송용연료전지주요 Player 동향 (2015년기준 ) 248 < 표 3/2/2-12> 국가별수소연료전지주요지원프로그램 250 < 표 3/2/2-13> 정부예상연료전지보급량 252 < 표 3/2/2-14> 수소충전소설치현황 (2015년기준 ) 257 < 표 3/2/2-15> 연도별연료전지차및충전소보급계획 (2015년기준 ) 258 < 표 3/2/3-1> IGCC와기타발전방식의비교 269 < 표 3/2/3-2> 석탄화학산업에이용되는주요반응형태비교 273 < 표 3/2/3-3> 신규석탄화력발전소에적용되는 CO 2 발생량허용기준 279 < 표 3/2/3-4> 제 5-7차전력수급기본계획에반영석탄 IGCC 계획의변화 280 < 표 3/2/3-5> 가스화기형태별합성가스생산량 년이력과 2020년예상추이 284 < 표 3/2/3-6> IGCC 기술발전에따른세대구분 285 < 표 3/2/3-7> 일본환경성에서제시한석탄화력발전규모별최적가용기술 288 < 표 3/2/3-8> 대표적인상용규모 IGCC 플랜트 (1) 293 < 표 3/2/3-9> 대표적인상용규모 IGCC 플랜트 (2) 294 < 표 3/2/3-10> 세계 10대합성가스생산가스화설비 298 < 표 3/2/3-11> 석탄가스화분야국내외주요기업들의최근동향 299 < 표 3/2/3-12> 중국의석탄액화 (CTL) 플랜트현황 302 < 표 3/2/3-13> 2030년까지비재래형석유대체연료생산량전망 307 < 표 3/2/3-14> 추진중인대표적 IGCC+CCS 프로젝트 307 < 표 3/2/3-15> 석탄가스화기술종류 310 < 표 3/2/3-16> 국내 IGCC 기술수준현황 311 < 표 3/2/3-17> 중국자체개발한석탄가스화기술의상세내용 315 < 표 3/2/3-18> 석탄가스화기술과시장에대한 SWOT 분석 323 < 표 3/2/4-1> 태양광모듈 Top 10 (2015년기준 ) 기업의사업성과 333 < 표 3/2/4-2> 연도별국내태양광보급용량 ( 예측치 ) 337 < 표 3/2/4-3> 신 재생에너지및태양광분야산업통계 340 < 표 3/2/4-4> 태양광가치사슬별국내생산용량 340 < 표 3/2/4-5> 국내태양광산업의밸류체인별주요기업 341 < 표 3/2/4-6> 태양광가치사슬별국가별점유율현황 (2014년) 342 < 표 3/2/4-7> 국내태양광주요품목별매출액현황 (2014년실적 ) 343 < 표 3/2/4-8> 국외태양광관련주요기업및사업내용 344 < 표 3/2/4-9> 국내태양광관련주요기업및사업내용 345 < 표 3/2/4-10> 일본의태양광발전차액지원 (FIT) 제도의연도별기준금액변화 350 < 표 3/2/4-11> 2016년중국의태양광지원정책 352 < 표 3/2/4-12> 1차에너지기준신 재생에너지원별비중 (%) 목표 353 < 표 3/2/4-13> 국내보급사업별태양광설치용량 361 < 표 3/2/4-14> 태양전지종류별효율및특징 362 < 표 3/2/4-15> 상용화된태양광기술의효율현황 366 < 표 3/2/4-16> 국내태양광산업의강점 / 약점 / 기회 / 위협 (SWOT) 분석 375 < 표 3/2/5-1> 태양열집열기분류 380 < 표 3/2/5-2> 태양열발전방식요약 387 < 표 3/2/5-3> 2012년말주요국가에서작동되고있는태양열시스템총용량 (2015년통계자료 ) 394 < 표 3/2/5-4> 2012년에국가별로설치된태양열집열기면적 (2015년통계자료 ) 395 < 표 3/2/5-5> 우리나라의태양열보급추이 419 < 표 3/2/5-6> 주택지원사업을통한태양열설비에대한보조금지원기준 ( 공고 ) 420 < 표 3/2/5-7> 건물지원사업을통한태양열설비에대한보조금지원기준 ( 공고 ) 420 < 표 3/2/6-1> 유럽지역해상풍력발전단지현황 438 < 표 3/2/6-2> 중국의해상풍력년도별설비용량 440 < 표 3/2/6-3> 2015년완공된해상풍력발전단지 441

6 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER < 표 3/2/6-4> 일본의해상풍력현황 442 < 표 3/2/6-5> 서남해해상풍력추진계획 445 < 표 3/2/6-6> 2014년판매량기준상위 15개기업 446 < 표 3/2/6-7> Suzlon의국내외부품공급망 449 < 표 3/2/6-8> 풍력발전기용량별세계시장점유율 449 < 표 3/2/6-9> 용량별시장점유율상위 3개기업 449 < 표 3/2/6-10> 풍력발전기술수준비교 457 < 표 3/2/6-11> 풍력발전대분류의기술수준비교 457 < 표 3/2/6-12> 국내풍력산업 SWOT 분석 459 < 표 3/2/7-1> 전력원별수명주기에대한온실가스배출량 462 < 표 3/2/7-2> 수력잠재량의정의 465 < 표 3/2/7-3> 국내의수계별수력잠재량 465 < 표 3/2/7-4> 수계별시설용량및연간발전량산정결과 466 < 표 3/2/7-5> 국내수력개발추진현황 468 < 표 3/2/7-6> 국가별수력시설용량 469 < 표 3/2/7-7> 대수력발전소현황 471 < 표 3/2/7-8> 연료원별발전설비용량및전력거래량 471 < 표 3/2/7-9> 소수력발전소현황 472 < 표 3/2/7-10> 주요국수력발전설비용량및발전량현황 473 < 표 3/2/7-11> 국가별소수력구분기준 474 < 표 3/2/7-12> 해외소수력발전보급현황 475 < 표 3/2/7-13> 신 재생에너지사업수력분야연구과제목록 476 < 표 3/2/7-14> 국가별수차제작업체현황 478 < 표 3/2/8-1> 1차에너지원별수요전망 481 < 표 3/2/8-2> 해양에너지상용화를위한국가 R&D 연구현황 483 < 표 3/2/8-3> 국내조력발전개발계획 484 < 표 3/2/8-4> 국내조류발전개발계획 484 < 표 3/2/8-5> 운영중인조력발전소현황 487 < 표 3/2/8-6> 해양에너지국내외기술상용화수준 489 < 표 3/2/8-7> 해양에너지국내외기술수준 489 < 표 3/2/8-8> 우리나라의파력발전기술개발현황 (2016년초기준 ) 493 < 표 3/2/8-9> 우리나라의조력발전기술개발현황 (2016년기준 ) 497 < 표 3/2/8-10> 우리나라의조력발전기술개발현황 (2014년초기준 ) 501 < 표 3/2/8-11> 해수온도차발전역사 503 < 표 3/2/8-12> 우리나라의해수염도차이용기술개발현황 507 < 표 3/2/8-13> 주요해양에너지개발현황 510 < 표 3/2/8-14> 국가별해양에너지실증시험장운영현황 512 < 표 3/2/8-15> 신^재생에너지공급인증서가중치 516 < 표 3/2/9-1> 지열발전방식별투자비용 (CAPEX) 범위 530 < 표 3/2/9-2> 지열발전방식별 LCOE 범위 531 < 표 3/2/9-3> 유럽국가들의 FIT 및 FIP 제도 532 < 표 3/2/9-4> WGC 2015에서발표된연도별, 분야별전세계직접이용설비량및이용량분포 533 < 표 3/2/9-5> EU 국가들의지열직접이용 NREAP 목표와진척도 535 < 표 3/2/9-6> 한국에너지공단신 재생에너지보급보조사업에의한지열분야보조금지원현황 537 < 표 3/2/9-7> 공공건물설치의무화법에따라한국에너지공단에제출된지열분야시공계획 538 < 표 3/2/9-8> 지난 5년간발전설비증가량 ( 절대량및비율 ) 상위 5위국가 541 < 표 3/2/9-9> 발전방식별단위발전기 (turbine unit) 의용량과연간발전량평균 (hybrid 방식제외 ) 542 < 표 3/2/9-10> 지열직접이용상위 5위국가의설비및이용량 544 < 표 3/2/9-11> 인구대비및면적대비지열직접이용상위 5위국가 545 < 표 3/2/9-12> WGC 2015에보고된 2014년 12월 31일우리나라의직접이용현황 546 < 표 3/2/9-13> 최근 5년간신^재생에너지기술개발사업지열분야연구개발비지원현황 552 < 표 3/2/9-14> 지난 10년간한국에너지기술평가원을통해지원된지열분야연구개발과제리스트 553 < 표 3/2/10-1> 국내외바이오에너지기술개발동향 565 < 표 3/2/10-2> 수송용바이오연료생산기술특허수준분석표 578 < 표 3/2/10-3> 바이오에탄올 Supply Chain 583 < 표 3/2/10-4> 바이오부탄올 Supply Chain 584 < 표 3/2/10-5> 바이오디젤 Supply Chain 585 < 표 3/2/10-6> 바이오가스 Supply Chain 585 < 표 3/2/10-7> 바이오에너지 SWOT 분석 587 < 표 3/2/11-1> 전통적폐기물에너지화기술과최신열분해에의한폐기물에너지화기술비교 592 < 표 3/2/11-2> 전세계대륙별폐기물관리시장의투자전망 594 < 표 3/2/11-3> 국내폐기물고형연료제품별생산현황 599 < 표 3/2/11-4> 해외폐기물고형연료전용발전기술의개발사례 601 < 표 3/2/11-5> 해외폐기물가스화기술의대표적인기술개발사례 601 < 표 3/2/11-6> 해외폐기물열분해유화기술의대표적인기술개발사례 602 < 표 3/2/11-7> 국내고형연료전용발전기술의기술개발사례 604

7 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER < 표 3/2/11-8> 열분해유화기술의기술개발현황 605 < 표 3/2/11-9> 유럽 MBT플랜트업체및설치실적 606 < 표 3/2/11-10> 유럽의중소형폐기물소각발전시설 607 < 표 3/2/11-11> 미국의폐기물에너지화시설현황 608 < 표 3/2/11-12> 미국의고형연료화및전용발전시설의현황 609 < 표 3/2/11-13> 캐나다의폐기물에너지화시설사례 610 < 표 3/2/11-14> 일본의폐기물에너지화시설의보급현황 611 < 표 3/2/11-15> 2012년생활및사업장폐기물소각시설로부터생산된에너지현황 613 < 표 3/2/11-16> 국내고형연료제품관련시설현황 613 < 표 3/2/12-1> 해수열원열펌프의종류및특성 618 < 표 3/2/12-2> 건물냉난방용해수열원히트펌프의보급설치현황 626 < 표 3/2/12-3> 해수부친환경에너지사업에의한해수열원히트펌프설치현황 627 < 표 3/2/12-4> 해수열원냉난방시스템설치현황및신^재생에너지생산량 627 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 < 표 4-1> 신^재생에너지설비 KS인증대상품목 (16개) 및제품시험위탁시험기관 (14개) 645 < 표 4-2> 설계평가기관, 성능검사기관지정현황및검사항목 649 < 표 4-3> 연도별혼합의무비율 653 < 표 4-4> 전력정보화및정책지원사업연도별정책채택실적 (2013년 ~2015년 ) 657 < 표 4-5> 연도별신^재생에너지공급비중 660 < 표 4-6> 단계별주택지원사업추진방향및세부내용 662 < 표 4-7> 연도별주택지원사업예산지원실적 664 < 표 4-8> 주택형태별주택지원사업지원실적 ('15년말기준 ) 665 < 표 4-9> 에너지원별주택지원사업지원실적 ('15년말기준 ) 665 < 표 4-10> 지역별주택지원사업지원실적 666 < 표 4-11> 연도별건물지원사업지원실적 670 < 표 4-12> '96 '15년신^재생에너지원별지원사업수 675 < 표 4-13> 지역지원사업연도별지원사업수및예산 675 < 표 4-14> 지역지원사업에너지원별지원실적 676 < 표 4-15> 지자체별지역지원사업지원현황 676 < 표 4-16> 지역지원사업주요지원현황 677 < 표 4-17> 융복합지원사업모델 681 < 표 4-18> 융복합지원사업지역및연도별지원현황 683 < 표 4-19> 융복합지원사업에너지원연도별지원현황 685 < 표 4-20> 설치계획서검토현황및설비투자계획현황 692 < 표 4-21> 연도별원별신^재생에너지설치의무화사업보급잠재량 693 < 표 4-22> 연도별의무공급량비율 694 < 표 4-23> 연도별별도의무공급량 694 < 표 4-24> 신^재생에너지공급의무화 (RPS) 제도추진체계 696 < 표 4-25> 신^재생에너지원별공급인증서가중치 696 < 표 4-26> RPS 신규설비증설실적 ('15.12월말기준 ) 697 < 표 4-27> 연도별태양광판매사업자선정제도추진실적 698 < 표 4-28> 적용대상전원의적용기준및기준가격 700 < 표 4-29> 신^재생에너지발전차액지원제도기준가격표 ( 태양광전원 ) 701 < 표 4-30> 신^재생에너지발전차액지원현황 ('15.12월말기준 ) 702 < 표 4-31> 신^재생에너지금융지원사업자금지원기준 707 < 표 4-32> 신^재생에너지금융지원사업지원금액 707 < 표 4-33> 신^재생에너지금융지원사업연도별지원건수및금액 709 < 표 4-34> 기업규모별지원현황 710 < 표 4-35> IRENA의주요업무 714 < 표 4-36> 2016년 IRENA 납부분담금 ( 상위 11개국 +EU) 714 < 표 4-37> IRENA의분야별^부서별주요사업내용 (2016년 ~2017년 ) 715 < 표 4-38> IEA/REWP 산하기술협력프로그램 717 < 표 4-39> 신^재생에너지참여프로그램 718 < 표 4-40> 2011년도해외진출지원사업지원내역 728 < 표 4-41> 2012년도해외진출지원사업지원내역 729 < 표 4-42> 2013년도해외진출지원사업지원내역 729 < 표 4-43> 2014년도해외진출지원사업지원내역 730 < 표 4-44> 2015년도해외진출지원사업지원내역 730 < 표 4-45> 2016년도해외진출지원사업지원내역 ('16. 5월기준 ) 731

8 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER 그림목차제1편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향 [ 그림 1-1] 세계에너지수요증가 3 [ 그림 1-2] 세계 1차에너지수요와이산화탄소배출시나리오 4 [ 그림 1-3] 2014년-2040년, 주요지역별에너지수요의변화 6 [ 그림 1-4] 에너지원별전력생산량 8 [ 그림 1-5] 6DS와 2DS의온실가스배출저감을위한기술별기여도 10 [ 그림 1-6] 4DS와 2DS의온실가스배출저감을위한기술별기여도 11 [ 그림 1-7] 2DS의온실가스배출저감을위한부문별, 기술별기여도 11 [ 그림 1-8] 2DS에서세계발전믹스 (2013년 ~2050년 ) 12 [ 그림 1-9] 6DS에비해 2DS에서발전부문이산화탄소배출량을줄이는핵심기술 (2013년 ~2050년 ) 13 [ 그림 1-10] 2DS에서저탄소발전기술의보급속도 13 [ 그림 1-11] 세계최종에너지에서재생에너지의비중 (2014년) 14 [ 그림 1-12] 세계전력생산에서재생에너지의비중 (2015년) 17 [ 그림 1-13] 세계재생에너지발전설비 : 세계, EU-28, BRICS 및상위 7개국 ( 수력제외 ) 18 [ 그림 1-14] 태양광과풍력의발전단가현황및전망 19 [ 그림 1-15] 2012년과 2040년세계발전설비용량과기술별설비용량증가전망 22 [ 그림 1-16] 재생에너지발전 ( 대수력제외 ) 과연료에대한세계신규투자 (2005년-2015년) 25 [ 그림 1-17] 재생에너지발전과연료에대한지역별, 국가별투자현황 (2005년-2015년) 25 [ 그림 1-18] 기술별, 그룹별재생에너지신규투자, 2015년 26 [ 그림 1-19] 세계재생에너지분야일자리현황 26 [ 그림 1-20] 세계태양광누적용량및연도별추가량 28 [ 그림 1-21] 세계주요국태양광용량및 2015년추가량 29 [ 그림 1-22] 세계풍력용량증가추이및연도별추가량 30 [ 그림 1-23] 세계주요국풍력용량및 2015년추가량 31 [ 그림 1-24] 세계상위 10대풍력제조사의시장점유율 32 [ 그림 1-25] 최종에너지소비중바이오매스의비중과최종소비부문별비중, 2014년 33 [ 그림 1-26] 세계지역별바이오에너지발전량증가추세 34 [ 그림 1-27] 세계수력발전용량, 세계상위 6개국비중과나머지 36 [ 그림 1-28] 수력용량과추가량, 2015년신규용량상위 9개국 37 [ 그림 1-29] 독일에서재생에너지기반의전력생산추이 44 [ 그림 1-30] 2015년독일재생에너지기술별발전설비용량비중 44 [ 그림 1-31] 영국총발전량에서재생에너지비중 (2016 년 ) 49 제 2 편국내신 재생에너지현황 [ 그림 2-1] 국내에너지수입액추이 (1990년 ~2015년 ) 57 [ 그림 2-2] 1차에너지원별공급추이 (1990년 ~2015년 ) 58 [ 그림 2-3] 1차에너지공급구성비 (1990년 ~2015년 ) 58 [ 그림 2-4] 에너지원별최종에너지소비 59 [ 그림 2-5] 부문별최종에너지소비 59 [ 그림 2-6] 산업부문에너지원별소비추이및비중 60 [ 그림 2-7] 가정 상업부문에너지원별소비추이및비중 60 [ 그림 2-8] 수송부문에너지원별소비추이및비중 61 [ 그림 2-9] 글로벌 IT 기업의에너지신시장진출현황 (2015년) 64 [ 그림 2-10] 4 大분야에너지신산업 64 [ 그림 2-11] 2030년에너지신산업정책방향 65 [ 그림 2-12] 국내신^재생에너지보급목표 66 [ 그림 2-13] 이웃간거래모델 67 [ 그림 2-14] 에너지바우처전달및관리체계 68 [ 그림 2-15] 원별발전단가저감시나리오 86 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황 [ 그림 3-1] 전국연평균 1일수평면전일사량자원분포도 106 [ 그림 3-2] 태양에너지의지리적잠재량 108 [ 그림 3-3] 육상및해상풍력자원잠재량지도 113 [ 그림 3-4] 한반도고해상도풍력자원지도 115 [ 그림 3-5] 풍력설비보급현황 ( 월말 ) 117 [ 그림 3-6] 폐기물에너지잠재량의구분 124 [ 그림 3-7] 폐기물발생량변화추이 125 [ 그림 3-8] 폐기물처리방법변화추이 125 [ 그림 3-9] 국내가연성폐기물의지리적에너지잠재량지도 (2013년기준 ) 130 [ 그림 3-10] 폐합성고분자폐기물및유기성오니류의지리적에너지잠재량지도 (2013년기준 ) 130 [ 그림 3-11] 열물성분포도 133 [ 그림 3-12] 이론적지열잠재량분포 136

9 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER [ 그림 3-13] 조건별개발제한지역 138 [ 그림 3-14] 국내지리적잠재량개발가능지역분포도 141 [ 그림 3-15] 국내기술적잠재량대상지역분포도 142 [ 그림 3-16] 한강수계 145 [ 그림 3-17] 낙동강수계 145 [ 그림 3-18] 금강수계 145 [ 그림 3-19] 섬진강수계 146 [ 그림 3-20] 영산강수계 146 [ 그림 3-21] 제주도수력 147 [ 그림 3-22] 시군구수력이론적잠재량주제도 148 [ 그림 3-23] 시군구수력지리적잠재량주제도 148 [ 그림 3-24] 시군구수력기술적잠재량주제도 149 [ 그림 3-25] 연평균강수량분포도 149 [ 그림 3-26] 수력에너지밀도분포도 149 [ 그림 3-27] 표준유역누적수력에너지밀도분포도 150 [ 그림 3-28] 국내소규모수력발전소현황 150 [ 그림 3-29] 조류발전장치 152 [ 그림 3-30] 세계최대규모의시화조력발전소 152 [ 그림 3-31] 파력발전장치 153 [ 그림 3-32] 해수온도차발전원리 154 [ 그림 3-33] 행정구역구분 159 [ 그림 3-34] 표층평균유속분포 160 [ 그림 3-35] 평균조차분포 161 [ 그림 3-36] 연평균유의파고및파주기분포 162 [ 그림 3-37] 9월표층수온과심층수온분포 163 [ 그림 3-38] 부생수소생산량현황 167 [ 그림 3-39] 혐기발효기술을이용한수소생산잠재량 168 [ 그림 3-40] TRL(Technology Readiness Level) 단계별정의 173 [ 그림 3-41] 기술개발성과물사진 183 [ 그림 3-42] 두산중공업 3MW 해상풍력발전시스템 184 [ 그림 3-43] 유니슨 2MW 시스템 185 [ 그림 3-44] 효성 5MW 해상풍력시스템 185 [ 그림 3-45] 모니터링사업에투입된연료전지승용차및연료전지버스 187 [ 그림 3-46] 300m 3 급바이오가스저장조 190 [ 그림 3-47] 1MW급지열발전건설현장 193 [ 그림 3-48] 10MWe RDF 전용열병합발전소 194 [ 그림 3/2/1-1] 소금물전기분해법 202 [ 그림 3/2/1-2] 매립지가스 ( 바이오가스 ) 개질기술 203 [ 그림 3/2/1-3] 미국에너지부의수소연료전지예산추이 208 [ 그림 3/2/1-4] 정부지원연구개발사업 214 [ 그림 3/2/1-5] 바이오수소생산을위한모식도 217 [ 그림 3/2/1-6] 울산수소타운개략도 219 [ 그림 3/2/1-7] 포스코의합성천연가스공정 220 [ 그림 3/2/1-8] 수소에너지기술은지속가능한미래를만드는핵심기술 224 [ 그림 3/2/2-1] 연료전지용도별출하량및용량 229 [ 그림 3/2/2-2] 연료전지의기본구성 230 [ 그림 3/2/2-3] 세계연료전지시스템시장규모 235 [ 그림 3/2/2-4] 세계분산발전용연료전지시장전망 (2014년-2019년) 237 [ 그림 3/2/2-5] 현대자동차투싼ix 연료전지자동차와엔진모듈 241 [ 그림 3/2/2-6] 세계수송용연료전지시장전망 (2014년-2019년) 241 [ 그림 3/2/2-7] 국내발전용연료전지보급현황 ( 월 ) 252 [ 그림 3/2/2-8] 경기그린에너지의세계최대연료전지발전소 253 [ 그림 3/2/2-9] 일본가정용연료전지보급현황및가격저감추이 254 [ 그림 3/2/2-10] ene-field 프로젝트추진체계및설치국가 254 [ 그림 3/2/2-11] 울산수소타운사진및개요 255 [ 그림 3/2/2-12] 수소충전소국내보급계획 258 [ 그림 3/2/2-13] FCH JU 연료전지버스프로젝트성과 259 [ 그림 3/2/2-14] EU 연료전지버스실증현황 ( 월기준 ) 260 [ 그림 3/2/3-1] 석탄가스화복합 (IGCC) 발전의공정개요도 267 [ 그림 3/2/3-2] 공해물질 /CO 2 무배출 (Zero Emission) 석탄화력발전개념도 270 [ 그림 3/2/3-3] 미국 EPA의 CO 2 기준대비현재 / 미래의석탄화력발전기술별 MWh당 CO 2 발생량 272 [ 그림 3/2/3-4] 발전기술별발전효율과 CO 2 저감효과 278 [ 그림 3/2/3-5] 한국 1호기석탄 300MW급 IGCC 발전소모습 ( 월 ) 280 [ 그림 3/2/3-6] 한국 IGCC 중장기추진전략 281 [ 그림 3/2/3-7] 국내청정석탄기술분야설치용량및시장규모전망 282 [ 그림 3/2/3-8] 미국 Kemper IGCC 플랜트주요설비구성모습 286

10 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER [ 그림 3/2/3-9] 미국에드워드포츠 618MW 전기생산석탄 IGCC 발전소전경 286 [ 그림 3/2/3-10] 일본 167MW 규모 CoolGen 실증플랜트전경 ( 월 ) 288 [ 그림 3/2/3-11] 일본 250MW급공기사용 IGCC 플랜트전경 290 [ 그림 3/2/3-12] 중국 GreenGen IGCC 실증프로젝트조감도 291 [ 그림 3/2/3-13] 중국 GreenGen IGCC 플랜트전경 291 [ 그림 3/2/3-14] 중국 Yankuang Group IGCC와메탄올병산플랜트전경 292 [ 그림 3/2/3-15] 중국 Yankuang Group IGCC와메탄올병산시스템공정흐름도 292 [ 그림 3/2/3-16] 전세계원료별합성가스 2014년생산량과건설및계획용량 295 [ 그림 3/2/3-17] 전세계원료별합성가스생산량 2015년현황과 2020년증가예상 296 [ 그림 3/2/3-18] 석탄사용합성가스의세계지역별 2015년생산량및 2020년예측규모 296 [ 그림 3/2/3-19] 생산합성가스의최종활용처 (2014년) 297 [ 그림 3/2/3-20] 세계석탄액화시장에서각국가별생산예측량 297 [ 그림 3/2/3-21] 남아공 Sasol사의석탄 / 천연가스사용간접액화를통한화학원료물질생산과정 300 [ 그림 3/2/3-22] 중국에기술수출한미국 HTI사의 600톤 / 일급석탄액화파일롯플랜트전경 301 [ 그림 3/2/3-23] 중국의석탄액화공장건설위치 304 [ 그림 3/2/3-24] 중국선화그룹의네이멍구직접액화플랜트 304 [ 그림 3/2/3-25] 일본 150톤 / 일급 NEDOL 석탄직접액화플랜트전경 305 [ 그림 3/2/3-26] 호주빅토리아주에건설운영된 50톤 / 일급일본 BCL 석탄직접액화파일럿플랜트전경 306 [ 그림 3/2/3-27] 년기간의세계 IGCC 시장예측규모 308 [ 그림 3/2/3-28] 국내 20톤 / 일급분류층석탄가스화 Test-bed 전경 311 [ 그림 3/2/3-29] 미국신규발전소의건설비용증가추세 312 [ 그림 3/2/3-30] 미국 EPRI에서추진예정인 IGCC+CCS Initiative의계획요약 313 [ 그림 3/2/3-31] 미국 DOE의청정석탄연구프로그램중 IGCC를통한석탄화력 CO 2 저감비용저감연구개발목표 314 [ 그림 3/2/3-32] 2004년초기기획된일정에따라 2014년에도진행된일본의청정석탄기술개발로드맵 316 [ 그림 3/2/3-33] 일본의석탄화력분야효율향상기술전략 316 [ 그림 3/2/3-34] 일본의 LNG 및석탄화력발전기술과발생 CO 2 회수이용기술로드맵 317 [ 그림 3/2/3-35] 일본 MHI사제시한고효율석탄화력발전및 CCS 로드맵 317 [ 그림 3/2/3-36] 일본 IGCC 실증발전소공정흐름도 318 [ 그림 3/2/3-37] 국외석탄직접액화기술공정흐름도 319 [ 그림 3/2/3-38] 1 2차오일쇼크이후본격건설된 IGCC 실증발전소와원유가격연도별대비 322 [ 그림 3/2/4-1] 태양광발전시스템및구성요소 329 [ 그림 3/2/4-2] 부하의종류에따른태양광발전시스템구분 330 [ 그림 3/2/4-3] 태양전지의기본구조및작동원리 331 [ 그림 3/2/4-4] 세계태양광설치시장현황 335 [ 그림 3/2/4-5] 세계태양광설치량과모듈가격전망 335 [ 그림 3/2/4-6] 기술별태양광모듈 ( 결정질 / 박막 ) 출하량비중비교 336 [ 그림 3/2/4-7] 2015년태양광발전연간및누적설치용량 337 [ 그림 3/2/4-8] 2014년국가별태양광셀및모듈생산비중 339 [ 그림 3/2/4-9] 대형태양광발전소개발을통한해외진출사례 343 [ 그림 3/2/4-10] Solar America Initiative(SAI) 의태양광발전단가목표 347 [ 그림 3/2/4-11] Sunshot Initiative Project(SIP) 의태양광발전단가목표 348 [ 그림 3/2/4-12] 국가별태양광수요점유율추이 355 [ 그림 3/2/4-13] 세계대형태양광설치량과소형태양광설치량현황및전망 356 [ 그림 3/2/4-14] 2015년주요국가별전력수요대비태양광발전량공급비중 359 [ 그림 3/2/4-15] 태양전지종류별세계최고효율추이 362 [ 그림 3/2/4-16] 결정질실리콘태양전지의다양한형태및특성비교 365 [ 그림 3/2/4-17] 최근태양전지종류별모듈효율 366 [ 그림 3/2/4-18] 상용화된박막태양전지군의소자구조도식도 368 [ 그림 3/2/4-19] CdTe 박막태양전지의구조및박막공정 369 [ 그림 3/2/4-20] 최고효율을보이는 CIGS 박막태양전지의단면및향후개발해야할과제 370 [ 그림 3/2/4-21] 인천테크노파크에설치된염료감응형태양광모듈창호 371 [ 그림 3/2/4-22] 플렉시블유기박막태양광모듈및시제품 372 [ 그림 3/2/5-1] 일사광선의파장분포 377 [ 그림 3/2/5-2] 지표면도달일사광선의형태 377 [ 그림 3/2/5-3] 설비형태양열시스템 378 [ 그림 3/2/5-4] 자연형태양열시스템의예 379 [ 그림 3/2/5-5] 태양열발전시스템구성개략도 379 [ 그림 3/2/5-6] 접시형태양열발전시스템의예 380 [ 그림 3/2/5-7] 태양열집열기의종류 381 [ 그림 3/2/5-8] 집열기의집열성능곡선 382 [ 그림 3/2/5-9] 소규모용량의가정용태양열축열조 383 [ 그림 3/2/5-10] 태양열온수기 ( 자연순환식 ) 384 [ 그림 3/2/5-11] 전형적인태양열난방시스템 385 [ 그림 3/2/5-12] 계간축열조가있는태양열블럭히팅시스템개념도 385 [ 그림 3/2/5-13] 태양열발전시스템종류 387 [ 그림 3/2/5-14] 타워형태양열발전시스템개요도 ( 대구 200kW 태양열발전설비 ) 388

11 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER [ 그림 3/2/5-15] 2014년말작동중에있는주요재생에너지원별용량및연간생산량 393 [ 그림 3/2/5-16] 2013년말작동중에있는액체식태양열집열기의용도별분포 393 [ 그림 3/2/5-17] 2013년에주요국가에서신규로설치된태양열집열기 396 [ 그림 3/2/5-18] 연도별태양열설치면적및시장증가율 396 [ 그림 3/2/5-19] 덴마크의태양열지역난방시스템보급및계획현황 397 [ 그림 3/2/5-20] Vast solar energy 398 [ 그림 3/2/5-21] China, 1MW molten salt 흡수기시험현장 400 [ 그림 3/2/5-22] 중국내부지 CSP를위한부지적합성및계획중인프로젝트현황 401 [ 그림 3/2/5-23] Germany, CSP 연구분야 401 [ 그림 3/2/5-24] Greece, HYDROSOL 기술개발현황 402 [ 그림 3/2/5-25] United Arab Emirates, SHAMS-1 프로젝트 404 [ 그림 3/2/5-26] 2016년현재까지개발된다양한형태의헬리오스탯 405 [ 그림 3/2/5-27] 연도별실제설치된헬리오스탯의크기분포 406 [ 그림 3/2/5-28] 건물외자재형 (Facade 및지붕일체형 ) 집열장치가설치된건물사례 407 [ 그림 3/2/5-29] 대용량의계간축열조 409 [ 그림 3/2/5-30] 신^재생에너지융복합지역난방시스템 ( 오슬로근교의 Lillestrom) 411 [ 그림 3/2/5-31] EU의태양열보급로드맵 2030년 414 [ 그림 3/2/5-32] 태양열지역난방시스템 416 [ 그림 3/2/5-33] 200kW급타워형태양열발전시스템 417 [ 그림 3/2/6-1] 고대페르시아의풍차 424 [ 그림 3/2/6-2] 네델란드의풍차 425 [ 그림 3/2/6-3] 찰스브러시가개발한최초의풍력발전기 426 [ 그림 3/2/6-4] 풍력발전기의작동원리 427 [ 그림 3/2/6-5] 풍력발전기의대형화추세 428 [ 그림 3/2/6-6] 세계최대용량의풍력발전기 429 [ 그림 3/2/6-7] 세계 10대풍력발전시장국가 430 [ 그림 3/2/6-8] 2015년풍력발전설비신규설치용량 432 [ 그림 3/2/6-9] 2015년풍력발전설비누적설치용량 433 [ 그림 3/2/6-10] 대륙별풍력발전설비신규설치용량 434 [ 그림 3/2/6-11] 2016년 ~ 2020년세계풍력시장전망 435 [ 그림 3/2/6-12] 2016년 ~ 2020년대륙별신규풍력설비용량전망 436 [ 그림 3/2/6-13] 미국최초의해상풍력발전단지 438 [ 그림 3/2/6-14] 2015년기준세계해상풍력누적설비용량 439 [ 그림 3/2/6-15] 국내풍력발전신규설비용량 444 [ 그림 3/2/6-16] 서남해해상풍력발전단지 445 [ 그림 3/2/6-17] 세계 10대풍력발전기제작사 447 [ 그림 3/2/6-18] 2013년 ~2014년수주및판매실적변화 447 [ 그림 3/2/6-19] 세계 10대풍력발전기제작사의글로벌마켓지위 448 [ 그림 3/2/6-20] 유니슨 750kW 및 2MW 포트폴리오 450 [ 그림 3/2/6-21] 두산중공업 3MW 포트폴리오 451 [ 그림 3/2/6-22] 균등화발전단가 (LCOE) 개념도 453 [ 그림 3/2/6-23] 해상풍력의 LCOE 구성비 454 [ 그림 3/2/6-24] 풍력발전기대형화에의한 LCOE 저감효과 455 [ 그림 3/2/6-25] 대형화에의한 Capacity Factor 증가효과 455 [ 그림 3/2/6-26] EU의해상풍력 LCOE 저감목표 456 [ 그림 3/2/6-27] LCOE 저감을위한기술개발목표 456 [ 그림 3/2/7-1] 수력발전시스템구성도 461 [ 그림 3/2/7-2] 표준유역별예상시설용량및생산량 467 [ 그림 3/2/7-3] 전세계수력개발량및잠재량 469 [ 그림 3/2/7-4] 2014년수력발전용량증가율상위 6개국 470 [ 그림 3/2/8-1] 국가온실가스감축목표 (INDC) 제출현황 480 [ 그림 3/2/8-2] 한국형해양에너지테스트베드조감도 482 [ 그림 3/2/8-3] 파력실해역시험장개념도 483 [ 그림 3/2/8-4] 1MW급해수온도차발전소개념도 485 [ 그림 3/2/8-5] 전세계신^재생에너지투자현황 486 [ 그림 3/2/8-6] 해양에너지발전량현황및전망 487 [ 그림 3/2/8-7] Derby Tidal Power 설계제원일부 488 [ 그림 3/2/8-8] 해양에너지누적설치용량 488 [ 그림 3/2/8-9] 해양에너지기술개발단계의특성 490 [ 그림 3/2/8-10] Limpe t ( 영국, 진동수주형 ) 492 [ 그림 3/2/8-11] MightyWhale ( 일본, 진동수주형 ) 492 [ 그림 3/2/8-12] Wavestar ( 덴마크, 가동물체형 ) 493 [ 그림 3/2/8-13] CETO6 ( 호주, 가동물체형 ) 493 [ 그림 3/2/8-14] Wave Clapper ( 이스라엘, 가동물체형 ) 493 [ 그림 3/2/8-15] Power Wing ( 이스라엘, 가동물체형 ) 493 [ 그림 3/2/8-16] 60kW급부유식파력발전시스템 ( 한국해양과학기술원 ) 495

12 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER [ 그림 3/2/8-17] 30kW급진자형파력발전시스템 ( 화진기업 ) 495 [ 그림 3/2/8-18] 300kW급부유식진자형파력발전시스템 ( 한국해양과학기술원 ) 495 [ 그림 3/2/8-19] 500kW급착저식진동수주형파력발전시스템 ( 한국해양과학기술원 ) 495 [ 그림 3/2/8-20] 시화조력발전소 496 [ 그림 3/2/8-21] Rance 조력발전소 ( 프랑스 ) 497 [ 그림 3/2/8-22] Annapolis 조력발전소 ( 캐나다 ) 497 [ 그림 3/2/8-23] ATLANTIS AR1500 ( 영국 ) 500 [ 그림 3/2/8-24] ATLANTIS AS140 ( 영국 ) 500 [ 그림 3/2/8-25] ATLANTIS AN시리즈 ( 영국 ) 500 [ 그림 3/2/8-26] Openhydro 덕트식조류발전기 ( 영국 ) 500 [ 그림 3/2/8-27] ALSTOM 1.4MW급조류발전기 ( 프랑스 ) 500 [ 그림 3/2/8-28] Scotrenewable SR2000 ( 영국 ) 500 [ 그림 3/2/8-29] 울돌목 1MW 조류발전시스템 501 [ 그림 3/2/8-30] 100kW급부유식 HAT 501 [ 그림 3/2/8-31] 해수온도차발전 Closed cycle 시스템개념도 503 [ 그림 3/2/8-32] 해수온도차발전 Open cycle 시스템개념도 504 [ 그림 3/2/8-33] 50kW 파일럿플랜트 ( 일본 ) 505 [ 그림 3/2/8-34] 200kW급고온도차발전 ( 한국 ) 505 [ 그림 3/2/8-35] 해수염도차발전개념도 506 [ 그림 3/2/8-36] 해수염도차발전소 ( 노르웨이 ) 507 [ 그림 3/2/8-37] 염도차발전생산설비 ( 네덜란드 ) 507 [ 그림 3/2/8-38] 2014년국가별신^재생에너지투자 509 [ 그림 3/2/8-39] 신기후체제진행과정 509 [ 그림 3/2/8-40] 해양에너지기술개발발전단계 510 [ 그림 3/2/9-1] 온도별로다양한지열에너지활용분야를나타내는 Lindal 도표 519 [ 그림 3/2/9-2] 심부지열수순환모식도 520 [ 그림 3/2/9-3] 천부지중열의개념도와지표근처의온도분포 520 [ 그림 3/2/9-4] 고온열수자원의부존특성에따른지열발전플랜트모식도 522 [ 그림 3/2/9-5] 지열수의다단계활용 (cascade use) 모식도 523 [ 그림 3/2/9-6] 지열원열펌프를이용한냉난방원리개념도 523 [ 그림 3/2/9-7] 난방또는급탕모드에서지열원열펌프의에너지흐름모식도 524 [ 그림 3/2/9-8] 전세계지열발전및직접이용보급현황을대륙별로정리한시장상황자료 526 [ 그림 3/2/9-9] 미국지열협회 (GEA) 가발표한지열발전보급전망 526 [ 그림 3/2/9-10] 현재진행중인국가별지열발전프로젝트의발전용량목표 527 [ 그림 3/2/9-11] 2030년까지의지열발전장기전망 527 [ 그림 3/2/9-12] 지열발전 Turbine 제조사별공급용량 528 [ 그림 3/2/9-13] 지열발전지대운영권자별설비용량 529 [ 그림 3/2/9-14] 지열개발의단계별리스크및비용소요모식도 529 [ 그림 3/2/9-15] 지열발전시장의주요업체 530 [ 그림 3/2/9-16] 여러가지할인율에따른 EGS 지열발전의 LCOE 구성 531 [ 그림 3/2/9-17] 2050년까지의지열발전발전단가감소전망 532 [ 그림 3/2/9-18] 분야별직접이용량증가추이 534 [ 그림 3/2/9-19] 유럽국가의전체열펌프판매량과 GSHP의비중 536 [ 그림 3/2/9-20] 스위스에서지열원열펌프설치를위해서시추한지중열교환기누적깊이추세 536 [ 그림 3/2/9-21] 세종시정부청사지열냉난방시스템트렌치시공과기계실내부 538 [ 그림 3/2/9-22] WGC 2015에서발표된 2015년 1월기준전세계지열발전설비용량및발전량증가추이 539 [ 그림 3/2/9-23] 2015년 1월기준전세계국가별지열발전설비보급현황 540 [ 그림 3/2/9-24] 2016년 1월기준국가별지열발전설비보급현황 540 [ 그림 3/2/9-25] 발전방식별설비량분포와발전량점유율 542 [ 그림 3/2/9-26] 전세계지열직접이용증가추이 543 [ 그림 3/2/9-27] 2015년 1월기준지열직접이용설비및이용량분포 544 [ 그림 3/2/9-28] 우리나라토출온도 42 이상온천분포및열에너지직접이용현황 547 [ 그림 3/2/9-29] 유럽에서경제적잠재량을평가하기위한 EGS 지열발전최소 LCOE 전망분포도 548 [ 그림 3/2/9-30] 미국에너지부 EGS 전략로드맵의세가지상위기술분야와각목표및기술분야별 2030년까지의개발목표 549 [ 그림 3/2/9-31] Molasse 분지의지질구조모식도 551 [ 그림 3/2/9-32] FGZ 프로젝트의계간축열을이용한지역냉난방모식도 551 [ 그림 3/2/9-33] MW급지열발전상용화기술개발과제의 EGS 지열발전추진개념도및 1,500마력급시추기기 554 [ 그림 3/2/9-34] 지열에너지자원의 SWOT 분석 556 [ 그림 3/2/10-1] 이산화탄소의재순환을통한바이오에너지의재생성과바이오에너지범위 560 [ 그림 3/2/10-2] 신^재생에너지원별기여도예측 561 [ 그림 3/2/10-3] 국내바이오에너지보급현황 564 [ 그림 3/2/10-4] 1차에너지대비신^재생에너지생산량증가추이 572 [ 그림 3/2/10-5] 2014년원별생산량비중및전년대비생산량비교 572 [ 그림 3/2/10-6] 연도별신^재생에너지생산량추이및 2014년지역별생산량비중 573 [ 그림 3/2/10-7] 총발전량대비신^재생에너지발전량 573 [ 그림 3/2/10-8] 2014년원별발전량비중및전년대비발전량비교 574

13 CONTENTS 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER [ 그림 3/2/10-9] 연도별신^재생에너지발전량추이및 2014년지역별발전량비중 574 [ 그림 3/2/10-10] 신^재생에너지원별기업체수및비중 582 [ 그림 3/2/11-1] 전세계폐기물발생량에대한대륙별발생비율및전망 588 [ 그림 3/2/11-2] 경제수준에따른국가별폐기물처리방법의경향 590 [ 그림 3/2/11-3] 전통적폐기물에너지화기술과최신열분해폐기물에너지화기술의비료 591 [ 그림 3/2/11-4] 전세계폐기물관리시장전망 593 [ 그림 3/2/11-5] 전세계폐기물에너지시장전망 593 [ 그림 3/2/11-6] 전세계폐기물관리시장의투자전망 594 [ 그림 3/2/11-7] 국내폐기물처리방법별변화추이 597 [ 그림 3/2/11-8] 국내폐기물고형연료생산현황 (2009년 ~2014년 ) 598 [ 그림 3/2/11-9] 국내폐기물에너지기술개발사례 604 [ 그림 3/2/11-10] 유럽의폐기물에너지화비율 607 [ 그림 3/2/11-11] 미국의폐기물에너지화시설의연도별경향 609 [ 그림 3/2/11-12] 국내총폐기물에너지보급현황 612 [ 그림 3/2/12-1] 우리나라주변해역의겨울및여름철수심 10m에서의해수온분포도 617 [ 그림 3/2/12-2] 해수열원열펌프를이용한냉난방시스템구성요소 618 [ 그림 3/2/12-3] 히트펌프세계시장생산댓수, 금액및용량 622 [ 그림 3/2/12-4] 국가별히트펌프시장점유율 622 [ 그림 3/2/12-5] 세계히트펌프시장의규모및전망 622 [ 그림 3/2/12-6] 해수플랜트연구센터해양심층수직접냉방실험 ( 선박해양플랜트연구소 ) 623 [ 그림 3/2/12-7] 강원대학교해양관광레저스포츠센터해수열냉난방시설 ( 한국에너지기술연구원 ) 624 [ 그림 3/2/12-8] 국제교류관해수냉난방시스템 ( 한국해양대 ) 624 [ 그림 3/2/12-9] 해수플랜트연구센터해수냉난방시스템 ( 선박해양플랜트연구소 ) 624 [ 그림 3/2/12-10] 해수냉난방테스트베드시범사업 ( 금오수산, 한수원월성원전 ) 625 [ 그림 3/2/12-11] 롯데타운마트동해수냉난방시스템 ( 부산롯데타운 ) 625 [ 그림 3/2/12-12] 보라보라섬인터컨티넨탈리조트및시설 628 [ 그림 3/2/12-13] 스웨덴로브스텐지역냉난방시스템의취배수시설및히트펌프 629 [ 그림 3/2/12-14] 핀란드핼싱키시의해수냉난방시스템 630 [ 그림 3/2/12-15] 일본의해수냉난방시스템적용지구 631 [ 그림 3/2/12-16] 고효율히트펌프의중소기업형로드맵 633 [ 그림 3/2/12-17] 냉방기기냉매, HFOs 등친환경냉매전환 634 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 [ 그림 4-1] 신^재생에너지설비 KS인증업무추진체계 644 [ 그림 4-2] 신^재생에너지설비 KS인증절차 646 [ 그림 4-3] 중대형풍력발전설비인증절차 647 [ 그림 4-4] 중대형풍력발전설비인증서구성요소 648 [ 그림 4-5] 표준화및인증지원사업추진체계 651 [ 그림 4-6] 표준화및인증지원사업추진절차 651 [ 그림 4-7] 신재생에너지연료혼합의무화 (RPS) 제도추진절차 654 [ 그림 4-8] 전력정보화및정책지원사업정책지정추진절차 656 [ 그림 4-9] 전력정보화및정책지원사업지정공모추진절차 656 [ 그림 4-10] 그린홈개념도 661 [ 그림 4-11] 주택지원사업추진절차 663 [ 그림 4-12] 주택지원사업설치사례 667 [ 그림 4-13] 건물지원사업추진절차 668 [ 그림 4-14] 지역지원사업추진절차 673 [ 그림 4-15] '96 '15년에너지절약및신 재생에너지설비분야비교 674 [ 그림 4-16] 융복합지원사업추진절차 679 [ 그림 4-17] 융복합지원사업개념 681 [ 그림 4-18] 2016년융복합지원사업추가신청사업 686 [ 그림 4-19] 2017년융복합지원사업추진계획 686 [ 그림 4-20] 태양광대여사업추진절차 687 [ 그림 4-21] 태양광대여사업구조도 688 [ 그림 4-22] 설치의무화추진절차 691 [ 그림 4-23] 발전차액제도 (FIT) 추진절차 700 [ 그림 4-24] 신 재생에너지금융지원사업추진절차 706 [ 그림 4-25] 신 재생에너지금융지원사업지원금액 708 [ 그림 4-26] 세액공제신청방법 711 [ 그림 4-27] `16-`17년 IRENA 조직도 713 [ 그림 4-28] IEA 조직도 716 [ 그림 4-29] IPHE 조직도 723 [ 그림 4-30] 해외진출지원사업사업추진절차 727

14 제1편부록세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향 제1장세계에너지현황및전망 제2장재생에너지산업및주요국의정책동향 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER

15 세계에너지현황및전망 녹색에너지전략연구소소장이상훈제1절세계에너지현황및전망 1. 세계에너지수급현황 BP의에너지통계 (2016) 1) 에따르면 2015 년세계 1차에너지소비는 1% 증가에그쳤다 년증가율 1.1% 와비슷한수준으로지난 10년간평균증가율 1.9% 에비해증가세가둔화되었다 년경기침체기보다더낮은증가세이다. 에너지부문이산화탄소배출량도불과 0.1% 만증가한것으로평가되었다. 세계경제가저성장국면에진입하는가운데전반적으로에너지집약도가개선된결과이다. 에너지원별로살펴보면미국과중국의석탄소비감소로세계석탄소비는기록적으로 1.8% 감소했지만석유소비는저유가를기반으로 1.9% 증가했고천연가스소비는미국의수요증가와유럽의난방용수요회복으로 1.7% 증가하였다. 결과적으로 1999 년이후처음으로세계에너지소비중석유의비중이다시증가하여 32.9% 를기록하였다. 가장두드러진증가세를보인것은재생에너지로발전부문에서재생에너지수요는 15.2% 증가하였다. 재생에너지네트워크 21(REN21) 에따르면 2015 년에전 (13.8%) 4), 원자력 (4.8%) 순이다 년대에비해석유의비중은감소했지만천연가스, 석탄, 원자력, 재생에너지의비중은증가하였다. 석유파동이후발전용및난방용석유수요는급감하였지만, 수송용수요는안정적으로증가하였다. 석탄은석유발전을대체하는발전용수요증가로비중이점진적으로증가했지만최근대기오염개선및온실가스감축정책이강화되면서새로운상황에직면해있다. 천연가스는대기오염개선과온실가스감축정책과관련하여도시가스용과발전용수요가동시에증가하였다. 원자력은에너지안보강화와온실가스감축의측면에서장려되고있지만 1990 년대이후증가세는둔화되었다. 재생에너지는에너지안보강화와온실가스감축이고려되면서 2000 년대이후가장빠른증가세를기록해오고있다. 신흥경제국이세계에너지소비증가를계속해서주도하고있다 년에도신흥경제국이세계에너지소비증가분의대부분을차지하였다. 하지만 2015 년에는신흥경제국의에너지소비도 1.6% 증가에그쳤다. 지난 10 년간신흥경제국의에너지소비증가율은연평균 3.8% 에달했다. 신흥경제국은세계에너지소비의 58.1% 를차지하였다. 세계에너지수요증가를주도해왔던중국은 1차에너지소비가 1.5% 증가에그쳤지만, 인도는 5.2% 나증가하였다. 경제협력개발기구 (OECD) 회원국의에너지소비는약간 (0.1%) 증가하였는데지난 10년간연평균 0.3% 감소세에비하면증가한것이다. 유럽에너지소비가 1.6% 증가하면서미국 (-0.9%) 과일본 (-1.2%) 의감소분을상쇄하였다. 세계신규발전용량중재생에너지설비가 60% 를차지하였다. 2) 국제에너지기구 (IEA) 에너지통계 (2015) 3) 에따르면세계 1 차에너지소비중석 유의비중 (31.1%) 이가장크고다음이석탄 (28.9%), 천연가스 (21.4%), 재생에너지 1) BP, BP Statistical Review of World Energy 2016, ) REN21, Renewables 2016 Global Status Report, ) IEA, World Energy Outlook 2015, 2015 자료 : BP, Energy in 2015 : A year of plenty, 2016 년 [ 그림 1-1] 세계에너지수요증가 4) 바이오연료와폐기물, 수력, 지열, 태양광, 풍력등을포함한다. 2 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 3

16 2. 세계에너지전망세계에너지수요는 IEA의다양한세계에너지전망 (World Energy Outlook) 시나리오 5) 에서모두증가할것으로나타났다. 전반적으로각국의국가별기여방안 (NDC : Nationally Determined Contribution) 이나새로운에너지와기후정책은에너지수요증가세를둔화시키고또에너지수요증가와이산화탄소배출량증가사이의연결고리를약화시키거나분리하는데기여할것이다 년에서 2013 년기간에세계 1차에너지수요는 55% 증가하였는데앞으로 2040 년까지기준시나리오 (New Policies Scenario) 는 32%, 현정책시나리오는 45%, 450 시나리오는 12% 가증가할것으로각각전망한다. [ 그림 1-2] 세계 1차에너지수요와이산화탄소배출시나리오자료 : IEA, World Energy Outlook 2015 년세계적으로에너지효율정책이확산되면서 2014 년최종에너지소비는 0.7% 증가에그쳤다 년까지더강력한에너지효율정책이시행되면 GDP 당에너지소비도 45~55% 감소할것이다. 5) IEA의에너지전망시나리오는신규정책시나리오 (New Policies Scenario), 현정책시나리오 (Current Policies Scenario), 450 시나리오 (450 Scenario) 로구분한다. 신규정책시나리오는 IEA의기준시나리오로화석연료보조금삭감계획과온실가스감축서약 (NDC) 을포함하여각국이발표했던계획과정책공약을고려한다. 현정책시나리오는현재시행중인정책에변화가없음을가정한다. 450 시나리오는대기중온실가스농도를 450ppm 으로안정화함을통해지구기온상승을 2 로억제하는목표에상응하는에너지경로를설정한다. 에너지부문에서이산화탄소를줄이려는노력에도불구하고지난 30 년간세계에너지 믹스에서화석연료의비중은거의변화하지않아 2013 년에도 81% 를차지하였다. 오히려 가장탄소집약도가높은연료인석탄은 2013 년에비중이가장높았다. 모든시나리오 에서화석연료는 2040 년까지주요한에너지공급원으로남겠지만에너지믹스에서차지 하는비중은기준시나리오에서 75% 로, 450 시나리오에서 60% 까지감소할전망이다. 세 계에너지소비에서 OECD 회원국의비중은 2000 년 54% 에서 2013 년 40% 로낮아졌다 년이면세계에너지소비에서비 OECD 국가의비중이 69~70% 로높아질전망이다. < 표 1-1> 연료및시나리오별세계 1 차에너지수요 (Mtoe) 및 CO 2 배출전망 구분 현정책시나리오 신규정책시나리오 ( 기준시나리오 ) 450 시나리오 석탄 2,343 3,929 4,228 5,618 4,033 4,414 3,752 2,495 석유 3,669 4,219 4,539 5,348 4,461 4,735 3,112 3,335 가스 2,067 2,901 3,233 4,610 3,178 4,239 3,112 3,335 원자력 , , ,627 수력 바이오에너지 * 1,023 1,376 1,537 1,830 1,541 1,878 1,532 2,331 기타재생에너지 ,470 총계 10,063 13,559 15,041 19,643 14,743 17,934 14,308 15,197 화석연료비중 (%) 비 OECD 비중 **(%) CO2 배출 (Gt) * 재래식고형바이오매스와현대적바이오에너지사용포함 ** 국제벙커링제외 자료 : IEA, World Energy Outlook 2015, 2015 년 IEA 의기준시나리오 (New Policies Scenario) 를중심으로보면세계에너지소비는 2040 년까지 1/3 정도증가할것이고지금처럼중국, 인도, 중동, 동남아시아, 아프리 카등신흥경제국이세계에너지소비증가분의대부분을차지할것이다. OECD 회 원국의에너지소비는 2007 년에정점에달하였고 2040 년까지점진적으로감소하는데 EU(-15%), 일본 (-12%), 미국 (-3%) 이대표적이다. 4 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 5

17 [ 그림 1-3] 2014 년-2040 년, 주요지역별에너지수요의변화자료 : IEA, World Energy Outlook 2015, 2015 년기준시나리오에서세계각국은온실가스감축을고려하여지금까지발표된수준으로저탄소연료및기술의개발을촉진한다. 그러면에너지믹스에서비화석연료가차지하는비중은현재 19% 에서 2040 년 25% 로증가할전망이다. 화석연료중에서는탄소집약도가가장낮은천연가스만비중이늘어날것이다 년중국의에너지수요는미국의 2배로늘어날것이다. 중국은세계최대의석탄소비국이자동시에석유소비국이될것이다. 하지만경제구조가점차서비스업중심으로변화됨에따라서에너지집약도는 85% 나개선될것이다 년부터배출권거래제가시행되면중국의발전용과산업용석탄수요는크게줄어들것이다. 풍력, 태양광, 수력, 원자력등이대규모로개발되고에너지효율이지속적으로개선되어중국의이산화탄소배출량은서서히증가하다가 2030 년이전에정점에도달할것이다. 인도는세계에너지수요증가에가장큰역할을하게되어 2040 년세계에너지소비의약 1/4을차지할것이다. 인도는경제성장과함께현대적에너지서비스공급이확대되고도시화가진행되면서에너지소비는빠르게증가할것이다. 발전용및산업용석탄수요가늘면서인도는세계석탄소비증가를주도할것이며석유수요도가장많이증가할것이다. 결국, 2040 년인도의에너지수요는미국에버금가는수준에이르겠지만, 인구당에너지소비는세계평균의 40% 를밑돌것이다. 한편인도는발전부문에서비화석연료의비중을 2030 년까지 40% 로높이기위해태양광과풍력을빠르게확대할것이다. 석유수요는 2020년까지증가하여 2040 년에일일 1억 350 만배럴에달할것으로예상되지만유가상승, 점진적인보조금의감소, 에너지효율향상, 대체연료로의전환등으로수요증가세가둔화될것이다. 미국, EU, 일본에서석유수요가상당히감소할것이다. 하지만저유가가 2020년까지지속된다면석유소비는 2040 년에일일 1억 700 만배럴로증가하고수송부문연료전환이나효율개선은지연될것이다. 천연가스는점진적으로에너지부문온실가스배출량을감소시키는데매우중요한역할을할것으로기대되면서 2040 년까지소비량이약 50% 증가할것이다. 중국과중동지역이천연가스수요증가의중심에있다. 탄소집약도가높은석탄을대체하는수요가기대되지만한편건물부문의에너지효율향상, 발전부문에서재생에너지와의경쟁으로제약을받을수있다. 세계에너지믹스에서석탄비중은 2000 년 23% 에서현재 29% 까지증가하였으나석탄소비를증가시킨추동력이점차약화되면서석탄은쇠퇴기를앞두고있다. 석탄은지난 10년동안세계에너지수요증가분의약 45% 를차지하였지만, 앞으로 2040 년까지세계에너지수요증가분의약 10% 에그칠것이다. 강력한환경규제로 OECD 회원국의석탄소비는감소하고있으며 2040 년까지 OECD 회원국의석탄소비는 40% 줄어들전망이다. 석탄수요증가는인도와동남아시아에집중될것으로보인다 년아시아는세계석탄소비의 4/5 를차지할것이다. 전력은 2040 년최종에너지소비의약 1/4 을차지하게될것이다. 또한, 발전부문은화석연료에대한의존이뚜렷이감소할것이다 년까지신규발전소건설에지출되는투자비의 60% 가재생에너지설비에쓰일것이며이에따라재생에너지에의한전력생산량은전체발전증가분의절반이넘을것이다. 같은기간세계전력믹스에서석탄비중은 41% 에서 30% 로하락하고수력을제외한재생에너지비중은석탄과비슷한수준으로증가할것이다 년까지재생에너지발전량비중은 EU에서 50% 를차지할것이며중국과일본에서는 30%, 미국과인도에서는 25% 를상회할것이다. 재생에너지와원자력, 고효율화력발전이증가하면서발전부문이산화탄소배출량증가는 2040 년까지발전량증가의 1/5 수준으로억제될것이다. IEA 세계에너지전망 (2015) 시나리오들은정부정책이에너지관련온실가스배출에심대한영향을미친다는것을보여준다. 현정책시나리오는에너지부문이산화탄소배출량이전망기간에연평균 1.2% 증가한다. 6 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 7

18 3. 에너지기술의전망 [ 그림 1-4] 에너지원별전력생산량자료 : IEA, World Energy Outlook 2015, 2015 년 2040 년 OECD 총배출량은 2013 년보다 7% 감소했지만비 OECD 배출량은 65% 넘게증가한다. 기준시나리오 ( 신규정책시나리오 ) 에서배출량증가세는둔화되지만여전히총배출량은 2040 년까지감소하지않는다. 기준시나리오에서에너지부문이산화탄소배출량은 2013 년현재 316 억톤에서 2040 년 367 억톤으로증가할전망이다. 그러므로이두가지시나리오라면속도의차이는있지만세계는지구기온상승을 2 C 로제한하는기후목표를달성할수없을것이다. 반면에 450 시나리오에서에너지관련이산화탄소가증가하는오래지속된흐름은중단되고매년 2% 이상배출량이감소하여 2040 년이면 188 억톤으로감소한다 (< 표 1-1> 참조 ). 이런변화를뒷받침할핵심정책과기술추동력은발전부문재생에너지확대를위한강력한지원, 발전과산업에서 CCS 6), 탄소가격화, 화석연료보조금에대한신속한개선, 더강력하고광범위한에너지효율정책의적용, 저탄소교통구축등을포함한다. 6) 이산화탄소포집및저장 (Carbon Dioxide Capture and Storage) 기술. 화석연료사용으로인해발전소, 제철소, 시멘트공장등대량배출원에서배출되는이산화탄소를대기중으로부터격리 포집하고압축한후운송하여주로육상혹은해저의깊은지층에대량으로저장하는기술을말한다. 파리협정은세계에너지역사에서중요한사건이될것이다. 지구기온상승을 1.5 까지억제하는노력을추구하면서이를위해가능한빠르게온실가스배출량이정점에도달한후 21세기후반부에순제로배출에도달한다는장기목표는에너지전환에강력한신호가될것이다. 처음으로비정부기구, 민간부문, 지역과도시등비정부행위자들 (non-state actors) 이온실가스감축행동에중요한참여자로등장하였다. 세계무대에서저탄소기술혁신의중요성에대한강한공감대가형성되었고새롭게미션이노베이션 (Mission Innovation) 과기술혁신에너지연합 (Breakthrough Energy Coalition) 등이저탄소기술에대한투자를촉진할목적으로창설되었다. 낮은화석연료가격은저탄소기술의확산을지연시킬수있지만동시에탈탄소화정책을더잘조율할기회를제공할수있다. IEA는매년 에너지기술전망 (Energy Technology Perspective) 보고서를발간하여 3가지에너지전망시나리오 7) 를제시하고있다 년보고서 8) 에서는세계에너지소비의 2/3 를차지하고온실가스의 70% 를배출하는도시의역할과도전을집중조명하였다. IEA 에따르면세계경제의탄소집약도는다양한에너지기술조합을통해서 2/3 까지줄어들수있다. 저탄소배출경로는에너지시스템의거대한변화를요구하고있으며 2 시나리오 (2DS) 는비용효과적인전환을달성하기위해저탄소기술의확산을장려하는정책을강조한다. 적절한정책이있다면거대한규모의전환은실현가능하고지구경제의에너지집약도와탄소집약도를동시에극적으로낮출수있다. 2DS는 1차에너지수요가 6DS에비해 30% 이상감소한다. 2DS에서에너지믹스는 7) 2 시나리오 (2DS) 는에너지기술전망의주된관심사이다. 2DS는지구평균기온상승을 2 로제한할가능성 (50% 이상 ) 이있는배출경로와에너지시스템전개경로를제시한다. 2DS 는 2050 년까지 2013 년대비에너지관련이산화탄소배출량을 60% 까지감축한다. 4 시나리오 (4DS) 는각국이배출량을제한하고에너지효율을향상하고자약속한바를고려하는데이는장기기온상승을 4 로제한할수있다. 4DS도도전적시나리오로정책과기술의뚜렷한변화를요구한다. 6 시나리오 (6DS) 는현재의배출추세가대체로연장되는것이다. 1차에너지수요와이산화탄소배출량이 2050 년까지약 60% 증가한다. 8) International Energy Agency, Energy Technology Perspectives 2016-Towards Sustainable Urban Energy Systems, 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 9

19 현재수준과는근본적으로달라져 2050년이면재생에너지비중이 44% 로증가하여화석연료비중 45% 에버금가고원자력의비중도 11% 로높아질것이다. 같은수준의경제규모에서 2DS는 6DS에비해 2013~2050 년기간에에너지집약도가거의 2/3 정도감소해야한다. 2DS 경로는 6DS 와비교하면 2050 년까지 1차에너지수요를 30% 를줄이고에너지부문이산화탄소배출량을 70% 감축하는것이다. 2DS 에서탄소배출량을저감하는가장중요한두가지기술은최종소비효율향상 (38%) 과재생에너지 (32%) 이다. 6DS 에서 2DS 경로로이산화탄소를감축하려면발전부문은 2016~2050 년기간에약 9 조달러 ( 같은기간누적세계 GDP 의 0.1%) 가더소요될것이다. 건물, 산업, 수송부문에서에너지절약잠재력을실현하려면 6.4 조달러의추가적투자가필요할것이다. [ 그림 1-6] 4DS와 2DS의온실가스배출저감을위한기술별기여도자료 : IEA, Energy Technology Perspectives 2016, 2016 년에너지효율향상은건물과산업부문이산화탄소감축에서결정적역할을하고재생에너지는발전부문과수송부문이산화탄소감축에서주도적인역할을할것으로기대된다. 원자력과 CCS도주로발전부문에서이산화탄소배출량을줄이는데기여할것이다. [ 그림 1-5] 6DS 와 2DS 의온실가스배출저감을위한기술별기여도 자료 : IEA, Energy Technology Perspectives 2016, 2016 년 4DS 경로에서 2DS 경로로이산화탄소배출량을감축하려면다양한효율기술과저탄소기술이필요하다. 매년기술별기여도와부문별기여도가조금씩수정되지만 2DS 경로로전환하는이산화탄소감축에서가장기여도가큰기술은재생에너지와최종소비효율향상이다. 4DS에서 2DS로경로이행에각각 29%, 36% 를기여한다. 또한연료전환 (12%) 도이산화탄소감축에기여를하고저탄소공급기술인원자력 (7%), CCS(15%) 도에너지관련이산화탄소감축에일정한기여를할것으로평가된다. 에너지부문의세부부문별로감축기여도를보면발전부문의감축기여도가가장클것으로보인다. 6DS 에서 2DS로이행하는데약 39% 의기여를한다. 다음이산업부문 (23%), 수송부문 (18%), 건물부문 (14%) 순이다. [ 그림 1-7] 2DS의온실가스배출저감을위한부문별, 기술별기여도자료 : IEA, Energy Technology Perspectives 2016, 2016 년지금은화석연료가세계발전량의 68% 를차지하면서발전부문을지배하고있다. 하지만 2DS에서 2050 년세계전력생산은거의완전히탈탄소화가이루어질것이다 년현재전력의이산화탄소집약도는 528gCO2/kWh 인데 2050년에는 40gCO2/ kwh로미만으로감소할것이다. 이것은광범위하게저탄소발전기술을보급함을통해가능하다. 2DS 에서는 2050 년재생에너지가발전부문에서주도적역할을하면서세계발전량의 67% 를차지할것이다. 세계적으로발전믹스에서재생에너지의비중 10 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 11

20 은 2013 년 22% 에서 2050 년 67% 로증가할것이다. 한편, CCS 를갖춘석탄과가스화 력은 2050 년발전량의 12% 를점유하고원자력의비중은 11% 에서 16% 로증가할전 망이다. [ 그림 1-9] 6DS 에비해 2DS 에서발전부문이산화탄소배출량을줄이는핵심기술 (2013 년 ~2050 년 ) 자료 : IEA, Energy Technology Perspectives 2016, 2016 년 [ 그림 1-8] 2DS 에서세계발전믹스 (2013 년 ~2050 년 ) 자료 : IEA, Energy Technology Perspectives 2016, 2016 년 최종소비부문에서전력을절감하면설비용량과투자수요를줄이면서동시에발전부문이산화탄소배출량을줄일수있다. 6DS 에비해 2DS 에서발전부문누적이산화탄소배출량의 1/4 을전력절감을통해줄일수있다. 6DS 에서 2DS 로이행하는발전부문감축에서기여도가가장큰저탄소기술은재생에너지로누적이산화탄소배출량의 45% 를줄일수있다. 세부적으로보면태양광의기여도가 16% 로가장크고, 그다음풍력 (15%), 바이오매스 (6%), 수력 (5%) 순으로평가된다. 2DS에서가장빠른보급속도를자랑하는저탄소발전기술은태양광과육상풍력이다. 태양광의보급은 2026년에서 2035 년사이에연평균 94GW가증가할전망이다. 최근신규설치량의약두배이다. 2036년에서 2050년사이에는연평균 189GW 씩증가할전망이다. 마지막단계보급용량의 1/3 은기존설비의대체수요가될것이다. 풍력은 2015 년에서 2025 년사이매년평균적으로 67GW 가증가하고 2026 년에서 2035 년기간에연평균약 100GW, 2036년에서 2050 년사이에는연평균 120GW 이상증가할것으로예상된다. 원자력은 2015 년에서 2035 년사이에보급이증가하다가그후감소하는반면에 CCS는 2026 년이후부터본격적으로보급될전망이다. [ 그림 1-10] 2DS에서저탄소발전기술의보급속도자료 : IEA, Energy Technology Perspectives 2016, 2016 년 2DS에서 년기간발전부문누적투자는 37.2 조달러로 6DS의투자총액 28.3 조달러보다 8.9 조달러가더소요된다. 이비용에는송배전및저장을위한비용도포함되어있다. 투자액대부분은비 OECD 국가들이차지하는데특히중국 (22%), 인도 (21%) 가가장큰비중을차지할것이다. 한편, 최근태양광과풍력, 전기자동차는진전을보였으나 CCS나바이오연료분야는뒤처지고있다. 효율적인냉난방시스템, 대중교통개선, 그리고전기차는특히도시지역에서이산화탄소배출량을줄이는데결정적인역할을할것이다. 2DS 에서세계도시지역냉난방에너지수요는 25% 감소할것이다. 2050년까지 10억대의전기차가보급되고대중교통이용률은 2배이상증가할것이다. 12 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 13

21 제2절재생에너지현황및전망 1. 재생에너지현황 REN21 이펴낸 재생에너지 2016 세계현황보고서 9) 에따르면전세계많은국가에서재생에너지가경쟁력있는주류에너지원으로확고히자리를잡았음을보여준다 년은재생에너지설치면에서기록적인한해였다. 재생에너지발전용량은기록적으로늘어나서 147GW 용량이신규로설치되었다. 현대적인재생에너지열용량도지속해서증가하였고, 수송부문에서도재생에너지사용이확대되었다. 분산형재생에너지는세계적으로에너지부유층과빈곤층간의격차를점차좁혀가고있다 년기준세계최종에너지소비중재생에너지비중은 19.2% 에달한다. 현대적인재생에너지는세계최종에너지소비의 10.3% 를차지하였고재래식바이오매스의비중은 8.9% 에머물렀다. 현대적재생에너지중에서주로열에너지 ( 바이오매스, 지열, 태양열등 ) 의비중이최종에너지의 4.2% 로가장크고그다음수력 3.9%, 태양광과풍력등발전 1.4%, 바이오연료가 0.8% 순이다. 난방과조리용으로직접태우는나무, 목탄, 나뭇잎, 농업찌꺼기, 폐기물, 가축분뇨같은재래식바이오매스는주로사하라이남아프리카, 동남아시아와인도의농촌지역, 남미의농촌에서높은비중을차지하고있다. [ 그림 1-11] 세계최종에너지에서재생에너지의비중 (2014년) 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 9) REN21 은 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century 의약칭으로세계재생에너지정책이해관계자네트워크이다. 매년재생에너지개괄을담은종합적인보고서인 재생에너지세계현황보고서 (Renewables Global Status Report 를발간한다. 파리협정이체결되면서각국정부의재생에너지지원정책은강화될전망이다. 기 후변화대응을위한 189 개국의국가별기여방안을살펴보면 147 개국이재생에너지를 언급하고있다 년초를시점으로 173 개국이재생에너지목표를가지고있고 146 개국이재생에너지지원정책을시행하고있다. 또한, 도시, 마을, 기업들이재생에너 지확대에자발적으로나서고있다. 세계재생에너지보급과투자를주도하는나라는중국이다. 중국은 2015 년세계 재생에너지투자의 1/3 을차지한다. 수력, 태양광발전, 풍력, 태양열난방등여러분 야에서중국이보급과투자를주도하고있다. 미국은바이오디젤과바이오에탄올등 바이오연료생산을브라질과함께주도하면서동시에풍력과태양광확대도활발하 다. 일본은태양광이, 전반적인재생에너지투자를주도했던독일은지금은풍력분 야투자가활발한편이다. 새로운재생에너지시장으로인도가부상하고있으며영국 도태양광과해상풍력의보급이활발한편이다. GDP 대비재생에너지투자가활발한국가는주로개도국들로모리타니아, 온두라 스, 우루과이, 모로코, 자메이카순이다. < 표 1-2> 2015 년세계재생에너지투자 ( 상위 5 개국 ) 재생에너지발전과연료투자 ( 대수력 > 50MW 제외 GDP 당재생에너지발전과연료투자 중국미국일본영국인도 모리타니아온두라스우루과이모로코자메이카 지열발전용량터키미국멕시코케냐독일 / 일본 수력발전용량중국브라질터키인도베트남 태양광용량중국일본미국영국인도 태양열 (CSP) 발전용량모로코남아공미국 - - 풍력용량중국미국독일브라질인도 태양열온수용량중국터키브라질인도미국 바이오디젤생산미국브라질독일아르헨티나프랑스 연료에탄올생산미국브라질중국캐나다태국 자료 : REN21,Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 14 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 15

22 재생에너지발전설비총용량은중국, 미국, 브라질, 독일, 캐나다순이다. 수력을제외하면브라질과캐나다가빠지고대신일본, 인도가세계 5위권에들어간다. 인구당재생에너지발전용량은덴마크, 독일, 스웨덴, 스페인, 포르투갈순으로재생에너지확대에적극적인서유럽지역이강세이다. 설비용량기준으로중국은수력, 태양광, 풍력, 태양열, 지열난방분야에서모두세계 1위를차지하였다. 바이오에너지발전과지열발전은미국, 태양열발전 (CSP) 은스페인이가장많은용량을보유하고있다. 특히중국은 2015 년, 독일을제치고태양광총용량에서도세계 1위로올라섰다. 재생에너지는특히발전부문에서두드러진역할을하고있다 년기준으로재생에너지는세계발전용량의 28.9%, 세계전력생산의 23.7% 를차지하였다. 세계재생에너지발전용량은수력을포함하면총 1,849GW 로 2014 년대비약 9% 증가하였다 년재생에너지는세계신규발전용량의약 60% 를차지하였다. 몇몇나라에서는변동하는재생에너지 ( 풍력, 태양광등 ) 의비중이크게높아졌다. 풍력은덴마크전력수요의 42%, 우루과이의 15.5% 를차지하였고독일의 4개주에서전력수요의 60% 이상을담당하였다. 태양광은각각이탈리아전력수요의 7.8%, 그리스에서 6.5%, 독일에서 6.4% 를차지하였다. < 표 1-3> 2015 년세계재생에너지누적설비용량 ( 상위 5개국 ) 전력 재생에너지발전 ( 수력포함 ) 중국 미국 브라질 독일 캐나다 재생에너지발전 ( 수력제외 ) 중국 미국 독일 일본 인도 1인당재생에너지발전용량 ( 수력제외 ) 덴마크 독일 스웨덴 스페인 포르투갈 바이오발전 미국 중국 독일 브라질 일본 지열발전미국필리핀인도네시아멕시코뉴질랜드 수력용량중국브라질미국캐나다러시아 수력발전량중국브라질캐나다미국러시아 집광형태양열발전스페인미국인도모로코남아공 태양광발전 (PV) 용량중국독일일본미국이탈리아 1 인당태양광용량독일이탈리아벨기에일본그리스 풍력용량중국미국독일인도스페인 1 인당풍력용량덴마크스웨덴독일아일랜드스페인 태양열온수기용량중국미국독일터키브라질 1 인당태양열온수기용량오스트리아키프로스이스라엘바베이도스그리스 지열용량중국터키일본아이슬랜드인도 1 인당지열용량아이슬란드뉴질랜드헝가리터키일본 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 열 [ 그림 1-12] 세계전력생산에서재생에너지의비중 (2015년) 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 2015 년을기준으로수력을제외한세계재생에너지발전용량은 785GW 에달한다. 1990년대중반부터지속해서늘어난풍력이가장큰비중을차지하고 2000년대중반부터보급속도가빨라진태양광이다음순서이다 년까지세계재생에너지보급은유럽과북미가, 그중독일과미국이시장을주도했지만 2010년전후로중국이본격적으로재생에너지확대에나서면서순위가달라졌다. 재생에너지발전용량이가장많은국가는중국이며미국, 독일, 일본, 인도등이뒤를따르고있다. 중국은 2015 년에만풍력과태양광을각각 30.8GW, 15.1GW 를보급하였다. 재생에너지가빠르게증가하는가장중요한이유는재생에너지기술의경제성이빠르게개선되고있기때문이다. 국제재생에너지기구 (IRENA) 에따르면 2009년코펜하겐회의이후 6년만에태양광시스템가격이 70% 나하락하였고풍력은이미기존발 16 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 17

23 전과경쟁할수있는경제적인발전기술이되었다. [ 그림 1-14] 태양광과풍력의발전단가현황및전망 자료 : Bloomberg New Energy Finance ; 한국수출입은행재인용, 2016 년 [ 그림 1-13] 세계재생에너지발전설비 : 세계, EU-28, BRICS 및상위 7개국 ( 수력제외 ) 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년블룸버그뉴에너지파이낸스 (BNEF) 에따르면현재발전원별국제평균적인발전단가는 kwh당태양광 140 원, 풍력 90원, 석탄 60원, 가스 70원, 원자력 120원으로평가된다. 물론각국의여건과정책에따라서기술별발전단가는큰편차를보인다. 한국은국제평균과비교하면원전의발전단가는매우낮지만가스발전의단가는상당히높은편이다. 미국은태양광보급확대를위한썬샷계획 (Sunshot Initiative) 을추진중인데현재 kwh당 10센트인대규모태양광설비의발전단가를 2020 년까지 6센트로낮추어태양광보급을촉진하겠다는것이다 년이면태양광과풍력의발전원가는화력발전과비슷한수준에이를전망이다. IEA에따르면지리적여건이우수하고금융환경도좋은지역에서진행중인대규모 (Utility Scale) 태양광사업은킬로와트시 (kwh) 당 5~9 센트수준으로장기계약가격이형성되고있고진행중인주요풍력프로젝트도 3 9 센트수준에서장기계약가격이결정되고있다. 한편현대적재생에너지는세계적으로건물과산업분야냉난방을위한최종에너지의약 8% 를공급하고있다. 재생가능한열에너지중약 90% 는바이오매스에의해공급되고나머지태양열이 8%, 지열이 2% 를차지한다. 재생에너지냉난방은기술이발전하고총용량도증가하였지만저유가의영향으로 2015 년성장률은하락하였다. 재생에너지냉난방을위한정책지원은다른부문에비해미흡한편이다 년재생에너지는세계도로수송용연료의 4% 를차지하였다. 수송부문재생에너지의대부분은액체바이오연료이다. 최근항공용바이오연료같은새로운시장과응용면에서진전이있었다. 전기운송수단연구가발전하면서재생에너지를전기차충전소와통합하는방안에대한탐구가계속확대되고있다. 하지만수송부문재생에너지에대한정책지원도발전부문에비하면낙후된상태에머물고있다. 2. 재생에너지전망에너지안보강화, 대기오염개선, 기후변화대응, 경제활성화, 에너지빈곤해소등다양한목적을달성하기위한정책적지원덕분에세계적으로재생에너지는꾸준히증가해오고있다. 파리협정의체결과최근정책변화로재생에너지에대한전망은 18 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 19

24 매우낙관적이다. 그러나정책불확실성, 비경제적장애요인, 전력망통합등은 2025 년 2DS 목표를향해재생에너지를확대하는데상당한도전이될전망이다. IEA는세계에너지전망 (WEO) 를발간하면서재생에너지를포함하여에너지수요와에너지공급믹스를전망해오고있다. 현재시점에서 IEA의세계에너지전망을통해재생에너지를중심으로미래변화를예상할수있다 년 11월에발간된 IEA 세계에너지전망 2015 에따르면모든시나리오에서재생에너지의비중이증가하는것으로나타났다. 기준전망에해당하는신규정책시나리오에서는 1차에너지소비중재생에너지의비중이 2013년 14% 에서 2040년 19% 로증가할전망이다. 한편, 450 시나리오에서는 2040 년까지재생에너지비중이 29% 로증가할것으로전망하는데이것은세계가지구기온상승을 2 이내로억제하기위해국가별기여방안 (NDC) 를충실히이행하는것은물론, 한층더강화하는것을조건으로한다. 발전부문은재생에너지의역할이더두드러질것으로예상된다. 기준전망에서총발전량중재생에너지비중은 2013 년 22% 에서 2040 년 34% 로증가할것이다. 450 시나리오에서는 2040 년발전량중재생에너지비중이 53% 까지증가할것이다. 발전부문보다열에너지와수송부문에서는재생에너지의역할이제한적일수있다. 기준전망에서는열에너지중재생에너지의비중은 2013년 10% 에서 2040년 16% 로증가하고 450 시나리오에서는 2040 년 22% 로증가한다. 바이오연료는기준전망에선 2040 년수송연료에서 6% 비중을, 450 시나리오에서는 18% 비중을차지할것으로전망된다. < 표 1-4> 시나리오별재생에너지소비전망신규정책 ( 기준 ) 현정책시나리오 450 시나리오 차에너지 (Mtoe) 미국 유럽연합 중국 세계총1차에너지수요중비중 (%) 전력생산 (TWh) 신규정책 ( 기준 ) 현정책시나리오 450 시나리오 바이오에너지 수력 풍력 지열 태양광 태양열발전 해양 총발전량중비중 (%) 열 (Mtoe)* 산업 건물 * 과농업 최종수요중비중 (%) 바이오연료 (mboe/d)** 도로수송 항공 *** 수송연료중비중 (%) 고체바이오매스의전통적사용 (Mtoe) 총바이오에너지중비중 (%) 재생에너지사용중비중 (%) 자료 : IEA, World Enegy Outlook 2015, 2015 년 * 가정용고체바이오매스의전통적사용제외 ** 가솔린과디젤의에너지등가량, mboe 백만석유환산배럴 *** 국제벙커링포함 한편시장분석기관인 BNEF 는최근들어미래전력시장의전개를전망하는새로 운에너지전망을매년발표해오고있다. BNEF 의 새로운에너지전망 2016 에따 르면 2040 년까지발전부문에서저탄소에너지원 ( 혹은탄소중립적에너지원 ) 이세계 발전설비총용량의 60% 를차지할것으로전망된다. 풍력과태양광이향후 25년간 세계신규발전설비용량 8.6TW 의 64% 를차지할것이다. 그리고총투자액 11.4 조달 러의거의 60% 가풍력과태양광에투자될것이다. 20 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 21

25 석탄과천연가스의가격이하락하면서화력발전의발전단가도감소할수있지만, 풍력과태양광은계속해서발전단가가하락할것이다. 이미상당한가격경쟁력을가지고있지만, 육상풍력의비용은 2040 년까지 41% 정도떨어질것으로보인다. 주로설비이용률의증가가비용하락을주도할것이다. 풍력설비이용률은 2030 년 33%, 2040 년에는 41% 에도달할전망이다. 태양광은기존추세처럼계속하락하여현재킬로와트시 (kwh) 당 7.4~22 센트수준에서 2040년세계적으로킬로와트시 (kwh) 당 4센트정도로하락할것이다. 특히태양광은 2030년이면상당수의나라에서가장비용이저렴한발전기술이될것이다. 태양광은 2040 년까지신규발전설비용량의 43% 에해당하는 3.7TW 를차지할것이다. 태양광설비투자에만총 3조달러가넘게투자될것이다. 태양광은 2040 년까지대략세계전력의 15% 를공급할것으로예상되고앞으로 25년간매년평균 1,350 억달러가투자될것이다. 재생에너지신규설비용량의 61% 는중국, 인도등비 OECD 회원국에서설치될것이다. < 표 1-5> IEA 의재생에너지기술별 2025 년전망요약 (ETP 2016 년 ) 재생에너지전력 바이오연료 2025 년 2DS 목표에대한상태정책제안 재생에너지기술의가격경쟁력향상과 COP21 을전후한정책변화로재생에너지전력에대한전망은매우낙관적임. 육상풍력과태양광은 2DS 목표를달성하도록착착진행중. 그러나재생에너지전력이충분히 2DS 목표를향해나아갈수있도록다른기술들의확대가요구됨 기존바이오연료생산은연 2% 성장세에머물고차세대바이오연료개발은초기단계에머물러 2DS 에서바이오연료의기여에미치지못하고있음 ^ 투자자에게분명하고일관된신호를보내면서경쟁을향상하는정책지원과적절한시장설계를도입하거나유지할것 ^ 재생에너지의경쟁력을위협하는어떤정책적불확실성 ( 특히퇴행적변화 ) 도회피할것 ^ 전체시스템에서재생에너지의가치를극대화하는총체적접근을취할것 ^ 변동하는재생에너지설비를보급하기시작한나라들은높은비중의재생에너지를에너지시스템에통합한모범사례를참고해야함 ^ 수송부문에서온실가스감축, 재생에너지비중, 화석연료퇴출과관련하여야심차고장기적인목표를설정 ^ 강화된바이오연료의무혹은수송연료의탄소집약도감소를규정한대안적정책이필요함 ^ 차세대바이오연료생산설비투자를촉진하기위해금융위험회피수단이필요함 ^ 바이오연료정책은지속가능성영향을회피하기위한적합한거버넌스틀과함께작동해야함 태양열 태양열온수난방은열부문에서이산화탄소를저감할잠재력이가시고있으나부적합한지원과비경제적장애요인이지속된다면보급은 2DS 목표를달성하는데미치지못할것임 ^ 정부노력은모든태양열시장부문을통틀어경제적매력도를증진하는데초점을맞추어야함 ^ 태양열을위한환경을조성하기위해목표설정, 의무부과, 태양열기술에대한대중적인식개선등성공적인정책이벤치마킹되어야함 [ 그림 1-15] 2012 년과 2040 년세계발전설비용량과기술별설비용량증가전망 ( 연간용량증가, (GW)) 자료 : BNEF, New Energy Outlook 2016, 2016 년한편, IEA 의 에너지기술전망 2016 은 2025 년까지청정에너지기술별전망을소개하고있다. 그중재생에너지와관련기술에대한전망을요약하면 < 표1-5> 와같다. 에너지저장 전기자동차 급속한비용감소, 가속화된보급추세, 구체화된정책덕분에잘진행중. 지속적인보급과정책을통해이런추세를지속할필요가있음 온실가스배출의사회적비용을반영하는연료세제와차별화된자동차세제필요. 연구개발의맥락에서전기차는내연기관을대체할잠재력을가지고있음 ^ 에너지저장의가치를극대화하기위해시장및규제틀을도입할것 ^ 리튬이온화학을넘어서저장기술의연구개발및보급을다양화할것 ^ 저장과전력망통합을위한교육및능력배양프로그램을장려할것 ^ 다양한운전패턴을가능하게하면서구매가격도내연기관차에견줄수있는시점을당기도록지속적인연구개발및보급노력이요구됨 ^ 정부는소비자선호에초점을맞춘비교정책분석과시장연구에우선순위를두어야함 ^ 전기차와내연기관차의구매비용의격차를좁히도록차별화된자동차세와높은연료세가자동차소유의사적사회적비용과맞추어지도록함 22 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 1 장세계에너지현황및전망 23

26 재생에너지산업및주요국의정책동향 야는 11% 증가한 170 억달러로최고치를기록하였다. 미국은태양광보급이확대되 면서재생에너지투자가 19% 증가하였다. 녹색에너지전략연구소소장이상훈 제 1 절재생에너지시장및산업동향 1. 재생에너지투자개요 2015 년은신규설치량뿐만아니라투자면에서도기록적인한해였다. BNEF 의 평가에따르면전세계재생에너지투자는재생에너지발전과연료 ( 바이오 ) 분야에 2,860 억달러 ( 약 조원 ) 로역대최고치를기록하였다. 2014년에비해재생에너지투자액이 5% 증가하였다. 대용량수력 (50MW 이상 ) 을포함하면재생에너지발전과연료분야투자액은 3,289 억달러로늘어난다. 여기에포함되지않은재생에너지냉난방분야투자까지포함하면총투자액은훨씬더증가할것이다 년대수력을제외한재생에너지발전설비에대한세계투자는 2,658 억달러에달해신규석탄과천연가스발전설비투자 1,300 억달러의두배가넘었다. 대수력까지고려하면신규발전설비투자에서재생에너지와화석연료간의격차는더욱커진다. [ 그림 1-16] 재생에너지발전 ( 대수력제외 ) 과연료에대한세계신규투자 (2005 년 년 ) 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 2015 년사상처음으로개도국의재생에너지투자총액이선진국의규모를초과하 였다. 중국, 인도, 브라질등개도국은 2014 년에비해 19% 늘어난 1,560 억달러를재생에너지분야에투자하였다. 중국이주도적인역할을했는데, 전년대비 17% 증가한 1,029 억달러를투자하여전세계총액의 36% 를차지하였다. 재생에너지투자는인도, 남아공, 멕시코, 칠레에서도상당히증가하였다 년재생에너지분야에 5억달러이상투자한다른개도국으로모로코, 우루과이, 필리핀, 파키스탄, 온두라스를꼽을수있다. 대조적으로선진국재생에너지투자는 8% 감소하여 1,300 억달러에그쳤다. 가장많이감소한지역은유럽으로전년대비 21% 줄었지만해상풍력분 [ 그림 1-17] 재생에너지발전과연료에대한지역별, 국가별투자현황 (2005년-2015 년 ) * 정부와기업의연구개발비포함자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년재생에너지발전설비투자는태양광과풍력쏠림현상이심화되었다. 태양광은투자측면에서재생에너지시장을주도하고있다 년에비해 12% 증가하여태양광투자는 1,610 억달러에달하였고세계재생에너지총투자의 56% 를차지하였다. 투 24 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 25

27 자의규모는선진국과개도국이거의비슷하였다. 다음으로풍력투자는 4% 증가한 1,096 억달러에달했다. 태양광과풍력을제외하면다른기술분야는투자가감소하였다. 특히저유가의영향으로바이오매스와폐기물에너지분야에대한투자가 42% 가감소하였다. 한편, 2015 년재생에너지일자리수가 5% 증가하여세계적으로재생에너지산업에직 간접으로종사하는사람은 810 만명에이른다. 고용의규모는태양광, 바이오에너지, 풍력순으로나타났다. 재생에너지시장이크고바이오에너지분야가발달한중국, 브라질, 미국, 인도등이재생에너지산업관련종사자수가많다. 2. 태양광발전 (Solar PV) 설치용량기준으로태양광시장은전년에비해 25% 증가하여 2015 년 50GW 를초과하였다. 세계누적용량은 227GW 를넘겼다 년신규설치용량은 10년전세계태양광누적용량의거의 10배에달한다. 몇년전까지태양광수요는선진국에집중되었는데최근에는가격경쟁력이향상되면서세계적으로신흥시장이생겨나고개도국시장이더빠르게성장하고있다. 중국 (15.2GW), 일본 (11GW), 미국 (7.3GW) 세나라가 2015년태양광신규설치용량 * 정부와기업의연구개발비포함 [ 그림 1-18] 기술별, 그룹별재생에너지신규투자, 2015 년 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 의대부분을차지하였다. 그다음으로영국 (3.7GW), 인도 (2.0GW), 독일 (1.5GW), 한국 (1GW), 호주 (1GW), 프랑스 (1GW) 순이다. 상위 15개국이세계태양광신규용량의 92% 를차지하여아직편중성이큰편이다. 태양광의가격경쟁력이향상되면서세계적으로신흥시장이확대되고있지만, 아직도태양광잠재력을활용하지못하는지역이대부분이다. 중국은에너지자립도향상은물론대기오염개선과자국태양광산업육성을위해지속적으로태양광을확대하고있다. 중국은태양광총설비용량 (44GW) 에서도독일을추월하여세계 1위로올라섰다. 신장, 내몽고, 간쑤등인구가희박한내륙지역이태양광보급을주도해왔지만최근중동부지역에서보급이증가하고있다. 하지만태양광보급속도를따라잡지못하는빈약한전력망인프라때문에기광현상 10) 이심각한문제로대두되고있다 년중국은평균적으로약 12% 태양광설비 를활용하지못하고있으며간쑤성의경우그비율이 31% 에이르렀다. 중국은대규 모태양광설비의비중이총용량의 86% 를차지했지만분산형인지붕태양광의비 중은낮은편이다. [ 그림 1-19] 세계재생에너지분야일자리현황 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 10) 송전망접속능력부족, 전력공급의불안정등으로완공된태양광발전소를가동하지못하 는놀리는현상을말함 26 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 27

28 이축소된유럽에선업계의어려움도지속되었고기업들은유지관리나외부시장진출을통해위기를벗어나려고시도하였다. 모듈가격이낮아져서많은박막필름회사와집중형태양열발전 (CSP) 산업은계속해서어려움을겪었고국제무역논쟁도지속되었다. [ 그림 1-20] 세계태양광누적용량및연도별추가량 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 일본은호황이지속되면서 2015 년에태양광 11GW 를추가하여총용량은 34.4GW 에이르렀다. 시장은주거용 (0.9GW) 보다상업용과대규모사업위주로전개되었고휴경지나문을닫은골프장을부지로활용한경우가많았다. 태양광은일본총발전량의 3% 를차지하였는데여름철에는일본전력수요의 10% 를공급하는경우도발생한다. 아시아에서는또한인도와한국의태양광시장이빠르게성장하고있다. 아시아를벗어나면나머지 20GW 는주로북미와유럽에서설치되었다. 미국은 2015 년말투자세액공제 (ITC) 만료이전에태양광사업을완공하려는개발열기탓에태양광확대가사상최고치를기록하였다 년신규태양광용량은신규가스발전용량도능가하였다. 한편오바마행정부는재생에너지투자촉진을위해다시투자세액공제를 2021 년까지연장하였다. 유럽연합시장은 3년째감소하였는데정책의불확실성과기준가격구매제 (FIT) 축소가영향을미쳤다. 뒤늦게 FIT를도입한영국에서태양광보급이가장활발하였다 년말을기준으로 22개국이전력수요의 1% 이상을태양광으로충족하고있는데이탈리아는 7.8%, 그리스는 6.5%, 독일은 6.4% 에이르렀다. 태양광산업의회복세는신흥시장이계속생겨나고세계수요가늘면서 2015년에더가속화되었다. 대부분의세계일류기업들은시장지위를공고히했다. 한편, 시장 [ 그림 1-21] 세계주요국태양광용량및 2015 년추가량자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년모듈평균가격은더하락하여다결정실리콘모듈가격은약 8% 떨어진, 와트 (Watt) 당 0.55 달러이하에서형성되었다. 산업은지속적으로장비의최적화와개량을통해설비외적인소프트비용에초점을맞추고있다 년과 2016 년초까지몇몇지역에서건설된대규모태양광사업에서기록적으로낮은입찰가 ( 장기계약가격 ) 를보이면서태양광은가격경쟁력을보여주고있다. 대표적인태양광프로젝트의입찰가격이나장기계약가격은두바이 58.5 달러 /MWh, 페루 48달러 /MWh, 멕시코 45달러 /MWh, 독일 80유로 /MWh, 미국 35-60달러 / MWh( 세액공제포함 ) 를기록했다. 결정질전지와모듈뿐만아니라박막필름생산량도증가하였는데중국기업들이태양광모듈생산을주도하였다. 중국이세계총량의 2/3 를생산한것을비롯하여아시아는세계모듈생산의 87% 를차지하였다. 반면에유럽의비중은 6% 로하락했 28 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 29

29 고북미의비중은 2% 에머물렀다. 세계적모듈제조사중에서트리나, 징코솔라, 자솔라, 잉리, SFCE( 과거선텍 ), 레네솔라같은중국기업들과캐네디언솔라 ( 캐나다 ), 한화큐셀 ( 한국 ), 퍼스트솔라와선파워 ( 미국 ) 등이있다. 3. 풍력발전 두번째큰비중을차지하였다. 풍력은점점더많은나라에서전력수요를충족하는데중요한역할을하고있다. 덴마크는수요의 42% 를, 독일의 4개주는 60% 이상을, 우루과이는 15.5% 를풍력이담당하였다. 중국이무려 30.8GW 를신규로설치하며세계시장을주도했고다음으로미국 (8.6GW), 독일 (5.7GW), 브라질 (2.8GW), 인도 (2.6GW) 순이었다. 세계 10위권에는캐나다, 폴란드, 프랑스, 영국, 터키가포함된다. 세계적으로풍력설비는역대최고치인 63GW 가신규로설치되어세계누적용량은 433GW 에이르렀다 년에비해신규설비량이 22% 증가하였다. 중국이신규설치를주도하면서비 OECD 국가들이풍력시장에서더큰비중을차지하였다. 아프리카, 아시아, 남미에서새로운시장이등장하였다. 전력회사들은신뢰할만한저비용발전이기때문에계속하여풍력에관심을쏟지만대규모투자자들은안정적인투자비회수를기대하며참여하고있다. 해상풍력은강한성장세를보여 3.4GW 가전력망에연결되었는데대부분유럽에서진행되었다. [ 그림 1-23] 세계주요국풍력용량및 2015 년추가량 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 [ 그림 1-22] 세계풍력용량증가추이및연도별추가량 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 2015 년풍력은유럽과미국에서신규발전용량중가장비중이크며중국에서는 2015 년풍력산업은기록적인신규설치용량덕분에호황을누렸다. 대부분의일류터빈제조사들은설치기수측면에서사상최대의실적을기록했다. 설비이용률의향상, 규모의경제, 금융개선등을통해가격이낮아져서많은지역에서육상풍력은화석연료와직접가격경쟁을할수있는수준에이르렀다. 그런데, 송전인프라의부족과전력망연결지연은육상과해상풍력에큰장애요인이되고있다. 전력망의제약으로완공된풍력단지에서전력을전력망으로보낼수없는발전량축소가문제가되고있는데특히풍력단지가엄청나게건설된중국에서는기풍현상이라불리며심각한문제로등장하였다. 2015년중국에서풍력발전량축소로인한비용은 27억 7천만달러에달했다. 중국정부는이문제를해결하기위해북서부지역에에너지집약형산업을유치하고풍력전력을난방용으로활용하려고 30 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 31

30 하고있다. 물론새로운송전망이건설중이고양수발전설비도계획중이다. 한편, 새로운송전선로가완공되면서텍사스주에서풍력발전기를놀리는문제가극적으로해결되고있다. 풍력터빈제조분야는정부의집중적인지원속에서광대한내수시장을확보한중국기업들이유럽과북미의전통적강자를넘어서시장점유율을높이고있다. 세계 10대풍력터빈제조사가 63GW 세계터빈시장의약 69% 를차지하였는데그중중국기업은 5개사나포함되었다. 시장점유율에서중국의골드윈드가세계 1위를차지했고베스타스, GE윈드, 지멘스, 가메사등이유럽과북미시장을기반으로다음순위를유지하였다. 하지만부품은다양한나라에서공급되었다. 풍력수요가증가하면서세계곳곳에서새로운공장이건설중이거나완공되었다. 또한, 터빈제조사, 개발회사, 서비스회사간에합병이급증하여미국의 GE가프랑스알스톰의풍력부문을인수하였고독일의노르덱스가스페인의악시오나풍력을인수하였다. 베스타스는독일과미국의서비스회사를인수하였고 EDF 재생에너지는미국회사를사들였다. 4. 바이오에너지바이오에너지는다른어떤재생에너지보다도 1차에너지공급에서큰비중을차지한다 년바이오매스에너지는약 60 엑사줄 (EJ) 이공급되었다 년몇몇국가에서에너지수요증가와환경적고려에대한대응으로바이오에너지생산이증가하였다. 하지만바이오에너지분야는저유가와일부시장에서정책의불확실성이라는도전에직면하여어려움을겪었다. 에너지용바이오매스소비는 2010 년이후매년 2% 정도증가하고있지만, 비중은 2005년이후정체되어있다. 바이오에너지는세계최종에너지소비의 14% 를차지하고있다. 바이오에너지는열, 전력, 수송등세가지주요에너지소비부문에서역할을한다. 최종소비부문별로살펴보면건물난방에서 29.7% 로비중으로가장높고산업용열에너지의 7.2%, 수송의 2.8%, 전력의 2% 를담당하였다. 건물난방의대부분은개도국에서고체바이오매스를직접연소하는재래식바이오매스이용이차지한다. 고체바이오매스는열과전력생산용바이오매스중가장큰비중을차지하고액체바이오연료는수송부문에서가장비중있는바이오에너지원이다. [ 그림 1-24] 세계상위 10 대풍력제조사의시장점유율 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 [ 그림 1-25] 최종에너지소비중바이오매스의비중과최종소비부문별비중, 2014 년 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 고체, 액체, 가스등다양한형태의바이오매스가취사나난방용열을생산하기위 해직접연소되거나현대적설비에서연소된다. 주로땔감과목탄을직접태우는전 32 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 33

31 통적인바이오매스이용은소비량을추정하기어렵지만 31EJ로추정한다. 현대적바이오에너지열소비는 14.4EJ 로추정되는데산업용소비의비중이컸고, 주거및상업부문에서난방과취사용으로사용되었다. 건물과산업용바이오에너지열생산은 2015 년상대적으로낮은성장세를보였다. 산업용열을공급하기위해바이오매스를주로사용하는지역은아시아와남미지역이다. 특히브라질은설탕생산과정에서나오는버개스 (Bagasse) 가풍부하다. 건물부문에서현대적바이오에너지열소비가많은지역은미국, 독일, 프랑스, 스웨덴, 이탈리아, 핀란드이다. 유럽은열생산용바이오매스소비가많은데이는유럽연합재생에너지지침에따른의무목표를달성하기위해유럽각국이노력을기울이기때문이다. 2년연속으로겨울기후가온화한탓에수요가감소했지만, 유럽은보일러용목재펠릿소비가가장많은지역이다. 바이오에너지발전용량은 5% 증가하여 106.4GW 에이르렀고발전량은세계적으로 8% 증가하여 464TWh 에달하였다. 바이오매스발전을주도하는나라는미국 (69TWh), 독일 (50TWh), 중국 (48TWh), 브라질 (40TWh), 일본 (36TWh) 등이다 년중국, 일본, 독일, 영국에서바이오에너지전력생산이뚜렷하게증가하였다. 다. 유럽에서는바이오에너지발전량이점차증가하고있다. 독일의바이오발전설비 (7.1GW) 의상당부분은에너지작물을투입하는바이오가스공급형설비이다. 그런데바이오가스플랜트에대한재정적지원이감소하면서바이오가스발전용량이늘어나지않고있다. 중국의바이오발전용량은 10.3GW 이다. 5개년계획에따라 2015 년까지바이오발전용량을 13GW, 2030 년까지 30GW 로증설하는목표가설정되어있다. 하지만, 원료비용이높고기술과경험이부족하여목표에미치지못하고있다. 일본은후쿠시마원전사고이후용량이증가하여바이오발전용량은 4.8GW 에이르렀다. 주로목재펠릿, 목재칩, 야자열매껍질등을수입해서연소하기때문에바이오매스의수입의존도가높다. 브라질은바이오발전용량이 9.7GW 에달하는데주로사탕수수잔재물인버개스를이용하여바이오전력을생산한다 년세계바이오연료생산은약 3% 증가하여 1,330 억리터에달하였다. 주요생산국인미국과브라질의풍작에힘입어바이오연료중에서에탄올생산은세계적으로 4% 증가하였다. 바이오디젤생산은미국과브라질에서는증가세를보였지만아시아시장에서생산에제약이걸리면서약간감소하였다. 미국과브라질이바이오연료생산의 72% 를차지하고그다음독일, 아르헨티나, 인도네시아순이다. 세계바이오연료시장은에탄올 67%, 바이오디젤 33%, 기타로구성되어있으며생산은미국이 46%, 브라질 24%, 유럽연합 15% 를차지하고나머지국가들이 15% 를담당하고있다 년에는차세대바이오연료의개발과상업화에지속적인진전이있었다. 5. 수력 [ 그림 1-26] 세계지역별바이오에너지발전량증가추세자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 2015 년미국은바이오에너지발전용량이 4% 증가하여 16.7GW 에달한다. 하지만가스화력과다른재생에너지발전의비용이감소하면서경쟁력이크게떨어진상태이 2015 년기준세계수력설비용량은 1,064GW, 연간발전량은 3,940TWh 에달한다. 계속된가뭄탓에아메리카와동남아시아에서수력발전량이감소한바있다. 설비용량별국가순위를보면국토가넓고수자원이풍부한중국, 브라질, 미국, 캐나다, 러시아, 인도, 노르웨이순이다. 이들국가가세계수력용량의 63% 를보유하고있다. 한편, 세계양수발전용량은 2015 년 2.5GW가늘어나 145GW에달하였다 년에도신규수력발전설비가 28GW 설치되었다. 중국이 16.1GW 를신규설치하였고그다음이브라질 2.5GW, 터어키 2.2GW, 인도 1.9GW, 베트남 1.0GW, 말레이시아 0.7GW, 캐나다 0.7GW, 라오스 0.6GW, 콜롬비아 0.6GW 순이다 년기준, 중 34 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 35

32 국은수력총용량이 296GW 에이르렀고양수발전용량도 23GW 를보유하게되었다. 수력발전용량은 5% 증가하여연간 1,126TWh에달하였다. 중국은 10.2GW 초대형수력발전소를건설중이며티벳등내륙지방에좀작은프로젝트를추진중이나환경적요인때문에일부프로젝트는건설허가가반려되고있다 년브라질은수력총용량은 91.7GW 에이르렀고발전량은 382TWh 에달하였다 년에비해설비용량이 11% 증가했지만, 가뭄탓에발전량은 15% 감소하였다. 터키는수력용량이 25.9GW 로증가했고 2023 년까지수력용량 34GW 를달성하겠다는목표를향해진행중이다. 증설을통해점점효율, 유연성, 시스템복원력이향상되고있다. 변동하는재생에너지비중증가에대응하고자양수발전과태양광과풍력의통합운영이강조되고있다. 대표적인수력설비공급자는 GE( 미국 ), Andritz Hydro( 오스트리아 ), Voith Hydro( 독일 ) 이다. 이세회사가세계수력산업의 1/2을차지한다. Harbin( 중국 ), Dongfang( 중국 ), 파워머신 ( 러시아 ) 도중요한제조사들이다 년 GE는알스톰의에너지부문을 106 억달러에인수하였다. 중국기업들은자국내계약이감소하면서아프리카, 동남아시아, 남미등해외사업으로눈을돌리고있다. [ 그림 1-28] 수력용량과추가량, 2015 년신규용량상위 9 개국 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 [ 그림 1-27] 세계수력발전용량, 세계상위 6 개국비중과나머지 자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016 년 기후변화위기, 증가하는전력수요, 변동하는재생에너지비중증가에대응하고자수 력발전에대한수요가증가하고있다. 수력산업은현대화와기존설비의개보수및 36 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 37

33 제2 절주요국의재생에너지정책동향 1. 세계재생에너지정책동향 2015년은재생에너지발전용량은기록적으로 147GW 가신규로설치되었다. 또한전세계재생에너지투자는재생에너지발전과연료 ( 바이오 ) 분야에 2,860 억달러 ( 약 조원 ) 로역대최고치를기록하였다. 기후변화대응을위한 189 개국의국가별기여방안을살펴보면 147개국이재생에너지를언급하고있다 년초를시점으로 173 개국이재생에너지목표를가지고있고 146 개국이재생에너지지원정책을시행하고있다. 미국은청정전력계획을추진중이고캘리포니아는 2030 년까지전력의 50% 를재생에너지로공급하는목표를추진중이다. 유럽연합은 2030 년까지재생에너지비중을 27% 이상높이고자하고중국은국가별기여방안에 2020년까지풍력 200GW, 태양광 100GW 확대를명시했으며인도또한 2022 년까지태양광 100GW 확대를약속하였다. 파리협정이체결되면서각국정부의재생에너지지원정책은더욱강화될전망이다. 중국은이미재생에너지보급목표를상향조정하였다. 국가정책유형목표 남아공 양적목표 용량목표 2030 년까지 1 백만태양열온수기 2030 년까지새로운재생에너지용량 17.8GW 브라질부문비중 27% 바이오연료혼합의무 한국시스템목표 2035 년까지 1 차에너지중재생에너지비중 11% 호주발전량목표 2020 년까지대규모재생에너지발전량 33TWh 멕시코 부문목표 인도네시아시스템목표 2024년까지전력생산에서화석연료비중 65% 이하 2035년까지전력생산에서화석연료비중 60% 이하 2050년까지전력생산에서화석연료비중 50% 이하 2025년까지 1차에너지중새로운재생에너지비중 23% 2050년까지 1차에너지중새루운재생에너지비중 31% 태국부문비중 2036 년까지발전량과수송연료중재생에너지비중 20% 말레이시아 부문비중 자료 : IEA, World Enegy Outlook 2015, 2015 년 2. 중국 2020 년까지재생에너지발전용량 2080MW 2030 년까지재생에너지발전용량 4000MW < 표 1-6> 주요국가에서재생에너지보급목표 국가정책유형목표 미국 유럽 중국 양적목표재생에너지연료 360 억갤런 (2022 년 ) 부문비중 시스템목표 시스템목표 30 개주및워싱턴 D.C. 재생에너지의무할당제시행 발전부문배출량을 2030 년까지 2005 년대비 32% 감축 2020 년까지최종에너지소비에서재생에너지 20% 2030 년까지최종에너지소비에서재생에너지 27% 부문비중 2020 년까지수송에너지중재생에너지 10% 용량목표 시스템목표 2020년까지 350GW 수력에 70GW 양수발전, 200GW 풍력, 100GW 태양광, 30GW 바이오에너지 2020년까지총에너지공급중비화석연료비중 15% 2030년까지총에너지공급중비화석연료비중 20% 인도용량목표 2022 년까지태양광 100GW, 풍력 60GW, 바이오에너지 10GW, 소수력 5GW 가. 에너지소비현황 중국은 939 만km2의면적에 13억 6천만명의인구를가진세계 2위의경제국가이다. 중국의 1차에너지소비는 2015 년기준 Mtoe 로세계 1위해당한다. 1차에너지소비는 2005 년과비교하면 68% 증가했다. 하지만전년대비 1.5% 증가에그쳤다. 1차에너지소비중비중이가장큰에너지원은석탄으로무려 63.7% 의비중을차지하고있으며석유가 18.6%, 수력이 8.5% 로그뒤를잇고있다. 재생에너지의비중은수력을포함하면 10.6% 이다. < 표 1-7> 중국의 1 차에너지소비 ( 단위 : Mtoe) 석유천연가스석탄원자력수력재생에너지합계 (18.6%) (5.9%) (63.7%) 38.6 (1.3%) (8.5%) 62.7 (2.1%) (100%) 자료 : BP, Statiscal Review of World Energy 2016, 2016 년 38 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 39

34 최근대기오염완화및기후변화대응노력이가속화되면서석탄의비중이눈에띄 게감소한석유, 천연가스, 원자력, 재생에너지등다른에너지원의비중이조금씩증 가하고있다. 한편, 에너지수입의존도는 17% 를기록하였다. IRENA 에따르면 2015 년재생에너지설비용량은수력 61.8%(321GW), 풍력 27.9%(145GW), 태양광 8.3%(43GW) 등으로구성되어있다. 11) 설비용량기준으로중 국은수력, 태양광, 풍력분야에서모두세계 1 위를차지하였다. REN21 에따르면 2015 년중국은풍력 30.8GW, 태양광 15.2GW, 수력 16.1GW 가신규로설치되었다. < 표 1-8> 중국의재생에너지발전설비현황 (2015 년 ) 수력풍력태양광바이오 기타 ( 지열, 해양, 태양열 ) 용량 (MW) 321, ,104 43,050 10, ,344 비중 (%) 총계 2020년까지비화석연료의비중을 20% 까지높이고자한다. 2020년목표는 2016 년 3월에발표된 13차 5개년계획 (2016~2020) 에서다시확인되었다. 13차 5개년계획 (2016 년 ~2020 년 ) 을통해풍력 250GW, 태양광 150GW, 수력 380GW로보급목표를상향조정하였다. 12) 중국정부는재생에너지발전전력의기풍현상, 기광현상을해결하고자서부지역의재생에너지전력을동부, 중부지역에서소비할수있도록전력망을확충하는사업을진행중이다. 13차 5개년계획에도송전선로와재생에너지발전소를연결하고동부및서부지역의송전망을건설하며교류 직류연계개발을통해전력망을확충하는사업이포함되었다. 한편중국의성과자치구에서자체적으로재생에너지개발및보급에대한목표를설정하고있다. 베이징, 텐진, 허베이는 2020 년까지전력소비중비수력재생에너지비중을 10%, 내몽골, 신장, 간쑤 2020 년까지비수력재생에너지비중을 13% 로높이고자한다. 자료 : IRENA, Renewable Capacity Statistics 2016, 2016 년 나. 재생에너지정책동향중국에서수력을제외한다른재생에너지보급은 2006년재생에너지법시행을계기로본격화되었다. 이법에는재생에너지총량목표, 전력의의무매입, 매수전력가격, 송배전회사의비용부담, 자금지원등이명시되었다. 중국은 2007년재생에너지중장기개발계획을발표하고재생에너지의무할당제 (RPS) 와비슷한의무시장제를 2007년부터도입하였다. 초기에발전사업자에게의무가부과되다가뒤에전력판매사도의무사업자에포함되었다. 풍력프로젝트에대해서는사업권경쟁입찰이진행되었다 년부터기준가격구매제 (FIT) 도일부시행해오다가 2010 년전후로전면적으로확대하였다. 중국은에너지안보강화, 대기오염저감, 기후변화대응, 산업육성등을목적으로재생에너지확대와산업육성을가속화하고있다. 12차 5개년계획 (2011~2015 년 ) 수립을통해풍력, 태양광, 바이오매스를중점지원분야로선정하고본격적으로보급및산업육성을해오고있다 년까지전력의 20% 를재생에너지로생산하고 3. 미국 가. 에너지소비현황 미국은 983 만km2의면적에 3 억 2 천만명의인구를가진세계 1 위의경제국가이다. 미국의 1 차에너지소비는 2015 년기준 Mtoe 로중국에이어세계 2 위해당한 다. 1 차에너지소비는 2005 년에비해약 3% 감소하였다. < 표 1-9> 미국의 1 차에너지소비 ( 단위 : Mtoe) 석유천연가스석탄원자력수력재생에너지합계 (37.3%) (31.3%) (17.4%) (8.3%) 자료 : BP, Statiscal Review of World Energy 2016, 2016 년 57.4 (2.5%) 71.7 (3.1%) (100%) 1 차에너지소비중비중이가장큰에너지원은석유로 37.3% 의비중을차지하고있으며 천연가스가 31.3%, 석탄이 17.4% 로그뒤를잇고있다. 재생에너지의비중은상대적으로 11) 수력용량이 REN21 보고서와차이를보인다. 재생에너지최신보급통계는 IRENA, REN21, 각국통계가시점과정의에따라차이를보이는경우가있다. 12) 2015 년까지정부가밝힌보급목표는풍력 200GW, 태양광 100GW, 수력 350GW 40 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 41

35 낮은편으로수력을포함하면 5.6% 이다. 최근석탄의비중이눈에띄게감소한반면에천연가스와재생에너지의비중이증가하였다. 한편, 에너지수입의존도는 14% 에불과하다. 전력부문을보면 2013 년기준으로주거부문의전력소비량이 36.8% 로가장높게나타났고다음이공공및서비스 (35.4%), 산업 (22.4%) 순이다. IRENA 에따르면재생에너지설비용량은수력 46.6%(102.1GW), 풍력 33.1%(72.6GW), 태양광 11.6%(25.5GW) 등으로구성되어있다. 최근풍력과태양광용량이급증하고있다 년미국에서풍력 8.6GW, 태양광 7.3GW 가신규로설치되었다. < 표 1-10> 미국의재생에너지발전설비현황 (2015 년 ) 가소멸할예정이었으나법률개정을통해서 2022 년까지적용기간이연장되었다. 태양광프로젝트는 2019 년까지세액공제율을현재수준인 30% 로유지하고그이후부터점차축소할계획이다. 한편, 풍력발전에대해서는생산세액공제 (Production Tax Credit, PTC) 가시행중인데 2019 년까지연장적용될예정이다. 한편, 오바마행정부는 2015 년 8월청정전력계획 (Clean Power Plan, CPP) 을발표하였다. 신규화력발전소에온실가스배출한도를설정하려는이계획은미국전력믹스에상당한변화를줄것이다. 여러주가이계획의시행에반발하여소송을제기하면서이행에차질이빚어지고향후미국대선결과에도영향을받겠지만, 전반적으로미국에서석탄화력은쇠퇴하면서재생에너지가확대되는흐름은지속될것으로보인다. 수력풍력태양광바이오 기타 ( 지열, 해양, 태양열 ) 총계 용량 (MW) 102,117 72,578 25,540 13,765 5, ,344 비중 (%) 46,6 33,1 11,6 6,3 2, 자료 : IRENA, Renewable Capacity Statistics 2016, 2016 년나. 재생에너지정책동향미국재생에너지제도의근간은재생에너지의무할당제 (RPS) 이다. 2016년기준으로 29개주와워싱턴 DC, 그리고 3개미국령에서재생에너지의무할당제가시행중이다. 이중상당수의주에서는태양광과분산형발전공급을 RPS에포함하고있다. RPS 는주로전력판매사업자에게재생에너지의무비율을할당하여전력소비에서재생에너지비중을높이는제도인데캘리포니아주와뉴욕주는 2030 년까지전력소비의 50% 를재생에너지로공급하는목표를추진중이다. 하와이주는 2045 년까지전력의 100% 를재생에너지로공급하는계획을발표하였다. RPS를시행중인주들은대부분연방정부보다높은재생에너지발전량목표를설정하고있다. 특히, 풍력자원이풍부한주들은 RPS를통해풍력설비보급이증가하였다. 한편캘리포니아주를비롯한일부주들은소규모발전에대해 FIT를병행하고있다. 또한 41개주와워싱턴 DC에서의무적인요금상계제도 (Net Metering) 가시행중이다. 투자세액공제 (Investment Tax Credit, ITC) 는상계제도와함께태양광보급에중요한역할을하고있다 년연방정부차원에서시행된투자세액공제는주거용및상업용태양광설비투자시연방세를 30% 공제하는제도이다. 2015년이제도 4. 독일 가. 에너지소비현황 독일은 35 만 7 천km2의면적에 8 천 2 백만명의인구를가진세계 4 위의경제국가이다. 독일의 1 차에너지소비는 2015 년기준 320.6Mtoe 로 2005 년에비해 3.5% 감소하였 다. 1 차에너지소비중비중이가장큰에너지원은석유로 34.4% 의비중을차지하고 있으며석탄이 24.4%, 천연가스가 20.9% 로그뒤를잇고있다. 재생에너지의비중은 12.5% 이다. 석탄과석유, 원전의비중이약간감소했지만재생에너지발전량은빠르 게증가하고있다. 한편, 독일의에너지수입의존도는 65.3% 에달한다. < 표 1-11> 독일의 1 차에너지소비 ( 단위 : Mtoe) 석유천연가스석탄원자력수력재생에너지합계 (34.4%) 67.2 (20.9%) 78.3 (24.4%) 20.7 (6.5%) 자료 : BP, Statiscal Review of World Energy 2016, 2016 년 4.4 (1.4%) 40.0 (12.5%) (100%) 독일경제에너지부 13) 에따르면 2015 년독일총전력소비중재생에너지비중은 32.6% 13) Federal Ministry for Economic Affairs and Eenrgy, Development of Renewable Energy Sources in Germany 2015, 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 43

36 에달하였다. 재생에너지발전량은 195.9TWh 에달하였는데풍력의비중이 44.9% 로가 장크고바이오매스발전, 태양광발전, 수력발전이뒤를이었다. 또한재생에너지는독 일냉난방에너지소비의 13.2% 를, 수송용에너지소비중 5.3% 를차지하고있다. 한편, 재생에너지발전설비용량은총 97.4GW 에달했는데풍력용량이 45GW로 46.2% 의비중을차지하고그다음은태양광발전 40.8%(39.7GW), 바이오매스발전 7.3%(7.1GW), 수력발전 5.7% (5.5GW) 순이었다. 주로바이오가스를연소하는독일의바이오발전은설비이용률이높아서설비용량은태양광용량의 1/5 도되지않지만, 발전량은약간더많은편이다. 나. 재생에너지정책동향 [ 그림 1-29] 독일에서재생에너지기반의전력생산추이 ( 단위 : TWh) 자료 : 독일경제에너지부 (BMW), 2016 년 [ 그림 1-30] 2015 년독일재생에너지기술별발전설비용량비중자료 : 독일경제에너지부 (BMW), 2016 년 독일은석유파동과체르노빌사고를겪으면서석유와원자력의대안으로재생에너지에주목하기시작하였다. 독일에코연구소가 1980 년에최초로 에너지전환 (Energie-Wende) 이라는용어를사용하면서석유와우라늄에의존하지않는성장과번영에대한논의가시작되었다 년 '1천태양광지붕프로그램 ' 이도입되었고, 1991 년부터전력매입법 (Electricity Feed Act) 시행되었다. 사민당과녹색당연방정부는 2000 년 4월부터 FIT를핵심으로하는재생에너지법 (Renewable Energy Sources Act, EEG) 을시행, 전력매입법의단점을보완하고, 각재생에너지기술별로규모와입지에따른발전원가를고려하여전력매입기준가격을명시하였다 년기민당, 기사연합, 자민당연정은 에너지구상 2010 을수립하였다. 에너지구상은 2050 년까지 1990 년대비온실가스를 80~95% 감축하는목표를달성하기위해에너지효율향상과재생에너지비중을높이는것이골자이다. 독일에너지전환 (Energiewende) 의핵심목표는 2022 년말까지원자력을완전히포기하는것을포함하여재생에너지확대를가속화하는것이다. 독일정부는전력소비중재생에너지비중을 2030 년까지적어도 50%, 2040 년 60%, 2050 년 80% 까지도달하는것을목표로한다. 독일재생에너지확대는재생에너지법 (EEG) 을기반으로하는데그핵심은재생에너지전력에대한기준가격구매제 (FIT) 적용과재생에너지전력의전력망접속보장이라고할수있다. 또한재생에너지전력에우대가격을보장하기위해재생에너지부과금 (EEG levy 또는 Surcharge) 이주로가정용소매요금에부과되었다. 재생에너지법은 14 년간성공적으로시행되면서독일의정책뿐만아니라다른여러나라의재생에너지정책에영향을미쳤고또한재생에너지산업의성장에큰기여를하였다. 결과적으로풍력과태양광의비용은규모의경제, 세계적인경쟁, 기준가격하락의압력등으로인해감소하였다. 독일은 2014 년재생에너지담당부서를환경부에서경제에너지부로이관하고재생에 44 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 45

37 너지법 (EEG) 을대폭개정하였다. 재생에너지법 2014 년개정의주요목표는비용상승을완화하고재생에너지확대에대한통제능력을키우면서시장을기반으로재생에너지를확대하는것이다. 비용장벽을무너뜨리기위해정부는더강력하게경제적인기술에초점을맞추려고한다. 동시에가격효과성향상을위해과잉지원제거, 보너스폐지, 야심찬가격축소등을진행중이다. 재생에너지기준가격은큰폭으로떨어졌다. 또만약재생에너지생산을위한신규설비가계획보다더늘어나면추가발전소에대한지원비율이자동적으로감소하는시스템도시행중이다. 구체적연간보급량은태양광약 2.5GW, 육상풍력약 2.5GW, 바이오매스 100MW 등이다. 해상풍력은 2020 년까지 6.5GW, 2030 년까지 15GW 를보급하고자한다. 또한독일재생에너지정책의변화중하나는경쟁입찰방식의도입이다. 경쟁입찰의도입은정부가구매가격을정하는방식에서경쟁을통해재생에너지지원가격을결정하는방식으로변화하는계기가되었다. 독일은지금 년사이에재생에너지경쟁입찰을도입하려는초기단계를진행하는중이다. 매년세차례, 2017 년까지 9차례의입찰을통해 1,200MW 의용량에대한구매가격을결정한다. 지상설치형태양광에대해 2015 년 4월에첫경매가열렸다. 경매가격은실제비용을더잘반영할것으로보인다. 최근수년간독일태양광기준가격은너무낮은것으로간주되어 2013 년이후태양광설치용량이급격히감소하였다. 한편, 저장장치를갖춘태양광에대한보조정책이 2016 년 3월부터시행되었다. 독일은태양광전력망서비스를강화하고비용절감을위해주택용태양광에서생산된전력의배터리저장에대해서 3천만유로의지원을시작하였다. 2018년까지지속되는이프로그램에따라태양광시스템에대해 kw당최대 2천유로의소프트론과적합한태양광설비의최대 25% 까지포괄하는보조금이제공된다. 과거 ( ) 에는계통연계형태양광과에너지저장시스템을설치하는비용을줄여주기위해프로젝트마다 30% 리베이트가제공되었다. 5. 일본가. 에너지소비현황일본은 37만 8천km2의면적에 1억 2천7 백만명의인구를가진세계 3위의경제국가 이다. 일본의 1 차에너지소비는 2015 년기준 448.5Mtoe 로 2005 년에비해약 14% 감 소하였다. 1 차에너지소비중비중이가장큰에너지원은석유로 42.3% 의비중을차 지하고있으며석탄 26.6%, 천연가스가 22.8% 로그뒤를잇고있다. 후쿠시마원전 사고이후대부분의원전은가동을멈춘상태이기때문에원전비중은매우낮은상 태이다. 원전의가동을중단하면서석탄화력의비중이높아진상태가지속되고있는 가운데재생에너지비중이증가하고있다. < 표 1-12> 일본의 1 차에너지소비 ( 단위 : Mtoe) 석유천연가스석탄원자력수력재생에너지합계 (42.3%) (22.8%) (26.6%) 1.0 (0.2%) 자료 : BP, Statiscal Review of World Energy 2016, 2016 년 21.9 (4.9%) 14.5 (3.2%) (100%) 2013 년기준으로전력소비는공공및서비스부문이 38% 로가장높은비중 을차지하였다. IRENA 에따르면재생에너지설비용량은수력 54.6%(49.1GW), 태양광 37.0%(33.3GW), 바이오 4.5%(4.1GW) 등으로구성되어있다. 상대적으로풍력용량이매 우적은편이다. 일본은 2015 년태양광신규용량이 11GW 에달했다. < 표 1-13> 일본의재생에너지발전설비현황 (2015 년 ) 수력태양광바이오풍력기타총계 용량 (MW) 49,146 33,300 4,076 3, ,090 비중 (%) 자료 : IRENA, Renewable Capacity Statistics 2016, 2016 년 나. 재생에너지정책동향 일본은 1973 년 1 차석유파동을계기로에너지안보의취약성을인식하고, 1974 년대 체에너지개발, 석유의존도축소, 석유의안정적확보및에너지절약을골자로하는 선샤인계획 발표하였다 년대에는 NEDO( 신에너지개발기구 ) 를발족하고신에 너지보급촉진을목적으로 1997 년신에너지법을제정하였다. 그리고 2002 년에 RPS 법 을공포하고 2003 년 4 월부터시행하였다 년후쿠시마사고이후원자력발전등 46 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 47

38 에너지정책을전면적으로재검토, 2012 년기준가격구매제 (FIT) 전면적확대를포함하는재생에너지특별조치법을시행중이다. 일본정부는최근 2030 년까지재생에너지발전량비중을 22~24% 높이는내용을포함한발전믹스전망을발표하였다. 일본에서는기준가격구매제가 2012 년 7월부터전면적으로시행되고있다. 태양광에높은기준가격을설정한결과쏠림현상이발생하여신규재생에너지설비중태양광이대부분을차지하고있다. 태양광급증으로인한전력공급망불안정성을이유로일본주요전력회사가태양광발전소전력매입을중단하는사태가빚어지기도하였다. 기준가격이상대적으로높은태양광설비의급증은전기요금상승을가져와서 2016 년에는가구당월 675 엔정도가전기요금에추가될전망이다. 일본정부는태양광발전의보급확대와국민부담감소라는두과제의균형을맞추고자기준가격구매제의틀을바꿀것을검토중이다. 경쟁입찰제도의도입을포함하여다양한방안이검토되고있다 년 3월에이른바에너지혁신전략이수립되었다. 이것은 2030 년온실가스감축목표달성을위한구체적실행방안을담고있는것으로에너지절약, 재생에너지확대를통해에너지분야투자를확대하고온실가스배출을억제하겠다는것이골자이다. 재생에너지보급관련하여미가동태양광발전설비에따른보완제도, 발전설비도입적정시기결정시스템, 풍력, 지열, 수력발전촉진을위한방안등이포함되어있다. 한편 2016 년부터전력소매시장이전면적으로개방되고자유화되었다. 전력소매시장자유화는재생에너지생산과거래에도새로운변화를불러올것으로보인다. < 표 1-14> 영국의 1 차에너지소비 ( 단위 : Mtoe) 석유천연가스석탄원자력수력재생에너지합계 71.6 (37.4%) 61.4 (32.1%) 23.4 (12.2%) 15.9 (8.3%) 자료 : BP, Statiscal Review of World Energy 2016, 2016 년 1.4 (0.7%) 17.4 (9.1%) (100%) IRENA 14) 에따르면영국의발전부문재생에너지설비중가장큰비중을차 지하고있는것은풍력이다. 해상풍력이빠르게증가하여영국의풍력용량은 13.9GW(41.8%) 에달한다. 그다음태양광 9.1GW(27.4%), 바이오 5.7GW(17.2%), 수력 4.5GW(13.5%) 순이다 년에는태양광신규용량이 3.7GW 로최대치를기록하였다. < 표 1-15> 영국의재생에너지발전설비현황 (2015 년 ) 풍력태양광바이오수력기타총계 용량 (MW) 13,855 9,077 5,716 4, ,148 비중 (%) 자료 : IRENA, Renewable Capacity Statistics 2016, 2016 년 6. 영국 가. 에너지소비현황 영국은 24만 4천km2의면적에 6천4 백만명의인구를가진세계 5위의경제국이다. 영국의 1차에너지소비는 2015 년기준 Mtoe 로 2005년에비해 16.5% 나감소하였다. 1차에너지소비중비중이가장큰에너지원은석유로 37.4% 의비중을차지하고있으며천연가스가 32.1%, 석탄이 12.2% 로그뒤를잇고있다. 재생에너지의비중은 9.1% 이다. 석탄의비중이점차감소하는반면에재생에너지비중은빠르게증가하고있다. 주로태양광과해상풍력이증가하였다. [ 그림 1-31] 영국총발전량에서재생에너지비중 (2016 년 1사분기기준 ) 15) 자료 : Department of Energy & Climate Change, 2016 년 14) IRENA, Renewable Capacity Statistics 2016, ) Department of Energy & Climate Change, Energy Trends section 6 : renewables, 30 June 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 49

39 2016 년일사분기기준, 재생에너지는영국총발전량의약 25% 를차지하였다. 전년동기대비비중은 2.3%, 발전량은 6.4% 증가하였다. 태양광발전량이가장많이증가하였고그다음바이오매스순이다. 풍력은풍속이줄어서약간감소하였다. 2016년일사분기말기준재생에너지설비용량은전년대비 11.8% 증가하였다. 나. 재생에너지정책동향영국이 2008 년기후변화법에따라 2050 년까지온실가스배출량을 80% 감축하는법적으로구속력있는목표를달성하는데있어재생에너지는핵심적인잠재력을가지고있다. 법적인제약에따라석유와석탄발전시설을추가건립할수없는상황에서영국에서는저탄소기술가격경쟁력이점점강화되고시장침투력이우수한재생에너지가실질적대안으로부상중이다. 영국은 1990 년전력산업구조개편과거의동시에재생에너지확대를위해비화석연료의무제도 (Non-Fossil Fuel Obligation: NFFO) 도입하였고 2002년재생에너지의무비율할당제 (Renewable Obligation:RO) 로이를대체하였다. 영국정부는유럽연합재생에너지지침 (Renewable Energy Directive : RED) 에따라 2011 년국가재생에너지실행계획 (National Renewable Energy Action Plan : NREAP) 을수립한후수정 보완을해오고있다. 최근영국의재생에너지보급은빠르게증가하고있다 년재생에너지는에너지수요의 1.3% 에불과했지만 2015 년 9.1% 로증가하였다. 영국정부는지난 2002년에서 2014년사이에 RO가재생에너지발전량비중을 2002 년 1.8% 에서 2014 년 19.1% 로증가시키는데성공적인기여를하였다고평가하고있다 년기준가격구매제 (FIT) 를도입하여설비용량 5MW 이하태양광, 풍력, 수력, 소형열병합발전설비에서생산되는전력에대해기준가격을정하여구매하고있다. 기준가격구매제는엄청나게대중적이라 2016 년 5월말기준으로 87만개설비 (5.1GW 용량 ) 이등록되어있다. 이중 99% 태양광인데설치용량의 82% 를차지한다 년기준가격구매제를통해태양광에제공되는지원금을대폭삭감하고육상풍력은모든지원을중단하기로하였다 년 1월 16일부터태양광기준가격은 4.39 페니 /kwh 로약 65% 하락하였다. 한편, 영국정부는 2014 년 4월 1일부터차액계약제도 (Contracts for Difference :CfDs) 제도를운영중이다. 영국은 RO를 2017 년 3월에 ( 일부를제외 ) 종료하고 CfD로전환하는중이다. 1차 CfD 경매를통하여육상풍력 750MW, 해상풍력 1.2GW 프로젝트를확정하였다. CfD에서발전사업자는권리행 사가격 16) (strike price) 과기준가격 17) (reference price) 사이의차액을지불받는다. 기준가격이계약상의권리행사가격보다낮은경우발전사업자는그차액을보상받 아기대수익을달성할수있으며반대로기준가격이권리행사가격보다높을경우발 전사업자가그차액을반납하여전력소비자에대한부담을제한하는구조이다. 영국은세계최초의재생에너지열인센티브 (RHI : Renewable Heat Incentive) 를통 해재생에너지열보급증가를추진하는중이다. RHI 는세계에서처음으로 2011 년 11 월 에비가정용신청자에게적용되었다. 비가정용 RHI 는 2011 년시작부터 2016 년 5 월까지 14,700 개승인에 8.4Wh 가넘는재생에너지열생산을지원하였고가정용 RHI 는 2014 년 이후 49,000 개승인을지원하였다. RHI 제도에대한추가지원이 2015 년 11 월에발표되 었다. 영국정부는기후목표달성을확실히하기위해 RHI 제도를연장하고 RHI 에대 한지원을 4 억 3 천만파운드 (2015/16) 에서 11.5 억파운드 (2020/21) 로증가할계획이다. 7. 프랑스 가. 에너지소비현황 프랑스는 55 만 2 천km2의면적에 6 천 6 백만명의인구를가진세계 6 위의경제국가이 다. 프랑스의 1 차에너지소비는 2015 년기준 239.0Mtoe 로 2005 년에비해 8.9% 감소하 였다. 1차에너지소비중원자력이 41.4% 의비중을차지하고있으며석유가 31.8%, 천연가스가 14.7% 로그뒤를잇고있다. 석탄화력이거의없어서석탄의비중은 3.6% 로매우낮으며재생에너지의비중은수력을포함하면 8.4% 이다. 수력을제외한재생에너지비중이약간씩증가하고있다. 한편, 프랑스의에너지수입의존도는 60% 에달한다. < 표 1-16> 프랑스의 1 차에너지소비 ( 단위 : Mtoe) 석유천연가스석탄원자력수력재생에너지합계 76.1 (31.8%) 35.1 (14.7%) 8.7 (3.6%) 99.0 (41.4%) 자료 : BP, Statiscal Review of World Energy 2016, 2016 년 16) 특정한저탄소기술에서투자비를반영한전력가격 17) 영국시장에서전력의평균적시장가격 12.2 (5.1%) 7.9 (3.3%) (100%) 50 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 51

40 2013 년기준으로총발전량중에서원자력의비중이 74.1% 에달하고수력을포함한재생에너지가 18.1% 로그뒤를잇고있다. 전력소비를보면부문별로는주택용 (38.1%) 전력소비비중이가장크며, 공공및서비스 (31.3%), 산업 (25.3%) 순이다. IRENA에따르면프랑스재생에너지설비용량은수력 57.4%(25.4GW), 풍력 23.4%(10.4GW), 태양광 14.8%(6.5GW) 등으로구성되어있다 년신규용량을보면풍력 1.1GW, 태양광 0.9GW 등재생에너지보급이점차활발해지고있다. 50% 이내로축소 ( 현재약 75%) 등의세부목표를명시하고있다. 또한, 에너지효율 제고를위한약 1 백억유로규모의보조금지원, 건물리노베이션을위한무이자대 출, 디젤차량전기차전환시보조금지급등의내용을포함하고있다. < 표 1-17> 프랑스의재생에너지발전설비현황 (2015 년 ) 수력 풍력 태양광 바이오 기타 계 용량 (MW) 25,421 10,358 6,549 1, ,274 비중 (%) 자료 : IRENA, Renewable Capacity Statistics 2016, 2016 년 나. 재생에너지정책동향프랑스는 2007 년제정된환경법에서에너지생산투자에대한기본내용을담고있으며, 이는특히재생에너지발전을위한구체적인목표를설정하고있다 년환경법이개정되면서 2020 년까지최종에너지소비중재생에너지비중을 23% 이상으로높인다는강화된목표를수립하고, 이를위한국가재생에너지개발계획을발표하였다. 이계획은바이오에너지, 풍력, 지역, 수력, 태양열및해양에너지등을포함한신^ 재생에너지부문개발에관련된 50개정책을명시하고있다. 2020년보급목표를보면각각육상풍력 19GW, 해상풍력 6GW, 조력 380MW 이다. 프랑스는 2000년부터전력공급업자와판매사업자들이재생에너지전력을의무적으로구매하는제도 (RPS) 를시행하였다 년부터 100kW 이하건물태양광에대한기준가격구매제가도입되었고바이오매스와해상풍력전력을공개입찰하는경쟁입찰제도가도입되었다. 100kW 이상태양광에대해서는경쟁입찰제도가적용된다. 프랑스는 2015 년유럽연합목표를달성하고자원자력발전의존도축소및재생에너지비율확대, 탄소시장개편등을골자로하는에너지전환법을마련하였다. 이법은온실가스배출량 2030 년까지 40% 감소 (1990 년배출량대비 ), 최종에너지소비량 2030 년까지 20%, 2050 년까지 50% 절감 (2012 년대비 ), 재생에너지비중 2030 년까지 32% 로확대, 화석연료사용 2030 년까지 30% 축소, 2025 년까지원자력발전비중 52 제 1 편세계신 재생에너지현황및주요국의정책동향제 2 장재생에너지산업및주요국의정책동향 53

41 제 2 편 국내신 재생에너지현황 제1장국내에너지현황및전망 제2장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER

42 국내에너지현황및전망 신 재생에너지센터신 재생에너지정책실장최창기 < 표 2-2> 국내에너지수입액추이 ( 최근 10년간 ) ( 단위 : 백만 $) 구분 증가율 ( 角년대비 ) ^ 국내총수입액 (A) 261, , , , , % ^ 총에너지수입액 (B) 66, , , , ,715 41% 원유 42, ,298 99,333 94,907 55, % 석유제품 7,783 26,797 34,628 34,983 17, % L N G 8,646 27,364 30,645 31,403 18, % 제 1 절국내에너지현황 1. 에너지수급여건 가. 에너지국제위상 L P G 1,933 5, 석탄 5,443 16,069 13,074 12,114 9, % 원자력 ( 핵연료 ) , % ^ 총수입액대비비중 (B/A) 25.5% 35.6% 34.7% 33.1% 23.5% - 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ), 한국무역협회 우리나라의에너지소비량은 '13 년기준 264 백만 toe 로세계 8 위이며, 석유소비는 9 위 전력소비는 8 위규모이며, 이는세계 10 위권인경제규모에비해높은수준이다. < 표 2-1> 국가별에너지순위 ('13 년 ) 구분 1 위 2 위 3 위 4 위 5 위 6 위 7 위 8 위 9 위 10 위 에너지소비 ( 백만 toe) 석유소비 ( 백만톤 ) 전력소비 (TWh) 중국 3,023 미국 832 중국 5,165 미국 2,188 중국 504 미국 4,110 인도 775 일본 208 일본 998 러시아 731 인도 175 인도 979 일본 455 러시아 147 러시아 938 독일 318 브라질 135 독일 576 브라질 294 사우디 132 캐나다 546 한국 264 독일 113 한국 524 프랑스 253 한국 108 브라질 517 캐나다 253 캐나다 104 프랑스 486 출처 :Energy Balances of OECD/Non-OECD Countries 2015 년 (IEA), Statistical Review of World Energy 2015 년 (BP) 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ) [ 그림 2-1] 국내에너지수입액추이 (`90 년 ~`15 년 ) 나. 에너지안보에너지수입액은 '14 년기준 1,741 억 $ 로국가전체수입액의 33.1% 를차지하고있으며, 우리나라공급에너지의 95.2% 를해외수입에의존하고있다. 또한, 총에너지수입액의 74.6% 를차지하는석유의경우, 중동수입비중이 83.9% 를차지하고있어에너지안보에매우취약한수급구조를갖고있다. 2. 에너지소비동향 가. 1 차에너지공급 15 년 1 차에너지공급량 (285 백만 toe) 은전년대비 0.7% 증가하였으며, 원별로석유 56 제 2 편국내신 재생에너지현황제 1 장국내에너지현황및전망 57

43 비중이 38.4% 로가장크고, 석탄 29.6%, 천연가스 15.3% 순이다. 비에너지원별소비증가율은무연탄 1.4%, 석유 4.1%, 도시가스 5.4%, 전력 1.3%, 열및기타 5.6% 로열및기타의소비증가율이가장높다. 특히, 2015 년최종에너지원별비중은석유가 49.3% 로가장큰비중을차지하며, 전력 19.1%, 석탄 16.0%, 도시가스 10.0% 순이다. [ 그림 2-2] 1 차에너지원별공급추이 ('90 년 ~'15 년 ) 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ) [ 그림 2-4] 에너지원별최종에너지소비 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ) 2015 년도부문별최종에너지는산업 백만 toe, 수송 39.9 백만 toe, 가정 상업 36.3 백만 toe, 공공 5.1 백만 toe 순으로소비하였으며, 전년대비부문별소비증가율은산업 0.1%, 수송 6.1%, 가정 상업 2.2%, 공공 8.8% 로공공부문의소비증가율이가장높다. [ 그림 2-3] 1 차에너지공급구성비 ('90 년 ~'15 년 ) 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ) 나. 최종에너지소비 2015 년도최종에너지는전년대비 1.7% 증가한 백만 toe 를소비하였으며, 전년대 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ) [ 그림 2-5] 부문별최종에너지소비 58 제 2 편국내신 재생에너지현황제 1 장국내에너지현황및전망 59

44 다. 부문별최종에너지소비 1) 산업부문소비동향 ('15 년에너지사용량 백만toe) - 산업부문의전반적인에너지소비는전년대비증가하였으나도시가스 ( 13.6%) 및석탄 ( 1.2%) 은감소하였다. '14 년대비원별소비증가율 (%): 기타 ( 신재생등 ) 4.9, 석유 2.2, 전력 0.4, 석탄 1.2, 도시가스 ) 수송부문소비동향 ('15 년에너지사용량 39.9 백만toe) - 가정 상업부문의전반적인에너지소비는증가추세이며, 석유소비가전년대비 12.2% 증가하였다. '14 년대비원별소비증가율 (%): 경유 7.8, 휘발유 3.9, LPG 휘발유및경유가수송부문전체소비중 67.5% 를차지하고있으며, LPG는전체의 11% 이나 '10 년도부터소비량이감소하고있다. 출처 : 에너지통계월보 ('16.6 월 ) [ 그림 2-6] 산업부문에너지원별소비추이및비중 출처 : 에너지통계월보 ('16.5월 ) 기타 : CNG, 전력, 신재생등포함 [ 그림 2-8] 수송부문에너지원별소비추이및비중 2) 가정 상업부문소비동향 ('15 년에너지사용량 36.3 백만toe) - 가정 상업부문의전반적인에너지소비는증가추세이며, 석유소비가전년대비 12.2% 증가하였다. '14 년대비원별소비증가율 (%): 석유 12.2, 전력 2, 기타 ( 열 신재생 ) 1.2, 석탄 고급에너지원인전력 (44.2%) 및도시가스 (34.7%) 가가정 상업부문전체소비의약 78.9% 를차지하였다. 3. 에너지수요전망최종에너지수요는전망기간 ('11~'35 년 ) 중연평균 0.88% 증가하여 2035 년에 백만toe에달하고, 에너지원단위또한 '11 년 0.255(toe/ 백만원 ) 에서매년 1.4% 씩개선되어 '35 년 0.180(toe/ 백만원 ) 수준으로하락할것으로전망된다. < 표 2-3> 부문별에너지수요전망 ('11 년 ~'35 년 ) ( 단위 : 백만 toe) 출처 : 에너지통계월보 ('16.5 월 ) [ 그림 2-7] 가정 상업부문에너지원별소비추이및비중 구분 연평균증가율 (%) 산업 (61.6) (60.9) (59.9) (58.4) 수송 가정 36.9 (17.9) 21.6 (10.5) 44.0 (17.7) 24.2 (9.7) 45.5 (17.9) 24.6 (9.7) 46.5 (18.3) 24.9 (9.8) 제 2 편국내신 재생에너지현황제 1 장국내에너지현황및전망 61

45 구분 연평균증가율 (%) 상업 공공 기타 계 출처 : 제 2 차에너지기본계획 15.9 (7.7) 4.6 (2.2) (100.0) 23.6 (9.5) 5.4 (2.2) (100.0) 26.0 (10.2) 5.8 (2.3) (100.0) 28.1 (11.0) 6.2 (2.5) (100.0) 다만, 정부는수요관리정책강화, 개별에너지원가격 세율의합리적조정, R&D 확대등으로기준전망대비 (BAU) 최종에너지소비를 '35 년까지 13% 감축할계획이다. < 표 2-4> 기준전망대비 (BAU) 목표수요 ('11 년 ~'35 년 ) 구분 '11 년 '25 년 '30 년 '35 년연평균증가율 (%) 기준전망 ( 백만 toe) 목표수요 ( 백만 toe) 감축률 (%) 출처 : 제 2 차에너지기본계획 제2 절에너지정책방향 1. 개요 프랑스파리에서개최된제21 차기후변화협약당사국총회 (COP21, '15.12) 에서는신기후체제합의문인 파리협정 (Paris Agreement) 을채택하였다. 파리협정은 2020 년만료예정인기존의교토의정서체제를대체하는것으로, 본협정이발효되면선진국의선도적역할이강조되는가운데대부분의국가가전지구적인기후변화대응에참여하게된다. 합의문도출과정에서개도국은기후변화에대한선진국의역사적책임을들어선 개도국이분법체계가지속되어야하며, 개도국의감축노력참여에상응하는선진국의재원지원및기술이전의무강화를강조한반면, 선진국은개도국의증가하는책임을강조하고감축목표의이행을주기적으로점검하여목표를상향조정할수있는강력한이행및점검체계구축을주장하였다. 이러한협상결과를토대로新기후체제는교토의정서체제를극복하기위해선진국과개도국모두가참여하는체제를지향하며, 이를위해각국이감축목표를스스로결정할수있도록허용하는유연한방식을채택하였고, 이를위해다양한에너지정책을펼치고있다. < 표 2-5> 교토의정서와신기후체제비교 교토의정서구분파리협정 ( 신기후체제 ) 일본교토개최국프랑스파리 제 3 차당사국총회회의제 21 차유엔기후변화협약당사국총회 1997 년 12 월채택 2015 년 12 월 주요선진국 37 개국대상국가 195 개협약당사국 온실가스감축목표 온실가스기준정의온실가스총배출량을 1990 년수준보다감축 출처 : 산업통상자원부 주요내용 적극적인온실가스감축을포함한재정지원, 기술이전, 역량강화 지구평균온도상승폭을산업혁명이전과비교해섭씨 15 도까지제한 온실가스를많이배출한선진국이개도국의기후변화대응을지원 62 제 2 편국내신 재생에너지현황제 1 장국내에너지현황및전망 63

46 2. 주요에너지정책방향가 에너지신산업확산전략新기후체제출범 IT 기술혁신에따라글로벌에너지패러다임의전환이가속화되고있으며, 이미세계각국에서는장기간투자 운영이요구되는에너지산업특성을고려하여선제적으로미래를대비하여과감한투자를추진하고있다. 정부는에너지프로슈머, 저탄소발전, 전기자동차, 친환경공정등의에너지신시장창출을위해 2030 에너지신산업확산전략 을수립하여발표 ('15.11) 하였다. 또한 2030 년신성장동력을위한신시장 (100 조원 ) 및고용 (50 만명 ) 창출은물론총 5,500 만톤의온실가스감축목표를세우는등초기시장을확대하기위한정부의역할을강화하고있다. 출처 :2030 에너지신산업확산전략 ('15.11 월 ) [ 그림 2-9] 글로벌 IT 기업의에너지신시장진출현황 ('15 년 ) 글로벌에너지新시장진출을위해서는국내시장을기반으로우리기업의경쟁력을확보하고, 사업자들이자유롭게시장에참여할수있도록시장진입장벽완화, 안정적투자환경조성등에너지신산업창출을위한정책을수립하여추진할필요가있다. 출처 :2030 에너지신산업확산전략 ('15.11 월 ) [ 그림 2-10] 4 大분야에너지신산업 출처 :2030 에너지신산업확산전략 ('15.11 월 ) [ 그림 2-11] 2030 년에너지신산업정책방향 64 제 2 편국내신 재생에너지현황제 1 장국내에너지현황및전망 65

47 나. 신 재생에너지보급확대및산업육성기존에너지산업에 IT기술을접목한새로운사업모델이만들어지고있는가운데변화의중심에는신 재생에너지가있다. 세계적인기업들이신 재생에너지에대한투자를확대하는이유는신 재생에너지가가진미래잠재력때문이다. 기후변화와에너지안보, 미래국가성장동력으로신 재생에너지의중요성은날로커지고있다. 이러한변화에대응하기위하여정부는 2035 년까지 1차에너지기준 11% 보급목표구현을위한세부이행방안을담은 제4차신 재생에너지기본계획 ('14.9 월 ) 을수립 발표하였다. 폐기물비중을축소하는한편태양광과풍력을핵심에너지원으로육성하고, 정부주도 에서 민관파트너십 으로전환하기위한신 재생에너지시장생태계조성에주력한다는것이다. 이를위해시장친화적제도설계, 수익형비즈니스모델제시, 규제완화, 신재생보급에적합한모델발굴을통한자발적민간투자를제고하고, 협소한국내시장을넘어적극적해외진출을통해국내보급과의상호선순환창출을도모한다는방안을내놨다. 다. 프로슈머 이웃간전력거래태양광등신 재생에너지생산이증가함에따라스스로전기를생상하면서소비하는사람을지칭하는프로슈머가에너지패러다임변화의주역이될전망이다. 프로슈머와이웃간거래는프로슈머가스스로생산하고남는전기를누진제등으로전기요금부담이큰이웃에게판매하는혁신적인전력거래방법이다. 프로슈머는지붕위등설치가능한모든공간에태양광등신 재생에너지를설치하고사용후남는전력을이웃에게판매하여수익을창출하는모델이다. 또한전기소비자는그간유일하게전기를공급했던한전이외에도사용하는전기의일부를프로슈머로부터구입함으로써전기요금부담을완화할수있다. 기후변화대응과신 재생에너지의중요성이커지고있는시점에서프로슈머거래는신재생투자확대의새로운전기로작용할것으로보이며, 정부는프로슈머와전기소비자모두에게도움이되는국민참여형모델로확산시킬계획이다. 출처 : 제 4 차신 재생에너지기본계획 ('14.9 월 ) [ 그림 2-12] 국내신 재생에너지보급목표 출처 : 산업통상자원부보도자료 ('16.3 월 ) [ 그림 2-13] 이웃간거래모델 66 제 2 편국내신 재생에너지현황제 1 장국내에너지현황및전망 67

48 라. 에너지복지확충 '15년 12월부터에너지취약가구를지원대상으로최소한의난방을보장하기위해최초로전자카드형태의에너지바우처 ( 이용권 ) 제도를시행하였다. 수급자는전기 도시가스 지역난방 등유 LPG 연탄등난방에너지를선택적으로구입할수있다. 신 ^ 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 산업통상자원부신 ^ 재생에너지과사무관박병기 기존의에너지복지제도는전기 가스등특정에너지원 ( 요금할인 ) 에집중되고계절적요인의고려없이지원수준도낮아겨울철저소득가구의어려움이지속되고있었는데이러한문제점이대폭완화될전망이다. 또한, 지원대상은생계 / 의료급여수급자 ( 기준중위소득 40% 이하 ) 로서노인 ( 만 65세이상 ), 영유아 ( 만 6세미만 ), 장애인을포함하는가구로동절기가구원수를고려하여평균총 10만원내외로지원된다. 정부는에너지바우처전달체계와성과등을면밀히분석하여맞춤형지원을강화하는방향으로지원대상이나지원수준 절차등제도개선을지속추진하고수급자의개인정보관리와부정사용모니터링등시스템고도화는물론철저한사후관리도필요할것으로보인다. 제 1 절개요 신에너지및재생에너지개발 ^이용 ^보급촉진법 은기존의화석연료를변환시켜이용하거나햇빛 ^물 ^지열 ^강수 ^생물유기체등을포함하는재상가능한에너지를변환시켜이용하는에너지로서태양광, 태양열, 바이오에너지, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄액화^가스화에너지및중질잔사유가스화에너지, 해양에너지, 폐기물에너지, 지열, 수열에너지, 수소에너지등 12개분야를신^ 재생에너지로정의하고있다. 신^ 재생에너지는막대한초기투자비와낮은가격경쟁력등으로경제성이미흡함에도불구하고, 화석에너지고갈문제와환경문제에대한핵심해결방안이라는점에서그중요성과개발필요성이점차증가하고있다. 제 1,2 차석유파동이후에너지원의다양화, 에너지소비구조개선등의필요성을실 감한정부는 1987 년 대체에너지개발촉진법 을제정하고, 태양열과폐기물에너지에 대한상용화 ^ 보급을시작하고본격적인신 ^ 재생에너지기술개발을추진하였다 년에는신 ^ 재생에너지의이용보급을확대하기위해 대체에너지기술개발, 보 급기본계획 을수립하여 2003 년기준 1 차에너지의 2% 를신 ^ 재생에너지로공급할 계획을수립하였다. [ 그림 2-14] 에너지바우처전달및관리체계 2003 년에수립한 제 2 차신 ^ 재생에너지기술개발및이용 ^ 보급기본계획 은정부 에서수립한최초의중장기계획 ( 계획기간을 10년이상으로함 ) 으로 2011 년까지 1차에너지의 5% 를신^ 재생에너지로공급하기위한정부의정책방향이담겨져있다. 68 제 2 편국내신 재생에너지현황제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 69

49 동계획에서는태양광 ^ 풍력 ^ 연료전지분야를중점지원대상으로선정하고신 ^ 재생에 너지보급제도의근간이되는공공기관설치의무화제도, 주택보급사업 ( 당시에는 10 만 호태양광주택보급사업 ), 인증제도등이제안되었다. 제 2 절신에너지및재생에너지개발 ^ 이용 ^ 보급촉진법 1. 개요 이후 2008년에는 제 3차신^ 재생에너지기술개발및이용 ^보급기본계획 이수립되었는데, 동계획은최초로국가에너지최상위계획인에너지기본계획 ( 당시에는국가에너지기본계획 ) 에서결정한보급목표를이행하기위한구체적인전략이함께발표되었다. 그간, 보급위주의계획에서산업화촉진전략, 시장기능강화방안이제시되었는데, '12년부터시행중인대표적인시장정책인신^ 재생에너지공급의무화제도 (RPS) 의시행시기와의무비율이제안되었다 년에는국제유가의불안한변동상황과기후변화협약등에너지관련주변여건의변화에적극대응하고환경친화적인신^ 재생에너지의보급을확대하기위하여국가와지방자치단체등이건축하는건축물의경우그건축물에사용되는에너지의일정비율이상이신^ 재생에너지를이용하여공급되는에너지를사용하도록의무화하고, 발전사업자등은발전량의일정양을신^ 재생에너지를이용하여공급하도록의무화하는등 신에너지및재생에너지개발 ^이용 ^보급촉진법 의일부내용을개정하였다. 가. 법의목적신에너지및재생에너지의기술개발및이용 ^보급촉진과신에너지및재생에너지산업의활성화를통하여에너지원을다양화하고, 에너지의안정적인공급, 에너지구조의환경친화적인전환및온실가스배출의감소를추진함으로써환경보전, 국가경제의건전하고지속적인발전및국민복지의증진에이바지함을목적으로한다. 신에너지및재생에너지의정의 - 신에너지 : 기존의화석연료를변환시켜이용하거나수소^ 산소등의화학반응을통하여전기또는열을이용하는에너지로서수소에너지, 연료전지, 석탄을액화^ 가스화한에너지및중질잔사유 ( 重質殘渣油 ) 를가스화한에너지로서대통령령으로정하는기준및범위에해당하는에너지, 그밖에석유^ 석탄^ 원자력또는천연가스가아닌에너지로서대통령령으로정하는에너지 - 재생에너지 : 햇빛 ^물^ 지열 ( 地熱 )^강수 ( 降水 )^생물유기체등을포함하는재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지로서태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지, 생물자원을변환시켜이용하는바이오에너지로서대통령령으로정하는기준및범위에해당하는에너지, 폐기물에너지로서대통령령으로정하는기준및범위에해당하는에너지, 그밖에석유^ 석탄^ 원자력또는천연가스가아닌에너지로서대통령령으로정하는에너지 3차기본계획발표이후매년 신 ^재생에너지산업발전전략 ( ), 모두가체감하고함께가는신^ 재생에너지 ( ), 태양광산업재도약프로젝트 ( ), 신 ^재생에너지활성화방안 ( ) 등을통해보급목표달성을위해정책방향과보급여건을개선하는작업을병행하여왔다. 현재는지난 2014 년 2월에발표한제2 차에너지기본계획및 9월에발표된 제 4차신^ 재생에너지기술개발및이용 ^보급기본계획 에따라보급확대및산업육성전략을추진중이며, 상세한계획에대한내용은 3절및 4절에서다룰예정이다. 나. 법제정경위 (1) 대체에너지개발촉진법 제정 ( 법률제3990호 ) 대체에너지의기술개발을종합적으로추진하기위하여필요한사항을규정함으로써에너지원의다양화를도모하여국민경제의건전한발전과국민생활의안정에이바지하게함을목적으로 대체에너지개발촉진법 이제정되었으며동법은 1988 년 1월 1일부터시행되었다. (2) 대체에너지개발및이용^ 보급촉진법 으로개정 ( 법률제5446호 ) 기후변화에관한국제연합기본협약이발효되고, 태양에너지등일부대체에너지가그 동안의기술개발성과로상업화됨에따라, 환경친화적인대체에너지의이용 ^ 보급을 70 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 71

50 촉진하기위하여대체에너지기본계획및대규모에너지관련사업자에대한투자권고대상에대체에너지의이용 ^보급에관한사항을포함시키는한편, 대체에너지이용 ^ 보급의촉진을위한시범사업을보다적극적으로추진하여대체에너지사업이조속히육성될수있도록 대체에너지개발및이용 ^보급촉진법 으로전문개정되었으며, 동법은 부터시행되었다. (3) 신에너지및재생에너지개발^ 이용^ 보급촉진법 으로개정 ( 법률제7284호 ) 신에너지및재생에너지의보급목표를원활하게달성하고, 신^ 재생에너지기술의개발을제도적으로뒷받침하기위하여법의제명을 대체에너지개발및이용 ^보급촉진법 에서 신에너지및재생에너지개발 ^이용 ^보급촉진법 으로변경하고, 신^ 재생에너지기술의사업화지원및신^ 재생에너지설비설치전문기업등록제의신설등을통하여신^ 재생에너지에대한관리및지원을강화하는한편, 현행제도의운영과정에서나타난일부미비점을개선^ 보완하였다. 동법은 부터시행되었다. 2. 주요내용가. 그간주요개정사항 (1) 법률제6672 호국제적으로유가가불안하고기후변화에관한국제연합기본협약이강화되어오염을유발하는에너지에대한의존도를개선할필요성이제기됨에따라대체에너지에대한중요성이크게부각되므로대체에너지개발및보급을보다확대하기위하여국가기관 ^지방자치단체및정부투자기관의신축건물에대하여대체에너지이용을의무화하고, 대체에너지설비인증제도를마련하는등현행대체에너지관련제도의미비점을개선^ 보완하였다. (2) 법률제7284호법의제명을 대체에너지개발및이용 ^보급촉진법 에서 신에너지및재생에너지개발^ 이용 ^보급촉진법 으로변경하고, 국제표준화지원, 신^ 재생에너지기술의사업화 지원및신^ 재생에너지설비설치전문기업등록제의신설등을통하여신^ 재생에너지에대한관리및지원을강화하였다. (3) 법률제8899호공공기관의신^ 재생에너지설비설치의무화대상을증축또는개축건축물까지확대하고설치의무의실효성확보를위한제도적장치를마련하였다. (4) 법률제10253 호국제유가의불안한변동상황및기후변화협약등에너지관련주변여건의변화에적극대응하고환경친화적인신^ 재생에너지의보급을확대하기위하여국가및지방자치단체등이건축하는건물의경우그건축물에사용되는에너지의일정비율이상이신^ 재생에너지를이용하여공급하는에너지를사용하도록의무화하고, 발전사업자등은발전량의일정양을신^ 재생에너지를이용하여공급하도록의무화하며, 그밖에현행제도의운영상나타난일부미비점을개선 ^보완하는한편, 국민이법문장을이해하기쉽도록정비하였다. (5) 법률제11965 호국제에너지기구 (International Energy Agency) 의재생에너지통계와의합치를위하여신^ 재생에너지를신에너지와재생에너지로구분하여정의하는한편, 신^ 재생에너지보급을지속적으로확산하고관련산업을육성하기위하여석유정제업자또는석유수출입업자에대하여수송용연료에일정비율이상의신^ 재생에너지연료를혼합하도록의무화하는제도 (RFS: Renewable Fuel Standards) 를도입하고, 혼합의무이행을확보하기위하여의무미이행자에대한과징금부과제도를마련하며, 신^ 재생에너지설비인증을받은자에게제3자가입을손해를대비하여보험또는공제에의무적으로가입하게하고, 신^ 재생에너지사업자가신^ 재생에너지의기술개발및이용 ^보급에필요한사업을원활히수행하기위하여공제조합에가입할수있도록하였다. (6) 법률제12296 호신^ 재생에너지의기술개발및이용 ^보급촉진기본계획의수립주기를 5년으로명시 72 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 73

51 하고, 신^ 재생에너지전문기업이지원을받으려면주기적으로재신고하도록하며, 산업통상자원부장관이신^ 재생에너지전문기업에관한정보를관리^ 공개하도록하였다. 또한신^ 재생에너지설비에신^ 재생에너지를이용한전원의전력계통연계조건을개선하기위한설비가포함되도록명확히규정하고, 신^ 재생에너지공급의무의이행연기를 3년의범위에서가능하도록하였다. (7) 법률제13087 호신^ 재생에너지공급인증서 (REC) 거래시장이활성화되지않은상태에서국가에대해발급된공급인증서 ( 국가 REC) 의막대한거래물량과낮은거래가격이오히려거래시장에큰혼란을초래하고거래시장참여자의예측가능성을어렵게하고있어국가 REC 거래기준과거래방법을명확화하였다. 한편, 실효성이낮은신^ 재생에너지설치전문기업제도와신^ 재생에너지건축물인증제도는폐지하고, 다른인증제도와중복되는신^ 재생에너지설비인증제도는 산업표준화법 에따른산업표준 (KS) 인증으로통합^ 운영하여신^ 재생에너지와관련한규제를완화하였다. 나. 법주요내용 (1) 신^ 재생에너지기술개발및이용^ 보급기본계획 ( 제5조 ) 산업통상자원부장관은기본계획의목표및기간, 신^ 재생에너지원별기술개발및이용 ^보급의목표, 총전력생산량중신^ 재생에너지발전량이차지하는비율의목표, 에너지법 제2 조제10호에따른온실가스의배출감소목표, 기본계획의추진방법, 신^ 재생에너지기술수준의평가와보급전망및기대효과, 신^ 재생에너지기술개발및이용 ^보급에관한지원방안, 신^ 재생에너지분야전문인력양성계획, 그밖에기본계획의목표달성을위하여산업통상자원부장관이필요하다고인정하는사항을포함한기본계획을 5년마다수립하여야한다. 축^ 증축또는개축하는건축물에대하여예상에너지사용량의일정비율이상을신^ 재생에너지를이용하여공급되는에너지를사용하도록신^ 재생에너지설비를의무적으로설치하게할수있다. (3) 신^ 재생에너지공급의무화 ( 제12조의 5~10) 산업통상자원부장관은신^ 재생에너지의이용 ^보급을촉진하고신^ 재생에너지산업의활성화를위하여필요하다고인정하면 전기사업법 에따른발전사업자, 집단에너지사업법 및 전기사업법 에따른발전사업의허가를받은것으로보는자, 공공기관중대통령령으로정하는자 ( 공급의무자 ) 에게발전량의일정량이상을의무적으로신^ 재생에너지를이용하여공급하게할수있다. (4) 신^ 재생에너지설비인증 ( 제13 조 ) 신^ 재생에너지설비를제조하거나수입하여판매하려는자는 산업표준화법 제 15조에따른제품의인증 ( 설비인증 ) 을받을수있고, 산업통상자원부장관은산업통상자원부령으로정하는바에따라설비인증에드는경비의일부를지원하거나 산업표준, 화법 제 13조에따라지정된설비인증기관에대하여지정목정상필요한범위에서행정상의지원등을할수있다. (5) 신^ 재생에너지발전차액지원 ( 제17 조 ) 산업통상자원부장관은신^ 재생에너지발전에의하여공급되는전기의기준가격을발전원별로정한경우에그가격을고시해야하며, 신^ 재생에너지발전에의하여공급한전기의전력거래가격이고시한기준가격보다낮은경우에는그전기를공급한신 ^재생에너지발전사업자에게기준가격과전력거래가격의차액 ( 발전차액 ) 을지원한다. 동제도는 까지유효하다. (2) 공공기관설치의무화 ( 제 12 조 ) 산업통상자원부장관은국가및지방자치단체, 공공기관의운영에관한법률 에 따른공기업, 정부가대통령령으로정하는금액이상을출연한정부출연기관등이신 (6) 신 ^ 재생에너지기술의국제표준화지원및설비및그부품의공용화 ( 제 20 조 ^ 제 21 조 ) 산업통상자원부장관은국내에서개발되었거나개발중인신 ^ 재생에너지관련기술 이 국가표준기본법 제 3 조제 2 호에따른국제표준에부합되도록하기위하여설비 74 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 75

52 인증기관에대하여표준화기반구축, 국제활동등에필요한지원을할수있으며, 신^ 재생에너지설비및그부품을공용화품목으로지정하여운영할수있다. (7) 신^ 재생에너지연료혼합의무화 ( 제23조의 2~ 제23조의 6) 산업통상자원부장관은신^ 재생에너지의이용 ^보급을촉진하고신^ 재생에너지산업의활성화를위하여필요하다고인정하는경우 석유및석유대체연료사업법 제2 조에따른석유정제업자또는석유수출입업자에게일정비율이상의신^ 재생에너지연료를수송용연료에혼합하게할수있다. 동제도는 2015 년 7월 31일부터시행된다. (8) 신^ 재생에너지보급사업 ( 제27조 ) 산업통상자원부장관은신^ 재생에너지의이용^ 보급을촉진하기위하여신기술의적용사업및시범사업, 환경친화적신^ 재생에너지집적화단지및시범단지조성사업, 지방자치단체와연계한보급사업, 실용화된신^ 재생에너지설비의보급을지원하는사업, 그밖에신^ 재생에너지기술의이용 ^보급을촉진하기위하여필요한사업으로서산업통상자원부장관이정하는사업에대하여보급사업을추진할수있다. 제 3 절신 ^ 재생에너지기본계획, 정책및제도 1) '14.9 월발표된제 4 차신 ^ 재생에너지기본계획에서는 6 가지의중점추진과제를제시 하고있다. 1. 수요자맞춤형보급 ^ 확산정책추진 주민이참여하여성과를공유하고, 신 ^ 재생에너지보급에기여하는 ' 소비자중심 ' 의신 ^ 재생정책추진 도서지역, 농업기반시설 ^ 환경기초시설유휴부지, 교육시설등수요자니즈가높은지역의신규투자모색 ( 소비자참여확대 ) 지역주민과의성과공유를통해소비자참여기반의수익모델확산 ( 주민성과공유 ) 민원발생우려가높은신 ^ 재생발전소건설에주민이참여하는 성과공유형시범사업추진 - 신 ^ 재생에너지융자사업, REC 판매사업자선정시우대 - 주민참여신 ^ 재생에너지사업에대해서는별도의 REC 가중치를적용하는방안강구 ( 친환경에너지타운 ) 소각장, 매립지등기피시설에친환경기술을적용, 에너지를공급하고주민혜택을제공 '14 년 3개지역시범사업실시 : 광주 ( 산업부 ), 홍천 ( 환경부 ), 진천 ( 미래부 ) - 협동조합등주민주도형사업으로추진 ( 보조금 / 융자 + 주민투자 ) 하며, 지역맞춤형지원으로지속가능한비즈니스모델설계 ( 대여사업 ) 정부보조금없이민간사업자가설비설치에서 A/S 까지책임지고소비자는대여료를지불하는대여사업확대 '13년시범사업에이어 '14년부터본격추진 (2,000 가구이상 ) - 대여료 ^대여기간, REP( 발전실적에대한인증서 ) 가격등을합리적으로산정, 소비자와대여사업자의참여를확대 1) 본절에서는산업통상자원부가 2014 년 9월에발표한제4차신 재생에너지기본계획을요약정리한것임 76 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 77

53 < 표 2-6> 대여사업특징 구분보조사업대여사업 정부보조설치비일부없음 소비자비용구조설치비일부대여료 사업자수익구조설치비대여료 + REP 판매수입 설비소유권 설치가구 대여사업자 * 약정기간이후소비자에게이전 ( 소비자보호 ) 신 재생에너지보급사업에대한사후관리를강화하고, 소비자에게활용도가 높은정보제공 ( 민간주도형 A/S 체제구축 ) 정부사업에참여하는시공업체선정평가시사후 관리실적, 소비자만족도등을반영 ( 시공기업정보 ) 정부보급사업에참여하는시공기업에대한정보시스템을구축 하여, 시공실적등에대한정보제공 - 소비자가공개된기업정보를통해직접시공업체를선택하도록하는등보조사 업의주체를 ' 시공업체 ' 에서 ' 소비자 ' 로전환 ( 통계 ) 지자체별, 용도별 ( 가정 상업 공공등 ) 생산량, 자원지도등소비자수요 를반영한세분화된통계제공 ( 전략지역지원 ) 신 재생도입효과가높은지역에중점지원 ( 에너지자립섬 ) 연료비부담이큰화석연료 ( 디젤발전기 ) 에의존하고있는독립 계통도서지역에자립형마이크로그리드구축 - 울릉도에풍력 태양광 매립열 ESS 등을연계한시범사업실시, 글로벌성공사 례로발전시켜해외시장으로사업모델수출추진 현재인천백아도, 해남삼마도에태양광 풍력 ESS 시범사업중 2. 시장친화적제도운영 의무이행여건을고려하여 RPS 의무공급량을재조정하고, 의무이행을위한수단을다양화하여이행여건을개선 시장및기술여건변화에맞추어신 재생에너지보급 융자사업의효과성을개선 ( 의무공급량 ) 연도별의무공급비율재조정및시장통합 에기본상신 재생목표재설정 ( 30 년 11% 35 년 11%) 및이행여건을고려, 10% 목표달성시기를 2 년연장 ( 22 년 24 년 ) < 표 2-7> 의무공급비율조정 ( 안 ) 구분 '15 '16 '17 '18 '19 '20 '21 '22 '23 '24 현재 변경 태양광 - 비태양광시장을통합 ('16 년이후 ) 하여공급의무자의선택권을다양화 하고, 신 ^ 재생에너지원간경쟁을활성화 ( 이행연기량 ) 연기량우선이행주기변경, 최대연기가능량특례기한연장으로의무이행유 연성강화 의무량의일부를다음연도에한해연기할수있던것을 3 년의범위에서가능하도록개선 - 다만, 조기이행을위한인센티브부여방안검토 ( 가중치 ) 신 ^ 재생투자확대를위해 REC 가중치의합리성제고 ( 태양광 ) 시장원리에기반한보급촉진을위해지목에따른구분은폐지하되, 설 치유형과규모에따라차등가중치부여 - 소규모는상대적고비용, 환경보존가능성을고려하여우대 - 건물^ 수상에설치시투자비증가등을감안, 일반부지설치시보다규모에따라가중치를상향조정 78 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 79

54 - 발전소쪼개기등규모별가중치악용방지를위해총설치용량에대해단계별가중치를합산하여적용하는복합가중치체계도입 ( 비태양광 ) 해상풍력, 조력, 지열등초기투자비가많이소요되는에너지원에선택가능한변동형가중치도입 - 신규신^ 재생에너지원의투자경제성을확보하여투자유도와산업진입이가능토록선제적가중치부여 ( 시장활성화 ) 신^ 재생에너지공급실적의원활한거래도모 - 판매사업자와공급의무자간공정한거래환경을조성하여 RPS 공급인증서 (REC) 거래시장의활성화 - REC 현물시장개설주기확대 ( 원별월1회 2회 ) 를확대하고, 거래시스템을개선 ( 단방향 양방향 ) 하여시장균등참여보장 ( 소규모지원 ) 소규모사업자를위한판로확보지원 발전사와 12년간장기계약이가능한태양광판매사업자선정물량을확대하고, 소규모사업자 (100kW 이하 ) 에일정물량을배정 ('12~'13) 100MW ('14~'15) 150MW ('16~'17) 200MW ('18~'19) 250MW 소규모지원을위해태양광별도의무량폐지이후 ('16년 ~) 에도지속운영 기존의초기투자시보조금지원방식에서에너지생산량에비례하여사후인센티브를지원하는방안검토 미국, 자가용태양광 ^풍력에생산량보조금프로그램 (Utility Rebate Programs) 운영 ( 융자사업 ) 시장여건을고려한탄력적인융자지원대상선정 기존생산^ 시설^ 운전자금융자외에기술사업화를위한융자사업을신설하여우수기술의원활한시장진입을지원 태양광시설자금지원을재개하여대규모송전선로등국가전력기반시설, 친환경에너지타운등주민참여사업에지원 ( 공공기관 ) 신^ 재생에너지설비설치의무화의무비율상향등 공공기관건축물신^ 재생에너지공급의무비율목표를 '20년 20% 에서 30% 로상향하고연도별비율도단계별로확대 < 표 2-9> 연도별공공기관신^ 재생에너지공급의무비율 (%) 구분 ~ 현재 변경 ( 보급사업 ) 융복합형 ^ 투자경제성중심으로개편 개별가구 ^ 건물단위지원에서벗어나지역커뮤니티주도의융복합형보급사업 으로전환 < 표 2-8> 융복합형보급사업예시 대상사업 울산수소타운 고창뉴타운 백아도 사업내용 산업체부생수소활용, 자가용연료전지 150 대 (195kW) 설치 신규주택단지 100 가구에태양광, 태양열, 지열설비설치 신 ^ 재생에너지 ^ESS 설치로에너지자립도 100% 달성 태양광 (250kW), 소형풍력 (30kW), ESS(1,125kWh) 3. 신 ^ 재생에너지해외시장진출확대 국내보급활성화와병행하여지역별 ^ 원별특화된전략으로 해외진출 과 국내보급 의선순환창출 범정부적지원체계를구축하고, 국제기구등과의협력을통한공동해외진출등다양한비즈니스모델마련 ( 금융지원확대 ) 해외진출중소기업에대한융자사업신설, 보증 ^ 보험지원을통한자금조 달활성화지원 현행국내로한정되어있는신 ^ 재생금융지원사업의지원범위를확대, 해외진출 80 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 81

55 중소기업에대해지원할수있도록사업신설 수출초보신^ 재생에너지기업에대해서는 무역보험특례지원 ( 무역보험공사 ) 제도우대추진 ( 정보제공 ) 해외신^ 재생에너지바이어, 입찰정보, 국가별프로젝트진출현황등을 DB로구축, 관련업계에실시간제공 신^ 재생에너지전용지식포털인 ' 신^ 재생에너지코리아 ' 를개편하여기업들의수요가높은정보제공강화 ' 신^ 재생해외시장분석 T/F' 구성, 유망국^ 권역별진출여건에관한 분기별해외신^ 재생시장리포트 발간 ('14.10 월 ) ( 전문인력지원 ) 신 ^재생에너지수출지원자문단풀을구성하고신^ 재생기업의해외진출에필요한全단계를현장밀착지원 현행 3명수준의수출지원자문단을분야별 ( 에너지원별, 지역별등 ) 전문가로구성된자문단풀로확대^ 개편 ( 국제협력 ) 정부차원의양자협력외교및국제기구와의협력을통해국내신^ 재생산업의해외진출기회모색 정상방문, 정부고위인사방문을계기로한우리기업의신^ 재생에너지분야협력사업을추가발굴^ 추진 - 현재 24개국과구성^ 개최중인자원협력위의신^ 재생에너지그룹운영을활성화하여신^ 재생협력사업적극발굴 국제기구와공동으로우리기업의개도국신^ 재생에너지사업에진출하고, 선진국시장진출을위한운전이력확보 - 타국제기구들과협력을확대하고, 성공사례를축적해우리기업의독자적인선진국시장진출추진 우리나라공적개발원조 (ODA) 를통한개도국유^ 무상사업참여경험을바탕으로국제시장진출추진 ( 지역별맞춤형전략 ) 국가별신 ^ 재생정책, 부존자원, 시장성숙도등에대한체계적분석을 통해맞춤형전략수립 ('14.10 월 ) < 표 2-10> 신 ^ 재생에너지발전수준별진출전략 ( 안 ) 특징 도입기도약기안정기 관련산업발달및제도구축미비 정부주도의신 ^ 재생제도운영 안정화된정책및민간중심제도운영 주요지역 중동, 아프리카 동남아, 중앙아 EU, 일본, 미국등 진출전략 Action Plan 관련제도운영경험전수 ( 교육훈련등 ) 국내와유사한기반조성후실증거쳐관련산업동반진출 공무원초청교육 ODA 등공적원조활용 정부조달시장중심진출 ADB 등국제기구펀드를활용 정상외교등정부간협력채널강화 ODA 등공적원조활용 원가경쟁력강화, 차별화된제품중심의시장진출지원 대기업 ^ 중소기업동반진출 프로젝트수주중심지원 ( 북한지역 ) 개성공단시범사업추진경과및남북관계상황진전에따라단계적보급확대검토 연간발전량 ('12 년기준 ) 은우리나라의 4% 수준이며, 수력발전비중이 63% 를 차지, 풍력의경우개발잠재량풍부 북한 '12년발전량 ( 통계청 ) : 215 억kWh, 수력 62.8%, 화력 37.2% 평남양덕군지역 : 평균풍속 18m/sec 이상, 연간 17억 kwh 공급가능수준 < 표 2-11> 보급대상, 에너지원, 보급방식등단계별전략추진 1 단계 2 단계 3 단계 지역개성공단개성공단인근병원, 학교기타유망지역 용도저온열공급, 소규모발전저온열공급, 소규모발전발전용 에너지원태양광, 태양열, 지열태양광, 태양열, 지열풍력, 태양광등 재원무상보조무상보조및융자민간투자병행 비고 '15 년시범사업 (1MW 급태양광 ) 추진 동설비는타목적사용어려움, 병원은연중온수수요높음 향후본격적진출에대비하여북한내부존신^ 재생자원조사, 정책, 보급여건등신^ 재생에너지진출여건기초조사추진 82 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 83

56 4. 새로운신 ^ 재생에너지시장창출 버려지던발전소온배수등국내활용가능한새로운신^ 재생에너지원을적극발굴및활용방안모색 전기에너지중심에서수송^ 열에너지로시장을확대하고, 공공부문을중심으로한대규모선도투자진행 ( 신규에너지원 ) 부존신^ 재생자원이제약된여건을감안활용가능한신규에너지원을적극발굴 ( 신규발전원 ) 지열, 조류, 태양열발전등기술개발 ^실증단계에있는에너지원에 REC 가중치를부여하여본격적인투자유도 ( 자가용발전 ) 태양광대여 (Rental), 에너지기부활동 ( 사회복지시설등 ) 을통한발전량을 RPS 의무이행실적으로인정 (ESS) 풍력설비에 ESS 설치시 REC 가중치를상향하여신^ 재생피크기여도를제고하고, 향후타에너지원설비로확대 ( 열원 ) 발전소온배수를이용하여신^ 재생에너지를공급하는경우 RPS 의무이행실적으로인정하여온배수활용도제고 - 화력발전소주변지역에유리온실 ^축사등농축산시설건설시온배수를이용한열에너지를공급하여, 농가의에너지비용절감대책으로활용 우선적으로대규모신축건축물 ( 주택, 공공제외 ) 에열에너지사용량의일정비율을신^ 재생열에너지로공급하는방안추진 관련산업 ( 신^ 재생에너지열산업 ) 의공급능력등을감안하여세부시행시기확정 ( 시장확대 ) 중장기적으로신^ 재생에너지통합의무화제도도입검토 ( 전기 ^열 ^수송 ) 신^ 재생에너지공급인증서거래시장을통합하여의무자의의무이행유연성을높이고시장규모를확대 - 전기 ^열 ^수송신^ 재생공급실적에인증서를발급, 분야별제도간인증서거래를통해의무를이행할수있도록지원 ( 사례 ) RPS 공급의무자 A발전사가열병합설비인폐기물소각발전소건설시열공급에따른열공급인증서를 RPS 의무이행실적으로활용 5. 신^ 재생에너지 R&D 역량강화 ( 기술개발 ) 상용기술을중심으로한단기과제와미래원천기술확보를위한중장기과제로전략적으로구분하여추진 ( 인력양성 ) 전문인력양성과신^ 재생고용창출연계 ( 수송 ) 신 ^ 재생에너지연료혼합제도 (Renewable Fuel Standard) 추진 수송용연료에일정비율이상의신^ 재생에너지연료를혼합하여공급하는제도시행 ('15.7 월 ) 바이오디젤혼합의무비율로드맵을제시하고, 바이오에탄올 ^바이오가스는추후검토 규정된혼합비율이상혼합하는경우신^ 재생에너지공급인증서를발급하여 RPS 이행실적으로활용할수있는방안모색 ( 열 ) 신^ 재생에너지열공급제도 (Renewable Heat Obligation) 추진 건축물을대상으로열에너지사용량의일정비율을신^ 재생에너지로공급하는제도도입추진 ( 단기추진과제 ) 조기보급에활용할수있는발전단가저감, 사업화, 실증, 정책연계형등실용적기술개발에집중투자 1 ( 발전단가저감 ) 투자비용최소화를통해원활히시장진입할수있도록신^ 재생에너지원별연도별단가목표를제시하고이와연계한기술개발로드맵수립 2 ( 사업화지원 ) 기술개발사업화촉진을위해전주기지원체계구축, 사업화단계중 ( 내 ) 애로기술 ^사업성제고기술개발지원 공정기술, 패키지화, 자동화, 대량생산장비기술, 신뢰성검증등 - 우수 R&D 성과에대해서는보급사업, 금융지원등과연계하여패키지로지원함으로써사업화를촉진 84 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 85

57 '14 년부터기술사업화금융지원 ( 저리융자 ) 신설, 향후지속확대추진 < 표 2-13> 정부보급정책별맞춤형 R&D 예시 정부보급정책주택보급사업융복합보급사업건물에너지의무화 RHO RPS 보급사업관련 R&D 태양열보일러원스톱관리기술, 저가모듈양산기술등지열 + 태양열융합기술, 태양광 + 연료전지융합기술등창호형 BIPV 디자인표준화기술등신^ 재생에너지이용대형난방공급시스템기술등수력^ 해양사이트개발, 계통연계기술등 ( 중장기추진과제 ) 글로벌기술경쟁력확보를위한미래선도기술및융복합형기술개발 추진 < 표 2-12> 주요에너지원별발전단가저감형기술 [ 그림 2-15] 원별발전단가저감시나리오 ( 원 /kwh) 에너지원발전단가저감형기술 ( 예시 ) 태양광 셀제조시공정간소화기술, 인버터직교류변환효율향상기술, 태양광조사 ( 照射 ) 시셀난반사억제기술 풍력단위터빈용량증대기술, 단지최적설계기술, 해상풍력계통연계기술 ( 해저케이블등 ) 연료전지 스텍고효율화기술, 대형화기술 ( 미래기술 ) 10년이내산업화를목표로신^ 재생분야핵심유망기술을확보하기위한장기투자확대 - 태양광, 연료전지, 바이오등핵심기술분야와부유식초대형해상풍력기술등에집중투자 ( 융복합 ) 기존원별로구분하여지원하던방식에서벗어나원간, 시스템간융^ 복합형 R&D 추진 - 신^ 재생에너지발전시스템과에너지저장시스템을결합한신^ 재생하이브리드시스템에대한기술개발및실증추진 3 ( 해외진출 ^실증 ) 기술개발 -상용화전단계에서해외진출지원 - 유망진출국현지사정에특화한수출주도형 R&D과제확대 - BIPV( 건물일체형태양광 ), 대형풍력, IGCC 등의수출산업화를위해신뢰성 ( 수명, 품질 ) 확보등을포함한실증 R&D 확대 - 단시간내에이력 (track record) 을확보하여시장을선점할수있도록기술개발종료이전에실증과제를시작가능토록개선 4 ( 보급정책연계형 R&D) 정책에부합하는 R&D과제를추진하고개발제품을보급과연계하는 'R&D 보급 ' 선순환체계구축 - 보조금사업, 의무화등보급정책의원활한추진을위해필요한 R&D과제를발굴하고, 시장에서즉시활용가능한제품개발지원 ( 인력양성 ) 전문인력양성과고용창출을연계 ( 국가자격증 ) 기술자격을갖춘전문인력을양성하고, 취업연계 '13년부터태양광발전기사국가기술자격증발급 ('13년 67명취득 ) 발전기사자격증을가진인력보유시정부지원보급사업참여기업선정우대 (R&D 연계고급인력양성 ) 신^ 재생중소^ 중견기업의기술경쟁력을확보하고애로기술해결을위한 R&D 연계고급인력양성신규추진 ( 표준^ 인증전문인력 ) 표준인력이부족한중소^ 중견기업을지원하기위해 ' 신^ 재생에너지표준^ 인증아카데미 ' 운영 '15년부터한국에너지공단 ( 신^ 재생에너지센터 ), 표준협회운영예정 86 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 87

58 6. 제도적지원기반확충 ( 표준^인증 ) 우리기업의글로벌기술경쟁력제고를위해국제표준, 국내외인증기반강화 ( 규제개선 ) 신^ 재생관련규제^ 제도를시장친화적으로재설계하여민간의적극적투자를유도 ( 표준 ) 우리기업의해외진출지원을위해글로벌표준선점 신^ 재생에너지산업표준 (KS) 의국제화를위해 '16년까지국제표준 (IEC/ISO) 55종을 KS로신규도입 ^제정추진 ( 신^ 재생에너지 KS의국제표준부합화 : 66% 수준 ) 국제표준선점을위해진행중인국제표준 (5종 ) 은 '15년까지제정을완료하고, 신규표준 (5종 ) 은 '16년말까지제안 ( 인증 ) 신 ^재생에너지설비인증을 KS로통합 신^ 재생에너지설비인증을 KS인증으로통합하고, 신^ 재생분야 KS 인증기관지정검토 ( 한국에너지공단등 ) 신^ 재생보급정책의안정적운영, 국내기업의해외진출원활화를위해신^ 재생에너지설비의모델별 KS인증제도운영 해외진출시국내인증을활용할수있도록신^ 재생에너지설비인증에대한국가간상호인정을확대추진 현재, 태양광만국가간상호인증이가능한국가인증기관 ( 에관공 ) 자격획득 ( 규제개선 ) 설비보급관련규제합리화및하위지침정비 ( 전문기업신고제도폐지 ) 낮은신고기준과사후관리의미흡으로변별력이떨어진전문기업신고제도폐지 신^ 재생에너지전문기업 ('14 년 ) 9,747 업체중약 3% 수준인 288 업체만보급사업에참여하는등전문기업제도의실효성상실 ( 건축물인증폐지 ) 차별화된인센티브가없어실효성이낮은신^ 재생건축물인증제도를폐지, 건축물효율등급제도로일원화 ( 설비 ^부품공용화폐지 ) 대부분표준부품을사용하여실효성이낮은공용화제도를폐지하고, 필요시시공 ^인증기준에반영 ( 하위지침정비 ) 신^ 재생에너지법령에의거하여운영되는 6개하위지침 ( 한국에너지공단운영 ) 전면개정 ^보완 ( 홍보 ) 신 ^재생에너지확대에따른환경편익, 에너지자급률등에대한편익을체감할수있는홍보전략추진 정부와신^ 재생공급의무자가함께 ' 신^ 재생에너지홍보협의체 ' 를구성, 실생활에서느낄수있는신^ 재생에너지홍보추진 ( 테스트베드 ) 중소^ 중견기업지원을위한실증기반구축 태양광 ^풍력^ 연료전지등신^ 재생기업이개발한기술^ 제품의시험 ^평가^ 신뢰성장비가포함된 1단계테스트베드구축 (~'14 년 ) [ 태양광 ] 충청권 / 대경권 / 호남권, [ 풍력 ] 동남권 / 호남권, [ 연료전지 ] 대경권 1단계테스트베드를거점으로전문중소^ 중견기업의창업과기업성장을지원하는 2단계산^ 학^ 연통합클러스터구축 ('16년 ~) 88 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 89

59 제 4 절신 ^ 재생에너지기술개발및보급목표 정부는제4차기본계획을통해 1차에너지대비신^ 재생에너지비중을 '20 년 5.0%, '25년 7.7%, '30년 9.7%, '35년 11.0% 달성키로제시하였다. '14년 ~'35년기간중신^ 재생에너지연평균증가율은 6.2% 로동기간연평균 0.7% 증가에그친 1차에너지수요를상회하는수치로신^ 재생에너지에대해지속적으로보급을확대하는방향성을제시하였다. < 표 2-14> 1차에너지기준신^ 재생에너지비중목표구분 신^ 재생비중 3.2% 3.6% 5.0% 7.7% 9.7% 11% 구체적으로폐기물의비중이크게감소하는반면, 동감소분을태양광과풍력이대체할것으로전망하고있으며, 각각 '12년기준 '35년보급목표는폐기물 ( ), 풍력 ( ), 태양광 ( ) 으로각각조정하였다. 우선, 단기추진과제는조기보급에활용할수있는발전단가저감, 사업화, 실증, 정책연계형등실용적기술개발에집중투자하기위해발전단가저감, 사업화지원, 해외진출^ 실증, 보급정책연계형 R&D를추진할계획이며세부추진방향은다음과같다. 1 ( 발전단가저감 ) 투자비용최소화를통해원활한시장진입을할수있도록신^ 재생에너지원별연도별단가목표를제시하고이와연계한기술개발로드맵수립 2 ( 사업화지원 ) 기술개발사업화촉진을위해전주기지원체계구축, 사업화단계애로기술 ^사업성제고기술개발지원 ( 우수 R&D 성과에대해서는보급사업, 금융지원등과연계하여패키지로지원함으로써사업화를촉진 ) 3 ( 해외진출 ^실증 ) 기술개발 -상용화전단계에서해외진출지원 ( 유망진출국현지사정에특화한수출주도형 R&D과제확대 ) 4 ( 보급정책연계형 R&D) 정책에부합하는 R&D과제를추진하고, 개발제품을보급과연계하는 'R&D 보급 ' 선순환체계구축 ( 보조금사업, 의무화등보급정책의원활한추진을위해필요한 R&D과제를발굴하고, 시장에서즉시활용가능한제품개발지원 ) < 표 2-15> 1 차에너지기준원별비중목표 ( 단위 : %) 구분 2012 년 2014 년 2020 년 2025 년 2030 년 2035 년 연평균증가율 태양열 태양광 풍력 바이오 수력 지열 해양 폐기물 동계획에서는 R&D 분야에대해상용기술을중심으로한단기과제와미래원천기 술확보를위한중장기과제로전략적으로구분하여추진하기로하였다. < 표 2-16> 정부보급정책별맞춤형 R&D 예시정부보급정책보급사업관련 R&D 주택보급사업태양열보일러원스톱관리기술, 저가모듈양산기술등융복합보급사업지열 + 태양열융합기술, 태양광 + 연료전지융합기술등건물에너지의무화창호형 BIPV 디자인표준화기술등 RHO 신^ 재생에너지이용대형난방공급시스템기술등 RPS 수력^ 해양사이트개발, 계통연계기술등다음으로는글로벌기술경쟁력확보를위한미래선도기술및융복합형기술개발을추진할예정이며미래기술, 융복합기술분야에집중지원하여각원별로특화된기술개발에주력할예정이다. 90 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 91

60 < 표 2-17> 에너지원별기술개발목표 ( 총괄 ) < 표 2-18> 에너지원별기술개발로드맵 분야 태양광 풍력 수소 ^ 연료전지 바이오 ^ 폐기물 태양열 해양 지열 수력 IGCC 기술개발목표 - 결정질실리콘태양전지 Grid Parity 달성 - BIPV, 염료감응, 유기등차세대태양전지상용화 - 인증기반확대, 박막태양광장비개발인프라구축 - 기술선도로 `20 년해상풍력세계 3 대강국도전 - 5MW 급이상대형풍력발전시스템기술국산화및실증 - 차세대해상풍력시스템개발및상용화 - 미래풍력시장선점위한대형시스템상용화기반구축 - 핵심소재 / 부품국산화기술개발및가격경쟁력확보 - 건물용 / 수송용시스템개발로시장창출 - 다목적 / 다연료 ( 부생수소, 바이오가스 ) 연료전지개발 - `20 년세계 5 대바이오 ^ 폐기물산업강국도전 - 비식용원료기반바이오연료생산기술국산화 - 열분해유화, 폐기물가스화원천기술확보 - 하수슬러지및 DRF 전용발전플랜트개발 - 폐기물합성가스이용연계시스템개발 - 보급형제로에너지태양열주택표준화 - 수출형태양열발전시스템상용화 - 산업공정연계형태양열시스템보급 - 해양에너지변환핵심기술확보및기술자립 - 조류, 해수염분차등해양신기술확보 - 대규모단지화기술개발 - 지열발전플랜트상용화기술확보 - 지열냉난방시스템고성능대용량화개발 - 노후수력발전기대체설비국산화 - 미활용소수력자원활용확대 - 수차개발국산화및수출기반구축 - 한국형 IGCC 설계기술자립및실증플랜트건설 - IGCC 저비용고성능기술확보 - 액화공정상용화 92 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 93

61 94 제 2 편국내신 재생에너지현황 제 2 장신 재생에너지관련법, 기본계획, 정책및제도 95

62 제 3 편 신 재생에너지자원잠재량및기술현황 제1장재생에너지자원잠재량및기술개발 제2장신 재생에너지원별기술동향 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER

63 신 재생에너지자원잠재량및기술개발 제1절개요신^재생에너지센터신^재생에너지정책실장최창기 세계역사의발전단계를산업적관점에서보면에너지원의변천사라볼수있다. 화석연료에기반을두었던산업혁명시대에비해 21세기는청정한신^ 재생에너지사용을통해환경친화적이고지속가능한새로운에너지패러다임으로의변화가진행되고있다. 에너지의흐름은석유시대에서천연가스시대를거쳐청정에너지를기반으로한신^ 재생에너지시대로전환될전망이다. 최근우리정부는신^ 재생에너지의기술개발, 산업진흥, 보급활성화를위한일련의구체적조치로서태양광, 풍력발전등신^ 재생에너지공급의무화, 공공기관의신^ 재생에너지설치의무화, 태양광대여사업등을적극추진하고있다. 장기적으로신^ 재생에너지가우리나라에너지공급의한축을담당케한다는전략아래 2035 년 1차에너지기준 11% 를신^ 재생에너지로공급하기위하여신^ 재생에너지의이용, 보급촉진을추진하고있다. 1. 개발및보급시작신^ 재생에너지에대한연구및보급은 1950년대에태양열, 풍력등을이용한기록들이남아있으나, 1970년대의두차례의심각한석유파동을경험한후에정부에서는장기적이고안정적인에너지수급기반조성의필요성을인식하고신^ 재생에너지의적극적인개발이용을위한관련연구사업에많은관심을기울이기시작하면서개발및보급이본격적으로시작되었다. 그리고정부에서는개발및 보급관련기관과연구소를설립하였으며현재까지대학교및산업체등과더불어관련기술의전문화와연구개발을통한실용화기술의산업화촉진과보급에기여하고있다. 바이오매스의경우지금은기록을찾을수없지만구전에의하면일제강점기때에농촌에서유기성폐기물로부터메탄가스를발생시켜농가보조연료로이용하였다. 농촌진흥청에서는 1969년부터농촌에소규모의메탄가스발생조를연차적으로보급시켰는데 1969 년에 444 기, 1970 년에 740 기, 1975 년에는 23,488 기에달하였다 년 7월에전국의메탄가스이용현황에관한실태조사를하였는데 2,499 기가가동되어당초전국보급수의 20% 정도로저조한가동상태임을알수있었다. 그주요원인은장치설계, 조업및사후관리의미숙임이판명되었다. 태양열의경우 1950년대연료난을겪으면서농촌사회에태양열을이용, 보급시키고자하는의지의표시로일련의시험연구가실시되었다. 이후에너지의중요성을실감하게된 1973 년석유파동을계기로국내에서는태양열이용과연구에대한재평가가논의되었으며, 원자력연구소가 1974년 태양열집열기의성능 및 태양의집설치및실험에관한연구 를학회지에발표한것을필두로여러곳에서본격적인연구개발이시작되었다. 농촌진흥청시험연구사업보고서에의하면 1963년부터 1966년까지태양열을집열하는이용기술을시험한것으로보고되어있다. 한편, 대한주택공사연구팀은태양의집시험연구를외국산집열기를수입하여 1975년 6월 ~11월주택전시실에설치^ 실험하였다. 이무렵 12평농촌전시주택에국내에서제작한집열기, 축열조및기타부품을설치하고보조열원을보충하면서실험을진행하기도하였다 년을전후하여태양열에관한국내관심이고조되어 KIST 부설태양에너지연구소가 1978 년 5월 1일발족하는등학계, 산업계의연구와개발에대한의욕이높음을알수있다. 풍력의경우, 서구식의풍차가 1950년에이용된것으로기록에남아있는데, 주로양수용으로이용되어있었고비교적규모가큰것은강원도난곡독일농장의것이대표적이었다. 그외에설치된곳은 4~5 개소로알려져있다. 국내에서본격적으로풍차가설치되고연구가시작된것은 1970 년대로 1972 년 10월경북울진군에 5kW 가, 1974 년 6월전북부안군에그리고 1976 년 1월에경기도옹진군영종면에 1kW 풍차가세워졌다. 국내최초의풍차에관한연구는한국과학원에서 1974 년부터시작하여 2kW 시제품풍력발전기를경기도화성군엇섬마을에설치하였고풍력양수기를충남 98 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 99

64 서산삼화목장에설치하였다 년전국풍차발전기설치현황에따르면민간에서 4기, 과학기술원과 KIST에서 7기를설치한것으로알려져있다. 소수력발전의경우 1950년 6월전라남도강진군도암면향촌마을에소계곡수력발전용프란시스수차를개발하여 130 등에불을켰다 년에 ' 한국수력개발 ' 이창립되어광주, 순천, 양평등농촌지역사회의소수력개발사업에착수하여기존물방아를프란시스수차로교체하는사업을수행하였다 년에지역사회개발위원회시범부락인경기도광주군태촌면광동리에 3마력프란시스수차를설치한제1호정미기가가동되어연간도정료백미 130가마이득을얻어농촌소득증대에큰역할을담당하였다고한다. 안흥소수력은우리나라의대표적인소수력발전소로서정부에서 1970 년대유가폭등을계기로자연에너지원의개발을위하여 1974 년소수력지점조사를통해입지조건이좋은곳에발전소를개발한사례로볼수있다. 이중입지조건이좋은발전소개발을착수하여이와같이시작된신^ 재생에너지에대한연구는 1차, 2차석유파동을거치면서 1980 년초반부터체계화되기시작하여, 1988 년 대체에너지개발촉진법 이제정된이래본격적인신^ 재생에너지기술개발이이루어져, 태양열온수급탕, 태양광발전, 바이오, 폐기물소각및폐열회수등이상용화및보급되기시작하였다. 2. 기술개발및보급동향국내신^ 재생에너지기술개발투자는 1988 년 대체에너지개발촉진법 이제정된이래산업통상자원부가태양광, 풍력등 12개신^ 재생에너지분야에 2015 년말까지정부자금으로 23,853 억원이 1,522 개과제에투자되었다. < 표 3-1> 세계각국의신^ 재생에너지공급비중 ('13 년기준 ) 구분한국주1) 덴마크프랑스미국독일일본공급율 (%) 출처 : Energy Balances of OECD Countries (IEA, 월 ) 자료 : 재생, 비재생폐기물포함주1) 한국은 2014 년기준임, 2014 년신^ 재생에너지보급통계 ( 신^ 재생에너지센터, 월 ) 국내신^ 재생에너지기술중태양열, 태양광, 바이오, 폐기물에너지분야의핵심기술인태양열온수급탕기술, 독립형태양광발전기술, 바이오디젤, 폐기물소각및폐열회수기술은선진국수준에근접하여실용화내지상용화단계에진입한반면수소저장^ 이용기술등은기초 ^응용연구단계로기술수준이낮은편이다. 국내신^ 재생에너지기술수준은전반적으로선진국의 86% 수준으로평가되고있으며, 태양광은 89%, 풍력은 83%, 연료전지는 85% 수준이다. 1988년본격적으로시작한기술개발은 1997년 1월에이용보급을확대하기위한 제 1차신^ 재생에너지기술개발및이용 ^보급기본계획 을수립하여 2006 년기준 1차에너지의 2% 를신^ 재생에너지로공급하겠다는계획을수립하였고, 2002년 12월에제2차국가에너지기본계획을수립하면서에너지상황변화를고려하여신^ 재생에너지개발^ 보급목표를 2006년에 3%, 2011년에 5% 로설정하여 2003년 제2차신^ 재생에너지기술개발및이용^보급기본계획 을작성하였다. 이후정부에서는 2008년 제3 차국가에너지기본계획 을발표하고저탄소녹색성장을위하여신^ 재생에너지산업화를유도하고궁극적으로 2030년까지전체에너지의 11% 를신^ 재생에너지로공급하겠다는계획을제시하였다. 이에따라국내현실과역량을고려한새로운목표와실행계획의필요성이제기되었고이에맞추어 제 3차신^ 재생에너지기술개발및이용보급기본계획 이수립되었다. 제3차기본계획에서는신^ 재생에너지보급목표를 1차에너지대비신^ 재생에너지비중으로 15 년 4.3%, 20 년 6.1%, 30 년 11.0% 달성을제시하고이와함께집중적인노력을통해 20년이전에신^ 재생에너지의 Grid Parity( 화석연료수준의발전단가와동일수준 ) 달성을목표로하고있다. 제3차기본계획은보급달성에집중해야할분야와 R&D에집중해야할분야를구분하여기술개발을추진하고기존정부주도보급방식에시장^민간주도의보급방식을추가하여보급정책의효율성과민간투자, 참여등을확대하였다. 또한보급정책이기술개발된국산설비의제품화, 시장진입을적극뒷받침할수있도록보급정책수립시기술개발산업화측면을우선적으로고려하였다. 14 년 9월발표된 제4차신^ 재생에너지개술개발및이용보급기본계획 에서는신^ 재생에너지보급목표를 1차에너지대비 20 년 5.0%, 25 년 7.7%, 30 년 9.7%, 35 년 11% 로제시 100 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 101

65 하였다. 35 년 11% 라는보급목표는신^ 재생에너지원의경제성, 입지여건및보급여건등을종합적으로평가하여산정된수치이다. 또한, 제4차기본계획에서는보급목표달성을위해 6가지중점추진과제를제시하였다. 이에따라주민이참여하여신 재생에너지보급에기여토록하는 ' 소비자중심의신 재생정책 ' 을추진하고, RPS제도의합리적보완, 보급 융자사업추진시스템고도화등을통해 ' 시장친화적인제도 ' 를운영하고있다. 급성장중인세계신 재생에너지시장선점을위해 ' 신 재생에너지해외시장진출 ' 을확대하고, ' 신 재생에너지 R&D 역량 ' 을강화하며, 인증제도의일원화, 불필요한규제개선등신 재생에너지산업의건전한육성을위한지원기반을정비하는등 35 년 11% 라는보급목표달성을위한노력에박차를가하고있다. 제2절신 재생에너지자원잠재량 1. 신 재생에너지자원잠재량개요 - 한국에너지기술연구원강용혁 2. 태양에너지 - 한국에너지기술연구원윤창열 3. 풍력에너지 - 한국에너지기술연구원김현구 4. 바이오에너지 - 한국에너지기술연구원이준표 5. 폐기물에너지 - 한국에너지기술연구원노남선 6. 지열에너지 - 한국지질자원연구원김형찬한국에너지기술연구원장기창 7. 수력에너지 - 대양수력박사박완순 8. 해양에너지 - 인하대학교교수조철희 9. 수소에너지 - 한국에너지기술연구원정문선 1. 개요 신 재생에너지자원잠재량 (potential) 은우리나라전지역에걸친신 재생에너지자원량의총량을가늠하기위한자료로, 국내신 재생에너지보급계획수립을위한기반자료로주로활용되었으며, 현재신 재생에너지기본계획에도적용되고있다. 신^ 재생에너지정책을추진하는각나라별로각기다른잠재량의정의와연산이이루어지고있으며, 그정확성과정밀도를높이기위한연구가계속진행되고있다. 현재한국에너지기술연구원을포함한다양한연구기관에서는 GIS(Geographical Information System, 지리정보시스템 ) 과결합하여지역별분포특성에대한정보를맵형태로제작하고있으며, 기술의진보와시장성확대에따라보다현실적인양을산정할수있도록연산방법및검증과관련한절차가계속이루어지고있다. 신 재생에너지자원잠재량은일반적으로이론적잠재량에서부터시작하여단계별피라미드형구조를이루며, 각단계별정량적인잠재량산정을위해자원량 ( 자연환경조건 ), 지리적인여건, 기술요소 ( 에너지효율, 가동률, 수거율등 ), 환경성, 기술진보율등에관한표준계수의마련이이루어져야한다. 이러한데이터는장기간에걸친데이터축적을통해산출되어야하며, 관련한전문가집단의자문을통하여계수들의검 102 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 103

66 증이수행되고, 민감도가평가되게된다. 본문에는한국에너지기술연구원의잠재량정의에따라국내전지역을대상으로한잠재량총량을단계별로산정하였다. 다만, 현재논의가진행중인시장잠재량을제외한이론적잠재량, 지리적잠재량, 기술적잠재량수치만제시하였으며, 시장잠재량분야에대해서는추가적인연구를바탕으로차후에제시할예정이다. 우리나라에존재하는신 재생에너지자원량을측정하고평가하기위하여 < 표3-2> 의용어를정의하여활용하였으며, 각에너지원별로총량을산정하였다. 구분 설비용량 (GW) 연간발전량 (TWh/year) 석유환산톤 (10 3 toe/year) 세부이론적지리적기술적이론적지리적기술적이론적지리적기술적 조류 ,844 2, , ,206 33,724 해양 조력 ,684 7,174 4,345 파력연산중연산중연산중 해수온도차발전 ,976 2, , ,523 2,001 합계 137, , , ,702 49,563 12,167 21,478,435 4,274,826 1,056,110 < 표 3-2> 신 ^ 재생에너지잠재량신규정의 구분이론적잠재량 (Theoretical Potential) 지리적잠재량 (Geographical Potential) 기술적잠재량 (Technical Potential) 시장잠재량 (Market Potential) 출처 : 한국에너지기술연구원신 재생에너지자원센터 < 표 3-3> 신 ^ 재생에너지전체잠재량 구분 설명우리나라전체에부존하는에너지총량 ( 예 : 태양에너지의경우 1년간국토총면적에도달하는일사량 ) 에너지활용을위한설비가입지할수있는지리적여건을고려한잠재량 ( 예 : 지리적으로활용할수없는산지, 철도, 도로, 기타설비제한구역 ( 문화재보호구역, 환경보호지역등 ) 등을제외한지역에서의잠재량 ) 현재의기술수준 ( 에너지효율계수, 가동율, 에너지손실요인등을고려 ) 으로산출될수있는에너지생산량 ( 예 : 태양광효율 16.00%, 태양열효율 37.45%) 보급확산을위한비용보조수단을제외한조건 ( 완전경쟁시장환경 ) 에서적용가능한잠재량으로적용시점 ( 현재혹은미래시점 ) 에대한고려필요 ( 기술경쟁성, 환경성, 타용도대체등을고려 ) 설비용량 (GW) 연간발전량 (TWh/year) 석유환산톤 (10 3 toe/year) 세부이론적지리적기술적이론적지리적기술적이론적지리적기술적 태양 - 97,459 24,178 7, ,362 32,839 10,123 11,383,147 2,824, ,436 풍력 육상 ,421 17,784 8,377 해상 , ,850 57,417 8,343 수력 ,875 14,141 4,525 바이오 , ,395 19,121 15,368 지열 심부 9,308 연산중 30 81,534 연산중 221 7,010,648 연산중 18,990 천부 29,078 13,913 1,298 20,736 9, ,782, ,054 79,551 폐기물 ,977 13,278 10, 태양에너지가. 개요태양에너지는풍력과는달리태양광이나태양열이해당설비에도달하면설비하단에서는태양에너지의주요성분인직달에너지량이차폐되어소실되기때문에잠재량의연산과정에서태양에너지가도달가능한 2차원평면공간의면적을주로산정하게된다. 본잠재량산출과정에서는태양에너지설비가적용될수있는평면면적을산출하고, 각단위면적별 (1 km2 ) 로도달하는일사자원량을적용하여지역별일사특성을반영하였다. 지역별일사량을산정하기위하여한국에너지기술연구원신 재생에너지자원센터에서구축한국내 16개지점의수평면전일사량을보간적용하였으며, 30년누적 (1982 ~ 2011 년 ) 데이터가활용되었다. 이론적, 지리적, 기술적잠재량의연산과정에서 GIS 도구를활용하여대상지역의토지피복활용특성을적용하여활용가능한자원량을연산하고, 설비도입이어려운제한지역을배제하여추출하였다. 나. 잠재량산정결과 1 이론적잠재량태양에너지의이론적잠재량은국토전면적에도달하는일사량자원량의총합으로 2차원국토면적에적용되는일사자원량을연산하였다. 104 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 105

67 제주도의경우는측정지가제주시에위치하였기때문에한라산이북지방의일사조건이반영된것으로비교적낮은수치를보이고있다. 참고로, 수평면전일사량을계절별로분석하였을경우, 가장좋은계절은봄철과여름철로연평균일사량보다도각각 25%, 20% 높게나타나며, 가을철과겨울철은각각 12%, 33% 정도로평균보다낮게나타난다. < 표 3-4> 태양에너지이론적잠재량 [ 그림 3-1] 전국연평균 1일수평면전일사량자원분포도과거 30 년 (1982~2011 년 ) 동안에너지기술연구원에서측정된 16 개지점의데이터 ( 수평면전일사량 ) 를바탕으로격자별 (1km 1km) 국내표준일사량을산정하였으며, 이를이용하여국토전반에존재하는태양에너지전체의자원잠재량을연산하였다. 연평균수평면전일사량조건이좋은순으로지역대를나누면, 중서부남해안지방과태안반도일대가전국에서가장좋은곳으로나타났으며, 그다음으로김해및나주평야일대, 그리고대전 -영주 -안동 -상주분지, 남원- 대구- 경주분지를잇는일대, 중부이북지방, 제주도순으로나타났다. 서울지방은전국에서가장낮은일사량을기록하였는데이는대기오염에의한영향이반영된것으로보인다. 한편, 이론적잠재량 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 발전량 (TWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 서울 53, 부산 89,364 1, 대구 86,852 1, 인천 117,752 1,369 1,008 광주 60, 대전 64, 울산 114,432 1, 세종 54, 경기 1,127,545 13,111 9,654 강원 1,830,182 21,281 15,669 충북 802,564 9,332 6,871 충남 933,340 10,853 7,991 전북 899,026 10,454 7,697 전남 1,483,015 17,244 12,697 경북 2,185,271 25,410 18,710 경남 1,272,516 14,797 10,895 제주 209,192 2,432 1,791 합계 11,383, ,362 97,459 2 지리적잠재량 태양의경우, 지리적잠재량의연산을위하여태양에너지설비가도입될수있는대 106 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 107

68 상지역을탐색하게된다. 현재의도입환경을고려하여각격자별로설비적용이가능 한면적을연산하고이를반영하게되는데, 적용되는토지피복데이터의추가와업데 이트에따라그수치가변경될수있다. 에는제외하였으며, 필요에의해별도로연산될수있다. < 표 3-5> 태양에너지지리적잠재량 지리적잠재량 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 발전량 (TWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 서울 28, 부산 34, 대구 32, 인천 72, 광주 32, 대전 22, 울산 33, 세종 17, 경기 384,924 4,476 3,296 강원 172,384 2,004 1,476 충북 157,953 1,837 1,352 충남 361,657 4,205 3,096 전북 305,454 3,552 2,615 전남 453,707 5,276 3,884 경북 335,018 3,896 2,868 경남 245,368 2,853 2,101 제주 131,927 1,534 1,130 합계 2,824,128 32,839 24,178 3 기술적잠재량 [ 그림 3-2] 태양에너지의지리적잠재량현연산과정에서는용도지구, 문화재보호구역, 산지지역, 환경보호지역, 생태자연도별도관리지역, 하천, 도로, 철도등설비도입이어려운제한지역을배제하여추출하였다. 산지와하천지역의경우에도태양에너지설비도입사례가있으나본결과물 현재의기술수준으로산출될수있는연간태양에너지생산량을산출하기위하여태양에너지설비에일반적으로적용될수있는계수를산정하며, 각격자별로연산하였다. 기존설비에너지생산량데이터를근거하여, 실환경에서의표준계수를 < 표 3-6> 과같이적용하였으며, 본연산과정에서는남한전체에걸친기술적잠재량은보다높은효율계수를가진태양열설비를기준으로산정하였다. 108 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 109

69 음영을고려한집광판및집열기설치면적비율 : 82.3% 집열기, 집광판설치면적비율 ( 설비이격거리고려 ) 및추출된격자별설비효율평균 : 태양광 16.00%( 실리콘형 ), 태양열 37.45%( 평판, 진공관형 ) < 표 3-6> 태양에너지기술적잠재량 기술적잠재량 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 발전량 (TWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 서울 8, 부산 10, 대구 10, 인천 22, 광주 10, 대전 7, 울산 10, 세종 5, 경기 118,639 1,380 1,016 강원 53, 충북 48, 충남 111,468 1, 전북 94,145 1, 전남 139,839 1,626 1,197 경북 103,257 1, 경남 75, 제주 40, 합계 870,436 10,123 7, 풍력에너지가. 개요 남한풍력자원잠재량을육상과해상잠재량으로구분하여산출하였다. 이는육상과해상의풍력발전단지입지조건이상이할뿐아니라설치되는풍력터빈 (Wind Turbine) 도육상용과해상용으로구분되기때문이다. 풍력자원잠재량은한국에너지기술연구원신 재생에너지자원센터에서구축한공간해상도 100m 급의고해상도풍력자원지도와공간해상도 30m급의각종지리정보를이용하여이론적, 지리적그리고기술적잠재량을단계적으로산정하였다. 즉, 영토와영해전면적에서지리적제약조건에의해풍력터빈설치가불가능한면적을배제하여지리적풍력자원잠재량을산정하였으며, 기술적풍력자원잠재량은육상의경우지상고도 100m 에서의풍력밀도 (Wind Power Density) 가 250W/ m2 ( 바람등급 2) 이상, 해상의경우 300W/ m2 ( 바람등급 3) 이상인영역을현재의기술로경제성확보가가능한수준이라고판단하고그이하의지역을배제하였다. 이때풍력터빈의설치가능설비용량은미국재생에너지연구소 (US NREL) 에서제시한풍력자원잠재량산정기준에따라용량밀도 5MW/k m2를육 해상에공통으로적용하였다. < 표 3-7> 육상풍력자원잠재량산정개요 이론적잠재량 지리적잠재량 기술적잠재량 < 표 3-8> 해상풍력자원잠재량산정개요 이론적잠재량 지리적잠재량 기술적잠재량 육상 ( 영토 ) 전면적에풍력터빈을 5MW/km2용량밀도로설치한경우 ( 이론적으로태양에너지잠재량의 2% 수준 ) 영토중도시, 하천, 도로, 급경사지등지리적인제약조건으로개발이부적합한면적을제외한경우 ( 전영토의 24% 가용 ) 환경보전지역을추가로제외하고현재의기술수준으로경제성확보가가능한수준인풍력밀도 250W/ m2이상인면적만개발할경우 ( 전영토의 13% 가용 ) 해상 ( 영해 ) 전면적에풍력터빈을 5MW/km2의용량밀도로설치한경우 ( 이론적으로태양에너지잠재량의 2% 수준 ) 영해중수심 200m 이하인영역중항로, 항만, 해저구조물, 어장, 어초등지리적인제약조건으로개발이부적합한면적을제외한경우 ( 전영해의 51% 가용 ) 환경보전지역을추가로제외하고현재의기술수준으로경제성확보가가능한풍력밀도 300W/ m2이상, 수심 50m 이하인면적만개발할경우 ( 전영해의 8% 가용 ) * 설비이용률 (capacity factor) 은연중풍력발전기가최대출력으로가동하는비율임. 110 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 111

70 나. 잠재량산정결과잠재량산정결과에의하면남한육 해상의이론적풍력자원잠재량은총 169백만 toe/ 년 ( 설비용량 910GW) 이며, 지리적으로풍력발전설비가입지할수없는면적을배제한지리적잠재량은이론적잠재량의 44%( 육상 28%, 해상 54%) 에해당하는 75 백만toe/ 년 ( 설비용량 334GW) 으로산정되었다. 기술적잠재량은지리적부적합지를제외한면적중 MW급풍력터빈이설치되어상업운전을할경우최소한의경제성을확보할수있는풍력자원조건을갖춘경우로, 육상은바람등급 2 이상, 해상은바람등급 3 이상이며수심 50m 이하로한정하였다. 이에따른기술적잠재량은이론적잠재량의 10%( 육상 5%, 해상 15%) 에해당하는 17백만 toe/ 년 ( 설비용량 95GW) 으로산정되었다. 참고로풍력자원지도를이용하여분석한바에따르면, 우리나라풍력터빈중 77% 는바람등급 3 이상지역에설치되었으나나머지는바람등급 2 이하에설치되었다. 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 육상이론적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 해상이론적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 충청남도 4,050 47, ,407 8,485 98, ,135 충청북도 5,301 61, , 전라북도 4,444 51, ,881 6,154 71, ,402 전라남도 8,329 96, ,242 44, , ,093 경상북도 13, , ,848 4,899 56, ,265 경상남도 7,416 86, ,223 10, , ,961 제주도 1,945 22, ,845 9, , ,498 합계 62, , , ,850 1,242, ,599 < 표 3-9> 부터 < 표 3-11> 은각각행정구역별이론적, 지리적그리고기술적잠재량을발전량, 설비용량및개발가능한면적기준으로제시한것이다. 육상풍력자원잠재량의경우고산지대인경상북도와강원도에, 해상풍력자원잠재량의경우수심이낮은전라남도의서남해상이풍부한것으로나타났다. [ 그림 3-3] 은육상및해상풍력자원잠재량을산정하는과정을보여주는지도로, 좌측으로부터우측으로각각이론적, 지리적그리고기술적잠재량지도이다. 파란색은풍속이낮은영역을, 빨간색은풍속이높은영역을나타내며, 육상의경우풍력발전경제성이높은백두대간등산악지역은환경규제로인하여대부분배제되었음을알수있다. 해상의경우에는풍력밀도가우수한영역은수심이깊고해안으로부터멀어서대부분배제되었다. < 표 3-9> 행정구역별이론적풍력자원잠재량 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 육상이론적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 해상이론적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 경기도 5,778 67, ,334 19, , ,966 강원도 11, , ,875 3,798 44, ,279 [ 그림 3-3] 육상및해상풍력자원잠재량지도 ( 좌 우 : 이론적, 지리적, 기술적잠재량 ) 112 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 113

71 < 표 3-10> 행정구역별지리적풍력자원잠재량 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 육상지리적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 해상지리적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 경기도 1,093 12, ,932 7,872 91, ,850 강원도 5,361 62, ,038 1,025 11, ,147 충청남도 1,318 15, ,112 5,369 62, ,286 충청북도 838 9, , 전라북도 , ,471 4,225 49, ,517 전라남도 1,740 20, ,055 25, , ,983 경상북도 4,234 49, ,972 2,882 33, ,465 경상남도 1,677 19, ,291 5,040 58, ,987 제주도 542 6, ,583 64, ,942 합계 17, , ,605 57, , ,178 사회적인규제완화등의추세를감안한다면풍력자원잠재량은특히해상에서매년대폭상향될것으로예상된다. 일례로남한해상의잠재량은영해에서배타적경제수역으로확대될경우개발대상면적은약 2.3 배로증가하게된다. 또한현재에는동해해상풍력자원을전혀이용하지못하지만향후에심해부유식풍력발전기술이상용화되면비약적인잠재량확대가가능할것으로기대된다. 해외각국의풍력발전기술적잠재량을설비용량을기준으로비교하여보면, 미국육상 500GW, 해상 1,000GW, 중국육상 250GW, 해상 750GW, 일본해상 250GW, 인도육상 65GW, 덴마크해상 8GW, 영국해상 70GW, 독일해상 13GW 등으로영토및영해의면적비로비교할때남한의잠재량이유의한수치임을확인할수있다. 다. 풍력바람지도및단지개발현황 < 표 3-11> 행정구역별기술적풍력자원잠재량 시도명 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 육상기술적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 해상기술적잠재량 발전량 (GWh/ 년 ) 설비용량 (GW) 개발가능면적 ( km2 ) 경기도 525 6, ,803 32, ,202 강원도 1,846 21, , 충청남도 772 8, , , 충청북도 553 6, 전라북도 468 5, , 전라남도 1,050 12, ,327 3,189 37, ,473 경상북도 2,117 24, , 경상남도 790 9, , , 제주도 254 2, 합계 8,377 97, ,697 8,343 97, ,649 전세계적으로풍력터빈설비용량의대용량화, 저풍속형풍력터빈기술개발및 배타적경제수역 (EEZ), 심해로의해상풍력개발확대, 풍력발전단지입지에대한 [ 그림 3-4] 한반도고해상도풍력자원지도 자료 : 대한민국신 재생에너지자원지도맵북 ( 한국에너지기술연구원, 2015 년 ) 114 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 115

72 풍력자원지도 (Wind Resource Map) 는풍속또는풍력밀도의공간분포를나타낸지도이다. 풍력자원지도는재해석기상자료, 기상관측자료등의기상정보및수치고도자료, 토지이용도등의지리정보를입력하여복합한산지지형에서의대기유동을수치해석한후풍력자원조사를위해설치한고공기상탑측정자료등과의비교분석을통하여정확도를검증하였다. [ 그림 3-4] 는한국에너지기술연구원에서구축한공간해상도 100m 급한반도풍력자원지도이다. 향후지속적인고해상도화, 관측자료및인공위성원격탐사자료와의객관분석등의과정을통하여정확도를향상시키게될것이며, 궁극적으로풍력발전정책수립, 산업육성, 학술연구전분야에서큰기여를할것으로기대된다 년 6월말현재국내에는 [ 그림 3-5] 에정리된바와같이총 893.5MW 의풍력발전설비가보급되었다 (67 개단지, 481 기 ). 최근현대중공업, 한진산업, 두산중공업, 유니슨등국산풍력터빈의보급이본격화되면서총풍력설비중국산풍력터빈의비중이약 40% 를차지하게되었다 년 7월에발표된산업통상자원부의 ' 제7차전력수급기본계획 (2015~2029 년 )' 에따르면풍력은 2029 년까지총 7,450MW 가신규로보급될예정이다. 그런데이수치는 2년전인 2013 년 2월에발표된 ' 제6차전력수급기본계획 (2013~2027 년 )' 의보급계획인 16,679MW 의절반수준에불과하다. 이는 2013 년에계획되었던풍력발전개발사업의절반이상이환경규제로인하여사업을중도에포기하였기때문이다 년말정부의규제개혁정책에의해육상풍력보급에가장큰장애요인이었던환경규제가산림청 ' 산지관리법시행령 ' 개정과환경부 ' 육상풍력개발사업환경성평가지침 ' 발표로인하여다소완화되었다. 그러나여전히풍력을비롯한재생에너지보급은환경규제에민감한영향을받기때문에환경보전과재생에너지보급확대를위한상생적방안을도출하는것이시급한과제라고사료된다. 자료 : 풍력산업협회 (Wind Power Journal 2016 년여름호 ) [ 그림 3-5] 풍력설비보급현황 ( 월말 ) 116 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 117

73 4. 바이오에너지 부문별세부자원별잠재량부문합계 % 비고 가. 개요바이오매스란태양에너지를받은식물과미생물의광합성에의하여생성되는식물체, 균체와이를먹고살아가는동물체를포함하는생물유기체를일컫는다. 그러므로바이오에너지자원은곡물, 감자류를포함하는전분질계의자원과초본, 임목과볏짚, 왕겨와같은농부산물을포함하는셀룰로스계의자원, 사탕수수, 사탕무우와같은당질계의자원은물론이고가축의분뇨, 사체와미생물의균체를포함하는동물단백질계의자원까지를포함하는다양한성상을가지고있다. 그리고이들자원에서파생하는종이, 음식찌꺼기등의유기성폐기물도바이오에너지자원에포함된다. 나. 잠재량산정결과바이오매스자원은연간산지의임목축적에의한임산바이오매스, 경작지의작물부산물을포함하는농산바이오매스, 가축분뇨를지칭하는축산바이오매스와도시폐기물중유기물의도시폐기바이오매스자원으로분류한다. 1) 이론적잠재량바이오매스자원의이론적잠재량은임산바이오매스 ( 임목 ) 의총임목축적량, 농산바이오매스, 축산폐기물및도시폐기물바이오매스의연간배출량에근거한에너지환산량으로 2013~2014년도전국시^ 도행정구역별로실시한잠재량조사결과는 < 표 3-12> 와같다. < 표 3-12> 바이오에너지이론적잠재량부문별세부자원별잠재량부문합계 % 비고 농산바이오매스 (10 3 toe/ 년 ) 축산바이오매스 (10 3 toe/ 년 ) 도시폐기바이오매스 (10 3 toe/ 년 ) 합계 10 3 toe/( 년 ) 볏짚 2,244 왕겨 405 보리짚 20 쌀보리짚 12 감자줄기 44 고구마줄기 113 옥수수줄기 40 콩줄기 57 콩깍지 23 고추줄기 303 참깨줄기 29 들깨줄기 111 사과전정지 276 감전정지 49 배전정지 86 포도전정지 174 복숭아전정지 33 한육우분뇨 671 젖소분뇨 109 돼지분뇨 385 계분 290 음식물폐기물 차하수슬러지 , ,395 4, , , 농작물생산통계 (2014 년 ) - 축종별시도별가구수및마리수 (2014 년 ) - 전국폐기물발생및처리현황 (2014 년 ) - 전국하수도통계 ( 14) 임산바이오매스 (10 3 toe) 침엽수림 133,416 활엽수림 138,886 혼효림 128, , 임업통계연보 (2015 년 ) 2) 지리적잠재량 바이오에너지자원의지리적잠재량은산재해서발생하는바이오매스를수집및 수거가가능한지역으로한정하여활용이가능한양으로정의된다. 118 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 119

74 임산바이오매스는축적된목재를전량활용할수없기때문에시업지기준연간축적량을지리적잠재량으로산정하며, 농산, 축산및도시폐기바이오매스는지리적영향이없기때문에이론적잠재량과같은값을갖는다. 바이오매스총지리적잠재량은 < 표 3-13> 과같이 19,121 천toe/ 년으로이론적잠재량대비 4.7% 에해당한다. < 표 3-13> 바이오에너지지리적잠재량 부문별 세부자원별 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 축산바이오매스계분 290 도시폐기바이오매스 음식물폐기물 차하수슬러지 659 부문합계 (10 3 toe/ 년 ) 합계 19,123 19,121 % 비고 1, 지리적영향없음 부문별 세부자원별 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 부문합계 (10 3 toe/ 년 ) % 비고 3) 기술적잠재량 임산바이오매스 침엽수림 4,349 활엽수림 4,240 혼효림 3,985 볏짚 2,244 왕겨 405 보리짚 20 쌀보리짚 12 감자줄기 44 고구마줄기 , 시업지연간임목생장량 바이오에너지자원의기술적잠재량은 < 표 3-14> 와같으며, 지리적잠재량에서현 재의에너지화기술을적용하여에너지제품으로변환가능한잠재량을의미한다. 임산바이오매스는지리적잠재량에서뿌리와잎등을제외한값으로 9,639 천 toe/ 년 이며, 그밖의농산과축산바이오매스중돼지분뇨를제외한바이오매스는지리적 잠재량과같으며, 축산바이오매스중돼지분뇨와도시폐기바이오매스는지리적잠 재량에바이오가스화상업시설의에너지생산효율을적용하였다. 그결과바이오매스 자원의기술적잠재량은이론적잠재량의 3.8% 에해당하는 15,367 천 toe/ 년으로산정 되었다. 농산바이오매스 축산바이오매스 옥수수줄기 40 콩줄기 57 콩깍지 23 고추줄기 303 참깨줄기 29 들깨줄기 111 사과전정지 276 감전정지 49 배전정지 86 포도전정지 174 복숭아전정지 33 한육우분뇨 671 젖소분뇨 109 돼지분뇨 385 4, 지리적영향없음 1, 지리적영향없음 < 표 3-14> 바이오에너지기술적잠재량 부문별 임산바이오매스 농산바이오매스 세부자원별 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 침엽수림 3,325 활엽수림 3,264 혼효림 3,049 볏짚 2,244 왕겨 405 보리짚 20 쌀보리짚 12 감자줄기 44 고구마줄기 113 옥수수줄기 40 콩줄기 57 부문합계 (10 3 toe/ 년 ) % 비고 9, 잎, 뿌리제외 4, 기술적으로에너지전환문제없음 120 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 121

75 부문별 농산바이오매스 축산폐기물바이오매스 도시폐기바이오매스 다. 자원잠재량총괄 세부자원별 잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 콩깍지 23 고추줄기 303 참깨줄기 29 들깨줄기 111 사과전정지 276 감전정지 49 배전정지 86 포도전정지 174 복숭아전정지 33 한육우분뇨 671 젖소분뇨 109 돼지분뇨 54 계분 290 음식물폐기물 차하수슬러지 289 부문합계 (10 3 toe/ 년 ) 1,124 합계 15,368 15, % 비고 기술적으로에너지전환문제없음 - 돼지분뇨는상업시설효율적용 상업시설효율적용 앞서상세히제시된바와같이바이오에너지의이론적잠재량은 407,395 천 toe 이며, 지리적잠재량은 19,121 천 toe/ 년으로이론적자원잠재량의 4.7% 에해당한다. 또한 현재의기술로에너지이용이가능한바이오매스잠재량은이론적잠재량의 3.8% 에 해당하는 15,368 천 toe/ 년이다. 에너지공급측면에서이론및지리적잠재량을볼때 미래의이용가능성이가장높은것은임산자원이며, 그다음순위는농산바이오매 스로서현재는에너지로의사용이극히미미한실정이다. 그러나임산및농산바이 오매스의에너지이용여건이조성되고있어사용량은점차늘어날것으로예상된다. 5. 폐기물에너지가. 개요폐기물에너지는사업장또는가정에서발생되는가연성폐기물을가공 처리하여얻어지는고체 액체 기체형태의연료와이를연소또는변환시켜서발생되는열, 온수, 증기, 전기등과같은에너지를의미한다. ( 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법시행령 [ 별표 1]) 또한에너지함량이높은가연성폐기물을산업생산활동이나가정생활에필요한에너지로활용하는폐기물에너지의범위는크게폐기물고형연료 (SRF : Solid- Refused Fuel), 고분자폐기물의열분해연료유, 가연성폐기물의가스화연료, 소각열등으로구분이가능하다. 본내용에서는환경부에서 2014 년도에발간한 전국폐기물발생및처리현황 (2013 년도 ) 및 지정폐기물발생및처리현황 (2013 년도 ) 자료에명기 ( 明記 ) 된가연성폐기물의세부항목과 2013 년 3월에발간된 제4 차 (2011~2012 년 ) 전국폐기물통계조사 자료에집계된폐기물종류별발열량분석결과를근거로하여폐기물에너지잠재량을추정해보았다. 환경부에서 1년단위로발표하는폐기물통계자료는전국의시 군 구별로수거되어처리된폐기물물량을반영한자료로서실제로폐기물에너지로활용가능한가연성폐기물의발생량을포함하고있기때문에폐기물에너지의지리적잠재량을산출하는데사용된다. 기술적잠재량은폐기물종류별로적용이가능한에너지화기술을선정하여에너지회수율을적용하여산정될계획이고, 시장잠재량은기술적 / 경제적 / 정책적 / 환경적측면의여러가지사항들을반영하여실제로시장에보급이가능한에너지양으로산출될예정이다. 본내용에서는다음과같은기준을적용하여폐기물에너지의세부항목을결정하고시 군 구별지리적잠재량과전체적인폐기물에너지의기술적잠재량을산출하였다. 첫째, 폐기물에너지잠재량은크게생활폐기물 ( 가정생활폐기물 + 사업장생활계폐기물 ), 사업장배출시설계폐기물, 건설폐기물, 지정폐기물로분류되는폐기물중에서일정량이상의발열량을보유한모든종류의가연성폐기물을대상으로하였다. 122 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 123

76 둘째, 생활폐기물중에서음식물 / 채소류분야는 종량제에의한혼합배출 항목에포함된발생량만을가연성폐기물에포함시켰다. 셋째, 유기성슬러지 ( 오니 ) 류중에서 하수농축슬러지 의경우는바이오에너지분야에포함되어작성될계획이기때문에폐기물에너지의경우는하수처리슬러지를포함하여에너지잠재량을계산하였다. 넷째, 폐가스분야는국내의신 재생에너지보급통계에지속적으로포함되어있지만많은논란의대상이되고있기때문에폐기물분야의에너지잠재량산출에일부만을포함시켰다. 21,652 톤 / 일 (44.4%) 이인구가밀집되어있는서울, 경기, 부산지역에서발생하였다. 사업장배출시설계폐기물의 1일발생량 149,815 톤 / 일중에서 77,000 톤 / 일 (51.4%) 이충남, 경북, 전남순의 3개지역에서발생하였으며, 건설폐기물의경우는 1일발생량 183,538 톤 / 일중에서 81,390 톤 / 일 (44.3%) 이경기, 서울, 경남지역에서발생하였다. [ 그림 3-7] 폐기물발생량변화추이 주 ) 전국폐기물발생및처리현황 (2013 년 ) : 환경부, 한국환경공단 (2014 년 ) [ 그림 3-6] 폐기물에너지잠재량의구분 나. 잠재량산정결과 1) 폐기물발생및처리현황 환경부산하한국환경공단에서집계한 2013 년도기준의폐기물발생및처리통계자료를살펴보면국내총폐기물발생량 ( 지정폐기물제외 ) 은 382,081 톤 / 일로서전년도의 382,009 톤 / 일에비하여약 0.02% 가증가하였으며, 폐기물구성비는생활폐기물 12.8%, 사업장배출시설계폐기물 39.2%, 건설폐기물 48.0% 로서건설폐기물이가장큰구성비율을차지하고있다. 또한폐기물총발생량은경기, 충남, 경북순으로많았으며, 이들 3개시^ 도가전체발생량의 40.4% 를차지하고있다. 생활폐기물의 1일발생량 48,728 톤 / 일중에서 [ 그림 3-8] 폐기물처리방법변화추이 주 ) 전국폐기물발생및처리현황 (2013 년 ) : 환경부, 한국환경공단 (2014 년 ) 폐기물의처리방법을살펴보면가장많이적용되는방법은재활용이며, 2013 년 124 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 125

77 도를기준으로재활용률은 84.0% 로서전년도에대비하여 0.4% 가증가하였다. 또한 2013 년의폐기물매립률은 9.3% 로서전년대비 0.5% 감소하였으며, 소각률은 6.0% 로서전년과동일하였다. 한편 2013 년도를기준으로국내의폐기물처리주체별처리현황을살펴보면지방자치단체에의한처리가 9.7%, 처리업체처리가 82.2% 이고, 배출자에의한자가처리는 8.1% 로나타났다. 2) 잠재량산출시나리오폐기물분야에대한에너지잠재량은아래와같은시나리오를설정하여산출하였다. 이론적잠재량 : 국내에서생산되는폐기물총량을에너지양으로환산 ( 수거율과실제폐기물수거량을고려하여실제발생하는폐기물총량을추산 ) 지리적잠재량 : 지역적특성을고려하여수집이가능한폐기물양을이용한잠재량산정 ( 환경부에서집계하는 전국폐기물발생및처리현황 을근거로산출 ) 기술적잠재량 : 폐기물의종류별표준발열량을적용 ( 폐기물의종류별로소각, 열분해유화, 열분해가스화등의기술이적용될수있지만최종적으로에너지를회수하기위하여연소기술이필요하며, 기준에너지회수율 75% 적용, 폐가스의경우는에너지회수율 85% 적용 ) 3) 잠재량산출 2013 년도에지정폐기물을포함하여국내가연성폐기물이보유한지리적에너지잠재량을발생량을기준으로하여산출하면 < 표 3-15> 와같이 8,361,768toe/ 년으로서 2013 년도기준의국내총 1차에너지생산량인 280,290,000toe 의 3.0% 에해당한다. 폐기물종류별로는고무피혁류, 플라스틱류, 합성수지류, 합성고무류, 피혁류, 섬유류등의고분자화합물이보유한지리적에너지잠재량은전체의 51% 정도인 426만 toe/ 년 ( 생활폐기물 : 1.752,136toe/ 년, 사업장배출시설계폐기물 : 2,138,544toe/ 년, 건설폐기물 : 368,393toe/ 년 ) 으로서폐기물전체에너지보유량의절반이상을차지하고있다. < 표 3-15> 국내가연성폐기물의종류별지리적에너지잠재량산출결과 (2013 년기준 ) 구분폐기물종류발생량 ( 톤 / 년 ) 생활폐기물 사업장배출시설계폐기물 사업장배출시설계폐기물 저위발열량 (kcal/kg) 에너지잠재량 (toe/ 년 ) 음식물 / 채소류 59,130 1,015 6,002 종이류 1,964,686 2, ,333 나무류 1,013,350 3, ,957 고무피혁류 348,064 5, ,806, 플라스틱류 1,141,173 8, ,878 기타 2,197,008 1, ,113 소계 6,723,410 22,296 2,414,089 종이류 1,506,866 2, ,635 합성수지류 487,348 5, ,925 플라스틱류 452,199 8, ,527 의류 50,662 3,803 19,267 가구류 133,481 3,039 40,565 폐식용유 11,023 8,798 9,698 소계 2,641,578 32,529 1,266,617 합계 9,364,988 54,825 3,580,706 폐지류 46,610 2,622 12,221 폐목재류 1,091,314 3, ,047 폐섬유 82,673 4,811 39,774 폐합성수지 3,341,539 5,908 1,974,181 폐합성고무 139,321 8, ,280 폐피혁 13,870 5,270 7,309 페수처리오니 3,407,530 1, ,193 공정오니 467, ,074 정수처리오니 47, 하수처리오니 2,223, ,567 동식물성잔재물 1,228,480 1, ,060 폐식용유류 11,461 8,798 10,083 기타 1,004,553 1, ,683 합계 13,105,617 44,402 3,381,586 비고 혼합배출 분리배출 126 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 127

78 구분폐기물종류발생량 ( 톤 / 년 ) 건설폐기물 지정폐기물 ( 의료지정폐기물제외 ) 저위발열량 (kcal/kg) 에너지잠재량 (toe/ 년 ) 폐목재 256,778 3,400 87,304 폐합성수지 618,784 5, ,578 폐섬유 6,058 4,811 2,915 폐벽지 840 2, 합계 882,460 17, ,044 합계 2,323,725 4, ,432 총계 25,676, ,343 8,361,768 참고자료 : 전국폐기물발생및처리현황 (2013 년 ), 환경부 / 한국환경공단 (2014 년 ) 지정폐기물발생및처리현황 (2013 년 ), 환경부 / 한국환경공단 (2014 년 ) 비고 기타폐유기용제 + 폐수처리오니 + 폐유폐합성고무 + 폐합성수지 2013 년도를기준으로지정폐기물을포함한국내가연성폐기물이보유한에너지잠재량을 17개시도별로구분하여처리량과함께 < 표 3-16> 에정리하였다. 시 도별에너지잠재량을살펴보면경기도의에너지잠재량비율이 23.4% 로가장높은비율을보이고있으며, 서울특별시, 인천광역시및경기도로구성된수도권의폐기물에너지잠재량이 36.0% 를차지하고있다. 지역 생활폐기물 사업장배출시설계폐기물 발생량 ( 톤 / 년 ) 건설폐기물 지정폐기물 에너지잠재량 (toe/ 년 ) 시도별잠재량비율 (%) 세종 250, ,092 29,091 12, , , 경기 1,981,548 3, , ,785 6,028,383 1,953, 강원 418, ,236 15,841 20, , , 충북 328,938 1,931,398 15, ,334 2,401, , 충남 382, ,056 52, ,348 1,474, , 전북 312,805 1,306,299 27,156 91,663 1,737, , 전남 441, ,108 64, ,352 1,183, , 경북 592, ,518 53, ,715, , 경남 575, , , ,160 1,817, , 제주 151,146 29,821 12,994 4, ,579 67, 합계 9,364,988 13,105, ,460 2,323,725 25,676,790 8,361, 합계 참고자료 : 전국폐기물발생및처리현황 (2013 년 ), 환경부 / 한국환경공단 (2014 년 ) 지정폐기물발생및처리현황 (2013 년 ), 환경부 / 한국환경공단 (2014 년 ) < 표 3-16> 국내가연성폐기물의시도별지리적에너지잠재량산출결과 (2013 년기준 ) 지역 생활폐기물 사업장배출시설계폐기물 발생량 ( 톤 / 년 ) 건설폐기물 지정폐기물 합계 에너지잠재량 (toe/ 년 ) 시도별잠재량비율 (%) 서울 1,606, , ,940 34,820 2,099, , 부산 654, ,116 34, ,900 1,231, , 대구 487, ,952 33,105 99,183 1,093, , 인천 493, ,390 26, ,686 1,126, , 광주 206, ,656 11,133 24, , , 대전 286, ,571 16,681 33, , , 울산 194, ,786 30, ,070 1,231, , (1) 폐기물전체 (2) 생활폐기물 128 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 129

79 4) 자원량총괄폐기물분야의지리적잠재량에해당하는국내가연성폐기물의종류별에너지잠재량산출결과 (< 표 3-17> 참조 ) 를기준으로하고, 폐가스를포함시켜서추산한폐기물분야의에너지잠재량을 < 표 3-17> 에소개하였다. 생활폐기물, 사업장배출시설계폐기물, 건설폐기물, 지정폐기물에대한이론적잠재량은지리적잠재량에평균수거율 95% 를적용하여산출하였고, 폐가스의이론적잠재량은평균집계율 95% 적용하여계산하였다. 또한기준에너지회수율은 75% 를적용하였으며, 폐가스의경우는 85% 를적용하였다. 또한폐가스의경우는한국에너지공단에서 2014 년도에발간한 2013 년신^ 재생에너지보급통계 자료에서집계된에너지생산량에근거하여잠재량을추정하였다. (3) 사업장폐기물 (4) 건설폐기물 < 표 3-17> 폐기물분야의에너지잠재량집계 (2013 년기준 ) [ 그림 3-9] 국내가연성폐기물의지리적에너지잠재량지도 (2013 년기준 ) 구분 에너지잠재량 (toe/ 년 ) 이론적잠재량지리적잠재량기술적잠재량 생활폐기물 3,769,164 3,580,706 2,685,530 사업장배출시설계폐기물 3,559,564 3,381,586 2,536,190 건설폐기물 480, , ,033 지정폐기물 993, , ,574 폐가스 5,175,313 4,916,548 4,179,066 합계 13,977,173 13,278,316 10,450,393 폐기물수거율및폐가스집계율 : 95% 적용 에너지회수율 : 75% 적용 ( 폐가스는 85% 적용 ) 폐가스시장잠재량 : 기술적잠재량의 80% 적용 6. 지열에너지 (1) 폐합성고분자폐기물 (2) 유기성오니류 [ 그림 3-10] 폐합성고분자폐기물및유기성오니류의지리적에너지잠재량지도 (2013 년기준 ) 가. 개요 지열이란땅속에간직하고있는열을의미한다. 지열은주로지층내함유하고있는방사성원소붕괴열에의해생성되며, 맨틀에서부터의열, 지각운동에의해발생되는마 130 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 131

80 찰열, 화산분출에의한열등이있다. 이러한지하심부의열은지하수를매체로지표로전달되는열대류와지층의열전도도에의해전달되는열전도가있다. 이러한지열의열전달특성을효율적으로이용하는것이지열에너지개발이다. 지열에너지자원은지하수 km 깊이의지열을이용하는심부지열자원과심도 300m 이내의연중일정한지온을이용하여열교환하는천부지중열로분류하며, 기술의정의는지열에너지자원을부존심도별, 부존상태별로조사, 개발, 활용 ( 발전또는냉난방, 열저장등에활용 ) 하는제반기술이다. 나. 자원잠재량현황지열에너지자원의이론적잠재량은이를활용코자하는방법, 즉발전, 지역난방또는지열열펌프를이용한냉난방에따라그정의가달라지는관계로전세계적으로통일된개념이없으며, 단지미국및아이슬랜드에서의발전및지역난방에의활용만을고려하여전세계확인된자원량에대한연구결과가발표된바있다. 그러나이는지열이높은지대에서고온의지열을활용하는경우만을고려하여산정한것으로지열열펌프를활용할경우, 이보다훨씬높은이론적잠재량이산정될것으로예상된다. 다. 먼저전국면적을 500m 500m 격자로설정하고, 심도 3~10km 범위의온도분포도를작성하고, 지표온도 +80 이상에대한열에너지를계산한후지열부존량을 30년간가동을가정한전력량으로환산함으로써 3~10km 깊이범위로이론적잠재량이산출되었다. 그리고이론적잠재량에기초하여개발제한지역을제외하고열회수율과온도감쇄율을적용하여 3~6.5km 깊이범위를대상으로하여기술적잠재량이계산된것이다. 이때개발제한지역으로는수계, 가파른산지, 인구밀집지역, 국립공원및기타보전지역등이고려되었고, 열회수율 14%, 온도감쇄율 10 가적용된결과이다. 지역별잠재량산정에는행정자치부의최신행정구역도자료를사용하였으며, 시도별이론적및기술적잠재량을산출하였다. 그리고천부지열은열펌프를이용하여냉난방이가능한잠재량을기준으로산출하였다. 1) 심부지열잠재량산정개요 < 표 3-18> 미국및아이슬랜드에서의지열자원분포와이를통한발전및지역난방활용사례로본전세계 이론적잠재량 구분 최소추정이론적잠재량 확인된자원으로부터추정된이론적잠재량 최대추정이론적잠재량 발전에이용할수있는자원량 (TWe) 직접이용가능자원량 (TWth) 전체부존량 (TWth) 주 ) 1. 하첨자 e 는전기에너지, th 는열에너지를말하여 1TWth 는약연간 750Mtoe 에해당함. 2. Stefansson, V., 2005, "World geothermal assessment", Proc. World Geothermal Congress 2005 년, Antalya, Turkey, April 2005 년 ) 본연구에서사용한전국의지열자원이론적및기술적잠재량자료는 2014 년까 지측정된열물성자료 ( 열전도도, 지온경사, 지열류량, 열생산율등 ) 를사용하고 EGS potential protocol (Beardsmore et al., 2010) 의기본방식을채택하여작성된것이 [ 그림 3-11] 열물성분포도 (a) 열전도도, (b) 밀도, (c) 비열, (d) 열생산율, (e) 지열류량, (f) 연평균지표면온도 132 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 133

81 연구범위는전국을대상으로하였으나울릉도, 독도를포함하여내륙과교통연결 ( 연 육교등 ) 이곤란한서해와남해의군소도서를제외하였고, 밀도, 비열, 열전도도, 열생 산율등열물성측정자료가없는제주도도제외하였다. EGS 잠재량산정에는 UTM 좌표계를적용하여 500m 500m 격자로분할하였고좌 표범위는 ~ E, ~ N ( 타원체 WGS84) 로서전체격자수 는총 388,721 개 (640 행 956 열, 바다제외 ) 이며, 격자당면적은 250,000 m2이고총면적은 97,181 km2이다. 잠재량산정방식 - 이론적잠재량의정의 EGS 잠재량산정에이용된열물성자료는 < 표 3-19> 와같고, 이를이용한분포도 작성에는 IDW(Inverse Distance Weighting) 내삽기법을적용하였다 [ 그림 3-11]. < 표 3-19> 지열분포및부존량계산을위한열물성자료통계 열물성자료 개수 범위 평균 비고 열전도도 (W/mk) 3,395 1,645~6,999 3,339 그림 3-11a 밀도분포도 ( kg / m2 ) 3,395 1,881~3,231 2,670 그림 3-11b 비열분포도 (J/kgk) 3, ~1, 그림 3-11c 열생산율분포도 ( μw / m3 ) ~ 그림 3-11d 지열류량분포도 ( mw / m2 ) ~ 그림 3-11e 연평균지표면온도분포도 ( ) ~ 그림 3-11f 이론적 EGS 잠재량산정을위한첫번째단계로서심도별온도는다음과같이 Lee et al. (2010) 의온도산정식을적용하여계산하였다. 2010) 에서는 3-10km 범위의온도를계산할때 1km심도구간별로중간심도인 3.5km, 4.5km, 5.5km, 6.5km, 7.5km, 8.5km, 9.5km에서의온도를산정하였다. 먼저심도구간 3~4km, 4~5km, 5~6km, 6~7km, 7~8km, 8~9km, 9~10km 에서의이론적잠재량산정결과는 < 표 3-20>, [ 그림 3-12] 와같다. < 표 3-20> 심도구간별발전량산정결과 (500 x 500 m 격자당 ) 구간 (km) 면적비 (%) 범위 (MWe) 평균 (MWe) 합계 (MWe) ~ , ~ , ~ , ~ ,158, ~ ,737, ~ ,383, ~ ,092,090 합 계 9,307,515 이론적잠재량 : 9,307,515MW 365day 24hour 100% = 81,533,831,400MWh/y 11.63MWh/toe 1,000 = 7,010,648 천toe/ 년 심도구간별이론적잠재량의면적비율은최소 20.96% (3-4km) 에서최대 99.99% (9-10km) 의범위를나타내었으며, 심도 5km부터 93% 이상의지역이 EGS 발전에유효한 것으로추정되었다. 심도 3km 에서 10km 까지의이론적잠재량의합계는 9,307.5GWe 이었다. 기술적잠재량산정을위해고산지역, 급경사지역, 시가지및수계, 공원, 습지보호구역, 문화지정구역등개발제한지역을작성한결과전체 97,181 km2중개발제한지역이 52,800 km2로 54.3% 를차지하였고, 개발가능지역은 44,381 km2로 45.7% 를차지하였다. 여기서, T(z) 는임의의깊이 z에서의온도 ( ), Α0는지표열생산율 ( μw / m3 ), b는 attenuation depth(km), K는열전도도 (W/m-K), z는깊이 (km), q0 는지표지열류량 ( mw / m2 ), T0는지표온도 ( ) 이다. EGS potential protocol (Beardsmore et al., - 기술적잠재량의정의기술적잠재량은현재극복할수없는기술적한계를고려하여추출할수있는이론적잠재량의일부분이다 (Rybach, 2010). EGS potential protocol 에는기술적제한 134 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 135

82 요소로서 'land access, rock type, drilling technology, fracture density, stress orientation, regulatory framework, power conversion technology, availability of water' 등이언급되어있다. Song et al. (2011) 은우리나라의현실여건을고려하여개발제한대상지역을고산지역, 급경사지역, 시가지및수계, 공원 ( 국립, 도립, 시군립 ), 습지보호구역, 문화재지정구역으로정의하였다. [ 그림 3-12] 이론적지열잠재량분포먼저고산지역은 EGS 건설을위한입지조건으로개발대상부지로의접근성이중요하므로해발고도에따른도시발달및도로분포를고려하여고도제한임계치를결정하였다. Song et al. (2011) 은강원도산간도시와산간도로의고도를고려하여해발고도 1,000m 이상지역을개발제한지역으로설정하였다. 이를위하여 30m 해상도의 DEM 자료로부터해발고도 1,000m 이하지역과 1,000m 이상지역으로분류하였다. 고도에따른개발제한지역을작성한결과전체 107,990,486 화소중해발고도 1,000m 이상지역이 1,510,859 화소로 1.40% 를차지하였다 ([ 그림 3-13]-(a)). 다음으로급경사지역은 EGS 건설을위해넓은부지가필요할것으로예상되므로현재산사면에형성된주택지나공장부지의경사도를고려하여사면경사도의임계치 15도이상을개발제한지역으로설정하였다. 이를위하여 30m 해상도의 DEM 자료를이용하여경사분포도를작성한후경사도 15도이하지역과 15도이상지역으로분류하였다. 경사도에따른개발제한지역을작성한결과전체 107,990,486 화소중경사도 15도이상지역이 47,437,725 화소로 43.93% 를차지하였다 ([ 그림 3-13]-(b)). 시가지및수계는환경부의수치토지피복도 (1/25,000) 자료를이용하여개발제한지역으로설정하였다. Song et al. (2011) 은환경부수치토지피복도의 7개분류군중 5개분류군 12개분류항목을개발제한지역으로설정하였다. 즉, 시가화지역분류군에는주거지역, 공업지역, 상업지역, 위락시설지역, 교통지역, 공공시설지역을포함되고, 초지에서는골프장이포함되며, 습지분류군에는내륙습지와연안습지가포함된다. 그리고나지분류군에는채광지역이포함되고, 수역분류군에는내륙수와해양수가포함된다. 수치토지피복도를래스터 (raster) 로변환할때 500m 500m 크기로화소재배열 (resampling) 을실시할경우개발제한지역이적게추출되는경향이있어서우선적으로 30m 30m 화소크기로개발제한지역분포도를작성하였다. 토지피복에따른개발제한지역을작성한결과전체 107,990,486 화소중시가지및수역이 10,668,540 화소로 9.88% 를차지하였다 ([ 그림 3-13]-(c)). 공원은국립공원 10개소, 도립공원 23개소, 시군립공원 33개소로전국에총 66개소가운영되고있으며, 습지보호지역은우포늪, 담양하천습지, 신불산고산습지, 한강하구, 무제치늪, 화엄늪, 두웅습지등전국에총 16개소가지정되어있다. 문화재지정구역은국가지정문화재가있는일정한지역에대하여정부가이를특별히지정하여보호관리하는구역으로총 5,048 개소가관리되고있다. 공원, 습지보호구역, 문화재지정구역을래스터 (raster) 로변환할때 500m 500m 크기로화소재배열을실시할경우개발제한지역이적게추출되는경향이있어서우선적으로 30m 30m 화소크기로개발제한지역분포도를각각작성한후이를통합하였다. 그결과공원, 습지보호지역, 문화재지정구역에의한개발제한지역은전체 107,990,486 화소중 5,447,583 화소로 5.04% 를차지하였다 ([ 그림 3-13]-(d)). 앞에서작성한고산지역, 급경사지역, 시가지및수계, 공원, 습지보호구역, 문화지정구역등 30m 30m 화소크기의개발제한지역분포도를서로통합한후최종적으로 500m 500m 크기로화소재배열을실시하여개발제한지역분포도를완성하였다. 최종개발제한지역을작성한결과전체 388,722 화소중개발제한지역이 211,200 화소로 54.3% 를차지하였다 ([ 그림 3-13]-(e)). 이를면적으로환산하면 136 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 137

83 전체 97,181 km2중개발제한지역이 52,800 km2로 54.3% 를차지하였고, 개발가능지역은 44,381 km2로 45.7% 를차지하였다. 여기서 Rav는개발제한지역가중치, RTD는온도감쇄율, R는열회수율, Tr는기준온도 ( ), T0는지표온도 ( ), PT 는기술적잠재량 (MWe) 이다. 심도구간 3~4km, 4~5km, 5~6km, 6~6.5km 에대한기술적잠재량산출결과를정리하면 < 표 3-21> 과같다. 심도구간별기술적잠재량의면적비율은각각 9.53% (3~4km), 33.04% (4~5km), 43.01% (5~6km), 45.10% (6~6.5km) 를나타내며, 기술적잠재량의합계는각각 1,519MWe (3~4km), 7,809MWe (4~5km), 12,762MWe (5~6km), 7,571MWe (6~6.5km) 이고, 심도 3km에서 6.5km까지의기술적잠재량의총합계는 29.7GWe 이다. < 표 3-21> 심도구간별기술적잠재량산정결과 (500 x 500 m 격자당 ) 구간 (km) 면적비 (%) 범위 (MWe) 평균 (MWe) 합계 (MWe) ~ , ~ , ~ , ~ , 합 계 29, [ 그림 3-13] 조건별개발제한지역 (a) 고산지역, (b) 급경사지, (c) 시가지및수계, (d) 공원, 습지, 문화재지정구역, (e) 개발제한지역통합 EGS potential protocol 에는현재의기술수준으로는 10km 깊이까지의시추및저류층생성이어렵기때문에기술적잠재량산정은 6.5km 깊이까지를한계로설정하고있다. 따라서 3-6.5km 심도범위에대하여개발제한지역과온도감쇄율및열회수욜을적용하여 EGS 기술적잠재량을산정하였는데, 적용식은다음과같다. 0 Rav 1, R=0.14 RTD = 10 / ( Tx - Tr ) [0 RTD 1] Tr = T PT = P Rav R RTD (MWe) 기술적잠재량 : 29,660.96MW 365day 24hour 85% = 220,855,508MWh/y 11.63MWh/toe 1,000 = 18,990 천toe/ 년 2) 천부지열잠재량산정개요천부지열잠재량산출은전국을대상으로하였으며, 천부지열을직접이용할수가없기때문에열펌프의난방운전시실외기의열원으로사용하고냉방운전시실외기의방열로활용하도록하였으며, 이때열펌프의난방운전시온열을생산할수있는양과냉방운전시냉열을생산할수있는양을산출하고열펌프를가동하는데소요되는전력소비량을제외하는것으로하였다. 그리고천부지열을이용하는열펌프는건물의냉난방에주로사용하기때문에우리나라와같이동절기에난방운전하고하절기에는냉방운전을하기때문에연간냉난방운전시간을고려하여잠재량을산출하였으며, 산출기준및잠재량은아래와같다. 138 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 139

84 잠재량산정방식 - 이론적잠재량의정의 전국모든지역에서지열열펌프시설입지가가능한남한면적 (99,720k m2 ) 을대상으로함 지열열펌프를설치하여연간생산되는냉난방열에너지중에전력소비량을제외한열에너지 수직밀폐형을기준으로보어홀간격 6m, 깊이 150m 일경우설치용량은약 3RT(10.5kW) 단위면적당설치용량은 291.6MW/k m2이고, 단위설치용량당연간에너지생산량은 61.3toe/MW year 으로산출하였음. 이론적잠재량 : MW/km2 99,720km MWh/MW year = 20,735,772,811MWh/ 년 11.63MWh/toe 1,000 = 1,782,956 천toe/year 위락시설지역 (140) 총면적 : 51km2 농업지역중하우스재배지 (230): 295k m2 총합계 : 4,450k m2 ( 전체면적의 4.47%) 기술적잠재량 : 291.6MW/k m2 4,450k m MWh/MW year = 925,183,771MWh/ 년 11.63MWh/toe 1,000 = 79,551 천toe/year - 지리적잠재량의정의 이론적잠재량에서지열냉난방시스템을설치할수없는지역을제외한지역, 즉고산지역, 급경사지역, 수계, 공원 ( 국립, 도립, 시군립 ), 습지보호구역, 문화재지정구역등개발제한지역을제외한지역을대상으로함, 전국적으로지리적가능지역은약 47,711k m2임. 지리적잠재량 : 291.6MW/k m2 47,711k m MWh/MW year = 9,921,023,432MWh/ 년 11.63MWh/toe 1,000 = 853,054 천toe/year - 기술적잠재량의정의 냉난방이필요한건물및시설원예등이존재할수있는지역을대상으로함 환경부토지피복도 (1:25,000) 분류중시가화지역및하우스재배지역면적추출 시가화건조지역및농업지역중 주거지역 (code 110) 총면적 : 2.933k m2 공업지역 (code 120) 총면적 : 772k m2 상업지역 (code 130) 총면적 : 399k m2 [ 그림 3-14] 국내지리적잠재량개발가능지역분포도 140 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 141

85 천부지열은지중 300m 이내의지열로서열펌프의열원및냉각열로이용하는것으로서이론적잠재량은 1,782,956 천toe/year 이며, 이론적잠재량중개발제한지역을제외한면적을기준으로산출한지리적잠재량은 853,054 천toe/year 이다. 또한, 냉난방이필요한건물및시설원예등이존재할수있는지역을대상으로고려한기술적잠재량은 79,551 천toe/year 이다. 7. 수력에너지 (1) 개요 다. 결론 [ 그림 3-15] 국내기술적잠재량대상지역분포도 우리나라는연평균강수량이 1,277mm 이며, 세계평균 807mm 의약 1.6 배로서비교적강수량이풍부하고, 전국토의 2/3 가산지로구성되어있어지형적및수문학적으로수력잠재량이많은편이다. 따라서국산화된수차발전시스템의사용으로초기투자비를낮추고, 시설용량이작은수력발전의경제성을향상시키면우리나라의수력발전은크게활성화될것이다. 우리나라의수력개발은잠재량에비하여부진하였으나, 최근에는발전사와지방자치단체가수력개발을위한 MOU 를체결하여수자원이풍부한지방자치단체의하천을종합개발하는등부존자원의최대활용과신 재생에너지의개발활성화에노력을기울이고있다. 또한정부의전력매입단가의현실적인조정, 수력개발관련기술의정립및시스템의국산화, 정부의신 재생에너지개발의촉진및지원정책등으로수력자원개발에유리한여건이조성되고있다. 심부지열은우리나라의심도 3~10km 구간에서기준온도 ( 지표온도 +80 ) 이상의열에너지에대한이론적잠재량은 7,010,648천toe/ 년이다. 기술적잠재량은또한시추기술을고려하여심도 3~6.5km 구간을기준으로하였으며, 지열발전가동률, 열회수율, 온도하강요소등을고려하여 18,990 천toe/ 년으로산정되었다. 지리적잠재량이나기술적잠재량은기준이바뀔수있다. 개발제한지역의범위가커지면당연히잠재량은감소하며, 시추기술수준이높아져서기준심도보다더굴착할수있으면잠재량은증가할수있다. 그러므로시대상황에맞게수시로재분석이필요하다. (2) 잠재량산정결과수력잠재량정의는 < 표 3-22> 에표시한바와같다. 즉, 이론적잠재량은한반도전체유역표면상에강수된물이가지는에너지총량, 지리적잠재량은이론적잠재량에서유역의지리적특성에따른유출률을고려한잠재량, 기술적잠재량은지리적잠재량에서시스템효율과가동률을고려한잠재량으로각각정의하였고, 전국수계별및행정구역별잠재량을산정하였다. 142 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 143

86 < 표 3-22> 수력잠재량의정의 이론적잠재량 한반도전체유역표면상에강수된물이가지는에너지총량 지리적잠재량 이론적잠재량에서유역의지리적특성에따른유출율을고려한잠재량 ( 국립공원제외 ) 기술적잠재량 지리적잠재량에서시스템효율과가동율을고려한잠재량 < 표 3-23> 은강수량, 유출계수, 유역면적등잠재량산출기준을이용하여전국수 계에대한수력의이론적, 지리적및기술적잠재량을산출한결과이다. < 표 3-23> 전국수계별잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 한강 낙동강 금강 섬진강 영산강 제주도 합계 이론적잠재량 10,988 8,035 3,301 2,361 1, ,875 지리적잠재량 5,834 4,248 1,821 1, ,141 기술적잠재량 1,867 1, ,525 [ 그림 3-16] 한강수계 < 표 3-24> 는 < 표 3-23> 의이론적, 지리적및기술적잠재량을시설용량과연간발 전가능량으로환산한자료이다. < 표 3-24> 잠재량의환산자료 구분 시설용량 (GW) 연간발전가능량 (TWh/Yr) 이론적잠재량 지리적잠재량 기술적잠재량 < 표 3-26> 낙동강수계잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 낙동강본류 형산강 태화강 회야수영 낙동강동해 낙동강남해 합계 이론적잠재량 6, ,035 지리적잠재량 3, ,248 기술적잠재량 1, ,359 다음의 < 표 3-25>~< 표 3-30> 및 [ 그림 3-15]~[ 그림 3-20] 은각수계의이론적, 지 리적및기술적잠재량과위치를나타낸다. < 표 3-25> 한강수계잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 한강본류 안성천 한강서해 한강동해 합계 이론적잠재량 8, ,801 10,988 지리적잠재량 4, ,834 기술적잠재량 1, ,867 [ 그림 3-17] 낙동강수계 [ 그림 3-18] 금강수계 144 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 145

87 < 표 3-27> 금강수계잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 금강본류 삽교천 금강서해 만경. 동진강 합계 이론적잠재량 2, ,301 지리적잠재량 1, ,821 기술적잠재량 < 표 3-30> 제주도수력잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 제주도 이론적잠재량 834 지리적잠재량 153 기술적잠재량 49 < 표 3-28> 섬진강수계잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 섬진강본류 섬진강남해 합계 이론적잠재량 1, ,361 지리적잠재량 ,304 기술적잠재량 [ 그림 3-21] 제주도수력 < 표 3-31> 은전국행정구역별수력잠재량을나타내며, [ 그림 3-21], [ 그림 3-22] 및 [ 그림 3-23] 은각각시군구의이론적, 지리적및기술적잠재량을산정한후이를 주제도로나타낸그림이다. < 표 3-31> 행정구역별수력잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 시도명이론적잠재량지리적잠재량기술적잠재량 [ 그림 3-19] 섬진강수계 [ 그림 3-20] 영산강수계 < 표 3-29> 영산강수계잠재량 (10 3 toe/ 년 ) 구분 영산강본류 탐진강 영산강남해 영산강서해 합계 이론적잠재량 ,356 지리적잠재량 기술적잠재량 서울특별시 부산광역시 대구광역시 인천광역시 광주광역시 대전광역시 울산광역시 세종특별자치시 경기도 2,064 1, 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 147

88 시도명 이론적잠재량 지리적잠재량 기술적잠재량 강원도 7,460 3,980 1,274 충청북도 1, 충청남도 1, 전라북도 1,964 1, 전라남도 2,690 1, 경상북도 4,489 2, 경상남도 3,103 1, 제주도 합계 26,875 14,141 4,525 [ 그림 3-24] 시군구수력기술적잠재량주제도 (3) 연평균강수량, 수력에너지밀도분포및소규모수력발전소현황 [ 그림 3-22] 시군구수력이론적잠재량주제도 [ 그림 3-23] 시군구수력지리적잠재량주제도 [ 그림 3-25], [ 그림 3-26] 및 [ 그림 3-27] 은각각한국에너지기술연구원에서구축 한전국 840 개표준유역에대한연평균강수량, 수력에너지밀도분포및표준유역누 적수력에너지밀도분포를나타낸다. [ 그림 3-25] 연평균강수량분포도 [ 그림 3-26] 수력에너지밀도분포도 148 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 149

89 수력발전은유량과낙차의곱한값으로표시되며, 유량은강수량, 유역면적및유출량의영향을받는다. 이와같이유량에직접적인영향을주는강수량은 [ 그림 3-25] 에나타낸바와같이남해안과제주도, 서울경기와강원북부지방이강수량이많고, 경상남북도, 충청남북도일부지역은상대적으로강수량이적은분포를보이고있다. [ 그림 3-26] 은수력에너지밀도분포도를나타내며, 수력에너지밀도는단위유역면적당생산되는수력에너지로정의된다. 한강, 낙동강, 금강, 영산강및섬진강수계등은비교적에너지밀도가높은편이며, 제주지역의경우는내륙과는달리강수량은많으나유출량이적어서낮은에너지밀도를보여주고있다. [ 그림 3-27] 표준유역누적수력에너지밀도분포도 [ 그림 3-28] 국내소규모수력발전소현황 [ 그림 3-27] 은전국 840 개표준유역의수력에너지를산정하여동일수계상류유역의에너지를하류에누적시켜나타낸누적수력에너지밀도분포도이며, [ 그림 3-28] 은국내소규모수력발전소현황을나타낸다. 8. 해양에너지가. 개요해양에는이용가능한다양한형태의에너지가부존하며우리나라는삼면이바다이므로잠재량이높고, 이를이용하는데매우유리한환경을갖고있다. 해양에너지는태양, 달, 지구간의상호운동과태양에서방사되는태양에너지에기인한다. 태양방사에너지는최종적으로파랑, 해류등과같은유체흐름형태의운동에너지와대기나해양의표면수에열에너지로형태로저장되며, 이러한원리로인해해양에너지를크게조류에너지, 조력에너지, 파력에너지, 해수온도차에너지로분류할수있다. 각해양에너지원별특성과자원분포가상이하므로지역별로적합한에너지원이개발되어야한다. 국내의서, 남해안지역은조류에너지와조력에너지가풍부하고, 남해및제주일대에는파력에너지, 동해는해수온도차에너지가부존하고있다. 해수온도차발전은 200m 이상의심층수가필요하므로동해안에만적용이가능하여입지가제한적이며, 해수냉난방은표층수만을이용하기때문에여러지역에서도활용이가능하다. 이와같이각지역의해양환경에적합한에너지원을복합적으로개발하면국내에부존하는해양에너지를최대로활용할수있고이를위해에너지원별잠재량분포를분석하는작업이매우중요하다. 해양에너지원중조석현상은천체운동에의해발생되는것으로써바다에서일어나는현상가운데가장규칙적이다. 조석에너지에기인하는에너지원인조류및조력에너지는날씨에관계없이발전량예측이가능하다는큰장점을가지고있으며, 신 재생에너지가운데정확한장기예측이가능한유일한에너지원이라할수있다. 1) 조류에너지조류에너지는댐을설치하지않고조석현상과지형적인영향에기인하는조류의운동에너지를이용하여터빈을구동시켜발전하는것으로초기비용이적고친환경적인에너지원으로날씨나계절에관계없이일정하게발전이가능하다. [ 그림 3-29] 는대표적인조류발전초기모델인 Atlantis사의 AK1000과 Alstom사의 Oceade18 이다. 조류발전시스템은풍력발전과그원리가유사하나장비가수중에적용되고밀도가높은해수를작동유체로활용한다는측면에서차이가있다. 150 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 151

90 조류발전은현재상용화단계에있는기술로써다수의 MW급조류발전장치가개발되어실해역실증을통해성능을입증하였고대형단지를조성하고있다. 영국, 프랑스, 캐나다등에대규모단지개발이진행되고있으며큰조차로인해높은유속이발생하는지역과섬사이의좁은유로가다수형성되어있는한국이세계적인개발적지로평가받고있다. 발전하는방식으로세계최대규모인 254MW 의시화조력발전소건설로국내에도널리알려져있다 [ 그림 3-30]. 조력발전은방조제가필수적이라는특성때문에연안지역에국한되어에너지가부존하고있으며, 서해지역은해안선이복잡하고최대조차가 10m 에달하여조력에너지개발에매우적합한해양환경을갖고있다. 방조제건설에의해주위해양환경에변화를야기한다는점에서개발시신중한환경영향평가가요구된다. 2) 조력에너지 [ 그림 3-29] 조류발전장치 AK1000( 좌 ), Oceade18( 우 ) 3) 파력에너지파력에너지는파랑의운동에너지와위치에너지를이용하여터빈을구동하거나기계장치및유압장치를이용하여운동에너지로변환시켜전기를생산하는에너지원이다. 파력발전은에너지변환방식이다양하며크게가동물체형, 진동수주형, 월파형으로구분된다. [ 그림 3-31] 은대표적인파력발전장치로써가동물체형인 Pelamis 와 Oyster 를보여준다. 파력에너지는정확한발전량을예측하기어려우나, 모든해역에광범위하게에너지가부존하고있다는특징이있다. 우리나라는대체적으로파고가높지않지만남해로갈수록파고와파주기가증가하는특징이있으며, 제주및동해안일대에제한적으로파력발전이가능한것으로알려져있다. [ 그림 3-31] 파력발전장치 Pelamis( 좌 ), Oyster( 우 ) 4) 해수온도차에너지 [ 그림 3-30] 세계최대규모의시화조력발전소 조력에너지는조차가큰연안에댐과수문을설치하여수위차로터빈을회전시켜 해수온도차에너지는열에너지를그대로이용하는해수냉난방과 [ 그림 3-32] 와같 이온도차를이용하여열기관을구성하고터빈을구동시키는해수온도차발전으로 구분된다. 해수온도차발전은해수를작동유체로이용하는개방순환식과암모니아, 152 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 153

91 프레온, 프로판, 부탄등끓는점이낮은물질을작동유체로하는폐쇄순환식, 폐쇄순환식과개방순환식의장점을결합한복합순환식등이있다. 해수온도차발전을적용하기위해서는표층수온이 20 이상유지되어야하므로주로적도부근해역에적합하다. 해수냉난방은열펌프를사용하여해수의열에너지를난방및냉방에이용하는것으로국내에도실증된바있는기술이다. 해수온도차는전해역에모두분포되어있어적용범위는매우넓으나, 열이용후배출되는해수가취수되는해수온도에영향이없는이격거리, 표층수와심층수의온도차가중요한요소이다. 산정기준을 < 표 3-32> 에요약하였다. < 표 3-32> 조류에너지잠재량산정기준 이론적잠재량 지리적잠재량 기술적잠재량 해상에아무런제약없이조류발전설비를적용했을때추출가능한총잠재량으로써평균유속을적용한 API 산출식이용 조류발전개발부적합면적을제외한잠재량 ( 항로, 어초, 어장지, 항만, 케이블매설지역, 군사지역배제 ) 조류발전의기술수준을고려한잠재량 ( 시스템효율 35%, 최소평균유속 0.5m/s 이하지역배제 ) 2) 조력에너지 [ 그림 3-32] 해수온도차발전원리 조력에너지잠재량분석에는국립해양조사원의 382개소자료를포함하여총 2,963 개정점데이터를활용하였다. 방조제및특정조지면적이존재해야하는조력발전의정의에따라가상의조지를설정할수있는연안지역에만조력에너지가부존하는것으로간주하였고, 외해에부존하는해수의위치에너지는이론적잠재량에포함하지않았다. 지리적잠재량산정에항로, 군사지역이배제되었고, 기술적잠재량에는시스템효율 60%, 최소조수간만차 4m, 기술적용가능최대수심 20m가적용되었다. 조력에너지잠재량의단계별산정기준을 < 표 3-33> 에요약하였다. 나. 해양에너지원별잠재량산정방법 1) 조류에너지국내조류에너지잠재량분석에국립해양조사원관측자료와주요지역의광역수치해석자료를활용하였다. 관측자료는 2,095 개정점의 1일또는 30일시계열자료이며수치해석자료는인천경기권해역 6만개, 전남권 5만개가이용되었다. 단위면적당평균추출출력산정이가능한 API(Average Power Intercepted) 기법을이용하였으며모든정점에서평균유속을기준으로잠재량이분석되었다. 지리적잠재량산정시지리적배제요소로항로, 어초, 어장지, 항만, 케이블매설지역, 군사지역이고려되었고환경보전지역은정책적요소로써변동의여지가크다는점을감안하여지리적잠재량에서고려하지않았다. 기술적잠재량산정시조류발전기술적용이가능한최소평균유속 0.5m/s, 시스템효율 35% 가적용되었다. 조류에너지잠재량의단계별 < 표 3-33> 조력에너지잠재량산정기준 이론적잠재량 조수간만차로인해발생하는위치에너지의총합으로연안에가상의조지를설정하여평균조차적용 지리적잠재량조력발전개발부적합면적을제외한잠재량 ( 항로, 군사지역배제 ) 기술적잠재량 3) 파력에너지 조력발전의기술수준을고려한잠재량 ( 개발가능한조수간만차 4m 이상, 방조제시공가능수심최대 20m, 시스템효율 60% 로가정 ) 파력에너지잠재량분석은한국기상청에서지역파랑모델 (RWW3, regional wave watch 3) 로예측한 2014 년수치예보자료를기반으로한다. 3시간간격으로 1년동안예측된유의파고및유의파주기를바탕으로각격자점에서의에너지밀도를계산하고이를바탕으로이론적잠재량을산정한다. 지리적잠재량은항로, 군사지역을고 154 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 155

92 려한다. 기술적잠재량에서시스템효율은 20%, 가동율은 25% 가적용된다. 파력에 너지잠재량은현재산정중이며결과는추후제공될예정이다. 파력에너지잠재량의 단계별산정기준을 < 표 3-34> 에요약하였다. 기술적잠재량 냉난방해수냉난방의기술수준을고려한잠재량 (COP 산정식적용 ) 발전 해수온도차발전의기술수준을고려한잠재량 ( 최소요구온도차 17, 소비전력 = 발전출력 0.4, 발전효율 75% 로가정 ) < 표 3-34> 파력에너지잠재량산정기준 이론적잠재량 한반도영해에부존하는파력에너지의총량으로파랑에너지밀도산정식을이용 지리적잠재량파력발전개발부적합면적을제외한잠재량 ( 항로, 군사지역 ) 기술적잠재량파력발전의기술수준을고려한잠재량 ( 시스템효율 20%, 가동율 25%) 4) 해수온도차에너지 해수온도차에너지잠재량산정을위해 ATLAS 자료를활용하였으며약 600 개의 정점을이용하였다. 해수온도차발전의이론적잠재량은증발기에서표층수온으로부 터유입되는열하중이며, 단위면적당심층수의취수량을바탕으로산정하였다. 지리 적배제요소로는항로와군사지역을적용하였다. 기술적잠재량은최소요구온도차 17, 시스템소비전력은발전출력의 40%, 발전효율 75% 를적용하여산정하였다. 해수냉난방의이론적잠재량은단위해안선길이당해수취수량과각지역의유효 해안선길이를바탕으로산정한다. 지리적배제요소로해안선에설비의적용이불가 능한군사지역등을고려하며기술적잠재량에서냉난방시스템효율은취수되는해 수의온도에따른 COP 산정식을바탕으로산정한다. 해수냉난방잠재량은현재산 정중이며결과는추후제공될예정이다. 해수온도차에너지잠재량의단계별산정기 준을 < 표 3-35> 에요약하였다. < 표 3-35> 해수온도차에너지잠재량산정기준 이론적잠재량 지리적잠재량 냉난방 발전 남한연안에서취수되는해수가열펌프에공급하는열하중 ( 이용온도 5 ) 표층수온으로부터유입되는증발기의열에너지 ( 수심 200m 이상해역만고려 ) 냉난방냉난방설비적용불가면적을제외한잠재량 ( 군사지역등 ) 발전 해수온도차발전개발부적합면적을제외한잠재량 ( 어초, 어장지, 군사지역배제 ) 다. 잠재량산정결과 1) 해양에너지원별잠재량산정결과 국내해양에너지잠재량산정결과를 < 표 3-36> 에정리하였다. 조류에너지, 조력에 너지, 해수온도차에너지 ( 발전 ) 를통합한국내에부존하는이론적인해양에너지총량 은약 681백만 toe/ 년산정되었다. 지리적잠재량은이론적잠재량의약 70% 에해당 하는 476 백만toe/ 년, 설비의효율및현재기술로개발가능한기술적잠재량은이 론적잠재량의약 6% 인 40백만 toe/ 년 ( 설비용량 52GW) 로산정되었다. < 표 3-36> 국내해양에너지총잠재량 구분 설비용량 (GW) 연간발전량 (TWh/y) 석유환산톤 (10 3 toe/ 년 ) 이론적잠재량 902 7, ,166 지리적잠재량 627 5, ,903 기술적잠재량 ,070 * 조류에너지이론적잠재량산정시정점별평균유속을적용함. * 조력에너지이론적잠재량산정시정점별평균조차를적용함. * 파력에너지및해수냉난방은제외된수치이며추후추가될예정. < 표 3-37> 해양에너지원별잠재량 ( 설비용량기준 ) 설비용량 (GW) 구분해수온도차조류조력파력냉난방발전 합계 이론적잠재량 지리적잠재량 기술적잠재량 * 조류에너지이론적잠재량산정시정점별평균유속을적용함. * 조력에너지이론적잠재량산정시정점별평균조차를적용함. * 파력에너지및해수냉난방은제외된수치이며추후추가될예정. 156 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 157

93 해양에너지원별잠재량을각각설비용량, 연간발전량, 석유환산톤단위로구분하여 < 표 3-37> ~ < 표 3-39> 에나타냈다. 우리나라에는조류에너지와해수온도차에너지가풍부하게부존하고있는것으로분석되었다. 조력에너지는발전방식의정의에따라방조제건설이가능한연안에국한되어부존하고있어상대적으로적은양의잠재량이도출되었다. < 표 3-38> 해양에너지원별잠재량 ( 연간발전량기준 ) 연간발전량 (TWh/y) 구분해수온도차조류조력파력합계냉난방발전 행정구역별조류에너지의잠재량을 < 표 3-40> 에요약하였다. 조수간만차가큰인천경기해역과섬에의해다수의수도가분포하고있는전라남도해역에부존량이큰것으로나타났다. 인천경기및충청해역에높은유속이발생하고있으며 [ 그림 3-34], 전라남도해역은섬과섬사이에서유속이증폭되어잠재량이높다. 조력에너지의행정구역별잠재량을 < 표 3-41> 에, 평균조차분포를 [ 그림 3-35] 에나타냈다. 최대조차는인천경기해역에서 10m 까지발생되며평균조차또한 5m 이상으로가장높은잠재량이산정되었다. 전라남도해역은많은섬에의해조지면적확보가용이하나평균조차가 2m~3m 로분포하고있어상대적으로적은부존량이산정되었다. 이론적잠재량 3, ,976 7,920 지리적잠재량 2, ,994 5,529 기술적잠재량 * 조류에너지이론적잠재량산정시정점별평균유속을적용함. * 조력에너지이론적잠재량산정시정점별평균조차를적용함. * 파력에너지및해수냉난방은제외된수치이며추후추가될예정. < 표 3-39> 해양에너지원별잠재량 ( 석유환산톤기준 ) 석유환산톤 (10 3 toe/ 년 ) 구분 조류조력파력 냉난방 해수온도차 발전 합계 이론적잠재량 330,482 8, , ,166 지리적잠재량 211,206 7, , ,903 기술적잠재량 33,724 4, ,001 40,070 * 조류에너지이론적잠재량산정시정점별평균유속을적용함. * 조력에너지이론적잠재량산정시정점별평균조차를적용함. * 파력에너지및해수냉난방은제외된수치이며추후추가될예정. 2) 행정구역별잠재량산정결과 해양에너지의잠재량을행정구역별로나타내기위해해역을 [ 그림 3-33] 과같이구분하였다. 해상에는행정관할구역이명확하지않아, 육지의행정구역경계선을기반으로해역을총 10개지역으로구분하였다. [ 그림 3-33] 행정구역구분국내의 24년연평균유의파고및파주기분포를 [ 그림 3-36] 에나타냈다. 서해안과동해안을따라남쪽으로내려오면서유의파고가증가하고파주기가길어지는양상을나타낸다. 국내에서가장높은유의파고가나타나는지역은독도해역으로약 6m의평균유의파고가발생되었으며울릉도, 제주도서부지역, 홍도순으로높은에너지가부존하고있는것으로분석되었다. 158 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 159

94 < 표 3-40> 행정구역별조류에너지잠재량 구분 설비용량 (GW) 연간발전량 (TWh/y) 석유환산톤 (10 3 toe/ 년 ) 이론적지리적기술적이론적지리적기술적이론적지리적기술적 인천경기 ,682 52,209 13,913 충청 ,412 20,061 3,384 전라북도 ,657 6, 전라남도 , ,655 65,681 10,789 경상북도 경상남도 ,006 3, 강원 부산 ,669 3, 울산 제주 ,401 58,961 4,998 합계 ,844 2, , ,206 33,724 * 조류에너지이론적잠재량산정시정점별평균유속을적용함. < 표 3-41> 행정구역별조력에너지잠재량 구분 설비용량 (GW) 연간발전량 (TWh/y) 석유환산톤 (10 3 toe/ 년 ) 이론적지리적기술적이론적지리적기술적이론적지리적기술적 인천경기 ,239 3,552 2,152 충청 ,509 1, 전라북도 전라남도 ,920 1, 경상북도 경상남도 강원 부산 울산 제주 합계 ,684 7,174 4,345 * 조력에너지이론적잠재량산정시정점별평균조차를적용함. [ 그림 3-34] 표층평균유속분포 [ 그림 3-35] 평균조차분포 160 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 161

95 [ 그림 3-36] 연평균유의파고 ( 좌 ) 및파주기 ( 우 ) 분포 [ 그림 3-37] 9 월표층수온 ( 좌 ) 과심층수온 ( 우 ) 분포 국내전해역의 9월표층수온및심층수온을 [ 그림 3-37] 에나타냈다. 9월에는대 부분의해상에서평균표층수온이 20 이상확보되는것으로나타났다. 여름외기 간에는온도차확보가어려운것으로분석되었고, 낮은수온확보가가능한심층수 의기준을 200m 로설정하여동해지역만온도차발전이가능한것으로나타났다. 행 정구역별해수온도차발전잠재량은 < 표 3-42> 에요약하였으며수심이깊은강원도, 경상북도해역의잠재량이높게산정되었다. < 표 3-42> 행정구역별해수온도차발전잠재량 구분 설비용량 (GW) 연간발전량 (TWh/y) 석유환산톤 (10 3 toe/ 년 ) 이론적지리적기술적이론적지리적기술적이론적지리적기술적 인천경기 충청 전라북도 전라남도 경상북도 , ,409 57, 경상남도 강원 ,683 2, , ,877 1,363 부산 울산 ,886 15, 제주 합계 ,976 2, , ,523 2,001 * 해수온도차발전이론적잠재량산정시월평균표층수온및심층수온을적용함. 9. 수소에너지가. 개요 1) 수소충전소국내에서는 2000년대초수송용연료전지의기술검토를시작하여 2004년 ' 자동차구동용 80kW 급발전모듈개발 ' 과제를시작으로본격적인수송용연료전지개발을시작하였다. 이후 100kW급운전장치개발, 버스용 200kW급연료전지시스템개발등을통해 2011 년까지기반기술의확보를추진하였다. 또한, 이러한기반기술의적용성검증을위해 2006 년부터 2010 년까지수소연료전지차모니터링사업이진행되었고, 이와관련수소인프라구축의필요성이대두됨에따라수소충전소실증사업도진행되어현재 15기의수소충전소가전국에건설되어운용중이다. 2) 부생수소수소의소비용도는크게산업용과비산업용 ( 에너지용등 ) 으로분류할수있으며, 특히최근에는비산업용중연료전지자동차에사용되는수소가증가되고있다. 세계적으로연간생산되는수소는 2006 년약 4,800 만톤이었으며, 이중 50% 는암모니아생산에사용되고, 약 30% 는석유정제에그리고그외금속및식품처리등과관련된산업용도로사용된다. 미국이 2008 년에약 900 만톤이상을생산한것으로추산되 162 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 163

96 며, 95% 정도는천연가스로생산하고, 대부분산업용으로소비되었다. 독일의수소생산량은약 364만톤정도로전망되며이중 50% 는정유회사의부산물로수소화를위해주로사용되었고, 나머지는천연가스와나프타생산에사용된다. 우리나라수소생산은주로납사로약 70% 가량되고, 대부분석유화학업체로부터부산물로생산되며생산능력은총 299,300 m3 /hr( 약 21만 ton/yr) 규모이다. 이렇게생산된수소의대부분은자체소비되며, 외부공급량중대부분은암모니아, 염산, 및메탄올등의합성에사용되고있으며최근에는 LED, 광섬유, 폴리실리콘제조등산업용으로도사용되고있다 년도이후수소수요가철강, 정유, 태양광소재등산업용으로증대하여수소생산업체는생산용량을증대시키고있으며, 2013 년들어신규업체인창신화학에서는 2013 년 3월경에완공을목표로대산에수소생산설비를건설중에있다. 수송부문에서의수소수요량은연료전지자동차에의해많은수요가있을것으로전망되어 2040년에 1,100 만대이상의연료전지차가운행될것으로전망되면서수소소비량은약 350만톤에달할것으로예측된다. 3) 바이오수소우리나라유기성폐자원중하수슬러지는 1일 7,000 여톤으로하수처리시설의증설과함께지속적인증가추세에있으나유기성오염물의직매립이전면금지되고해양투기도 1993 년런던협약에의해점차금지하고있기때문에이러한하수슬러지의새로운처리방안이필요하다. 물리화학적인전처리과정을통해하수슬러지의세포벽이파괴됨으로써세포내영양분이혐기미생물에의한수소생산에필요한영양분으로이용될수있어슬러지의유기함유량을직매립이가능한수준으로감소시킴과동시에수소를생산할수있다. 또한, 생물학적수소생산기술은공기중의이산화탄소가미생물의광합성을통해저감되므로유기성폐기물처리기술인동시에지구상무한자원 ( 물, 태양에너지 ) 을수소로변환할수있는에너지생산기술이다. 이기술의종류는다양하여물, 유기물, 가스로부터유도될수있고, 또한미생물의다양한메커니즘에따라크게빛을이용하는광합성물분해및광합성발효와빛을이용하지않는혐기발효로나눌수있다. 혐기발효의경우광합성물분해및광합성발효보다수소생산속도가빠르고수소생산원료물질로고농도유기성폐기물을이용할수있다. 나. 시도별자원잠재량현황 1) 이론적잠재량 수소충전소총 15기의수소충전소중 7개소가서울, 경기지역에위치해있어이지역을중심으로수소연료전지차모니터링사업과함께수소충전소실증사업이진행되었음을알수있다. 이는수소연료전지자동차의보급이초기에는주로인구밀집지역인대도시위주로이루어질것임을예고하는것으로보급초기에는기존의내연기관, 하이브리드및전기자동차와각기특성에맞는시장을점유할가능성이크다. 한편여수, 울산에건설된 3기의충전소는모두부생수소를운송, 저장하였다가차량에공급하는방식으로부생수소가생산되는석유화학공업단지의지역적인특성을반영하고있다. 그러나부생수소발생지와지리적으로원거리인대전의경우천연가스및 LPG개질형충전소이고부안과제주의경우에도수전해에의한현장형수소생산방식의충전소가운영중이며, 특히서울상암동의경우매립지가스개질을통한수소생산방식의충전소가국내최초로건설되어운영중이다. 부생수소앞서언급한바와같이, 우리나라수소생산은주로납사로약 70% 가량되고, 대부분석유화학업체로부터부산물로생산되므로연관된산업시설이밀집되어있는울산, 여수, 대산등을중심으로생산량이집중되어있으며, 각업체의수소생산능력은실제공급가능량과많은차이를보인다. 우리나라의수소생산능력은총 284만톤이나외부공급량은약 21만톤에불과하다. 특히국내기업중수소생산능력이가장큰포스코는코크스 (Cokes) 에의해생산되나실제로외부공급량은매우미미한실정이다. 실제업체의수소생산능력보다는실제공급가능량이중요하며, 국내최대의산업용수소공급업체인덕양에너젠은납사분해방식으로제조된수소원료를 5개사로부터공급받아정제하여수소를공급하고있다. 수송부문에서의수소수요량은연료전지자동차에의해많은수요가있을것으로전망되는데 2040년에 1,100 만대이상의연료전지차가운행될것으로전망되면서수소소비량은약 350 만톤에달할것으로예측된다. 164 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 165

97 < 표 3-43> 부생수소외부공급가능량공정 생산능력 ( m3 /hr) 비율 (%) 소금물전기분해 67, 나프타분해 161, 프로판탈수소화 14, 천연가스개질 51, 메탄올개질 4, COG 합계 299,300* 100 2) 지리적잠재량 수소충전소현재운영중인 15개의수소충전소중 5기만 ( 화성1기, 용인 1기, 울산 1기, 대구 1기및광주 1기 ) 이 700기압의고압으로수소연료전지자동차에충전이가능한충전소이며나머지는 350 기압으로충전이가능한실증시설로건설되어있다 ( 이들중 8기는충전수요부족으로인하여현재가동중지상태임 ). *299,300m 3 /hr 는 24 시간, 년 330 일가동기준으로약 21 만 ton 에해당됨. 바이오수소유기성폐기물을이용한수소생산잠재량은유기성폐기물을생산량을기초로하여유기성폐기물을포도당으로전환한후혐기발효, 광발효및혐기 + 광발효연속공정에의해생산가능한수소발생량을산출한것이며이로써폐기물활용과동시에수소생산이라는두가지관점에서사회 경제적이익창출이가능하다. - 혐기발효기술적용음식물등유기성폐기물에혐기발효복합세균을적용하여분리막과혐기발효장치를조합한공정으로부터수소를생산하는기술이며유기성폐기물 1톤당약 25Nm 3 의수소발생이가능하다. - 광발효기술적용광합성세균을이용한주야간동시수소를생산하는기술로서발효조건에서수소를생성하는데작용하는효소복합체를국내토착광합성균주내로도입하여광합성조건에서만수소생산이가능한 KD131 균주를어둠조건에서도수소생산성능을갖도록하였다. 이로써, 유기성폐기물 1톤당약 85Nm 3 의수소생산이가능하다. - 혐기 + 광발효기술적용음식폐기물로부터회분식통합발효 ( 무식종혐기유산발효 / 유산발효액광합성수소발효 / 잔사메탄발효 ) 공정을통해 8.4mol/mol hexose 를달성하였고 1일음식물쓰레기 1kg 처리하는연속통합 2단발효조운전결과, 수소전환율 7.16mol/mol hexose added, 수소생산속도 91.4L/d/kg food waste 를달성하였다. 이에따라, 혐기발효및광발효기술을통합할경우유기성폐기물 1톤당총 110Nm 3 의수소발생이가능하다. [ 그림 3-38] 부생수소생산량현황 166 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 167

98 부생수소지도에나타난바와같이, 우리나라수소유통량중 88% 는울산, 여수, 대산등석유화학단지내파이프라인으로판매되며, 튜브트레일러로공급 판매되는물량은나머지 12% 정도이다. 수소경제실현을위한장기로드맵 ( 에너지경제연구원, 2005 년 ) 등수소도입예측에따르면, 2020 년까지는천연가스, 여유전력및부생가스를이용한수소제조가수소공급의대부분을차지할것으로예측하고있다. 바이오수소도시의구단위혹은군단위로전처리및생산시설을건설한다고가정했을경우, [ 그림 3-39] 와같이바이오수소발생량을산정할수있다. 지도에나타난바와같이, 음식물등유기성폐기물은주로인구밀집지역인대도시에서대량으로발생하므로서울및경기지역과대구, 울산, 창원, 부산, 대전, 전주, 광주등대도시지역이바이오수소생산에유리하며특히제주도지역은풍력등재생에너지와함께바이오수소의활용가능성이매우큰것으로확인되었다. [ 그림 3-39] 혐기발효기술을이용한수소생산잠재량 168 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 169

99 제 3 절신 재생에너지기술개발 1. 필요성 에너지기술평가원신 재생에너지실장기성섭 전으로서의역할등을통해새로운시장을열고고용이창출되기를요구받고있다. 최근몇년간의집중적인기술개발지원에의해태양광, 풍력분야의성과가가시화되었지만, 신 재생에너지사업에대한외부평가는아직냉소적인것이사실이다. 지금보다한층더높은전략수립과노력을통해신 재생에너지사업성과와결실을많은사람들이체감토록함이중요하다. 신기후체제출범에대응한에너지산업의전환이역동적으로이루어지고있다. 석탄, 원자력, 천연가스등전통적에너지공급방식과는다른태양광, 풍력등의분산형발전, 제로에너지빌딩등온실가스감축을위한에너지효율화, 스마트그리드등의기술이일상생활에확대되고있다. 정부는 2015 년 11월파리기후총회에서 ' 청정에너지혁신미션 (Mission Innovation)' 에참여하여청정에너지기술투자확대를약속하였다. 20개국의공동선언문주요내용으로는청정에너지공공부문 R&D 투자를 5년내 2배확대노력, 각국 R&D 투자정보주기적공유, 정부와민간부문투자연계강화를담고있다. 참여국들은 2017 년 6월미국샌프란시스코에서열릴예정인클린에너지장관회의에서각국의투자확대계획을발표할예정이다. 우리정부도산 학 연전문가합동의위원회검토를통해온실가스감축요구대응을위한투자규모와기술개발전략을수립하고있다. 청정에너지기술이란온실가스감축및신산업육성에기여하는기술이다. 중점투자대상은신 재생에너지, 효율향상, 수요관리, 원자력, 화력 송 배전, CO2 회수 이용 저장 (CCUS; Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage) 의 6대분야가중심이다. 그하위에세부기술을정하고있으며신 재생에너지는태양광, 수소 연료전지, 풍력, 바이오, 폐기물분야가우선적으로거론되고있다. 또한신 재생에너지는에너지신산업의핵심축을담당하고있다. 세계시장의수요침체, 중국과의경쟁격화에따른우리나라주력산업인철강, 조선, 자동차등의저성장에따라새로운성장동력발굴이절실한상황이다. 에너지신산업은기후변화위기를극복할수있을뿐만아니라성장동력도창출할수있는수단으로검토되고있다. 신 재생에너지는스마트그리드와의융합등에따라전력을직접생산하면서소비하는에너지프로슈머로서의역할, 신 재생에너지의지속적인확대에의한저탄소발 2. 추진근거및제도가. 추진근거우리나라는제1, 2차석유파동이후에너지소비구조의개선및에너지원다양화의필요성을인식하여 1987 년에제정된 대체에너지개발촉진법 을 2004년 12월에 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 으로법령을전면개정하고, 국내외에너지산업을고려하여 2014 년 1월까지지속적으로개정되어왔다. 해당법안을바탕으로마련된 신 재생에너지기술개발및이용 보급기본계획 은 2014 년제4 차계획이수립되어 2035 년까지 1차에너지의 11%, 전체전력량의 13.4% 를신 재생에너지로공급하고자하는목표를수립하고화석연료경제성수준확보및신 재생에너지를우리나라의신성장동력산업으로육성하기위한전략및원천기술개발과이에따른인프라구축을목표로신 재생에너지기술개발사업을적극추진하고있다 년에는 그린에너지산업발전전략 을수립하여우선성장동력화 9대중점분야 ( 태양광, 풍력, 수소 연료전지, IGCC, LED, 전력 IT, GTL/CTL, CCS, 에너지저장 ) 를선정하였으며, 그린에너지산업을성장동력화하기위해필요한핵심전략과신 재생에너지의보급을확대하기위한구체적실천목표및계획을발표하였다 년에는 신 재생에너지산업발전전략 을수립하여 2015 년태양광및풍력분야세계시장의 15% 를점유하며, 세계 5대신 재생에너지강국달성을위해 1전략적 R&D 및사업화 2산업화촉진시장창출 3수출산업화촉진 4기업성장기반강화등의전략을발표하였다. 그린에너지산업발전전략 및 신 재생에너지산업발전전략 실현을위한후속 170 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 171

100 으로 2009 년에는제 1 차그린에너지전략로드맵을수립하였으며 2011 년에는최근의 나. 사업내용 R&D 여건및환경변화를반영하여제 2 차그린에너지전략로드맵을수립하였다. 제 1 차로드맵에서는태양광, 풍력등 15대성장동력분야를선정하였으며, 제2 차로드맵은태양광, 풍력, 연료전지 IGCC, 바이오등 15대그린에너지분야에서우리나라가핵심적으로역량을집중해서개발해야할 88개전략품목및 288개핵심기술을획득하기위한전략방향, 연도별 R&D 일정, 사업화전략, 투자소요액등을제시하였다. 신 재생에너지기술개발정책주요경과 그린에너지산업발전전략수립 ('08.8.) - 온실가스와환경오염을줄이고신성장동력과일자리를창출하는저탄소녹색성장을신국가발전패러다임으로천명 (8.15 대통령경축사 ) 1차국가에너지기본계획 ('08.8) 년까지국가에너지이용효율을 47% 높이고신 재생에너지와원자력발전을 1차에너지공급의 11% 및 28% 수준으로각각대폭증대 제3차신 재생에너지기술개발 보급기본계획 ('08.12) - 양적목표 : 2030년 1차에너지의신 재생에너지공급비율 11% - 질적목표 : 신 재생에너지의신성장동력산업화 신 재생에너지산업발전전략수립 (10.10) - '12 년 8대, '15 년 5대신 재생에너지강국도약을선언 - 세계시장선도 10대핵심원천기술, 8대부품 소재 장비기술선정 그린에너지전략로드맵 2009 ('09.5) 및 2011 ('11.5) 수립 - 산업-제품 -기술분석을통한그린에너지산업화시나리오작성태양광, 풍력등 15대분야 56개전략품목선정 ( 전략로드맵 2009) - 태양광, 풍력등 15대분야 88개전략품목선정 ( 전략로드맵 2011) 지원과제유형은개발형태와공모형태에따라 < 표3-44> 와같이구분된다. < 표 3-44> 과제유형구분과제유형구분가. 개발형태나. 공모형태원천기술형지정공모형 A과제품목지정형혁신제품형자유공모형개발형태로는원천기술형 ( 제품에적용가능한독창적 창의적인원천기술을개발하는과제 ) 과혁신제품형 ( 원천기술을접목한제품을개발하거나실증, Track Record 확보등상용화 실용화를위한과제 ) 으로구분한다. 공모형태는지정공모 ( 개발이필요한대상기술과도전적기술목표 (RFP) 를제시 ), 품목지정 ( 필요기술의구체적기술목표 (RFP) 제시없이품목 ( 제품, 제품군 ) 의주요성능이나목표만제시 ) 와자유공모 ( 사업수행자가개발하고자하는기술을자유롭게제안 ) 로구분된다. 지정공모와품목지정은기획과정을거치게되며, 과제별로기술가치사슬 (R&D value-chain) 을구분하여운영하고있다. 원천기술유형은 Technical Readiness Level(TRL) 3 5 단계, 혁신제품형은 TRL 5단계이상에서시작하여과제종료시점의 TRL은과제별로제시하고있다. 2차국가에너지기본계획 (`14.1) - 신 재생에너지중장기보급목표를 2035년 11.0% 로설정 제4차신 재생에너지기본계획 ('14.9) 년까지 1차에너지의 11.0% 를신 재생에너지로공급 - 폐기물보급비중축소, 태양광과풍력을핵심에너지원으로육성 [ 그림 3-40] TRL(Technology Readiness Level) 단계별정의 172 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 173

101 다. 지원범위 < 표 3-46> 사업추진체계 매년정부의지원예산과연차실행계획이확정되면이를근거로차년도수행과제를 전담기관 산업통상자원부 공모하여선정된우수과제에대하여사업비의전부또는일부를지원해주고있으며 지원범위는 < 표 3-45> 와같다. 기술기획과제도출 통합수요조사및과제기획 (PD/ 기획위원회 ) < 표 3-45> 참여주체별정부지원범위 수행기관 1) 유형 원천기술형 과제유형 혁신제품형실증형과제 5) 목표 / 중복성검증 ( 목표검증단 ) 과제공고 ( 통합공고 ) 과제확정 ( 심의위원회 ) 대기업 2) 중견기업 3) 해당수행기관사업비의 50% 이하해당수행기관사업비의 70% 이하 해당수행기관사업비의 33% 이하 33% 이하해당수행기관사업비의 50% 이하 50% 이하 선정평가 ( 평가위원회 ) 협약체결 중소기업 4) 해당수행기관사업비의 75% 이하 해당수행기관사업비의 67% 이하 65% 이하 사업비지급 그외 해당수행기관사업비의 100% 이하 해당수행기관사업비의 100% 이하 100% 이하 사업수행관리 ( 연차실적계획서 ) 1) 수행기관 은과제수행을위하여선정된주관기관및참여기관임 2) 대기업 은 중소기업기본법 제2조에따른중소기업및 중견기업성장촉진및경쟁력강화에관한특별법 제2조 1호에따른중견기업이아닌기업임 3 ) 중견기업 은 중견기업성장촉진및경쟁력강화에관한특별법 제2조 1호의기업임 4 ) 중소기업 은 중소기업기본법 제2조제1 항및 3항과같은법시행령제3조 ( 중소기업범위 ) 에따른기업임 5) 실증형과제 는기획과정에서실증연구로지정된과제라. 추진절차 정부에서는연차별로신 재생에너지기술개발사업실행계획을수립하고, 사업안내를통하여기술개발대상과제를접수하고평가하여선정된과제를협약 지원하게되며세부절차는 < 표 3-46> 과같다. 중간평가 ( 연차평가 ) 단계평가 ( 계속 / 중단 ) ( 평가위원회 ) 최종평가 ( 평가위원회 ) 사후관리 / 활용 ( 기술료협약 / 징수 ) 단계평가 ( 사업성평가 ) ( 평가위원회 ) 결과통보사업성과분석 174 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 175

102 < 표 3-47> 사업추진절차 ( 단기과제의경우 ) < 표 3-48> 사업추진절차 ( 중장기과제의경우 ) 수요조사실시 제출자 전담기관 해당연도추진방향설정 산업통상자원부 수요조사서심의 전담기관 기술수요조사 전담기관 기획대상과제도출 기획위원회 /PD 신규지원대상과제및예산 ( 안 ) 확정 산업통상자원부 과제기획수행 ( 기술 / 시장및특허 표준분석 ) 기획위원회 /PD 신규사업공고 산업통상자원부 기획과제의목표검토 기획위원회 / 목표검증단 사업계획서접수 주관기관 전담기관 신규지원대상과제및예산 ( 안 ) 심의 확정 사업별심의위원회 신규사업공고 산업통상자원부 신청과제평가전담기관 ( 평가위원회 ) 사업계획서접수 주관기관 전담기관 지원대상과제및사업자확정 전담기관 산업통상자원부 신청과제평가전담기관 ( 평가위원회 ) 선정과제협약체결전담기관 주관기관 ( 참여기관 ) 지원대상과제및사업자확정 전담기관 산업통상자원부 선정과제협약체결전담기관 주관기관 ( 참여기관 ) 중간평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 중간평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 사업비정산 주관기관 전담기관 / 위탁정산기관 단계평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 최종평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 사업비정산 주관기관 전담기관 / 위탁정산기관 사업비정산 주관기관 전담기관 / 위탁정산기관 차기단계협약체결전담기관 주관기관 ( 참여기관 ) 최종평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 기술료징수 주관기관 전담기관 사업비정산 주관기관 전담기관 / 위탁정산기관 성과활용보고및평가등사후관리 주관기관 전담기관 기술료징수 주관기관 전담기관 성과활용보고및평가등사후관리 주관기관 전담기관 176 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 177

103 < 표 3-49> 사업추진절차 ( 품목지정공모의경우 ) 해당연도추진방향설정기술수요조사후보품목발굴 산업통상자원부 전담기관 MD/ 기획위원회 /PD 2015년부터품목지정공모가신규로추가되었다. 품목이가져야할주요성능이나목표만을제시하고나머지는수행기관이자유롭게사업계획을제안하게된다. 또한개념계획서평가제도를추가로도입하여, 모든제안자가많은분량의사업계획서를제출하는수고와시간낭비를줄이기위해개념계획서를우선평가하며, 선정된과제에한하여사업계획서제출권한을부여한다. 후보품목에대한의견수렴 ( 인터넷공시등 ) 지원품목및예산 ( 안 ) 심의 확정 전담기관 사업별심의위원회 3. 추진실적및현황 신규사업공고 개념평가 사업계획서접수 산업통상자원부 전담기관 주관기관 전담기관 신 재생에너지기술개발과보급을촉진하여다양한에너지원을확보함으로써에너지수입대체, 청정에너지공급을통한기후변화협약대응과, 태양광, 풍력, 수소 연료전지, 바이오등미래성장동력으로육성하기위해신 재생에너지기술개발을추진하고있다. 신청과제평가 전담기관 ( 평가위원회 ) 지원대상과제및사업자확정 전담기관 산업통상자원부 선정과제협약체결 전담기관 주관기관 ( 참여기관 ) 중간평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 단계평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 사업비정산 주관기관 전담기관 / 위탁정산기관 차기단계협약체결 전담기관 주관기관 ( 참여기관 ) 최종평가 주관기관 전담기관 산업통상자원부 가. 추진현황정부는신 재생에너지분야의선진기술을따라잡고기술상용화촉진을위해서는지속적인 R&D 투자확대가필요하다고판단하였다. 이에 1988 년부터에너지및자원사업특별회계로, 2006년부터는전력산업기반기금을추가하여신 재생에너지기술개발사업규모를증대시켜왔다 년부터는재정부처의재원단일화요구에의해전력산업기반기금으로일원화하여지원하고있다 년부터 2015 년까지지원현황을살펴보면총투자액은약 5조 208억원으로, 이중정부지원금은약 2조 3,853 억원, 민간부담금이약 2조 6,355 억원으로각각 47.5%, 52.5% 를차지하고있다. 사업비정산 기술료징수 성과활용보고및평가등사후관리 주관기관 전담기관 / 위탁정산기관 주관기관 전담기관 주관기관 전담기관 (1) 세부분야별지원현황 ( 중점지원분야 ) 선택과집중을통해산업화기대효과가큰 4대중점분야인태양광, 풍력, 수소연료전지에집중적으로투자를하였으며최근에는바이오분야의투자를확대중임. 4대중점분야는신 재생에너지전체 R&D 예산의약 70% 이상차지 178 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 179

104 - 중점지원분야 : 태양광 26.3%, 풍력 16.2%, 수소 연료전지 22.8%, 바이오 6.6% ( 태양광 )``'08 년부터본격적기술개발추진, 모듈제조핵심장비국산화, 차세대 박막태양전지개발분야중점추진 ( 풍력 ) 대형풍력시스템실증및핵심부품국산화분야에중점추진 ( 수소 연료전지 ) 시스템원가절감을위한핵심부품개발과부품공용화, 연료전지성능및수명향상기술개발을중점추진 ( 바이오 ) 알코올계수송용연료기술개발이주를이루었으나최근에는비알코올계와바이오디젤지원이증가 < 표 3-50> 연도별 / 분야별신 재생에너지연구개발비투자실적 (1988 년 ~2015 년 ) 단위 ( 억원 ) 기술구분 `04 `05 `06 `07 `08 `09 `10 `11 `12 `13 `14 `15 계 수소 연료전지 태양광 풍력 태양열 바이오 정부 민간 소계 ,021 정부 ,750 민간 ,534 소계 1, , ,281 정부 ,285 민간 ,004 소계 ,038 1,240 1,190 1, ,287 정부 ,857 민간 ,463 소계 ,319 정부 민간 소계 정부 ,579 민간 소계 ,241 기술구분 `04 `05 `06 `07 `08 `09 `10 `11 `12 `13 `14 `15 계 폐기물 지열 석탄이용 수력 해양 신재생융합 기타 IGCC 총계 정부 ,056 민간 소계 ,838 정부 민간 소계 ,107 정부 민간 ,582 소계 ,497 정부 민간 소계 정부 민간 소계 정부 민간 소계 정부 ,161 민간 소계 ,277 정부 ,254 민간 ,096 4,208 4,920 1,936 13,046 소계 ,086 1,326 4,476 5,191 2,213 14,292 정부 2, ,158 1,209 1,953 2,056 2,400 2,433 2,503 2,486 2,291 2,131 23,853 민간 1, ,733 1,367 1,289 2,135 2,285 5,308 5,902 2,738 26,355 계 3,914 1,219 1,927 2,137 3,686 3,423 3,689 4,568 4,788 7,795 8,193 4,870 50,208 주 ) 기타에는평가관리비, 국제협력사업, 사업단연구회운영비등이포함 180 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 181

105 < 표 3-51> 연도별신 재생에너지연구개발비투자실적 (1988 년 ~2015 년 ) ( 단위 : 백만원 ) 기술구분 `04 `05 `06 `07 `08 `09 `10 `11 `12 `13 `14 `15 계 과제수 ,522 에특 243,671 79,370 25,500 28,000 28,906 27,200 40,603 40,000 42,000 39, ,831 정부전력지원기금 ,288 92, , , , , , , , ,125 1,790,423 계 243,671 79, , , , , , , , , , ,125 2,385,254 태양광인버터관련유럽인증기준대응제어회로및검출회로개발 4kW 급초고효율계통연계형태양광인버터를개발하여국내공인시험기관시험, 국제인증완료 민간부담 147,681 42,499 76,912 92, , , , , , , , ,835 2,635,530 계 391, , , , , , , , , , , ,960 5,020,784 주 ) 과제수는신규과제수기준, 정부지원금은신규및계속과제지원금합계임 2013~2015 년 IGCC 민간부담금포함 (`13년 4,208억원, `14년 4,920억원, `15년 1,936억원 ) (2) 주요추진실적 ( 가 ) 태양광 2009~2015 년까지정부지원금은총 4,837 억원규모에달하며, 결정질실리콘 [ 그림 3-41] 기술개발성과물사진 태양전지, CIGS 박막태양전지, 염료감응 / 유기태양전지등의기술개발이주를 이루고있음 - ( 결정질실리콘태양전지 ) 태양전지단가인하및고효율화를위해원소재, 박형웨이퍼, 모듈, 장비, 주변기기, 시스템등 Supply Chain 별다양한기술개발을추진 - ( 박막태양전지 ) 박막태양전지는가격저감과효율향상을통한조기시장선점을위해 2008 년부터다양한종류의박막태양전지 (Si 박막, CIGS, 염료감응, 유기태양전지등 ) 상용화기술개발을중점추진중 (OCI) 태양전지용 Poly-Si 양산기술독자개발하여세계최고의품질및원가경쟁력을확보 2007 년 6천5 백톤 / 년 1호준공 2009 년 1만5 백톤 / 년 2호준공 2010 년 1만톤 / 년 3호준공 ( 다쓰테크 ) 국내최고효율의가정용태양광인버터개발 수입에의존하던계통연계형인버터를독자개발하여사업화성공 태양전지기술은결정질실리콘, 실리콘박막, 화합물박막, 염료감응, 유기등으로구분 - ( 결정질 ) 세계시장의대부분을차지, 대규모발전시장을목표로발전원가저감기술개발을중점추진 - ( 박막 ) 미래시장선점을위한조기상용화기술개발추진, 디스플레이등기존기술과융합을통한건물일체형태양전지 (BIPV) 및이동전원용등다양한응용분야로확장 - (3세대 ) 태양광발전의경제성을근원적으로해결하고독보적기술점유를위나노 / 양자점 / 유무기하이브리드등태양전지원천기술및상용화요소기술개발을추진 - ( 인프라 ) 태양광관련시장확대에따라대규모태양광발전 R&D 실증단지구축을추진 ( 나 ) 풍력 풍력분야는 1988년부터지원을시작하여 2015 년까지지원실적은 3,857 억원 182 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 183

106 규모에달하며, 시스템설계및개발, 실증연구가주를이루고있음 - 풍력발전기술은풍력발전시스템기술, 핵심부품개발, 풍력단지개발및운영, 연계기술로구분할수있음 ( 두산중 ) 3MW 해상풍력발전시스템개발및운영기술확보 시스템자체개발및국제공인인증획득 (2011년 3월 ) 시스템총 24기 (72MW) 공급계약체결 (550 억원규모매출 ) 이가능한시스템및블레이드등요소기술을개발중 - 해상풍력용 3MW시스템을국산화개발 ( 두산중공업 ) 하여해상에실증을완료하고해외인증을취득하였으며, 5MW시스템을국산화개발완료 ( 효성 ) 하여형식인증을취득 풍력발전용핵심부품기술 년부터핵심부품기술개발을중점지원하여수출사업화를유도 - 핵심부품은전력변환장치, 발전기, 블레이드, 증속기, 축구동계, 베어링및요- 피치시스템, 타워, 하부구조 (Substructure) 등으로구분 - 기술경쟁력확보를위해 100m 이상하이브리드타워, 카본소재등고효율저하중대형블레이드개발, 5~7MW 급 Yaw, Pitch 시스템개발, 5MW급증속기국산화, 지능형감시제어설비, 대용량고압전력변환장치, 5MW급 PMSG 개발, 경량 Rotor shaft 등핵심기술개발중 [ 그림 3-42] 두산중공업 3MW 해상풍력발전시스템 ( 해성굿쓰리 ) 전량수입에의존하던핵심부품 (Yaw & Pitch Drive) 국산화 3MW급풍력발전시스템용 Yaw & Pitch Drive 자체개발 총 21기납품완료및추가공급계약진행중 풍력발전시스템기술 - 시스템설계및개발은 2005 년도까지 1MW급이하의시스템설계및 2MW 이상의개념설계연구가주가됨 년 3MW급해상풍력발전시스템을통해국산화제작에초점, 2008 년도에 5MW급대형해상풍력발전기에대한시스템개발착수, 2010 년말부터실증연구를진행하여국내외매출을올리고있음 - 2MW 풍력발전시스템 2기종국산화개발후, 해상에실증 (STX 2MW, 두산중공업 3MW 등 ) 연구를통한보급신뢰성을확보하였고, 저풍속에서도운용 [ 그림 3-43] 유니슨 2MW 시스템 [ 그림 3-44] 효성 5MW 해상풍력시스템 단지개발및운영, 연계기술 - 서남해 2.5GW 해상풍력실증 / 시범 / 확산단지개발마스터플랜수립후, 해상풍력단지구축관련기술개발및풍력발전발전단가 (LCOE) 저감을위한설치, 시공, 운영기술개발등을집중지원 - 해상풍력발전기및지지구조물설치시스템개발, 해저케이블매설기개발, 구조물설치레벨링기술개발, 하이브리드형지지구조물개발등단지구축을위한설치, 시공기술개발중 184 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 185

107 - 해상풍력단지전력시스템설계및제어기술, 런타임풍력단지예측제어시스템, 해상풍력연계용 HVDC 개발, 부식관리기술등계통연계및운영기술개발중 - 또한, 제주김녕에풍력실증단지를구축완료 (`12.11월 `14.10 월 ) 하여국내기업이시스템인증을위한실증데이터및실적 (Track record) 을확보할수있도록지원 ( 다 ) 수소 수소분야에는 1992년부터지원을시작하여 2015 년까지 695억원을지원하였으며, 수소제조, 저장및인프라구축관련연구가주를이루고있음 - 수소기술은수소제조기술, 수소저장기술, 수소인프라구축기술로구분가능 수소제조기술은수전해기술, 탄화수소개질기술, 원자력수소제조등으로구분되나신 재생에너지기술개발사업에서는수전해및탄화수소개질기술을중점적으로진행 - 수소제조기술은 2003 이후지속적으로탄화수소개질기술에중점을두고촉매, 수소분리막 ( 멤브레인 ) 개발을진행하여왔으며, 최근에 CO2를원천분리할수있는개질방식에대한연구가진행중 - 수전해기술은원천기술연구를중심으로해수의전해질이용, 전극소재개선, 고효율수전해시스템등저가격수전해수소제조에대한기술개발이진행중 수소저장기술은수조저장용특수소재및수소압력용기연구개발에대한투자를지속적으로실시, 연료전지자동차용수소탱크등으로상업화하여활용 수소인프라구축기술은주로연료전지차보급확대를위해대용량수소스테이션개발및전국주요거점에실증중 ( 전국주요거점에 14개소이상설치 ) ( 라 ) 연료전지 연료전지분야내 1989 년부터 2015 년까지지원실적은 4,750 억원규모에달하며, 시스템개발, 핵심구성요소국산화, 주변장치개발, 실증연구가주를이루고있음 - 연료전지기술은이용방법에따라건물용, 수송용, 발전용, 휴대용등으로구분 ( 현대자동차 ) 100kW 급자동차용및 200kW 급버스용연료전지자동차개발 세계최초연료전지자동차양산 ( 세계최고수준 1회주행거리 (594km)) 연료전지자동차국산화율 95% 이상 2013 년이후연료전지자동차 370 대판매 ( 현대제철 ) 연료전지핵심부품 ( 금속분리판 ) 양산화기술개발 세계최초양산용금속분리판기술확보및사업화 ( 약 485 대국내외판매 ) 내구성향상및생산공정시간단축으로기존대비제조단가 50% 절감 [ 그림 3-45] 모니터링사업에투입된연료전지승용차및연료전지버스 건물용연료전지는 1kW급 PEMFC 를중심으로국산화개발및모니터링사업을완료하여민간에보급중 (500 기이상, 퓨얼셀파워등 ) - 10kW 급상업용고분자전해질연료전지시스템을상용화하여해외수출중 수송용연료전지의경우, 100kW급승용차, 200kW급버스등을국산화개발을완료하고모듈화기술을적용하여조립성을대폭향상하여세계최초로수소연료전지자동차를양산 - 또한수소연료전지자동차모니터링사업등을통해신뢰성을확보하여, 북유럽 4개국에시범보급, 독일 미국등에서보급및실제도로에서운영중 발전용연료전지의경우, 연료전지발전시스템 (MCFC, 포스코 ) 을국산화및상용화를완료하여포항에연산100MW 규모의 BOP 및스택제조공장운영중 년에는경기도화성에세계최대규모인 58MW 급연료전지발전단지를완공하는등전국에 118MW 이상을보급 186 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 187

108 ( 마 ) 석탄이용 2015 년까지의지원실적은 2,169 억원규모에달하며, 석탄가스화기술, 중질잔사유가스화기술, 석탄액화기술등이주를이루고있음 - 석탄이용기술은가스화기술, 액화기술, 합성가스정제기술, 석탄수소기술로구분 가스화기술은석탄가스화기설계기술, 석탄가스화기기술, 중질잔사유가스화기술, IGCC 실증및설계기술등으로구분 - 석탄가스화기기술은 2003 년부터소형가스화기를이용한가스화연구가주를이룸 년부터 IGCC 실증플랜트용가스화공정기술개발진행 - IGCC 실증및설계기술은 2006 년부터 300MW 급 IGCC 실증플랜트설계, 제작및운영기술개발을착수, 2010 년 1단계가종료되었으며, 2011 년부터 2 단계연구가시작되어플랜트제작, 건설, 시운전, 실증운전이추진 - 현재석탄에서가스화한후연소를통한 IGCC 플랜트를시운전하고있으며 2017 년상반기에는본격적운전이가능할것으로예상됨 1992 년 ~2006 년 0.2MW 급소규모연구소중심의연구 연구의대형화 (300MW 급 ) 로발전사, 중공업사가참여하여상용화중심의연구수행 ( 바 ) 수력 2008~2015 년까지지원실적은 350 억원규모이며, 자동화및무인화기술, 소형수차개발및발전기술개발이주를이루고있음 - 소수력기술은자원조사및활용기술, 계통보호및자동화기술, 발전설비국산화및표준화기술, 성능평가및현대화기술로구분할수있음 무인화설비및계통보호기술은 2003년부터개발이이루어졌으며, 2007 년실증연구가진행 소형수차개발및발전기술개발은 2005 년프란시스수차개발에대한실증연구추진 년에는패키지형 50kW 소형수차개발, 2009 년에는 20kW 급상반전수차발전기개발추진 - 중 저낙차용프란시스수차개발을완료하여국내소수력발전소 9개소에총 15기 ( 설비용량 7,144kW) 를보급함으로써소수력기술 ( 수차 ) 의국산화도모 2011년에는마이크로급수차발전시스템, 저낙차소수력발전용발전기를, 2012, 2013 년에는 MW급프란시스수차발전기개발및실증등을추진 2012 년이후부터수력발전소개 대체시장을겨냥한 MW급이상의수력발전시스템국산화개발을추진중 - 중소기업들의설계능력, 제조능력, 운용능력확보를통해동남아시아등의소수력시장진출도모 ( 사 ) 해양 2008~2015 년까지지원실적은 642억원규모이며, 파력발전기술, 조류발전기술이주를이루고있음 - 해양분야기술은파력발전기술, 조류발전기술, 조력발전기술, 해수온도차이용기술로분류할수있음 - 조류 파력을이용한해양에너지발전실증연구추진중 대방수도, 울돌목에서조류발전실증연구추진, 나선암초형월류파력발전기술개발이완료되어상용화가기대되고있음 조류발전기술은 100kW급조류발전실증이 2003 년에진행되었고, 300kW급에대하여 2009 년에, 1MW급단지용조류발전시스템에대하여 2010 년에진행중 파력발전은 2008 년에월류파력발전기술, 2009 년에는가동물체형파력발전시스템개발을추진 이외에파력, 조류, 해양염분차를이용한발전기술개발이원천기술개발로진행 2014 년에는해양염분차발전기술이추진되었고, 해양에너지자원지도고도화및시장잠재량분석을실시 향후해양분야에너지활용을위해서해양환경에서의신뢰성확보및기술의고도화가필요하며, 대규모상용단지에대한경제성제고의점진적단계를거쳐본격적인자원활용및보급이이루어질예정임 188 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 189

109 ( 아 ) 바이오 2015 년까지지원실적은 1,579 억원규모에달하며, 수송용연료생산기술및바이오가스전환기술이주를이루고있음 - 바이오에너지기술은수송용바이오연료생산기술, 유기성폐기물생산및활용기술, 목질계바이오에너지활용기술로구분할수있음 ( 한화폴리드리머 ) 300m 3 급고성능바이오가스저장조국산화기술개발 바이오가스저장조원단개발, 원단가공방법및제어기술등의시스템화원천기술확보 해외저장조수입대체및사업화실현 ( 매출액총 1,880 백만원 ) 기술개발에착수함 년바이오에탄올보급을위한실증연구가진행되었고, 2006 년이후바이오에탄올생산및원료 ( 목질계원료, 해조류, 식물폐기물등 ) 확보에관한지원확대 년목질계바이오매스를이용한이동식바이오오일생산시스템개발추진 년부터미세조류로부터바이오디젤제조를위한촉매 / 반응기의연속식시스템개발등이추진중임 유기성폐기물생산및활용기술은 2009 년까지꾸준히지원되었고, 2007 년이후다양한활용처 ( 액화등 ) 확보를위한기술개발이이루어지고있음 년 70ton/day 급고농도유기성폐기물처리를위한혐기소화시스템이완공되었으며기술개발성과를활용하여바이오가스지방보급사업을진행 년부터 30ton/day 급음식물쓰레기및음식물탈리액을혐기소화하여바이오가스생산및정제기술개발을추진 년부터고함수유기성폐자원을이용하여 2ton/hr 스팀및전기 목질계바이오매스활용기술은우드칩, 펠릿등의고형연료생산기술과가스화기술이주를이룸 - 국내최초 2ton/hr 급성형기및 30만, 150만 kcal/hr 전용보일러의설계및제작기술을확보하였으며, 실증운전을진행중 ( 자 ) 태양열 [ 그림 3-46] 300m 3 급바이오가스저장조 수송용바이오연료생산기술은바이오디젤생산기술, 바이오에탄올생산기술, 기타바이오연료 ( 바이오부탄올, 바이오수소등 ) 생산기술등으로구분 년바이오디젤전국보급을위해바이오디젤생산및적용에관한기술개발이 2004~2006년까지추진, 원료확보문제를해결하기위하여 2006년부터동물성지방, 미세조류등비식용원료를대상으로한바이오디젤생산 2015 년까지지원실적은 655 억원규모에달하며, 저온태양열집열 축열기술과대규모태양열복합화및산업이용기술이주를이루고있음 - 태양열이용기술은저온태양열집열축열기술, 태양열발전기술, 대규모태양열복합화및산업이용기술, 태양연료생산기술등으로구분가능 2005 년이전에는주로저온태양열집열 축열기술과시스템운영기술을중점으로추진, 2008 년부터태양열발전과관련하여타워형, 태양열반사판등의기술개발이이루어짐 년창호일체형태양열집열기및시스템, 하이브리드흡수식냉방시스템개발등이완료되었으며, 에이팩은국내최초로단일진공관형집열기 190 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 191

110 개발완료및양산설비구축을통한대량보급체제마련 - 태양열발전기술은 200kW 급타워형태양열발전시스템기술개발과반사판코팅기술개발완료 근래에들어태양열의건물적용과발전등에대한관심이높아지면서건물적용복합기술, 다양한형태의집열기개발, 태양열에너지활용처다양화등을위한지원이이루어짐 년에는태양열주열원식캐스케이드제습냉방시스템개발, 10kW 급태양열발전용고효율저중량집열시스템개발, 2015 년에는태양열및공기열선택가능한복합집열기, 태양열주열원식하이브리드냉난방및열발전시스템실증기술개발등이신규로추진됨 시스템지능형통합유지기술, Geo-PVT 하이브리드시스템개발등의과제가추진중 2009 년지열발전시스템의기술개발타당성연구완료후 2010 년부터 MW급지열발전상용화기술개발을추진 - 지열저류층생성시뮬레이터개발및 4차원영상화기술개발등이진행중 최근에는지열시스템통합유지 관리시스템개발, 지열발전핵심기술확보, 대용량지열냉난방시스템개발을중점기획하고있으며 2014 년에는분산열원이용지열냉난방시스템상용화기술, 심부지열직접열활용을위한 Co-axial 단일대구경지중열교환기개발등이신규로추진 ( 차 ) 지열 2015 년까지지원실적은 680 억원규모이며, 지중열교환기기술개발과열공급시스템기술개발과지열발전기술개발이주를이루고있음 - 지열기술은지중열자원및기반기술, 열공급시스템기술, 지중열교환기기술, 지열시스템응용기술로분류되는지열냉난방기술과탐사기술, 부지선정기술, 지열수 (Reservoir) 확보기술, Plant 기술로분류되는지열발전기술등으로구분할수있음 2005 년도이전까지는다양한지열히트펌프개발및실증연구등냉난방위주의기술개발이주로이루어졌으며개발된기술을활용하기위한시스템응용기술개발이이루어졌음 - 공동주택 ( 아파트 ) 의지열냉난방시스템적용성에관한연구, 건물하부구조물에설치되는지중열교환기및지열히트펌프시스템의실증평가과제완료 - 유출지하수의활용을위한실증현장적용기술개발을통해기존시스템대비초기투자비절감 (20~30%) - 시설원예보급을위한수평형지열히트펌프시스템실증으로경제성확인및단기시공기법개발 600평규모온실에설치하여, 경유대비약 67% 난방비절감효과입증 ( 카 ) 폐기물 [ 그림 3-47] 1MW 급지열발전건설현장 지열냉난방기술은건물에너지자립과효과적인활용을위한 ICT 융합지열 2015 년까지지원실적은 1,056 억원규모에달하며, RDF 연소기술, 열분해기 192 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 193

111 술등이주를이룸 - 폐기물에너지기술은고형연료기술, 가스화기술, 열분해유화기술, 소각열회수이용기술등으로구분할수있음 ( 중부발전 ) 10MWe 급 RDF 전용열병합발전개발및운영 고형연료전용열병합발전보일러독자적개발을통한순환유동층보일러및연소설비국산화실형 ( 월준공 ) 최대전기생산 10MW, 열공급 16.6Gcal/h 발이진행중 열분해유화기술은열분해 ( 촉매 ) 기술, 정제기술, 반응기기술, PVC 처리기술등으로구분 - 열분해 ( 촉매 ) 기술은 2003 년도부터폐유, 폐타이어, 폐플라스틱등을대상으로한열분해유화기술개발이추진됨 최근에는폐기물합성가스로부터석유대체연료, 수송연료화를위한고품질화기술개발, 폐자원바이오매스를에너지밀도가높은탄화고형연료로변환하여이용하는열병합발전플랜트적용기술개발을중점으로기획 년에는폐기물유래합성가스를활용한알코올계수송연료생산기술개발, 폐바이오매스를이용한발전용고발열량연료생산기술개발등을추진 년에는열병합발전용저에너지소비형슬러지고형연료생산및적용기술개발등이신규로추진 ( 타 ) 신 재생에너지융합 2015 년내역사업으로신설되어첫해에는 80억원의정부지원금이지원 - 신 재생에너지보급확대, 신시장창출, 미래성장동력육성에기여하는기술개발을목표로 - 신 재생에너지원간융합, 타기술과산업간융합을통한경제성, 사업성개선에기여하는기술개발을지향 [ 그림 3-48] 10MWe RDF 전용열병합발전소 고형연료기술은 RDF 연소기술, 폐기물성형기술, 폐기물건조기술, 폐기물선별기술등으로구분 - 폐기물성형및건조기술은 `04 년도부터폐기물및하수슬러지를이용한고형연료 (RDF) 제조및성형기술연구가주를이룸 - RDF 연소기술은 2003 년도부터전용및혼합연료연소기술개발이진행되고있으며, 2007 년부터 10MW 급 RDF 전용열병합발전실증기술개발을착수하여 2015 년부터시범운영중 년부터친환경복합고형연료제조및유동층연소보일러혼소기술개 IoT 기반전원독립형연료전지 -태양광- 풍력하이브리드발전기술개발, 유연유기태양전지모듈및이를적용한 off-grid 지능형광고미디어제품개발, 바이오가스기반고온형연료전지융합시스템개발, 과열방지기능을가진 0.65kW/ m2급액체식 PVT모듈및주택용패키지형열공급장치개발과실증연구등의과제가신규로추진 4. 향후추진방향신 재생에너지는장기적인선행투자와사회적수용성이필요하고공공성이강한특 194 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황제 1 장신 재생에너지자원잠재량및기술개발 195

112 성으로인해정부주도의적극적인지원이필요한분야이다. 정부는제2 차에너지기본계획 ( 월 ) 에 2035 년까지신 재생에너지를 1차에너지대비 11% 공급목표를설정하여발표한바있고, 제 4차신 재생에너지기본계획 에따르면, 최근 5년간 ( ) 신 재생에너지보급증가율은연평균 10.9% 로동기간에너지증가율보다 3배높은증가세를보이고있으며신재생전력공급증가율은연평균 46.6% 로전력공급증가율보다 8배정도높은증가세를보이고있으나, OECD 34 개국과비교시 1차에너지대비비중과발전량비중은최하위수준이라한다. 우리나라신 재생에너지분야내기술수준은 86%( 최고기술수준 100%) 수준으로선진국과는 10% 내외로후발국인중국과는 5% 이내의기술격차가있는것으로분석되고있으며 2014 년 2035년기간중신 재생에너지연평균증가율은 6.2% 의목표로태양광과풍력을핵심에너지원으로육성한다는계획을가지고있다. 에너지산업의신규시장창출및신성장동력을마련하기위해서는단위기술, 단위품목에서탈피하여에너지원간, 첨단기술간융합중심의방향전환요구에능동적으로대처하기위해정부와한국에너지기술평가원주도로전략로드맵 (2011), R&D Warehouse(2012, 2013), 비전로드맵등을발표한바있고, 최근에는융합비즈니스모델과미래혁신기술등에너지패러다임변화에대응하기위해이노베이션로드맵을발표한바있다. 정부는온실가스감축목표를재설정하여 2030년배출전망치 (BAU) 대비 37% 감축을결정하였다. 이안에의하면산업부문은 12% 수준으로유지하고발전, 수송부문에서추가감축이필요하다. 발전부문의온실가스배출량은총량의약 45% 를차지하고있어서신 재생에너지의보급확대가더더욱시급하다. 더욱이저성장기조, 주력산업의구조조정등으로인한수출시장개척, 고용창출등의사업성과가강하게요구되고있다. 보급사업연계를통한국내시장에서개발시스템신뢰성확보, 융합기술개발을통한경제성 / 사업성역량강화, 수출주도형 R&D 기획과해외실증연구를통한사업화성과로의연계를중점적으로추진코자한다. 신 재생에너지원별기술동향 제1 절수소에너지한국에너지기술연구원수소연구실책임연구원김종원 전미래창조부 21 세기프론티어사업 21 세기수소에너지사업단장 1. 개요수소는우주에서는가장많은원소이지만, 지구상에서는수소단독으로는거의존재하지않고, 물, 천연가스등의화합물형태로존재하기때문에이러한물질에서추출해내야한다. 수소자체는무독성, 무색, 무취의가스이며, 전기와마찬가지로에너지원이아닌에너지캐리어이다. 기존화석연료외에재생에너지를비롯한다양한원료를이용하여청정한에너지매체인수소를만들어냄으로써환경오염문제, 에너지자원의지역적인편중으로인한수급불안문제및에너지자원의고갈을동시에해결할수있다는가능성때문에, 1973 년 1차석유위기를겪은이후 지속가능한수소경제사회 에대한논의가시작되었다 년국제에너지기구 (IEA) 가탄생되었고, 1977년수소이행협정 (IEA-HIA) 을출범시켜탈석유시대를추구하기위한수소의잠재력을점검하는계기를만들었다. 특히, 21 세기들어화석연료고갈과지구환경문제가심각한문제로대두됨에따라미국의주도로수소경제진입을위한국가비전을내걸고, 국제조직인 IPHE 1) 를출범시키는 1) IPHE- 국제수소연료전지파트너십 (Partnership for International Hydrogen and Fuel Cells in the Economy, ) 은수소및연료전지관련기술개발, 표준화, 정책기준및정보교환등을촉진하기위한국제협력체제구축을목표로 2003 년에미국을중심으로제창, 결성되었다 년 10 월현재, 오스트레일리아, 브라질, 캐나다, 중국, 유럽위원회, 프랑스, 독일, 아이슬란드, 인도, 이탈리아, 일본, 대한민국, 뉴질랜드, 노르웨이, 러시아, 남아프리카공화국, 영국, 미국, 196 제 3 편신 재생에너지자원잠재량및기술현황 제 1 절수소에너지 197

113 등, 세계각국들도앞다투어수소관련기술개발프로그램을추진하였다. 미래지향적이며원천기술개발측면이강한수소에너지기술은요소, 시스템및응용기술을연계하는장기적인개발이필요하여일찍부터우주개발에나선선진국이우위를점하고있다. 역사적으로보면, 이미 1세기넘게수소에너지기술이이용되어왔고지금도세계적으로매년 5천만톤의산업용수소를사용하고있지만, 천연가스, 나프타등의화석연료로부터생산되는것이대부분 (95%) 이다. 따라서이러한방식으로는기존의화석연료가가지고있는문제점을그대로내재하고있어, 재생에너지기반의수소생산기술의필요성이강조되어왔다. 하지만, 전체적인수소생산 -이용경로를볼때, 수소를화석연료로부터생산해도연료전지의고효율로환경보전과화석연료절감효과를기대할수있다. 궁극적으로는수소를지속가능한방법으로제조하고, 저장, 수송및효율적이용기술을연계시켜수소사회로진입하자는것은인류가가진목표이자꿈이다. 기존탄소기반의경제체제에서수소기반의경제체제로전환된다는것은단순한에너지시스템의변화뿐만아니라경제, 사회, 문화전반에걸친패러다임의변화를동반하는것을의미한다. 우리나라는세계 10위의에너지소비국이면서도해외에너지원에대한의존율이 97% 에이르고있어, 에너지자립에기여할지속가능한수소제조방법, 저장및수송분야의핵심기술등수소에너지기술개발은지속적으로이루어져야할것이다. 2. 국내 외시장동향현재의수소시장규모는산업용유통량만으로도세계시장 208억 $( 자체소비량 230 억 $ 를포함하면총 438 억 $ 2), 국내는적어도 6,000억원수준 3) 이며, 산업용수소는석유화학산업, 전자, 재료, 반도체제조공업, 제철공업및우주항공산업등에서꾸준한수요증가를보여왔다. 향후선진국들의온실가스감축의무이행에따른수소연오스트리아등이참여하고있다. 2) 43ofe8f8ko4 3) 시중유통량 21만톤, kg당 3000~4000원수준기준 료전지자동차및연료전지의보급등이이루어진다면, 이에따라에너지용도의수소사용량이급증할것이다. 현재는수소원으로화석연료에의존하고있으나, 수소제조기술분야의원천기술개발및화석연료의공급부족, 청정에너지필요성등으로 21세기중반쯤에는지속가능한수소제조기술의경제성이확보될것으로예측하고있다. 에너지로서의수소의수요는연료전지자동차나포크리프트, 무정전전원장치 (UPS) 등순수한수소를사용하는연료전지의상용화보급에달려있다 년에개정된수소연료전지전략로드맵에따르면 2025 년도까지 20만대를목표 ( 초기의 1/10 수준으로하향 ) 로하고있다. 또한동년도의수소스테이션보급목표도 320 기로수정하여제시하였다. 대당연간주행거리 1만km, 1kg 수소로 100km 주행이가능하다는가정으로보면 2025년의예상수소수요는일본의경우 2만톤 / 년이다. 수소를저장할용기나압축기, 수소검지기에대한수요도자동차보급이나인프라확대에따라늘어날것이다. 미래의수소연료전지세계시장전망에대해서는다양한기관들이내놓은바있지만, 발표시기나기관에따라그차이는매우크다. 미국의파이크리서치사에서는연료전지자동차의 2020년누적판매대수가 280 만대에이를것으로예측한바있다. 4) 예측내용을보면, 2014~2020년까지의판매대수는서부유럽이 37%, 아시아태평양지역이 36%, 북아메리카지역이 25% 를차지할것으로보았으며, 판매수익도 2020 년에는매년 2,390 억달러에이를것으로예측했다. 파이크리서치사는수소스테이션에대한예측보고서 5) 에서도, 2020년경에 5,200개소이상의수소스테이션이운영이될것으로전망하고있으며, 수소스테이션에대한투자도연간 16억달러로 10년간총 84억달러에이르고, 수송용수소수요는 2010 년 775 톤에서 2020년에는 41.8 만톤에이를것으로추산하였다. 이들의분석에따르면, 2020년의수소수요는포크리프트가기여하여전체시장의 36% 를차지할것이며, 승용차가 33%, UPS 전원공급용으로 27% 를차지할것으로보았다. 리서치앤마켓에서는 2014 년 9월보고서에서, 수소생산시장이청정에너지를요구하는수요에따라연평균성장률 5.9% 라는가정하에, 2019 년에는 1,382 억달러에이를것이라고추산하였다. 6) 대부분의수소제조사는국제적으로확장해나가기위해 4) million-by ) 6) 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 199

114 공급계약에주로의존하는데, 화석연료에비교하여수소생산비용의증가, 적정한수송및분배체계의부족등의이유로실패했을때산업체가갖는리스크는크기때문이다. 수소스테이션등시장확대를위한리스크비용분담이민관이합의되지않으면인프라구축이어렵다. 연료전지시장의확대는일부수소의시장과밀접한관련이있다. 리서치앤마켓은 2019 년연료전지시장을 52억달러에이를것으로보았다. 7) 우리나라의경우, 2010 년 12월, 범정부차원의그린카발전로드맵을지식경제부 ( 현산업통상자원부 ), 환경부, 국토해양부및녹색성장위원회가공동으로마련하여당시김황식국무총리주재로열린제10 차녹색성장위원회보고대회 8) 에서수소스테이션과연료전지차량의양산과보급을위한지원책을발표했다. 수소스테이션의그린벨트내건립은 2014 년 9월 3일제 2차규제개혁장관회의에서 그린벨트내에설치할수있는시설로 수소연료공급시설 을추가하되부지면적을 3,300 m2이하로한다. 9) 고심의의결하였다 년 12월 8일발표된제3차환경친화자동차개발및보급기본계획 (2016~2020) 에서, 환경친화적자동차를기후변화대응의핵심수단이자우리자동차산업의새로운성장모멘텀으로활용하기위한안을확정했다. 10) 2-1. 국내수소생산및유통량과수소제조방식 1) 수소제조기술의분류수소제조법의분류기준은원료, 공정, 제조장소등여러관점이있지만, 기술적측면, 실용화정도, 에너지 ^환경문제의해결측면을고려하여, 제조원료로서화석연료사용여부에따라 < 표 3/2/1-1> 과같이구별하였다. 화석연료를이용한공정은상용화되었으며수증기개질, 이산화탄소개질, 부분산화법, 자열개질, 직접분해법등이있다. 그리고물을원료로한, 전기분해, 열화학, 광화학적, 생물학적제조방법은물전기분해기술을제외하고는대부분연구단계수준에머물고있다. 7) 8) 9) 월간 i-gas 저널, 183호, p55 ( ) 10) 일자산업통상자원부보도자료 ( 자동차항공과 ) < 표 3/2/1-1> 수소생산기술의분류 구분방법원료에너지원기술수준 화석연료이용 비화석연료이용 수증기개질천연가스, LPG, 나프타열상용 이산화탄소개질천연가스열 - 부분산화중질유, 석탄열상용 자열개질천연가스, LPG, 나프타열상용 직접분해천연가스열상용 전기분해물전기상용 열화학분해물고온열 ( 원자력, 태양열 ) 연구중 생물학적분해물또는바이오매스열, 미생물연구중 광화학적분해물태양광연구중 (1) 화석연료개질기술 수소는세계적으로 96% 를화석연료에서얻고있으며, 석탄및경유는부분산화법, 나프타는수증기개질, 천연가스의경우수증기개질, 부분산화자열개질법이이용된 다. CO2 분리와처리및저장을고려하지않는다면, 천연가스를이용한수증기개질 공정이세계적으로가장경제적인대량수소제조법이다. ( 가 ) 수증기촉매개질공정 (SMR, Steam Methane Reforming) SMR 공정은메탄에수증기를넣어 Ni 계촉매상에서분해반응을일으키는공정이 다. 생성물중에 CO2 의생성비가낮고일정량의탄화수소로부터더많은양의수소를 얻을수있다는장점이있지만공정온도가 750 전후로높아에너지소비가많다는 단점을가지고있다. CH4 + H2O CO + 3H2 ( 식 1) 국내에서는석유화학공정에필요한수소의대부분을나프타분해방식으로생산하 며, 2014 년부터는천연가스또는 LPG 개질방식이도입되었고, 프로판탈수소화, 소금 물전기분해, 제철소코크오븐가스 (Coke-Oven Gas) 정제등의방식등으로도일부 생산되고있다. 화학공업에서는공장자체에서소요되는수소를충당하기위하여나프타개질공 정을가지고있는경우가많고, 잉여분은유통망을통해시장에서판매되고있다. 200 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 201

115 ( 나 ) 프로판탈수소화 프로판탈수소공정 (PDH, Propane Dehydrogenation) 은프로필렌생산이주목적이며, 수소가부생한다. C3H8 C3H6 + H2 Propane Propylene Hydrogen ( 식 2) 우리나라에서유통되는수소중대략 5% 정도가이와같은방식으로생산되며, 2016 년초상업가동될연산 60 만톤의프로필렌을생산하는 SK 어드밴스드울산 PDH 공장이가동되면, 연간 3 만톤규모의수소가추가로발생될것으로추산된다. ( 다 ) 소금물전기분해법 식염전해법에의한가성소다제조반응에서는양극에서염소가스, 음극에서는가 성소다가만들어짐과동시에수소가스가발생한다. 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2 ( 식 3) 양극에서염소이온이산화되어염소가발생하고, 선택적이온분리막은 Na + 는통 과시키지만, OH -, Cl - 는통과하지못한다. 음극에서는물이 OH -, H + 로나뉘고 NaOH 와수소가발생된다. 반응식에서질량비율로본다면가성소다 80 에대해서 2( 즉, 가성소다 1 톤당 280 m3 ) 의수소가발생되고, 수분외에는거의불순물이없어 99.9% 이상 의순도의수소를얻을수있다. 국내가성소다생산업체는한화석유화학, LG 화학, 백광 산업, OCI, 삼성정밀화학등총 205 만톤의 NaOH 생산규모이며가동률에따라차이가 있지만연간 4 만톤 (4.48 억 N m3 ) 의수소가생산되는것으로추산된다. 염소는독극물로이동의제한성및보관의어려움이있어전해조설비가동률은가성 소다수요뿐만아니라염소수요의영향을받는다. < 표 3/2/1-2> 우리나라가성소다생산량규모 업체명가성소다생산능력점유비율 * 1 (2014)(%) 비고 한화석유화학 55% LG 화학 18% 삼성정밀화학 15% OCI 3% 백광산업 9% 합계 100% (205 만톤 *2 ) * 월보도 ( *2 한국클로르 알칼리공업협회자료 ( 라 ) 매립지가스개질 - 한화케미칼은울산 CA 공장 (20 만톤규모 ) 을유니드에매각 *1 - 삼성정밀화학은롯데정밀화학으로출범 (2016.2, EBN 화학뉴스 ) 매립지에서나오는가스는바이오가스와유사하며, 메탄가스가 50% 수준이므로정제후개질하여수소를만들어낼수있다. 서울상암동의수소스테이션에서이용하고있던방식으로서, 하루 720N m3, 시간당 300Nm 3 수준의수소를생산한바있다. ( 마 ) 제철소부생가스 국내의포항제철은철광석의환원반응에석탄을이용하는과정에서생기는막대한양의부생가스 ( 열량기준으로원료탄의 42% 수준 ) 를거의전량연료로사용하며, 소요에너지의약 94% 를석탄으로부터얻고있는전형적인석탄베이스에너지시스템이다. 자료 : 서울특별시상암수소스테이션 [ 그림 3/2/1-2] 매립지가스 ( 바이오가스 ) 개질기술 [ 그림 3/2/1-1] 소금물전기분해법 202 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 203

116 제철가스는코크스로에서발생하는 COG(Coke Oven Gas), 고로를중심으로하는 제선과정에서발생하는 BFG(Blast Furnace Gas), 그리고전로를이용하는제강공정 에서발생하는 LDG (Lintz Donawhitz Gas) 가있는데, 각각의조성은 < 표 3/2/1-3> 에 보인바와같다. < 표 3/2/1-3> 제철가스의조성 H2 CH4 조성 (Vol.%) CnHm CO CO2 N2 발열량 (kcal/nm³) COG ,800 LDG ,000 BFG CFG ,900 자료 : POSCO 이가스들은정제장치를거쳐제철소내각공정의소요열량에따라일정비율로 혼합된후, 코크스로연료, 고로연료, 철재가공열원등으로이용하고전력생산에도 일부이용된다. BFG 는화학원료로서가치가있는 CO, H2 의함량이낮아연료로이 용하는것이일반적이나, COG 는정제하여수소를얻거나혹은포함된탄화수소를 부분산화또는수증기개질을하여합성가스를얻을수있다. 한때포항제철에서는 COG 로부터 H2 를회수하기위하여 H2 PSA 를포항에 700N m3 /hr 2 기, 광양에 500N m3 /hr, 550N m3 /hr 각 1 기를사용한바있었으며, 현재는 300N m3 /hr 정 도만생산하고있다. 자료에따라차이가있기는하지만, 2014 년신소재경제신문에서수소유통업체의수급 에대하여조사보도한기사에서 < 표 3/2/1-4> 와같이, 연간 21 만톤정도의수소가시 장공급가능한양인것으로추정하고있다. 이를근거로수소생산공정의비중을보면 < 표 3/2/1-5> 와같이, 나프타개질, 소금물전해, 천연가스개질의순으로공급비율을차 지하고있다. 수소의주요용도는화학공업의원료물질, 탈황, 포화탄화수소제조등매 우다양하다. 수소공급단가는배관, 튜브트레일러등공급방식과공급량에따라달라지며, 대 략 kg 당 4,000 원내외인것으로보고있다. < 표 3/2/1-4> 국내산업용수소총공급가능량 업체명원료공급처지역제조방식 덕양 SPG 케미칼 에어리퀴드 린데 SDG 생산능력 ( m3 /hr) 2014 년 2013 년 2012 년 한화석유화학여수소금물분해 35,000 35,000 20,000 SK 울산나프타분해 10,000 10,000 10,000 삼성정밀화학울산소금물분해 15,000 15,000 9,000 삼성토탈서산나프타분해 9,000 9,000 9,000 태광화학울산프로판탈수소 14,000 14,000 7,000 LG 화학여수소금물분해 11,000 11,000 - 백광화학 롯데케미칼 군산소금물분해 5,000 5,000 5,000 여수소금물분해 1,500 1,500 1,500 서산나프타분해 3,000 3,000 3,000 여수나프타분해 3,000 3,000 - 삼성 BP 화학울산나프타분해 2,500 2,500 2,500 덕양 * 1 울산 NG 분해 50, 소계 159, ,000 67,000 SPG 케미칼안산메탄올개질 2, 롯데케미칼, LG 화학 여수나프타분해 45,000 40,000 40,000 대산나프타분해 10,000 4,000 4,000 삼성토탈대산나프타분해 - 2,000 2,000 삼성 BP 화학울산나프타분해 3,000 2,000 2,000 이수화학울산프로판탈수소 - 1,000 1,000 효성울산나프타분해 - 1,000 1,000 소계 60,000 50,000 50,000 에어리퀴드 1 여수나프타분해 15,000 7,000 7,000 에어리퀴드 2 여수나프타분해 38,000 38,000 38,000 소계 53,000 45,000 45,000 LG 화학대산나프타분해 9,000 9,000 9,000 삼성기흥 CNG 개질 1,600 1,600 1,600 린데포항나프타분해 1,200 1,200 1,200 포스코포항코크스 소계 12,100 12,100 12,100 대한유화울산나프타분해 5,000 6,000 6,000 태광산업울산나프타분해 3, 효성울산나프타분해 2, 소계 10,000 6,000 6,000 대성산업가스대성산업가스파주메탄올 2,000 2,000 2, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 205

117 업체명 원료공급처 지역 제조방식 생산능력 ( m3 /hr) 2014년 2013년 2012년 창신화학 롯데케미칼, LG화학 서산 나프타분해 3,200 2,800 - 총 계 299,300* 2 226, ,100 * 일완공된덕양의수소제조공장에서는천연가스개질로부생되는이산화탄소를하루 300톤이공급가능하다. 현재는 LPG의가격이낮아짐에따라공정을보완하여 LPG 개질수소제조공정으로운용중이다. 동일용량의공정을 1 기증설중이다. *2 총유통가능량 : 299,300m3 /hr은 24시간, 년 330일가동을기준으로본다면 211,647ton H2/yr 에해당된다. ( 자료 : 신소재경제신문, ) < 표 3/2/1-5> 국내유통되는수소의생산공정별비율 공정 생산능력 ( m3 /hr) 비율 (%) 소금물전기분해 67, 나프타분해 161, 프로판탈수소화 14, 천연가스개질 51, 메탄올개질 4, COG 합 계 299, < 표 3/2/1-6> 수소의공급단가추정치정유부산물 나프타기반 LNG기반 석탄기반 수소단가 ( 원 / m3 ) - 350~ ~ ~250 자료 : SK 상황에따라서는수소수요처에서직접만드는것이경쟁력이있을수있다 년 11월. 삼천리와덕양이한국전자재료인천공장부지에천연가스개질수소제조시스템을 도입한사례가그것이다. 수소수요급증, 운송비및원자재가격상승, 고압으로인한 수송및보관탱크의안전성문제를해결하기위한것으로시간당최대 100N m3의비교 적소규모의천연가스개질수소제조시스템이다. 우리나라는그어느나라보다도천 연가스배관망이잘만들어져있다는것이큰장점이다. 3. 기술개발현황 3-1. 미국미국은부시행정부시절에수소에너지연구개발을에너지정책의최우선으로하였으며, 2001 년 5월취임초반부터국가에너지정책 (National Energy Policy) 을발표하는등에너지와환경문제를집중적으로다루기시작하였다. 대부분의수소연료전지연구개발은에너지부 (DOE, Department of Energy) 를통해수행하며, 정부는위험성이높은초기연구개발분야에중점적으로기금을투자하는것을연구개발전략으로설정하였다. 당시미국정부는 2003 년을기점으로 5년간 12억 $ 를투자하는 Hydrogen Fuel Initiative 를시작하면서연구개발규모를비약적으로증가시키기시작하였다. 이후 FreedomCar and Fuel Partnership 을통해투자비용을 5억 $ 를증액시켰다. 국제수소연료전지파트너십 (IPHE) 도미국의주도로만들어진것이다. 제조기술연구개발은제조비용절감을위한과제를중점적으로진행했고, 저장기술은정치형및이동형분야의발전을위한핵심기술로 300마일이상의주행이가능한자동차용수소저장시스템및수소운반, 충전인프라, 전력단지, 자동차충전용인터페이스시스템등에대한연구개발을중점적으로진행한바있다. 2009년초미국오바마행정부로바뀌면서전기자동차에집중하면서, 2010 년예산안부터수소연료전지분야의예산삭감이진행되어현재는연간대략 1억달러수준의예산을유지하고있다. 11) 이과정에서수소연료전지에대한미국의앞선기술유지및상용화기반마련, 새로운일자리창출, 원유수입과온실가스배출을줄여줄에너지기술의포트폴리오를이루는중요한부분이라는점등을고려하여야한다는점도환기되었다 년의수소연료분야연구개발과제에서는재생에너지자원으로부터수소생산비용의저감즉, 2011 년기준 8$/gge 12) 인운송및수소분배비용을 6.7$/gge ( 세금불포함, 충전소에서의가격기준 ) 수준으로낮추는것을목표로하고있다 년의목표는 4$/gge 이다. 수소저장기술은 2013 년기준 17$/kWh 보다 25% 낮은비용으로낮추는기술을개발하는것에주안을두고있다. 11) 12) gge: gallon gasoline equivalent (1갤론의가솔린연료와등가의수소연료 ) 206 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 207

118 한 H2FIRST 프로젝트 (Hydrogen Fueling Infrastructure Research and Station Technology) 를만들어샌디아국립연구소와국립재생에너지연구소를주축으로하여, 국가연구소가가지고있는능력을바탕으로, 스테이션건설시간과비용을줄이고, 성능과안정성을높여수소연료전지차량의보급확산에도움을주도록하는프로젝트인 HyStEP (Hydrogen Station Equipment Performance) 을수행하고있다. 현재의문제점은각자동차사가수소충전소에서자동차연료주입을실행하여통과해야만수소충전소가허용되도록되어있어인허가에상당한시간이소요될수밖에없다는데있다. 캘리포니아주의경우 2016년에 35개의신규충전소를허가해주어야하는상황에비추어볼때, 수소충전소네트워크를적시에개발하도록지원하는데에는실용적이지못했다. 이러한요구를만족시키기위해 HyStEP Device 를개발하여, 1주일내에수소충전소성능을입증해줄수있는안전하고, 기술적으로효과적이며, 연료전지자동차사용자입장을대변해줄수있도록하고있다 일본 (Dollars in Thousands) FY 2014 Enacted FY 2015 Enacted FY 2016 Request Fuel Cell R & D 33,383 33,000 36,000 Hydrogen Fuel R & D 36,545 35,200 41,200 Manufacturing R & D 3,000 3,000 4,000 Systems Analysis 3,000 3,000 3,000 Technology Validation 6,000 11,000 7,000 Safety, Codes and Standards 7,000 7,000 7,000 Market Transformation 3,000 3,000 3,000 NREL User Facility 1,000 1,800 1,800 Total, Fuel Cell Technologies 92,928 97, ,000 [ 그림 3/2/1-3] 미국에너지부의수소연료전지예산추이 1 3 )1 4 ) 수소인프라는연료전지차량의상용화및보급을위한필수조건이기때문에, 미국 에너지부는새로운선도계획인 H2USA 를추진하여인프라구축을돕고있다. 15) 또 13) 14) 한국에너지기술평가원연료전지 PD 15) / /) 일본은 1980 년에창립된 신에너지 ^산업기술종합개발기구 (NEDO) 를통하여연료전지기술과수소이용기술을꾸준히개발하여, 2009 년 가정용열병합발전시스템 ( 에네팜 ) 을일본시장에도입하였다. 상용화출시예정인연료전지자동차에대해서도토요타등자국의자동차산업경쟁력강화를위해판매지원과함께수소스테이션정비를하고있다 년 3월 11일발생한동일본대지진및도쿄전력후쿠시마제일원자력발전소사고이후 2014 년 4월결정된 에너지기본계획 ( 제4 차 ) 에서 수소는 1차에너지원으로부터다양한방법으로제조할수있고, 기체, 액체, 고체등모든형태로저장 ^수송이가능하므로이용방법에따라서는높은에너지효율, 낮은환경부하, 비상대응등의효과가기대되고, 장래의 2차에너지의중심적역할이기대되고있다 면서, 수소사회 의실현을향한대처에속도를내겠다고강조하고있다. 수소에너지의도입추진은, 에너지기본계획에있는방향성인 에너지의안정공급, 경제효율성의향상, 친환경, 안전성과국제화추진, 세계시장개척과경제성장 에공헌하는길이라는것이다. 이어서, 2014 년 6월, 경제산업성에서는수소사회의실현을향한대처의가속을위한 수소연료전지전략로드맵 을책정하고지금까지진행해온에네팜의보급확 208 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 209

119 대, 연료전지자동차시장의정비에덧붙여수소발전의본격적인도입과같은수소수요의확대와이에대응한수소공급망의구축필요성을제시하였다. 그리고 2015년에개정된 일본재흥전략 2014 에서이로드맵에입각한필요조치를취했다. 아베노믹스에따라시작된경제의선순환을일과성이아닌, 지속적성장궤도가되도록하는것을겨냥해서, 새로운일본의재흥전략에서는 전략시장창조플랜테마 2: 청정하고경제적인에너지수급의실현 중에수소사회의실현을향한로드맵실행을내걸고, 수소연료전지전략로드맵 을근거로수소의제조부터수송 / 저장및가정용연료전지와연료전지자동차등의이용에이르기까지필요한조치를착실히진행하는것과, 산학관으로구성된협의회에서진척상황을모니터링하도록정하였다. 수소는원유정제시나오는가스등미이용에너지, 재생에너지로부터만드는것뿐만아니라지정학적리스크가낮은지역으로부터싼값에공급받는것을검토하고있다. 특히일본은연료전지분야특허출원건수, 에네팜상품화및보급등으로볼때경쟁력이높고, 일본의자동차산업이고용의 10%, 수출의 20% 를점하는기간산업임에도국제적인경쟁이격화되고있어연료전지자동차라고하는새로운영역에서세계를선도하는것이산업경쟁력확보관점에서중요하다고분석하고있다. 앞으로국제표준화를포함한적극적인해외전개를주도하여연료전지자동차의세계시장을선도해나간다는전략이다. 일본의정책현황을요약하자면크게 3가지로요약된다. 첫째, 일본의소재및자동차산업의강점을살려새로운시장을주도해나가겠다는장기적지속적전략을책정했다. 둘째, 수소제조 / 저장 / 수송 / 이용을아우르는모든분야에대량공급및저가화를위한기술개발을지속적으로추진한다. 셋째, 연료전지자동차및인프라보급대책을아베정권의전폭적인지원과지자체및산학관협력으로추진하고있다는것이다. 수소공급이용기술연구조합 (HySUT, Research Association of Hydrogen Supply Utilization Technology) 는수소공급인프라의구축과비즈니스환경의정비를목적으로하여 2009 년 7월에설립된법인으로, 수소공급에의한저탄소사회의실현을목표로에너지관련기업 13개사로활동을시작하였으며, 현재는자동차회사도참여하여 23개의조합원사가있다. 연료전지자동차및수소공급인프라의일본내규제적정화, 국제기준조화, 국제기준화에대한연구개발, 연료전지자동차및수소스테이션용저비용기기시스템등에관한연구개발, 수소스테이션안전기반정비에대한연구개발등을수행중이다. 16) 16) 독일독일도지속가능한에너지공급과환경오염저감에목표를두고수소를수송용으로적용하기위해 1970 년대부터연구프로젝트를진행하였으며, 다임러벤츠사의주도로 1983~1987 년수소를연료로하는자동차의개발이진행되기도하였다. 1998년 " 수송에너지전략 "(Transportation Energy Strategy) 이산업체와정치인들사이에수송분야의대체에너지개발을목적으로시작된이래, 그결실로 2003 년도에클린에너지파트너십 (Clean Energy Partnership) 이만들어졌다. 이프로젝트의목적은연료전지, 고압수소저장뿐만아니라, 내연기관, 액체수소저장등수소연료자동차를실증하는것이었다 년이후로는수소에대한모든국가과제가국가혁신프로그램 (NIP, National Innovation Program) 으로합병되었으며, 국가수소기구 (NOW, National Hydrogen Organization) 의관할을받았다. 이프로그램하에서연방정부와기업이동등하게투자하여 10년간 14억유로를투자하고있으며, 연구와실증을통해시장진입을도모하고자하고있다. 독일은 2050 년까지 1990 년대비 80% 의온실가스저감을목표로하고있다. 재생에너지전기를수소나메탄으로전환하여저장하는 P2G(Power-to- Gas) 개념으로수소, 산업, 열공급, 발전등다양한분야에적용하고자하고있으며, German Energy Agency ( 가중심적인역할을하고있다. 단기적인실증을위한계획외에도장기적으로수소인프라를어떤방식으로확대할것인가에대한구체적인로드맵을만들려는노력에의해, 독일의 H2Mobility 파트너쉽은 2023년까지약 400개소의스테이션을건립하는데합의하였으며, 전체적인투자액규모는 350백만유로정도가될것이라고보고있다. 17) 대도시에는 10개소이상, 대도시를잇는고속도로에서는최소한 90km 마다 1개소의스테이션등총 400개소의수소충전인프라를만드는것을목표로하고있다 영국영국의수소연료전지연구허브 (The Hydrogen and Fuel Cell Research Hub, H2FCsupergen) 는, Research Councils energy programme 에의해자금지원을받 17) 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 211

120 으며, 수소연료전지분야의핵심이슈를해결할목적으로만들어졌다. 18) 영국의에너지, 저탄소에너지시스템에있어서, 수소연료전지의영향에대해서연구하며, 정책 / 사회경제적측면, 시스템, 안전, 교육 / 훈련, 수소생산, 저장, PEMFC, SOFC/ 고온수전해, 집적화 / 연계등의내용을포함하고있다. 영국의북서잉글란드 (North West England) 를잇는수소연료의확산에관한파트너십 (Greater Manchester Hydrogen Partnership) 은맨체스터지역과맨체스터메트로폴리탄대학간에이루어진것으로수소연료의효율적인생산과함께수소연료사용가속화에주안을두었다. 19) 2013 년, 영국정부와산업체가협력하여 2030 년까지영국에 160 만대의연료전지자동차보급로드맵을검토한보고서를내놓았다. 20) 처음도입할때, 소비자가구입하는신차의 10% 를연료전지자동차로하고, 인구집중지역에 65개소의수소스테이션을설치하면초기의연료전지차판매를위한수소충전수요를충분히감당할수있다는것이다 년쯤이면수소는디젤과가격경쟁력을가지게되며, 디젤이배출하는이산화탄소보다 60% 정도가낮으며, 2030 년쯤이면재생가능에너지원으로생산이됨에따라 75% 까지낮출수있고, 2050 년경이면 100% 낮추게된다고본다. 연료전지자동차판매증가에따라 2030년경이면 1,150 개소로스테이션이늘어나며, 수소의 51% 는재생전원을이용한수전해로생산되어, 2030 년경이면연간 3백만톤의이산화탄소를저감하게된다. 연료전지자동차는 2060 년경에는 30~50% 의시장점유율을갖게된다. 영국이초기의수소스테이션인프라에들이는비용은 2030년까지 400백만파운드로추산된다고한다. 전문가들은 (1) 정부의일관성있는정책 (2) 초기의정부지원이반드시필요하다고말하고있다 우리나라우리나라수소에너지분야연구개발역사를보면 1970 년대말관련기초연구가시작 18) 19) 20) sees- up-to-16-million-fuel-cell-vehicles-on-uk-roads-by-2030 되기는하였으나미미한수준이었으며, 1989 년당시과기처의지원을받아, 한국에너지기술연구원이연구총괄하여수소관련기초연구 ( 열화학 / 광화학 / 생물학적수소생산, 수소저장, 안전기술등 9개과제 ) 를대학및타연구소와공동으로수행하였으나 1단계 (1989~92 년 ) 의연구지원 ( 총약 3.5억원규모 ) 으로중단되었다. 이후 G7 과제에포함되지못함에따라산업부의대체에너지기술개발사업및관련연구소에서의중장기연구계획에따른연구로수행되었다. 1988년부터시작된산업부의대체에너지기술개발사업은 년까지수소분야 49개과제에대하여 936억원 ( 정부 618억원 ) 을지원하였다. 1992~2003 년까지수소분야 16 개과제에대하여 87.8 억원 ( 정부 62.2 억원, 민간 25.6 억원 ) 을지원한것과비교한다면, 2000년대이전은대학중심의기초연구, 2000년이후는단기실용화위주로개편하는경향이커졌음을보인다 년한국과학기술정책연구소에서는새천년기획조사연구를통해수소에너지분야를유망기술후보로선정, 수소에너지의중요성을인식하였으며, 이후미래부 ( 당시과학기술부 ) 는 2000 년 수소제조기술개발기획연구 를거쳐 고효율제조기술개발사업 을광화학수소, 생물학적수소, 열화학적수소등 3개분야에 2000 년 10월부터 2005 년 9월까지약 60억원규모의투자를계획하고시작하였다. 이후, 수소에너지의중요성에대한인식강화로, 수소에너지연구확대를위해미래부에서 고효율수소제조개발사업 ( ~2005.9) 을 3년간 25억원을투입한후 2003년 9월조기종료하고, 이사업내용을포함시켜, 2003 년 10월부터 21세기프론티어사업 으로서, 9년 6개월간연 1백억원규모의투자계획으로 고효율수소에너지제조저장이용기술개발사업단 ( 이하수소에너지사업단 ) 을출범시켰다. 에너지주무부처인산업통상자원부에서도 5년계획으로수소연료전지사업단을 2004년출범시켰으며, 미국이주도하고창설한 IPHE 뿐만아니라 IEA-HIA 에도가입하는등수소연료전지분야의연구개발에힘을쏟았다. 이후사업단운용기간종료에따라한국에너지기술평가원에서이를이어받아연구지원중이다. 이외에도국토해양부와중소기업청, 환경부등에서도소규모이기는하지만, 수소연료전지분야의과제를지원하여왔다. 우리나라에서그동안진행되어왔던대표적인수소분야의연구개발사업에대하여요약하면 [ 그림 3/2/1-4] 와같다. 212 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 213

121 이후연구재단에서관리하는자기냉각액화물질융합연구단 (2011~2016, 5년 ) 사업으로연간 40억원이상을투자하여수소액화기술과자기냉각기술및액화수소저장용기용수소차단기술, 액화용기건전성평가및안전기술등을개발하여왔다. 수소에너지분야가일자리창출과산업화에의미있는수치의기여를하기위해서는좀더시간이필요하다. 연구재단에서는학연을대상으로수소분야의기초연구를꾸준히지원하여오고있다. 이중에는광전기화학적수소제조기술, 수전해기술및신물질을이용한수소저장방법등이포함되어있다. (1) 미래창조과학부사업 [ 그림 3/2/1-4] 정부지원연구개발사업 프론티어수소에너지사업 ( 수소에너지사업단 21) ) 의경우, 2003 년 10 월에시작하여 2013 년 3 월종료되었으며, 화석연료의고갈과환경오염에대처할수있도록재순환이 가능한수소에너지의제조 저장 이용분야의원천. 핵심기술을개발하고실증하는 분야에 870 억원의정부지원을포함하여 999 억원이투자되었다. 사업종료시점 (2013 년 3 월 ) 기준으로, 총 830 편의논문, 특허출원 392 건, 특허등록 184 건, 기술이전 25 건, 사업화 5 건, 해외로의기술수출등이이루어졌다. < 표 3/2/1-7> 미래창조과학부의대표적인연구개발사업내용 사업명사업기간및예산내용 고효율수소에너지제조저장이용기술개발사업단 ( 수소에너지사업단 ) 자기냉각액화물질사업단 차세대수소에너지원천기술개발 ~ (9 년 6 개월 ) 국비 870 억원등총 999 억원 2011~2016(5 년 ) 2014년 40.3 억원 2015 년 42.3억원 2015~2020년 (6년), 총140억원내외 열화학, 광화학, 생물학적수소제조성능향상 금속 수소화물및나노재료등을이용한수소저장기술개발 리니어동력 / 발전 (5kW) 및수소센서고성능화 수소액화기술, 액화물질저장용기, 액화용기건정성평가및안전, 수소저장용수소차단층, 자기냉각재료및기술개발 - 세계최고수준의수소생산원천기술확보 - 차세대고용량수소저장원천기술확보 (2) 산업통상자원부수소연료전지사업단및한국에너지기술평가원국가연구개발사업의신 재생에너지중수소분야는수소사회기반구축을위한수소제조, 수소저장, 수소수송 공급기술및안전성확립을위한기술개발추진을추진하였다 년현재제조분야 9개, 저장 3개, 기타 1개등총 13개과제가진행중이며. 이를통하여수소충전소용 87MPa 수소저장용기, 수소제정분리용다공성금속지지체, 수소생산단가저감을위한 PEM 수전해스택개발과단기적성과를내기위한핵심기술개발이이루어지고있다. < 표 3/2/1-8> 산업통상자원부수소분야연구개발비지원실적 (2009~2016) ( 단위백만원 ) 연도 수소 2,985 2,881 3,499 1,850 4,460 3,386 3,350 4,892 자료 : 에너지기술평가원연료전지 PD 수소분야의지원방향은수소충전소및연료전지자동차보급계획에맞추어수소충전소관련부품, 설계기술개발로가격저감을위한기술을확보하여, 우리나라에적합한수소충전소보급사양을개발하고수소충전소국산화비율을향상하는데두고있으며, 기술개발이후바로설치가가능한실증연계위주의지원이이루어지고있다. (3) 원자력수소사업수소연료전지분야의개방형평가보고서 22) 에따르면, 교육과학기술부 ( 현미래창조 21) 21C 프론티어사업 - 미래를향한 10 년의도전 (2013) 미래창조과학부 ( 재 ) 연구개발성과지원센터 22) 국가연구개발사업 수소연료전지분야, 개방형평가보고서 11 (2011) 한국과학기술기획평가 214 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 215

122 과학부 ) 의원자력기술개발사업내원자력수소관련내용은이산화탄소를배출하지않으면서수소를경제적으로대량생산할수있는원자력이용수소생산시스템을개발하는것이다. 사업은 1997년부터시작되어계속지원되고있으며, 성과목표는경제성있는수소를대량생산할수있는수소생산시스템 ( 초고온가스냉각로, VHTR) 을 2026년까지개발하여실증을완료하는것이다. 초고온가스로설계기술개발을통해국제경쟁력있는고유설계기반코드를고유원천기술로개발하고, 최신기술을접목한핵설계, 열유체설계, 기계설계및안전성해석체계를구축하였고, 수소생산용열화학기술로는 IS(Iodine-Sulfur) 공정이연구되고있다 년 4월현재미래창조과학부예타대상사업으로선정되어기술성평가까지통과된상태이다. 적용가능한바이오수소의대량생산기술을확보하는것을목표로하고있다. 26) 한국해양과학기술진흥원은이를위해대량생산프로세스개발및최적화, 산업현장 에서의실증테스트, 반응기구축및경제성분석등의기술개발을진행할예정이다. (4) 기타 해양과학기술원 (KIOST) 은국토해양부의지원을받아 2009~2018 년, 10 개년동안 해양고세균을활용한바이오수소대량생산기술개발이란목표아래, 2009~2012 년 1 단계사업기간동안해양고온성고세균 Thermococcus onnurimeus NA1 을이용 하여균주개량, 배양기술개발, 100 리터실증생산및경제성평가를수행하여개미산, 전분, 일산화탄소등재생자원으로부터고효율의바이오수소대량생산가능성을확 인하였다. 1 단계가완료된 2012 년결과, 해양고온성고세균 Thermococcus onnurimeus NA1 의수소생산기작규명및수소생산설계도작성, 5~100 리터고온혐기성배양기 구축및운용, 야생형대비 2 배이상수소생산성이향상된우수균주개발, 세계최 2 3 )2 4 )2 5 ) 대바이오수소생산성의배양기술개발등의성과를달성하였다. 이후 2014 년 7 월바이오수소생산실용화기술개발기획을마치고 2015 년 12 월 KIOST 주관으로 1 단계사업 ( ~2017.5) 을진행중이다. 이과제는해양수산부산 하의한국해양과학기술진흥원 (KIMST) 에서모니터링하고있으며, 향후 5 년간총 200 억원을투자하여 2019 년까지 10 톤규모의데모플랜트를구축하고실제산업현장에서 23) 24) C%88%98%EC%8 6%8C&ord=0 25) [ 그림 3/2/1-5] 바이오수소생산을위한모식도 (5) 산업체및지자체의움직임탄소를환원공정과에너지원으로동시에사용하는철강산업은국가총 CO2 배출량의 15.1%, 제조업부문의 37.3% 를차지하는최대 CO2 배출원이다. 철강제선 ( 고로 ) 1톤생산공정에서 CO2톤 ( 직접 : 1.87 톤 / 간접 : 0.13 톤 ) 이발생하는데, 철광석내산소제거를위한환원반응에서 63%, 에너지원에서 37% 의 CO2가발생된다. Post-2020 으로 30 년 BAU 대비 37% 감축이필요하나철강업현존기술로는사실상불가능 27) 하여근본적인 CO2 저감대안이절실하다. 선철제조를위한환원제로기존석탄 (C) 을수소 (H2) 함유가스로대체하여 CO2 배출을 10% 이상최대 30% 까지저감하는수소환원제철이유력한대안으로보고있어, 일본정부는 COURSE 50 Project에 250억엔을지원하여 '50년까지온실가스 30%(10% 수소환원, 20% CCS) 감축을목표로현재파일럿플랜트를건설중 26) 27) 현존기술 ( 철강 ) 로는에너지절감등을통해 3% 내외수준의감축전망 216 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 217

123 (2008~2017) 이다. 국내철강업계에서도, 철강업계의온실가스방출문제점을해결하기위하여컨소시엄을구성하고수소환원제철공정을개발하는 CO2 free 차세대제철기술 사업을수립하여산업부에서예비타당성조사를통과했으나 (2011.8) 국회예산결산위원회에서예산확보단계에는이르지못했었다 (2012). 하지만향후수소환원제철공법의상업화적용을위한제철공정의 CO2 저감평가모델구축등선행연구가필요하다고보고, 2015 년말제7 차산업핵심기술개발사업신규지원대상과제로 제철공정 CO2 저감방안평가모델구축 에대한기획과제 ( ~ ) 를공모선정하여 33.4 억원을들여수행중이다. 향후포스코와인천제철을중심으로 5년간집중적으로과제를수행할예정이다. 수소환원제철이상용화될경우방대한신규수소시장이형성될전망이다. 현대자동차는 2013 년 3월에연간 1,000 대규모의수소자동차생산시설을구축하였고 28), 동년 7월에는울산인근화학공업단지의부생수소를활용한연료전지수소타운 (140 가구 ) 을정부 52 억원, 울산시 19 억원, 민간 17 억원등총 88억원이투입되어완공되었으며, 향후 5년간의모니터링을울산테크노파크에서맡아운영중이다. 2 9 )3 0 ) 2014 년경상북도는산업부가공모한에너지융복합지원사업으로포스코에서생산되는부생수소를활용해포항에공공기관과복지관, 실내수영장등에수소연료전지 35대를비롯해수소배관, 모니터링시설, 홍보관등수소연료빌리지타운을조성 31) 하기위해공모하였으나무산되었다. 석탄또는바이오매스로부터수소생산도가능하다. 서부발전은국내최초로 380MW 급 IGCC 플랜트 32) 를건설하여시험운용중이며 1일 20톤급의석탄가스화연구설비를개발하는등석탄합성가스생산설비인프라를구축하고있다. IGCC 는석탄합성가스를제조해전기를생산하는고효율청정석탄발전이며수소생산, 액화석유, 대체합성가스, 이산화탄소포집등다양한연계기술로확대가용이한장점을가지고있다. 한국서부발전과한국가스공사는업무협약을체결하여, 석탄합성가스이 28) 29) ( 울산수소타운홈페이지 ) 30) 31) 32) 가스화복합발전기술 (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle) 이란, 주로석탄과같은고체연료를고온 고압의가스화기에서수증기와함께한정된산소로불완전연소및가스화시켜일산화탄소와수소가주성분인합성가스를만들어정제공정을거친후가스터빈및증기터빈등을구동하여발전하는기술을말한다. 용청정가스연료개발을위한 R&D 공동기획및시행, 국내청정가스연료산업발전을위한정부 R&D사업공동참여등을추진해나갈계획이다. 33) [ 그림 3/2/1-6] 울산수소타운개략도포스코는자회사인포스코그린가스텍을설립하여, 석탄을원료로한국내최초연산 50만톤규모합성천연가스 (SNG) 공장을 2011 년 6월착공 2015 년 1월부터여수, 광양, 여천일대의화학업체에공급할예정 34) 이었으나시장상황변화로 2016 년 5월포스코에합병되어상반기중광양제철소내발전시설에공급하고, 향후외부시장에판매를추진하는것으로하고있다. 35) 합성천연가스공정상가스화물질의정제로수소생산이가능하다. 석탄또는바이오매스로부터합성가스생산을위하여, 바이오매스혼합석탄가스화기술, 고발열량폐기물및슬러지가스화합성가스재순환기술및 CO, H2 생산비제어기술, 폐기물의플라즈마열분해가스화에의한수소회수기술개발, 폐기물의플라즈마가스화용융-수소회수 -연료전지발전실증, 분산전원용바이오매스가스화기술개발등다양한기술의개발을그동안에너지기술기획평가원에서지원하여온만큼상황변화에맞추어상용화하여적용하려는시도가이어질것으로보고있다. 33) 34) 35) 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 219

124 한국가스공사는지난 2000년수소에너지기술개발을시작한이래 2007년천연가스를원료로한수소스테이션을준공해현재까지운영하고있으며, 다양한수소제조장치기술개발을수행해왔다 년네덜란드수소제조장치제조업체인 HyGear 社와 MOU를체결하여, 수소스테이션및 HCNG 충전인프라에적용할수소제조장치기술개발을위해상호협력하기로했다. 36) 수소충전소보급계획이구체화됨에따라충전소보급과관련한준비가본격화될것으로본다. 1) 미국 2005년 12월 31일이후부터, 3만달러를넘지않는수준에서수소인프라비용의 30% 를세제혜택을주었다. 여러군데스테이션소유자는각각에대해서따로적용을받는다. 주택용연료충전기구입소비자는 1천달러지원을받으며, 법에따라 2014 년 12월 31일종료하였다. 37) 수소공급스테이션사업의미국의 " 퍼스트엘리먼트퓨얼 "( com/) 은미국캘리포니아주에서연료전지자동차용수소스테이션설비를정비하겠다고발표했다. 38) 이회사는캘리포니아에너지위원회로부터보조금을얻어캘리포니아주내에서개인용수소공급망의건설을추진하고있다 만달러의대규모계약을수소공급장비업체인에어프로덕트와맺고처음에건설되는 19곳의수소스테이션에설비의공급을받는다. 2) 독일독일의 H2Mobility 파트너십은 2023 년까지약 400개소의스테이션을건립하는데합의하였으며, 전체적인투자액규모는 350 백만유로정도가될것으로보고있다. 첫단계 4년간에 100개소의스테이션을짓겠다는계획은연료전지차량의초기시장진입을도울수있을것으로보고있다. 3) 일본 [ 그림 3/2/1-7] 포스코의합성천연가스공정 ( 자료 : 4. 국내 외보급현황수소스테이션은 2013 년기준, 전세계 182기가운영중이며, 지역별특성및수소생산방법을고려하여구축되고있다. 북미지역은현재 72 기로 2020 년에는 250 기. 유럽은현 80기에서 2020년 550기, 일본은현 22기에서 2025년 320 기를목표로하고있다. 36) 연료전지자동차의 2015년시장출시를목표로, 석유, 도시가스, 산업용가스분야의기업체와협력하여 4개대도시를중심으로 100 개소의스테이션을확보할계획이며, 가솔린주유소와병설을가능하게하는등의법규정비를통하여스테이션의건립가격을낮추기위한노력을하고있다 년의스테이션건설비용은 550 백만엔으로 2015년목표는 360백만엔이다. 수소스테이션설치는초기투자비가많이들기때문에정부가 연료전지자동차용수소공급설비투자보조사업 으로설치비의일부를 차세대자동차진흥센터 (NEV) 를통해보조금으로교부하고있다. 보조금상한액 37) 38) Fuel%E2%80%99s Million-Deal-Air-Products#.VERnUuawc-V) 220 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 221

125 은규모와공급방식에따라최대 280 백만엔까지가능하다. 39) 2014 년 6 월까지, 2013 년도분은 18 건, 2014 년도분은 23 건으로합계 41 건의교부가결정되었다 년수정 된수소연료전지전략로드맵 40) 에따르면 2025 년 20 만대연료전지자동차, 320 개소의 수소충전소건설을목표로하고있다. 4) 우리나라 국내에는그동안시범사업으로운영되어온곳중사업종료되어미가동중인곳을 제외하면, 총 8 기정도가운영되고있으며, 실제일반인의접근이가능한상업용시설 은 4 기정도에불과하지만, 2015 년 12 월 8 일 < 표 3/2/1-9> 41) 와같이 2020 년누적 9 천대의연료전지차와수소충전소 80 기건설을목표로구체적인세부계획을마련중이 다. 또한충남이제안한 수소연료전지차부품실용화및산업기반육성사업 이기획 재정부의예비타당성조사대상에 2015 년에선정되어검토되고있는단계이다. 42)43) < 표 3/2/1-9> 친환경차보급 인프라구축목표 ( 누적 ) ( 단위 : 천대, 기 ) 전기자동차 수소자동차 차량 공공급속충전소 ,000 1,400 차량 충전소 < 표 3/2/1-10> 수소연료전지차보급대수와수소충전소구축대수비교 구분보급초기보급활성화자생성장 FCEV 보급대수 1 만대 10 만대 100 만대 수소충전소용량 ( 개소당 FCEV 최대운영가능대수 ) 250kg/day (FCEV 500 대 / 개소 ) 500kg/day (FCEV 1,000 대 / 개소 ) 1500kg/day (FCEV 3,000 대 / 개소 ) 수소충전소구축대수 20~80 개소 100~400 개소 300~1,300 개소 39) 40) 41) 산업통상자원부자동차항공과보도자료 42) 43) 구분 보급초기 보급활성화 자생성장 누적시장 400~1,600 억원 0.2~0.8조원 0.6~2.6조원 5. 표준화동향과향후방향적어도수소는오랫동안산업용시장과관련산업이있어왔기에수소에너지기술에대한산업측면에서는수요는상존한다. 기존의원유, 가스, 석탄등의에너지뿐만아니라현재관심을끌고있는셰일가스도언젠가는고갈될화석연료이다. 석유가격이급등했던 30여년전에는석탄이나오일셰일을이용한합성연료, 20여년전에는메탄올, 20년전에는전기 ( 배터리자동차 ), 10년전에는수소연료전지, 6년전에는에탄올이나바이오연료, 3년전부터는전기자동차나플러그인하이브리드차량과같은전기구동차에전략적인관심이집중되었다. 상황에따라관심대상순위가변화되더라도지속가능한미래를위해서는태양에너지 ( 풍력등자연에너지포함 ) 를활용하는에너지기술과이들간의융합, 타에너지원과의에너지믹스가화두가될것이며, 수소의역할도그중하나임은자명하다. 재생에너지는청정하고지속가능한에너지이면서, 인류가필요로하는에너지 (15 테라와트수준, 1테라와트는 와트 ) 의 1만배에달하지만, 기상조건에따른간헐적특성과수급의불일치그리고상대적으로비싼발전단가가보급확대를방해하는요인으로작용해왔다 년 3월의동일본대지진에의한원자력발전소사고이후유럽국가를중심으로에너지공급중재생에너지비율을높이는정책을채택하여왔으며, 재생에너지공급확대를위해서는대규모에너지저장기술이필요하다. IPCC( 기후변화에대한정부간패널 ) 는 2012 년 5월에발표한보고서 44) 를통해, 적절한정책이뒷받침해준다면 2050 년까지재생에너지가세계에너지의 80% 를공급할수있다고전망하였으며, IPCC 제5차보고서에서도재생에너지의비중을획기적으로늘릴것을권고하고있다. 재생에너지저장방안으로서의수소이용해법의응용은단기간에재생에너지의전기그리드로의기여율을 10% 이상으로올려줄것이라는자료에서도알수있듯이 45), 향후에너지캐리어로서의수소역할이중요시될것이며, 재 44) 45) 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 223

126 생에너지를이용한수소제조기술의개발은궁극적인지향점이될것이다. < 표 3/2/1-11> ISO/TC 197 표준화된문서 국제기구를통한기술표준화는상용화를앞둔시점에서이루어지며, 기술주도국은이러한표준화를적극적으로주도하여상업화보급에기선을잡기위해노력하는것이일반적이다. 현재수소에너지분야의기술표준은 ISO/TC197에서이루어지고있는데, 활동의주목적은수소의생산, 저장, 수송, 측정및수소사용을위한시스템과부품에대한국제표준을만드는것이다 년 5월기준으로한국을비롯하여 20개의회원국, 13개의참관국으로구성되어있다. 46) 수소생산 (0*/6) 저장 / 이용 (4*/7) 품질, 안전 (1*/3) ISO ( ) 연료공정기술을이용하는수소발생기 - 효율측정 ISO ( ) 수소연료 - 생산규정 -PEM 용육상자동차를제외한모든장치 ISO ( ) 수소연료 - 생산규정 -PEM 용육상자동차 ISO ( ) 수소연료 - 생산규정 -PEM 용정치형 ISO ( ) 물전기분해를이용한수소발생기 - 산업및상업용 ISO ( ) 물전기분해를이용한수소발생기 - 주거용 ISO/TS 15869( ) 육상자동차용가스수소와수소혼합 * ISO ( ) 액체수소 - 육상자동차연료시스템 - 인터페이스 ISO PAS ( ) 공항수소연료주입설비운전 * ISO 13985( ) 액화수소 - 육상차량용수소연료저장용기 * ISO ( ) 가스수소 - 도료차량연료주입연결장치 * ISO ( ) 이동용가스저장장치 - 가역성금속하이드라이드에흡착된수소 ISO/TS 20100( ) 가스수소 - 충전소 ISO ( ) 수소감지기 * ISO/TR ( ) 수소시스템안전을위한기본검토사항 ISO ( ) 연료공정기술을이용한수소발생기 - 안전 자료 : 한국정밀화학진흥협회, 포항공대신 재생에너지연구소괄호안은발간일, * 는 KS로제정된문서 현재제정또는개정중인문서는 < 표 3/2/1-12> 에정리하였는데, 2015 년초신규프로젝트로제안된것은다음과같으며, 2018 년도에새로이표준이발간되는것을목표로추진되고있다. [ 그림 3/2/1-8] 수소에너지기술은지속가능한미래를만드는핵심기술 2014 년말기준으로, TC197에구성되어있는작업반중소위 TC 197 Fueling Family 인 WG 19, 20, 21, 22, 23, 24는수소충전소와그에부속된설비를다루고있으며, 가장활발한활동을보이고있다. 2014년 6월기준으로 < 표 3/2/1-11> 과같이, 전체 16 종의표준문서가제정되어있고, 2005 년부터기술위원회가활성화되어매년 2건이상의규격이개발되고있다. - NWIP: ISO 16111:2008 의개정 ( 프랑스제안 ) - ISO :2008, ISO :2001 의개정 ( 미국제안 ) - ISO , , 문서의통합및개정 ( 일본제안 ) 이산화탄소의배출저감을위해서는재생에너지의역할확대가필수적이며, 수소는재생에너지의유력한저장수단이다. 연료전지기술을응용한전기화학셀에의한충방전기술과물분해수소제조및저장기술을조합한 " 수소전력저장및충방전시스템 " 은대규모, 장기저장, 가격, 충방전효율등에서우위가있다고보고있다. 47) 물분해수 46) 수소연료전지기술의국제표준 ( , 한국에너지공단신 재생에너지센터 / 포항공대신 재생에너지연구소자료 ) 47) 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 225

127 소와이산화탄소로화합물을만드는공정의가능성도검토 4 8 )4 9 ) 되고있다. 장기적인관점에서는직접태양빛을이용하여수소를발생시키는방법즉광생물학적또는광전기화학적방법으로만든수소를이용하여재생에너지활용의극대화를이끌어내야할것이다. 단기적으로는서비스수명의최적화와가격저감을위한수전해장치의부품개선, 풍력과같은부하변동이심한재생전원에맞는전기분해방식용 문서번호 ISO/ AWI (WG18) ISO/ AWI (WG18) 문서제목 수소충전소 - 육상차량용연료탱크 수소충전소 - 육상차량용연료탱크 - 열로작동되는압력제거장치 (TPRDs) 현재단계 WD WD limited date 프로젝트리더 Gambone, Livio Gambone, Livio 촉매와전해질개발, 수소저장소재를이용한분산전원용수소저장기술등수소제조및저장, 이용시스템효율과내구성을증대시켜상용화가능수준의경제성에도달하기위한노력이진행되고있다. ISO/ NP ISO/ CD 수소분리정제용 PSA 시스템의안전 가스수소 - 정치형저장용실린더와튜브 NWI CD < 표 3/2/1-12> 제 개정중인문서 ( 월기준 ) 문서번호 문서제목 현재단계 limited date 프로젝트리더 ISO/ DTR15916 TC197 수소시스템안전을위한기본검토사항 CD Schmidtchen, Ulrich ISO/ NP 이동용가스저장장치 - 가역성금속하이드라이드에흡착된수소 NWI 프랑스제안 ISO/ AWI (WG5) 가스수소 - 도료차량연료주입연결장치 WD ISO/ AWI (WG24) 수소충전소 -part 1. 일반사항 WD TR Schneider, Jesse & Dang Nhu, Guy ISO/ AWI (WG19) 수소충전소 -part 2. 디스펜서 WD Watanabe, Shogo ISO/ AWI (WG20) 수소충전소 -part 3. 밸브 WD Watanabe, Shogo ISO/ AWI (WG21) 수소충전소 -part 4. 압축기 WD Hall, Karen I ISO/ AWI (WG22) 수소충전소 -part 5. 호스 WD Hall, Karen I ISO/ AWI (WG23) 수소충전소 -part 6. 피팅 ( 접속재료 ) WD Hall, Karen I 48) feasibility-of-synthesising-methane-from-electrolytichydrogen-and-industrial-carbon-dioxide 49) partners-research-utilization-co2-using-renewable-energies 226 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 1 절수소에너지 227

128 제 2 절연료전지 는 600 대를국내 외에판매했다. 한국에너지기술평가원연료전지 PD 양태현 1. 개요 연료전지란연료의화학에너지를전기화학반응에의해전기에너지로직접변환하는발전장치로서, 연료전지스택, 연료변환장치, 주변기기 (BOP: Balance of plant) 및제어기술을포함하는통합기술이다. 기존화력발전대비연료전지발전은온실가스의주범인이산화탄소를약 40% 감소하고에너지사용량은약 26% 절감하는효과가있는신에너지기술로미국, 일본, EU의녹색산업중하나로경쟁적으로개발하고있다. [ 그림 3/2/2-1] 에서알수있듯이, 전세계연료전지시장은최근 5년간연평균약 30% 의빠른성장세를보여용도별로는정치형 (stationary) 이, 지역별로는아시아지역이가장빠른수준의시장확대를주도하고있다 년기준, 연료전지시스템의출하량은지속적으로성장하여총 50,000 대이상을보급하는 2012 년에비해거의두배에이르는결과를보였다. 출하된시스템의총전력규모는 180MW 이상이며정치형시스템이연료전지산업을주도하고있다. 지역적인면에서지난 5년간아시아국가특히일본과한국이연료전지시장을선도하고있으며 2013 년출하는 53% 성장세를보였고 2014 년 75% 로급격히성장했다. 연료전지유형별로는 MCFC, PEMFC 가발전용, 주택 건물용시장의주력기술로지속적인성장을하고있다. (Navigant Research ( ) & E4tech (2014)) 정부는 2009년제1,2차녹색성장 5개년계획, 녹색기술 R&D종합대책, 2013 년 ICT 기반에너지수요관리신시장창출방안, 2014 년온실가스감축목표달성로드맵등온실가스감축과신산업육성을위한정책을추진하며연료전지를주요기술로선정하였다 년관계부처합동연두업무보고를통해온실가스감축및신산업창출을위한 6개핵심기술에연료전지를선정하여기술개발지원확대를통해조기시장진입이가능할것으로기대된다. 국내발전용, 주택 건물용, 수송용연료전지시스템기술은선진국수준에 90% 이상도달하였다 년기준으로주택 건물용연료전지는약 3MW, 발전용연료전지는약 190MW 를국내에보급하였으며, 연료전지자동차 [ 그림 3/2/2-1] 연료전지용도별출하량 ( 대수 ) / 용량 (MW) 출처 : Navigant Research ( ) & E4tech (2014 년 년 ) (DOE Fuel Cell Technologies Market Report 2014 년 ) 228 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 229

129 가. 연료전지의원리 나. 연료전지의특징 물을전기분해하면수소와산소가발생한다. 연료전지는이와는반대로수소와산소로부터전기를생산하는전기화학적발전장치이다. H2 + 1/2O2 H2O + 전기, 열연료전지에서는전기와동시에열이발생한다. 연료전지의기본구성은연료극 / 전해질층 / 공기극으로접합되어있는셀 (cell) 이며, 다수의셀을적층하여스택을구성함으로써원하는전압및전류를얻을수있다. 일반적으로연료전지기본셀에서전기를발생시키기위하여연료인수소가스를연료극쪽으로공급하면, 수소는연료극의촉매층에서수소이온 (H + ) 과전자 (e - ) 로산화되며, 공기극에서는공급된산소와전해질을통해이동한수소이온과외부도선을통해이동한전자가결합하여물을생성시키는산소환원반응이일어난다. 이과정에서전자의외부흐름이전류를형성하여전기를발생시킨다. 첫째, 발전효율이높다. 종래의발전방식은연료의에너지로부터전기를얻기까지의과정에서열및운동에너지를포함하고있어서여러곳에서에너지손실이발생한다. 연료전지의전기발전효율은, 운전장치사용전력또는열손실등을감안하더라도 30~60% 이상이며, 열병합발전까지고려하면전체시스템효율은 80% 이상이다. 디젤엔진, 가솔린엔진, 가스터빈의경우출력규모가클수록발전효율이높아지는경향이있으나연료전지의경우출력크기에상관없이일정한높은효율을얻는것도큰이점이라고할수있다. 둘째, 저공해이다. 연료전지는기본적으로수소와산소를전기화학적으로반응시켜전기를발생하는발전장치이기때문에화력발전이나디젤발전기에서와같이연소과정이없으며, 발생하는것은전기와물, 그리고열뿐이다. 현재는천연가스, 석탄등의화석연료로부터수소를얻고있으나궁극적으로풍력, 태양광등의대체에너지를사용한물의전기분해로수소를얻게되면연료전지는이산화탄소와질소산화물 (NOx), 황산화물 (SOx) 배출이전혀없는무공해에너지시스템으로자리매김할것이다. 연료전지는모듈형태로제작이가능하기때문에발전규모조절이용이하고, 설치장소의제약이적다는것도최근부각되는연료전지의장점이다. 일반적으로연료전지는규모에따른에너지전환효율의변화가크지않다. 다시말해소형에서도높은에너지전환효율을기대할수있다는것이다. 이때문에연료전지는수 W급에서수십 MW급까지다양한용도로사용하는것이가능하다. 또한, 연료전지는소음, 유해가스배출을획기적으로낮출수있어도심어디에도설치가가능하다. 다. 연료전지의종류 출처 : 연료극 (Anode) 반응 H2 2H + +2e - 공기극 (Cahode) 반응 1/2O2 + 2H + +2e - H2O 전체반응 H2 + 1/2O2 H2O [ 그림 3/2/2-2] 연료전지의기본구성 연료전지는전해질의종류에따라고분자전해질연료전지 (PEMFC), 인산형연료전지 (PAFC), 용융탄산염연료전지 (MCFC), 고체산화물연료전지 (SOFC), 알칼리연료전지 (AFC), 직접메탄올연료전지 (DMFC) 등으로구분된다. 이들은작동온도에따라다시고온형과저온형으로구분된다. 650 이상의고온에서작동하는고온형연료전지인 MCFC 와 SOFC는, 고온에서반응성이우수하기때문에전극촉매로니켈을 230 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 231

130 비롯한일반비귀금속계촉매를쓸수있고, 높은발전효율의장점이있다. 그러나기 동및정지시간이길며열충격에취약한단점이있어장기운전에적합한발전소나 대형건물등에적합하다. 200 이하상온에서구동되는저온형 PAFC 와 PEMFC, DMFC 는, 시동시간이짧고부하변동성이뛰어난장점이있으나, 고가의백금촉매의 사용이필요하며비교적낮은효율이단점이다. 기동 / 정지가용이한수송용, 이동전 원, 백업전원, 가정용열병합발전시스템으로사용되고있다. 연료전지의종류에따 른특성을 < 표 3/2/2-1> 에나타내었다. < 표 3/2/2-1> 연료전지의종류 종류 / 특징고온형연료전지저온형연료전지 구분 용융탄산염연료전지 (MCFC) 고체산화물연료전지 (SOFC) 인산염연료전지 (PAFC) 알칼리연료전지 (AFC) 고분자전해질막연료전지 (PEMFC) 직접메탄올연료전지 (DMFC) 작동온도 550~ ~ ~250 50~120 50~100 50~100 주촉매 Perovskites 니켈백금니켈백금백금 종류 / 특징고온형연료전지저온형연료전지 구분 특징 과제 용융탄산염연료전지 (MCFC) 발전효율높음, 내부개질가능, 열병합대응가능 재료부식, 용융염휘산 고체산화물연료전지 (SOFC) 발전효율높음, 내부개질가능, 복합발전가능 고온열화, 열파괴 인산염연료전지 (PAFC) CO 내구성큼, 열병합대응가능 재료부식, 인산유출 알칼리연료전지 (AFC) - 전해질에서누수현상방지 고분자전해질막연료전지 (PEMFC) 저온작동고출력밀도 고온운전불가능, 재료비 / 가공비높음 ( 고가의촉매및전해질 ), 낮은효율 (30~50%) 직접메탄올연료전지 (DMFC) 저온작동고출력밀도 고온운전불가능, 재료비 / 가공비높음, 메탄올크로스오버문제 연료전지는수 W 급휴대용전원에서부터수십 MW 급분산발전까지다양한분야 에적용이가능하다. < 표 3/2/2-2> 는연료전지종류별응용제품을구분한것이다. 전해질의상태 전해질지지체 전하전달이온 가능한연료 외부연료개질기의필요성 효율 (%LHV) 주용도 Li/K alkali carbonates mixture immobilized liquid YSZ GDC H3PO4 KOH 이온교환막이온교환막 Solid immobilized liquid - Solid Solid CO3 2- O 2- H + OH - H + H + H2, CO ( 천연, 석탄가스 ) H2, CO ( 천연, 석탄가스 ) H2, CO ( 메탄올, 석탄가스 ) H2 H2 ( 메탄올, 석탄가스 ) 메탄올 No No Yes Yes Yes Yes 50~60 50~60 40~45 - <40 - 대규모발전, 중소사업소설비 대규모발전, 중소사업소설비, 이동체용전원 중소사업소설비, biogas plant 우주발사체전원 수송용전원, 가정용전원, 휴대용전원 휴대용전원 < 표 3/2/2-2> 연료전지종류별응용제품제품종류 용량 연료전지 PAFC MCFC SOFC PEMFC DMFC 정치형 발전용수십kW - 수십MW 주택 건물용수kW - 수십kW 수송용 차량용수kW - 수백kW 선박용수백kW - 수십MW 휴대용 수백W - 수kW 수W - 수백W : 적용, : 일부고려, : 적용가능성희박 주 ) D.K. Gaman et. al., Fuel Cell Report to Congress, 2003년. p 국내 외시장동향한국, 미국, 일본을중심으로발전용연료전지, 주택건물용연료전지와함께연료전지차가판매되며초기시장이형성되고있다. 연구개발은한창진행되고있으며일 232 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 233

131 정규모이상의사업규모를가진기업의성장은시간이걸릴것으로예측된다 년시장은매출액규모 1.1 조원, 설치용량규모는약 170MW 이다. 산업 / 발전용연료전지시장은전체매출액의 60%, 출력의 70% 를차지하고있다. 지역별로미국, 한국에서의발전용시장은 Bloom Energy의 SOFC, FuelCell Energy와포스코에너지의 MCFC, 두산퓨얼셀의 PAFC 에의해주도되고있다. 일본의가정용시장은파나소닉, 도시바의공동브랜드 Ene-Farm PEMFC 가주도하고있다 년에발표한일본후지경제연구소의전망에따르면해외연료전지시장은 2013 년 1조원에서 2030 년 64.9 조원으로약 65배증가할것으로기대된다. 용도별로는연료전지자동차시장이 2013 년 10 억원규모에서 2030 년 48조원규모로 48,000 배증가하여최대성장부문으로예상된다. 업무 / 산업용시장은 2013 년 0.7 조원에서 2030 년 6.8 조원으로 9.7 배, 가정용연료전지시장은 0.3 조원에서 7.9 조원규모로 26배성장을전망하고있다. 연료전지시장은발전용을주축으로, 2020 년경주택 건물용에서 2030 년이후에는수송용시장이주도할것으로예측된다. 연료전지차는수소인프라의보급과연계하여시장이확대될것으로예측하고있다. 수만대규모의양산은 2020년이후에시작될것이며승용차형차세대모델개발과, 내구성향상, 저가화개발에주력하고있다. 국내연료전지시장은 2014 년을기준으로총보급량 천 toe 규모로최근 5년간연료전지보급량은빠르게증가하고있다. 그비중은신 재생에너지전체보급량의 2013년 1.2% 에서 2014년 1.7% 로비중이전년대비 62.9% 증가하였다. 2011년전체신 재생에너지공급량의 0.8% 에서 103% 증가하였다. 발전량을비교하면 2013 년전체신 재생에너지발전량의 2.7% 에서 2014 년 3.5% 로증가하였다. 특히 RPS 정책에힘입어발전용연료전지누적설치량이 170MW 수준에도달하였고평균이용율 90% 이상유지하고있어신뢰성이높은신 재생에너지수단임을입증하고있다. 주택 건물용연료전지의경우주택지원사업 ( 그린홈 100 만호사업 ) 을중심으로가정용연료전지열병합시스템의보급이이루어지면서 1kW 급소형 PEMFC 누적설치량은 3천대수준으로보조금시장에전적으로의존하는상황으로정책시장규모가작고시장성장률이낮아산업체의가격저감속도가낮은편이다. 연료전지산업은연료전지설비도입과연료조달을통한연료투입단계와전기및열을생산하는운영단계, 그리고자가소비또는외부로판매하는소비 / 판매단계로이뤄진다. 연료전지설비도입은포스코에너지, 두산, 에스퓨얼셀등의시스템제조회사주도로이루어지고있다. [ 그림 3/2/2-3] 세계연료전지시스템시장규모출처 : 2015 년연료전지기술시장장래전망, 후지경제연료전지는 LNG, LPG, 메탄올, 에탄올, 등유등화석연료, 부생수소, 신 재생에너지로부터얻는신재생수소, 바이오가스를연료로사용이가능하다. 현재연료로대부분 LNG를사용하고있으며가스공사, 지역도시가스회사가참여하고있다. 1kW 급가정용연료전지는자체적으로열과전기를생산하여자가소비후잉여전력은역송전을하나판매는불가능하다. 발전용연료전지의경우발전사, 특수목적법인 (SPC) 주도로 REC를확보하고전력과열을판매하여수익을얻게된다 년가정용연료전지 1kW 급시스템의기준단가는 27 백만원으로기존내연기관발전기대비수배에달해가격경쟁력이미흡한상태이다. 그리고주요연료인 LNG 가격은 2014 년기준 2011 년대비 33% 가상승되었으나시스템가격은 2011 년대비 13% 저감되어양산에의한가격저감효과가없어보급의장애물로작용하고있다. 가. 발전용연료전지분산발전이란통상수백 kw에서수십 MW까지의전력을소비처에서생산하고발전 234 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 235

132 하는방식으로중앙집중식발전에대응하는발전형식이다. 분산발전은발전소건설에따른 NIMBY 현상을피할수있고, 원거리송전에따르는 5-8% 정도의송전손실을막을수있는장점이있다. 또복잡한현대사회에서수요특성에맞춘발전방식을제공할수있는장점이있어향후그보급이크게기대되는발전방식이다. 일반적으로분산전원에적용되는기술은연소방식의소형터빈, 디젤발전기, 가스터빈등이있지만, 서브 MW 규모에서에너지효율이 30% 를상회하는기술은거의없는데반하여연료전지는시스템용량에관계없이 37% 에서 60% 이상의발전효율을가지고있어분산발전에보다적합한특성을갖고있다. 연료전지기술의과제는여전히경제성확보로시스템가격저감과 Grid parity 도달을위한발전단가저감이주요이슈다. 최근셰일가스상용화에따라연료비하락은연료전지의발전단가를낮출수있는절호의기회를제공하고있으나여전히높은설치가격은본격적인상용화의장애물로작용하고있다. 분산전원시장에서연료전지의설치가격은최소 200 만원 /kw 수준으로낮아져야하지만, 아직은 MCFC 와 PAFC 의경우약 400 만원 /kw 수준에머물고있어성능향상과학습효과그리고대용량화를통한가격저감노력이부단히요구되고있다. 로그램 (SGIP) 과한국 RPS 정책에의해주도되고있다. 세계적으로미국 FuelCell Energy/ 한국포스코에너지 (MCFC, 400kW + ), Bloom Energy (SOFC, 250kW), 두산퓨얼셀 (PAFC, 400kW) 등대표제조사에의해지배되고있다. Bloom Energy와 Fuel Cell Energy는미국연료전지발전시장을주도하며 California 주에 2013 년까지 131MW를보급하였으며 Connecticut 주에는 2013 년 12 월 14.9MW 발전소, 바이오매스발전소에 5.6MW 연료전지시스템을설치하였다. 국내에서는 RPS 정책의영향으로 2015 년기준누적설치용량은 184MW 로전체신 재생에너지설비설치용량 12.2GW 대비 1.5% 수준이다. 대표적인성과로는포스코에너지가 2013 년경기도화성에 58.8MW 급세계최대연료전지발전소를건설하였으며두산은 2017 년까지부산해운대에 30.8MW 급도심형연료전지발전소건설을진행중이다. 발전용연료전지시장은 2015 년을시점으로폭발적으로성장하여 2019 년까지약 605MW 가설치될것이며연평균약 31.3% 의성장을전망하고있다. 국내에서는 2018 년까지연료전지발전소건설계획용량은 481MW(19 개소 ) 로, 2016 년설치된연료전지용량 (171W) 의 2.8 배수준으로시장이확대될것이다. < 표 3/2/2-3> 국내외판매중인발전용연료전지대표제품비교 제조사 포스코에너지 FuelCell Energy 두산 Bloomenergy 후지전기 사진 정격출력 2.5MW 400kW 250kW 100kW 유형 MCFC PAFC SOFC PAFC 발전효율 47% 42% 53-65% 42% 특징 RPS 정책, 국내점유율 1 위, FCE 와기술제휴 미국 CEP 로부터원천기술인수 미국 CA 주 SGIP 정책으로급성장, SOFC 발전시장창출 유럽산업용발전시장진출확대 발전용연료전지시장은미국 California 주가시행하고있는자가발전인센티브프 출처 : Technavio Research 2015 년 [ 그림 3/2/2-4] 세계분산발전용연료전지시장전망 (2014 년 년 ) 236 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 237

133 나. 주택 건물용연료전지주택 건물용연료전지시스템은도시가스나 LPG를이용하여전기와열에너지를생산하는수백W- 수kW 급열병합발전장치이다. PEMFC 와 SOFC 가주로사용되고있으며발전효율 35-45%, 열병합종합효율은 90% 이상의제품이일본과한국에서출시되고있다. 주택 건물용연료전지의최대강국인일본은 2009 년 5월파나소닉, 도시바, 일본석유사의통합브랜드 'ENE-FARM' 을출시하여지속적인연구개발, 대규모실증및보급을통하여제품의고효율화, 장수명화, 저가화를진행하여 2015 년말약 150,000 대의시스템을보급하였다. 이중도시바의 PEMFC 모델은 700W 출력으로발전효율 39% 종합효율 94% 의성능을보이고있다. 현재보조금을제외한제품단가는 170 만엔으로경우에따라 25% 까지보조금및금융혜택이가능하다. < 표 3/2/2-4> 국내외판매중인주택 건물용연료전지제품비교제조사에스퓨얼셀두산도시바파나소닉아이신 건물용열병합발전시장규모가큰높은유럽시장은 2020년에약 8만대규모의건물용연료전지시장이형성되고차후본격적인보급이이루어질것으로예측된다. 이를위하여유럽에서는대규모실증사업이진행되고있다. 독일에서는 Callux 사업 ( ) 을통하여 PEMFC, SOFC 474 대를도입하여운전중이고, EU 12지역에 1,000 대를도입하는 Ene-Field 프로젝트 ( ) 가진행중이다. 일본주요연료전지회사들은유럽의보일러, 연료전지회사들과연합하여실증사업에참여하고있다. ( 파나소닉 -Viessmann, 도시바 -BAXI, BDR, 아이신 -Bosch) 국내주택 건물용연료전지시장은초기형성단계로규모가미미한수준이지만, 정부정책및기술개발에따라 2016 년이후시장규모가확대될것으로예측된다. 최근공공건물신 재생에너지설치의무화제도, 서울시녹색건축물설계기준등에의하여건물용연료전지시장이본격적으로형성되고있으며연평균 8% 수준의성장률과함께 2020 년에는최대 1,000 억원이상수준의시장 (CAGR 14.15%) 이형성될것으로예상하고있다. 다. 수송용연료전지 사진 정격출력 1kW 1kW 700W 750W 700W 크기 600 x 600 x 1,600 (576L) ( 온수저장용기일체형 ) 500 x 700 x 1,550 (542L) ( 온수저장용기일체형 ) 1,000 x 780 x 300 (234L) ( 온수저장용기분리형 ) 1,800 x 315 x 480 (272L) ( 온수저장용기분리형 ) 195x780x330 (50L) ( 온수저장용기분리형 ) 유형 PEMFC PEMFC PEMFC PEMFC SOFC 발전효율 36% 35.2% 39% 39% 51% 가격 ( 만원 ) 2,700 2,700 1,700 1,700 특징 누적보급 (2015 년말 ) 건설회사와협력규제시장개척 국내점유율 1 위 6000 대 / 년공장완공 최고종합효율 94% BAXI 와제휴 독일 Viessmann 과제휴 3, ,000 최고발전효율 BOSCH 와제휴 수송용연료전지는수소와공기중의산소를연료로전기를발생시켜모터를통해 차량을구동시키는시스템으로서, 탈석유시대에유력한대안이되고있으며, 에너지 사용량및탄소배출량을줄여도심환경개선에크게기여한다. < 표 3/2/2-5> 연료전지자동차의에너지절감및환경개선효과 항목 toe 649 1,297 7,783 14,268 20,754 33,726 53, , ,301 1,134,980 TOC 3, ,400 75, , , ,900 1,759,500 4,071,000 6,037,500 출처 : 현대차 수송분야의연료전지이용이시작된것은이미오래전부터이다. 최근북미에서는보조금없이도연료전지의이용이두드러지고있으며상당한숫자의연료전지버스가세계여러도시에걸쳐운행중인실정이다. 원가절감과연료전지시스템의대량생산을위한협업은 2013 년을기점으로활발히전개되었다 년 7월까지 3개의협업구 238 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 239

134 도 (BMW/ 도요타, Daimler/Ford, GM/ 혼다 ) 가형성되었다. BMW와도요타는 2013 년 1월, 2020 년까지연료전지시스템, 수소탱크, 전기모터등핵심기술을공유하고연료전지자동차플랫폼을공동개발하기로발표했다. 이로인해도요타는독일이라는중요한시장진입이가능해졌고, 그간수소연소엔진개발에주력해오던 BMW는연료전지자동차기술의도약이가능해졌다. 수십년간연료전지기술을개발해온 Daimler 와 Ford 는 2013 년 1월, 2017 년부터상용연료전지시스템개발의기술파트너로동맹에합류하였다. Daimler 는 2017 년까지개발될독일의인프라와기타여건에보다알맞은차량을개발하기위한전략이며, Ford 는상용연료전지자동차개발에대한상세계획이없는상태에서자동차부문의기술적수준을유지하기위한전략이다. 이어 2013 년 7월, 혼다와 GM은차세대연료전지시스템과수소저장기술개발을위한공동개발협약을진행하였다. 양사는전문기술의공유와양산단계에서규모의경제실현에대한이득을획득하는것으로목적으로한다. 혼다는 2015 년 FCX Clarity 를미국과일본에서출시하였으며유럽을그다음시장으로결정하였다. 간생산규모 1,000 대의준양산라인을세계최초로구축하였으며향후생산규모를 연간 10,000 대이상으로계획하고있다. [ 그림 3/2/2-5] 현대자동차투싼 ix 연료전지자동차와엔진모듈 < 표 3/2/2-6> 연료전지자동차사양비교 현대차토요타혼다 Daimler Car 모델명투싼미라이클래러티 - 사진 정격출력 100kW 114kW 130kW 미정 최고속력 160km/h 178km/h 170km/h 미정 주행거리 (1충전) 594km 501km 750km 600km 출시년도 2013년 2015 년 2016년 2017년예정 가격 8,500 만원 7,500 만원 (723 만엔 ) 7,900 만원 (766 만엔 ) 8,200 만원 (5 만파운드 ) 특징 세계최초양산화유럽, 미국수출 2015 년일본에서 700 대판매추정 스택크기 33% 축소출력 60% 향상 중형 SUV 2017 년모터쇼출시 우리나라에서는현대자동차가조기시장의이점을확보한기존업체를빠르게추 격하고있다. 현대자동차는 2011 년과 2012 년에걸쳐연료전지자동차의일련의실증 을마치고, 2012 년 9 월 ix35 Fuel Cell 을공개하였고 2013 년부터연료전지자동차연 [ 그림 3/2/2-6] 세계수송용연료전지시장전망 (2014년-2019년) 출처 : Technavio Research 2015 년특히유럽시장에서는 2014 년공공용및개인용연료전지자동차의제조와매출에서대다수를차지할정도로현저한성과를보인다. 구축한양산라인을통해제 240 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 241

135 작된첫 15대의연료전지자동차는 2013 년 6월덴마크 Copenhagen Municipality 로배송되었다. 이와더불어현대자동차는 2012 년 12월 Honda, Toyota, Nissan, infrastructure builer, Nordic NGOs와함께 2014 년부터 2017 년까지 Scandinavia 에서연료전지자동차와수소인프라를가져오기로하는내용의 MOU 를작성하기도하였다. 연료전지자동차시장은 2015 년이후본격적으로형성되어 2020년에는세계시장 34조, 국내시장 8천억원규모에이를것으로전망된다. < 표 3/2/2-7> 연료전지자동차시장규모항목 국내시장규모 ,659 3,659 3,659 5,402 8,117 32,470 45,800 59,530 국외시장규모 2,600 78,000 68,727 68, , , , ,059 3,388,236 6,211,764 신규시장창출형제품개발을지원하고있다. 수소분야는충전소저가화및보급 확대에주력하고있다. 향후시스템가격저감, 내구성향상, 제품신뢰성향상연구 에주력할계획이다. < 표 3/2/2-8> 주요국가수소연료전지 R&D 프로그램 국가프로그램명대상내용예산 한국 미국 신 재생에너지핵심개발사업 ( 산업부 ) Hydrogen and Fuel Cell (EERE) 수소연료전지수소연료전지핵심기술개발 295억원 ($26M) 수송용 수소제조, 운송, 공급기술연료전지 (PEFC) 기술기술타당성검증안전표준, 법제화등 $101M Basic Science 수송용수소, 연료전지기초원천 $19M $150M SECA (Fossil Energy) 발전용 SOFC 기술 $30M 3. 기술개발현황미국, 일본, 유럽, 한국주도로수소연료전지기술개발이진행되고있다. 대부분의국가는수송용연료전지인 PEMFC 기술과수소충전인프라에대한연구에우선지원하고있다. 미국의경우수송용연료전지의가격저감, 내구성향상기술개발에집중하며지게차, 백업전원의틈새시장확대를위해실증기술지원에주력하여자발적보급확산이이루어지고있다. 최근에는수소원천기술개발에지원을늘리고있다. 일본은수소연료전지기술개발부터보급을연계건물용, 수송용연료전지및수소충전소시장을주도하고있다. 특히 15만대이상소형가정용연료전지보급후업무용, 산업용연료전지개발을지원하고있다 년동경올림픽과연계하여연료전지승용차, 버스및충전소보급확대를위한경제성향상개발을주력하고있다. 유럽에서는건물용열병합발전시스템, 연료전지차, 수소인프라와더불어신 재생에너지를수소또는메탄으로저장하는 Power to Gas 기술개발에지원을늘리고있다. 발전용 MCFC, PAFC 의경우상용화단계에진입하여 R&D 지원규모는작은편이나수명향상, 발전단가저감에대한기술고도화연구는지원중이다. 국내에서는산업부신 재생에너지핵심개발사업을통하여수소, 연료전지기술개발을지원하고있다. 연료전지의경우수송용, 건물용연료전지 Supply chain 강화에집중지원하고있으며 일본 유럽 독일 SOFC 실용화추진기술개발사업 건물용발전용 상업용, 발전용시스템개발 수소이용기술개발사업수송용수소충전소보급기술개발 수소이용선도기술개발사업 수소사회구축기술개발사업 고분자연료전지이용고도화기술개발사업 FCH 2 JU uner Horizon 2020 NIP 수송용 수송용발전용수송용건물용 수송용발전용건물용 수송용건물용 P2G 저가고효율수소제조, 수소액화저장기술 수소에너지시스템및이용기술개발보급확대기반기술및부품소재양산공정개발 기간 : 년 2050 년저탄소경제로전환을목표로수소연료전지실증 기간 : 년수소차 / 수소버스, 수소충전소, 주택용연료전지실증 Power-to-Gas: 신 재생에너지저장기술 * 한국, 미국, 일본 2016 년기준 EERE : Energy Efficiency & Renewable Energy SECA : Solid State Energy Conversion Alliance FCH JU : Fuel Cell & Hydrogen Joint Undertaking NIP : National Innovation Programme Hydrogen and Fuel Cell technology $157M (167 억엔 ) $1.5B (13.3 억유로 ) $1.6B (14 억유로 ) 242 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 243

136 가. 발전용연료전지발전용연료전지시장은 2006 년상용화에성공한이후, 생산설비확장, 제품성능개선, 수명연장, 시스템최적화등을통해가격저감에박차를가하고있다. 이에따라수백kW 급이던발전용량을 MW급으로대용량화하고있는추세이다. 미국에서는 1976 년 IFC (International Fuel Cells, 현 UTC) 가 DOE 지원을받아 25kW급 PAFC 스택을개발하여 MW 급발전플랜트를실증하였으며 2009 년 400kW 급 PureCell Model 400을상용판매했다. 두산퓨얼셀은 ClearEdge Power를인수하며 PAFC 모든기술을보유했다. MCFC 기술개발은 1992년 Energy Research Corporation (ERC, 현 FuelCell Energy) 에서 120kW 스택을개발실증에성공하고 1996 년 2MW 급실증플랜트운전후 2003년상용모델 Dircet FuelCell을출시했다 년연간 46MW를생산능력을확보했다. 연료전지발전효율향상을위한 MW급연료전지 -터빈복합시스템개발을하는중으로 250kW 급 MCFC 와 60kW 급가스터빈을연계하여 4,000 시간실증및발전효율 52% 달성했다. 미국의발전용 SOFC는 200kW급이상중대형제품개발에집중하고있다. BloomEnergy 는미국내 100/200/250kW 급상용제품을개발하여 100MW 이상보급을진행하고있다. FCE와엘지퓨얼셀시스템즈 (LGFCS) 는미국정부프로그램 (SECA) 프로그램을활용하여 50kW, 200kW 실증사업을진행하였으며, 2017 년 200kW 제품상용화계획을발표했다. 일본의후지전기는 1985년 1MW PAFC 시스템을개발하여 1998년 100kW PAFC 상용시스템을출시했다. MCFC는 NEDO 주도로 1981년부터개발을시작하여 Kawagoe 에서외부개질형 1MW급플랜트건설, 200 kw급내부개질형발전시스템건설을추진하여 1999 년말부터운전을하여 5,000 시간의발전실적을확보했다. 미쯔비시중공업은히다치와제휴하여 MHPS를설립하여 23kW 급가스터빈과 183kW 급 SOFC 시스템을연계하여실증 (4,000 시간, 발전효율 52.1%) 을진행중이다. 포스코에너지 (MCFC) 와두산 (PAFC) 은국내발전용연료전지기술개발과시장을주도하고있다. 포스코에너지는 2012 년세계최대규모인 100MW/ 년생산설비를구축하였고 BOP공장, 스택공장에이어 2015 년셀공장을완공하여 MCFC 제조공정 의 100% 국산화를달성했다. 개질기를포함한연료전지플랜트전체를포괄하는시 스템분야에서는선진국의 90% 수준의기술수준을보유하고있다. 스택의구성요소는미국 FuelCell Energy 에대한의존도가높으며국내기업기술력은취약한상태다. 두산은발전용연료전지시장확대를위하여 2016 년말까지익산에 70MW 규모시스템생산공장을구축할예정이다. 미국공장을인수하였으나국내 Supply chain 은미약한상태로협력업체발굴에주력하고있다. SOFC 는정부지원으로 2012 년까지 100kW 이상의용량을갖는열병합발전시스템의개발이추진되었으나시스템측면에서는아직큰성과를보여주지못하고있다. kw급건물용스택기술을기반으로발전용 SOFC 대용량스택개발을추진할계획이다. < 표 3/2/2-9> 발전용연료전지주요 Player 별동향 국가업체명핵심기술특징 미국 일본 유럽 한국 FCE 발전용 MCFC, SOFC 1969 년창립후 MCFC 분야에서독보적기술보유 VPS( 캐나다 ) SOFC 연구개발, 2012 년말 100% 인수 FCES( 독일 ) MCFC 생산 / 판매법인 ( 獨연구소프라운호퍼지분보유 ) BloomEnergy 발전용 SOFC 전세계 SOFC 상용화선도기업 ( 미국내 100MW 판매 ) GE Soft Bank MHI Sunfire 포스코에너지 두산 LG 발전용 SOFC 건물용 / 발전용연료전지발전용 SOFC 건물용 / 발전용 SOFC 발전용 MCFC 발전용 PAFC 발전용 SOFC 최근 SOFC R&D 재개 2016 년 1MW급제품출시목표 Bloom Energy와 JV 설립 후쿠오카자사건물실증후적용확대 Hitachi와 JV 설립 250kW급 SOFC-가스터빈복합시스템실증中 2015 년 25kW 시스템을러시아고객사에 2기납품 2015 년 150kW SOFC를미국 Boeing사에서실증완료 연 100MW MCFC 일관생산체계구축 (2008년 BOP, 2011 년스택, 2015 Cell 공장준공 ) 국내 150MW 보급, SOFC 상용화개발중 2014 년 7월, ClearEdge 및퓨얼셀파워인수, PEMFC 및 PAFC 시장진입 2007년부터 MCFC 독자개발추진, 2013 년조직해체및사업철수이후사업재진입, 70MW급공장증설추진중 2012 년그룹신성장동력사업으로선정, Rolls Royce 51% 지분인수 2016 년 1MW SOFC 실증목표 244 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 245

137 나. 주택 건물용연료전지주택 건물용연료전지시장은 PEMFC 시스템을중심으로발전하면서 2009 년상용제품판매가시작된일본의시장이빠르게성장하고있다. 일본에서는현재 'ENE- FARM' 이라는통합상표로보급이진행되고있다. 시스템제작업체에서에너지회사에제품을납품하고, 에너지회사에서판매를담당하고있다. 시스템제작회사로는 PEMFC 는파나소닉, 도시바, 산요, SOFC 는도요타, 아이신, 교세라, 오사카가스등이있고, 판매회사로는도쿄가스, 오사카가스, 도토, 하이부, 일본석유등이보급을주도하고있다 년대지진이후전력보급상황이나빠지면서빠르게보급이진행되어, 2013 년가정용 PEMFC 시스템 50,000 대이상을설치하였다. 국내에서는두산퓨얼셀 ( 구퓨얼셀파워 ), 현대제철, 에스퓨얼셀 ( 구 GS퓨얼셀 ) 3사가가정용연료전지시스템보급을주도하고있다. 주택 건물용연료전지도입지원을위해정부는주택지원사업, 건물지원사업, 지역지원사업등의보급보조사업을통해지원하고있으며, 설치비용의일부를정액으로보조하고있다. 가정용시장과함께 5~10kW에이르는건물용발전시장진출을도모하고있으며, 가스가격하락을위한연료전지전용가스요금제, 셰일가스도입, REC 제도시행등의조건이성립될경우주택 건물용연료전지시장이활성화될것으로전망된다. 두산은 2012 년수소타운시범사업에 1kW, 10kW 급수소형연료전지시스템설치에따른수소공급, 설치, 안전, 운영에걸쳐기술개발을하였고 2015 년주택 건물용연료전지 6000 대 / 년생산규모의공장을경기도화성시에완공하였다. 에스퓨얼셀은 LNG 및 LPG 용 5kW 급건물용연료전지시스템을개발하여현재판매중이다. 고온 PEMFC 는고분자막, MEA, 스택원천기술확보후 5kW 건물용시스템실증단계에도달하였다. SOFC 는경동나비엔, STX 중공업은 0.7-1kW 주택용시스템을개발 2,000 시간실증운전에성공하였다. 포스코에너지는 10kW 급건물용 SOFC 개발을진행중이다. SOFC 2.5kW 스택기술이안정화되고있으나대용량화, 가격저감, 장수명화를위한기술개발이필요하다. < 표 3/2/2-10> 건물주택용연료전지주요 Player 동향 (2015 년기준 ) P E M F C S O F C 국내 O 두산퓨얼셀 - 1kW 가정용연료전지시스템을그린홈 100만호보급사업을통하여보급 (2010 년부터보급 ) - 5kW, 10kW 시스템을개발하여보급중 - 보급현황 : 1KW 1,000 대이상, 5kW, 10kW 37대 O 에스퓨얼셀 - 에스에너지에서 2014 년에스퓨얼셀을설립하였고, 현재 5kW 연료전지시스템을개발보급중 - 경북도청에 5kW 연료전지시스템 12대 60kW 설치완료 - 보급현황 : 180kW(36 대 ) O 현대제철 - 5kW 연료전지시스템을개발중 - 백업전원용 5kW 시스템을개발중 O 한국가스공사 - 1, 5, 10kW급연료전지용연료처리장치개발 - 5kW급연료전지용연료처리장치사업화중 - 연료전지제작사와공동으로 5kW급고온 PEMFC시스템개발실증중 O 경동나비엔 - 0.7kW SOFC 시스템개발, 실증중 - 미코에서평판형스택공급 O STX 중공업 - 1kW SOFC 시스템개발, 실증중 - 쌍용머티리얼즈에서평관형스택공급 다. 수송용연료전지 국외 O 파나소닉, 도시바 - 연료전지개발초기 10개이상의제작사가참여하였으나현재도시바와파나소닉중심으로시스템제작 / 보급이진행되고있으며, 연간 5만대판매가진행중 O 도쿄가스, 오사카가스 - 1kW 이하급연료처리장치를개발하였고, 가정용연료전지시스템에적용하여시스템보급을추진하고있음 O 아이신 - 0.7kW 시스템, 발전효율 52%, 종합효율 87% 달성, 주요부품 ( 스택, 개질기, 탈황장치등 ) 의최적화, 부품의생산공정개선, 부품의표준화를통하여가격저감개발에주력 전세계주요자동차회사들은연료전지자동차개발에막대한자금과인원을투자해왔으며, 이결과일반인이별도의교육없이운전할정도로기본기술개발은완료되어현재미국, 일본, 유럽, 국내를중심으로수백여대의연료전지차량이실증운행중이다. 차량에적용된연료전지는모두 PEMFC 이며, 시장진입에는아직가격및내구성등이부족하다는판단이며이를극복하기위한가격저감과내구성향상 246 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 247

138 을위해연료전지원천기술부터응용기술에이르기까지자동차회사간의기술개발경쟁이매우치열하다. 미국의 GM, 포드독일다임러, BMW, 폭스바겐이연료전지차를개발하고있으며다임러는 2017 년차량출시계획을발표하였다. 일본의도요타, 혼다는고출력스택을개발하여상용제품을출시하고있으며닛산은 2017 년제품을출시할예정이다. 연료전지버스는 2002 년부터미국에서실증을시작하여유럽 CUTE 실증프로젝트를통하여관심을받기시작했다. 버스용스택시장은발라드, 하이드로제닉스가주도하고있다. 연료전지버스는승용차보다주행거리및수명이길어서기존수명및성능 10배향상을목표로하는핵심소재및부품의고내구화가핵심기술개발이필요하다. 미국, 일본에서는연료전지자동차상용화에따른핵심제품의안전성, 신뢰성, 환경영향을위한평가센터, 인증기관을설립하여보급확산을지원하고있다. 우리나라현대차의연료전지차의기술수준은완성차수준에서세계정상급이라할수있다. 현대차는 15년간기술개발을진행하여 2007년미쉐린챌리지비벤덤에출전하여우수한차량성능을입증했다. 최근해외에서전량수입에의존하였던막전극접합체까지국산화함으로써부품수로는거의 99% 까지국내에서제작할수있다. 현대차는양산을대비하여원가절감및부품공급체계구축을위해노력중이며국내연료전지산업육성을위해정부과제및개발컨소시엄을통해국내부품전문업체, 연구소및대학기관들과의공동개발에주력하고있다. 현재연료전지차가격은 8,500 만원으로일반인이구입하기에는고가의차량가격이지만지속해서가격저감을위한노력이진행중이며 2018 년도에출시를준비중인차량은 2013 년에출시된연료전지차대비 20% 이상가격이낮아질것으로전망된다. < 표 3/2/2-11> 수송용연료전지주요 Player 동향 (2015 년기준 ) 국가업체명핵심기술특징 일본 Toyota 연료전지시스템기술 전장장치 세계최초로 3D fine mesh 분리판을적용하여스택을소형화함 운전장치의부피와가격을저감시키기위해가습기를제거하고 Water balance를위해수소재순환블로워를탑재시키는기술을확보 HEV에적용되었던고전압부스터개선을통한연료전지차에적용하여스택적층수를저감하고가격을감소시킴 유럽 미국 한국 Honda Nissan Hino Daimler- Benz GM Ford 연료전지차기술 수소저장장치기술 연료전지스택 수소버스기술 연료전지시스템소형화 연료전지스택기술 연료전지차기술 전세계에서가장먼저전용차체를개발하고연료전지시스템을탑재하여리스형태로미국에판매함 수소저장탱크를모듈하나 e 로적용시킬수있는기술을확보 2016 년출시연료전지차의 1 충전주행거리를 700km 로향상시킴 고출력스택기술을확보하여닛산, 다임러와차량출시를위한협력중 일본내수소버스실증에참여하여 2016 년수소버스출시를준비중 연료전지차의선구자역할을하고있으나연료전지시스템가격저감에어려움을겪고있음. 가압형연료전지운전장치시스템의모듈화가가장우수 차량상용화기술에서는한국, 일본에뒤처져있으나스택핵심부품기술은선도 고내식성스택및설계기술및독자적인운전장치모듈화기술을보유함 일본닛산과협력하여 2017 년연료전지차출시를위한연구진행중 Ballard 수소버스기술 유럽내대부분의수소버스용연료전지시스템을개발하여실증중 현대기아차 4. 국내 외보급현황 연료전지차기술 전세계최초로양산형연료전지차를출시하였으며소비자운전환경에따른연료전지시스템제어기술이가장우수 스택에서전기를생산하기위한운전장치국산화 95% 이상인국내기술보유 2013 년투싼 ix 차기차종을 2018 년에출시하기위한연구를진행중 국내연료전지투자및보급현황을정리하면다음과같다. 매출규모는수송용 500억원, 주택 건물용 900억원, 발전용 1조7천억원수준이며민간투자현황은주택 건물용 280억원 (2014 년이후 ), 발전용 5,200억원 (2007년이후 ) 규모이다. 수송용의경우국내에 80대보급하고 520 대는수출하였으며, 주택 건물용은 3MW, 발전용은 171MW (2016년) 를보급하였다. 248 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 249

139 < 표 3/2/2-12> 국가별수소연료전지주요지원프로그램 가. 발전용연료전지 국가프로그램명대상내용실적 한국 주택지원사업 연료전지차구매보조연료전지차충전소설치보조 RPS 주택용 수송용 수송용 발전용 미국 CA 州 SGIP 1) 발전용 일본 2) 일본 2) 민생용연료전지도입지원사업 친환경자동차도입지원사업 수소충전소개발과제지원사업 주택용 수송용 수송용 유럽 Ene-field 3) 주택용 독일 Callux 4) 주택용 1kW 이하시스템지원 1kW 당연료전지기준단가 : 2,700 만원, 보조금 : 2,199 만원 ( 예산 : 43 억원 ) 보조금 : 2,750 만원 / 대 보조금 : 15 억원 / 기 일정규모 (500MW) 이상의발전설비를보유한발전사업자에게총발전량의일정비율이상을신 재생에너지를이용하여공급토록의무화한제도 인센티브내용연료전지열병합발전 : 190 만원 /kw 바이오가스이용연료전지발전 : 350 만원 /kw 분산발전, 에너지저장 : 20% 추가부여 설치보조금 : 3-400만원 / 대 (2016년예산 : 1,119억원 ) 대상 : 전기차, PHEV, 연료전지차, 클린디젤연료전지차보조금 : 2,000 만원 / 대 (2016 년예산 : 1,600 억원 ) 보조금내역충전소설치 : 억원 / 기수소제조설비 : 6 억원 / 기액화수소설비 : 4 억원 / 기 (2015 년예산 : 665 억원 ) 기간 : , 예산 : 340 억원 (2600 만유로 ) 11 개유럽국가, 26 개회사참여 기간 : 예산 : 970 억원 (7500 만유로 ) 목적 : 연료전지실생활실증 1) 2015 SGIP Handbook 2) FCExpo 2016 Keynote New Era of Hydrogen Energy Society 3) 4) 대보급 ( 년 ) 163 MW (2016 년 ) 106.1MW 보급 15 만대보급설치가격 :1500 만원 ( ) 700 대보급예상 (2015 년 ) 81 기 (2016 년 ) 1000 대 474 대 발전용연료전지는미국과한국이시장을주도하고있으며 2013 년기준으로 51%, 47% 시장을점유하고있다. 미국은셰일가스영향으로천연가스가격이낮아연료전지확산에유리하다. 연방정부, 주정부의보조금지원으로시장이확대되고있다. 캘리포니아주가시행하고있는자가발전인센티브프로그램 (SGIP) 은 2000 년발생한캘리포니아주의대정전위기이후피크부하저감을위하여실시한제도로서 2005 년온실가스배출기준을설정하고 2006 년 NOx 기준과에너지효율기준을설정하며풍력과연료전지로적용대상을제한하여실시중이다 년바이오가스상계제도 (directed biogas) 의도입을통해보조금이거의두배에달하게되면서 2010 년연료전지설치용량이 30MW 에이를정도로증가하였다. 특히초대형허리케인이미국동북부를강타한이후정보통신산업체들은그리드외의신뢰성높은프레미엄전력에대한중요성을실감하며애플, AT&T, 월마트, 이베이등에서연료전지구입을늘리고있다 년 Bloom Energy 는 72MW FuelCell Energy 는 21MW 매출을기록하고있다. 일본소프트뱅크는 2013 년미국의 Bloom Energy 와 Bloom Energy Japan 을설립하고, 일본국내에서의산업용그린에너지사업에참여하고있다 년후쿠오카 M-타워에 Bloom Energy Server 200kW를설치를시작으로동경, 오사카등에설치하고있다. 후지전기는 2013 년 100kW 의 PAFC 2대보급을시작으로바이오가스이용발전기로서고정가격매입제도와보조금지원을통하여하수처리장용도로설치를늘리고있다 년도는 15대설치되었다. 국내발전용연료전지는 2009년-2011년사이에시행되었던발전차액제에의해 8MW 시스템이설치되었으며 2012년부터시행된 RPS (renewable portpolio standard) 정책에힘입어 163MW 연료전지발전소가운영중이다. 특히 2012년부터시행되는 RPS 기준치를맞추기위해우리나라의신 재생에너지시장은 2016 년까지매년 350MW 의새로운시장이, 2017 년부터 2022 년까지는약 700MW 의새로운시장이예상되며, 이것은 2012 년부터향후 10년간총 55조원에달하는국내신규시장이열리는것과같다. 정부는 7차전력수급계획 (`15년 8월 ) 에서타신 재생에너지와함께발전용연료전지의보급을 2020 년까지 641MW, 29년까지약 1,351MW 를보급할계획이다. PRS 정책, 전력수급계획에의하면우리나라는전세계가주목하는연료전지시장으로국외유명연료전지회사가한국시장진출계획을수립하고있다. 250 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 251

140 < 표 3/2/2-13> 정부예상연료전지보급량구분 연료전지보급량 (MW) 출처 : 제7차전력수급기본계획 이후 5개지역에 115MW MCFC 발전소를공급하기로 MOU가체결되어있고, 두산퓨얼셀은부산해운대에 30.8MW PAFC 발전소를건설중이다. 서울시에서추진중인원전하나줄이기정책으로신 재생에너지보급을확대하고있다. 서울시는한국수력원자력, 동서발전, SK E&S 등 3개발전사업자와 2018 년까지 200MW 급연료전지발전시설을확충하여 2020년까지전력자립률 20% 달성을목표로하고있다 년고덕차량기지에 20MW 발전소를건설하였고 2016 년완공을목표로마포에 20MW 노을연료전지발전소가건설중이다. 공간제약이심한도심특성상설치면적당발전량이높은발전용, 주택 건물용연료전지보급이가속되리라전망하고있다. [ 그림 3/2/2-8] 경기그린에너지의세계최대연료전지발전소 ( 경기도화성, 58.8MW ) 나. 주택 건물용연료전지 [ 그림 3/2/2-7] 국내발전용연료전지보급현황 ( 월 ) 포스코에너지는 2013 년경기도화성시에연간 464GWh 와 195,000Gcal 의열을공 급할수있는 60MW 급세계최대연료전지발전소가설치되어운전중이다 년 가정용연료전지시장을주도하고있는일본에서는 2005 년-2008 년간 3,307 대대규모실증사업을통하여제품의안전성, 온실가스저감효과를입증하였고다양한사고원인을분석하여신뢰성을향상했으며시스템평균가격을 770 만엔 (2005 년 ) 에서 329 만엔 (2008 년 ) 으로 57% 낮추는데성공하였다 년부터판매를시작하여 2011 년대지진이후가정용연료전지의판매가호조를이루어 2015년까지약 15만대의보급이이루어졌다. 252 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 253

141 년기존 LNG 외에정유화학단지부생수소를연료로활용하는수소타운과제를추진하였다. 울산시를주축으로진행된수소타운은 2013 년완공되어주거용으로는세계최대규모로 1kW 시스템을 140 세대에개별보급하고, 5kW 9대는공공기관, 공용전기사용시설에설치하고, 10kW 는체육관등에설치총 195kW 규모이다. [ 그림 3/2/2-9] 일본가정용연료전지보급현황및가격저감추이 출처 : FC EXPO2016 Keynote New Era of Hydrogen Energy Society 독일에서는 Callux 건물용연료전지실증사업 ( ) 을통하여 474 대연료전지시스템을보급하여 450 만운전시간, 발전량 250 만 kwh, 시스템이용율 97% 이상의결과를발표하였다. 유럽 FCH JU에서는 ene-field 프로젝트를통해건물용연료전지열병합시스템을실증사업을지원하고있다. 실증기간은 2012 년에서 2017 년으로 5년간고온및저온 PEMFC, SOFC 시스템 1,000 대를설치하여운영하고유럽 11 개국 26개회사가참여한다. [ 그림 3/2/2-10] ene-field 프로젝트추진체계및설치국가 ( 국내에서는 1kW급가정용연료전지의보급은비교적활성을띠지못하고있으며, 대신 10kW급내외의주택 건물용수요창출을위해 5~10kW급으로의연료전지용량확장에개발사가힘을쏟고있다. 정부는연료전지신규시장창출방안으로 2012 설치장소 참여업체 ( 컨소시엄구성 ) 세부사업명 ㅇ장소명 : LS 니꼬동제련 ( 주 ) 사택및주변건물ㅇ소재지 : 울산광역시울주군온산읍덕신리 ㅇ울산광역시ㅇ울산테크노파크ㅇ연료전지제조업체 : GS 칼텍스, 퓨얼셀파워, 효성, 현대하이스코ㅇ순수수소공급 : 주배관 (SPG 산업 ), 수소공급 ( 삼성 BP) ㅇ수소인프라구축 ( 배관및설비 ) : 효성 ( 백옥건설 ) ㅇ안전관리 : SDG 사업호수 ( 개소 ) 용량 (kw) 그린홈 100 만호 ( 단독 ) 일반보급 2 45 지방보급 1 10 합계 [ 그림 3/2/2-11] 울산수소타운사진및개요 254 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 255

142 다. 수송용연료전지수송용연료전지의경우, 수소인프라구축및연료전지자동차가격문제등으로아직실증사업이외엔실질적인보급이이루어지지않고있다. 하지만전세계적으로리스형태로본격적인시장진입이시도되는 2020 년부터는매우빠른속도로시장이확대될전망이다. 연료전지자동차의초기보급은공공기관부터시작되어점차일반인에게까지확대될것이며, 수소충전소건설및운영이보다용이한버스혹은택시를중심으로초기시장이형성될가능성이크다. 연료전지자동차상용화를위해가장큰노력을기울인미국의경우, PEMFC 통합시스템기술성능인증을위한실증연구를본격적으로진행하고있다. 특히연료전지시스템개발의경우연구기관및기업의역량에의하여진행되고있으며, 정부지원은연료전지시스템의보급을지원할수있는기반시설의확충에집중되고있다. 미국 DOE 는 2013 년에도요타, 닛산, 현대차, Daimer 와파트너십을맺고 'H2USA' 프로젝트를추진하고있다. 완성차업체와미국정부기관, 에너지회사등 45개기관이참여해수소연료전지의제작단가절감, 미국내수소충전소설립, 충전설비규격등수소연료인프라발전방안을연구중이다. 캘리포니아주는 21기의충전소를운영중이며향후 100 기를건설할예정이며동부에서도 12기설치를계획하고있다. 유럽에서는교통인프라구축프로그램인 TEN-T(Trans European Transport Network) 프로젝트를통하여유럽전역에수소충전인프라구축을지원중이다. 특히독일은 2002년수소자동차와수소에너지프로젝트인 CEP가창설돼독일정부와산업간의협력기관으로서수소자동차산업및수소충전소인프라구축을위한활동을시작하다. Shell, Total, Linde, OMV, Statoil 등의에너지기업이협력해수소충전소인프라확보를진행중이며 2023 년까지독일내수소충전소를전국 400 개로확대설치를위해약 3.5 억유로가투자될계획이다. 일본은연료전지차상용화에대비하여수소충전소구축에집중, 민간단체와협력하여기술개발과실증사업을통한규제완화추진중이다. 2020년도쿄올림픽에연료전지차를행사차량으로이용할계획으로 2020 년까지연료전지차 6,000 대, 수소충전소 35개소를구축을위해 452 억엔 ( 약 4,100 억원 ) 을투입계획을발표하였다. 도쿄는자체적으로오는 2025 년까지 FCEV 10만대 ( 승용차 ), 버스 100 대, 수소충전소 80 개소를구축, 운영한다는목표를세우고있다. 국내에서는 2015 년 ' 제 3 차환경친화적자동차개발및보급기본계획 ' 을발표, 2020 년까지연료전지차 9 천대, 수소충전소 80 기, 2025 년까지연료전지차 10 만대, 수소충 전소 210 기보급을목표로하고있다. 이를위해서경유차연료비에경쟁력을지니는 수소판매가격은 8,000 원 /kg 수준으로서수소가격절감을위한저가수소제조 및수소공급망기술확보필요하다. 비싼수소충전소의초기건설비용 (30 억원 ~40 억원 ) 저감을위한수소의압축, 저장및충전장비의모듈화를통한설치공간축소 및충전용량증대기술확보와수소기반시설확대를위한수소안전기술확보및 규제개선이시급하다 년까지국내에는 19 기의수소충전소가설치되었으나현재는 10 기가운영중이 다. 특히잉여수소활용이쉬운울산, 여천지역과인구가밀집된수도권을중심으로 수소인프라구축이시작되어, 점차광역시및광역시를연결하는구도로수소인프라 구축이진행될예정이다. < 표 3/2/2-14> 수소충전소설치현황 (2015 년기준 ) 운형현황설치년도설치지역수소충전소형태운영주체충전압력 ( 기압 ) 폐기 (5) 휴지 (4) 운영 (10) 2001 경기 ( 화성 ) 튜브트레일러현대차 대전 ( 유성 ) 개질 (NG) KIER 서울 ( 신촌 ) 개질 ( 납사, NG) GS 칼텍스 대전 ( 유성 ) 개질 (LPG, NG) SK 에너지 서울 ( 홍릉 ) 이동식 KIST 울산 ( 매암 ) 튜브트레일러동덕산업가스 여수 ( 중흥 ) 파이프라인 SPG 케미칼 제주 ( 김영 ) 수전해현대차 전북 ( 부안 ) 수전해 KIER 경기 ( 용인 ) 튜브트레일러현대차 700(350) 2007 인천 ( 송도 ) 개질 (NG) 한국가스공사 경기 ( 화성 ) 튜브트레일러현대차 700(350) 2009 경기 ( 화성 ) 튜브트레일러교통안전공단 서울 ( 양재 ) 튜브트레일러현대차 서울 ( 상암 ) 개질 ( 매립가스 ) 서울시 울산 ( 매암 ) 튜브트레일러현대차 700(350) 256 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 257

143 운형현황설치년도설치지역수소충전소형태운영주체충전압력 ( 기압 ) 운영 (10) 2013 대구 ( 서변 ) 수전해이엠코리아 700(350) 2014 광주 ( 진곡 ) 튜브트레일러광주그린카진흥원 700(350) 2015 충남 ( 내포 ) 튜브트레일러충남테크노파크 700(350) < 표 3/2/2-15> 연도별연료전지차및충전소보급계획 (2015 년기준 ) ( 단위 : 천대, 기 ) 보급목표 신규 누적 구분 연료전지차 충전소 연료전지차 충전소 ~7km/kg 이며 DGE(Diesel gallon equivalent) 로보면 CNG 버스에비하여수소전기버스의연비가 2배이상높으며유지비용은거의같은것으로분석되고있다. 유럽내 12개도시에서 4개수소전기버스프로젝트를수행하며 67대버스를운전하였다. 대규모실증을통해차량가격을 40% 이상저감시켰으며 Supply chain을강화시키며운영시간, 연료공급시간등디젤버스수준에도달하였다 년수소전기버스로드맵을수립하여 2020년에상용화를목표로실증사업을진행하고있다 년기준약 91대수소전기버스가운전중이다. 출처 : 산업통상자원부, 2015 년 [ 그림 3/2/2-12] 수소충전소국내보급계획출처 : 산업통상자원부, 2015 년수소전기버스실증은미국에서 2002 부터지금까지진행중이며 10년간대중교통용수소전기버스데이터를확보하여 2012 년에처음으로상용화를위한수소전기버스기술개발타겟을수립하였다. 연료전지차보급에가장적극적인캘리포니아주 (CA) 에서도 12대의수소전기버스를실증중이다 년기준으로전체버스의연비는약 [ 그림 3/2/2-13] FCH JU 연료전지버스프로젝트성과일본은도요타 ( 연료전지시스템 ) 와히노 ( 버스제작 ) 가협력하여 2004년부터수소전기버스를실증하였으며 NEDO는 2014 년 IPHE 회의에서일본수소로드맵발표시 2016 년에세계최초로수소전기버스를양산하는계획을발표하였다. 2015년캐나다 Ballard는중국의버스제조사 Syneregy에게수소전기버스 300 대분량의연료전지모듈을공급하기로계약하였다. 중국은대기오염을줄이기위해 258 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 259

144 여러정책을펼치고있다. 중국의대형상용차시장은세계에서가장큰수준이며, 2011 년한해에만 7만대이상의시내버스가제조됐다. 중국의수소전기버스용연료전지시스템수요가늘어날것으로예상한다. 중국은 2017 년까지전기버스와연료전지버스에 15만달러의보조금을지급할계획이다. 운송용연료전지지게차는 2014 년까지북미에서만 7500 대이상이운행중이다. 일본, 유럽에서도개발되어시장이빠르게확산되고있다. 배터리지게차와비교하여짧은충전시간, 높은이용율, 백업배터리보관이필요없는여러장점이있다. 국내에서는프로파워가연료전지지게차를개발하여현재실증중이다. 5. 향후계획 경제성이기존기술보다아직미흡한신 재생에너지의보급에는정부지원제도가결정적인역할을하게되는데, 국내의경우녹색성장에대한의지가확고하고이의수행을위한 RPS 및기타지원제도가연료전지의보급을촉진하고있다고할수있다. 특히분산발전용및소형열병합분야는정부지원제도에힘입어빠른속도로보급을늘려가고있다. 수송용분야도전세계적인친환경차보급정책과더불어고유가에의해 2015 년부터점차시장을늘려가기시작하여 2020년이후에는폭발적으로시장이확대될것으로기대된다. 다만이러한성장추세가정부지원의축소혹은소멸이후에도계속되기위해서는다음의사항들이충족되어야한다. [ 그림 3/2/2-14] EU 연료전지버스실증현황 ( 월기준 ) 국내에서는현대차가자체기술로개발한 1세대수소전기버스가지난 2006 년부터시범운행을시작해독일월드컵 여수엑스포등국제적인행사를지원했다. 2세대수소전기버스는 2011년부터 2014 년까지인천공항실증사업참여를마치고 2015년부터광주울산등지자체에서활용중이다. 현대차는 3세대수소전기버스를 2018 년평창올림픽대회지원차량으로운행등을위해올해말목표로개발하고있다 년 1월기준으로전국에등록된 CNG 버스는 2만6,000여대로연간 2,000여대규모로발생하는 CNG 버스대체수요를수소전기버스로교체할계획이다. 수송용연료전지본격확대시점이전틈새시장발굴을위해개발이시작된물류 임계점을넘는양산규모시장확보및장기보급로드맵수립다른신 재생에너지원보다도초기시장이형성되어있지못하고경제성이취약한연료전지시장은정부정책에크게영향을받음. RPS 정책으로국내발전용연료전지초기시장이확보되고있음. 수송용연료전지의경우연료전지차및수소충전소장기보급로드맵및해외보급사업참여로초기시장이형성되고있음. 주택건물용연료전지의경우기업들의투자를유도할장기보급및기술개발장기로드맵수립이시급함. 산업생태계강화수송용 PEMFC 및발전용 MCFC 는시스템제조사를중심으로 Supply chain 수직계열화가구축이잘되어있으나부품, 소재중소 중견기업기술력은취약함. 내수시장을넘어서수출시장개척을위한기술경쟁력확보에정부의지원및중소 중견기업과대기업간의상생협력이필요함. 260 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 261

145 원천기술의확보및기술고도화시스템기술수준은선진국수준에근접하였으나선진국의촉매, 전해질, MEA, 스택등부품소재의성능, 내구성, 가격저감은매년향상되고있어기술격차가커지고있음. 상용화가능성높은원천기술들에대한중복지원또는경쟁성사업지원이필요함. R&D에성공한기술의고도화를재지원, 산학연역할분담등체계적인 R&D 사업지원이필요함. 상한다. 그이유는크게세가지로설명될수있는데, 첫째는기후변화에따른각국의온실가스저감정책이빠르게강화되고있고, 둘째는국제에너지기구 (IEA, international energy agency) 가선언하였듯이 'The Golden Age of Gas' 가다가오고있고, 연료전지는가스활용의최고기술의하나이기때문이다. 셋째는신 재생에너지보급이확대됨에따라그리드안정성을위한대용량에너지기술이요구되는데연료전지는이에적합한솔류션을제공할수있다. 신규시장창출과인증, 규제해소지원대형건물용, 수송용시장의확대하기까지초기시장을주도할틈새시장발굴과인증, 규제해소지원이필요. 현재지게차, 건설중장비, 백업전원, 이동용전원개발이진행되고있으나고압가스법규제, 법규미비로인하여실증평가, 인증확보가불가능함. 부품및시스템성능평가센터를구축하여공인트랙레코드제공시국내외시장확대에도움을줄수있음. 연료전지기반융 복합화를통한신규 BM 창출및수출성장동력산업화선진국에서는수소인프라투자효과가높으며공익성, 온실가스저감효과가우수한연료전지버스시장을확대하고있음. 미국, 유럽의연료전지차수출시장개척을위해서국내연료전지버스보급시장의지원이시급함. 전기요금 / 가스요금비가높은유럽의발전용및주택건물용열병합연료전지시장의성장가능성은높음. 독일주도의대규모실증사업후본격보급이시작될것으로예측함. 현지인증, 표준화와연계된수출목표형해외실증사업의조속착수가필요함. 전력인프라가미비하지만가스, 바이오매스, 신 재생에너지자원이풍부한지역을대상으로국내의친환경에너지타운, 에너지자립섬등의모델에연료전지를융복합화하여 ODA 사업을통해지원시신규시장확보가가능함. 수소경제에대한국민인식전환유도지금까지보급과정에서발생한수소안전에대한국민걱정불식노력강화필요. 적극적능동적수용자세로의전환을위한홍보및교육프로그램의강화필요. 궁극적으로연료전지시장은 2015 년을기점으로빠른성장세를지속할것으로예 국제에너지기구에의하면 2030 년까지지구의온도상승을 2 로억제하려면 2030 년기준 ( 세계경제연평균 3.3% 성장지속가정 ) 으로약 140 억톤의이산화탄소감축이필요한데, 이중 57% 는에너지절약을통해해결해야할것으로내다보고있다. 또한이를위해서는 2030 년까지발전설비와에너지절약설비에약 9조달러의투자가필요할것으로예상한다. 한편온실가스감축원별로는산업부문보다는가정이나상업부문, 수송부문의감축노력이시급한것으로알려졌는데, 이들부문은연료전지의적용노력이집중되고있는분야이다. 결국, 온실가스규제강화에따라향후에너지절약에대한관심이높아질수밖에없으며, 에너지절약분야는연료전지의장점을가장잘발휘할수있는분야라는것이다. 에너지절약및온실가스감축을위한각국의규제및정책지원강화도연료전지경쟁력확보에직간접적도움을제공할전망이다. 국가별로차이는있으나신 재생에너지에대한 R&D 지원에서부터관련설비구매시보조금지원, 신 재생에너지발전차액지원제도, 신 재생에너지의무할당제, 수소에너지인프라구축지원, 대형에너지이용시설에너지효율규제 ( 상업용건물, 선박, 공장 ) 등다양한제도가시행되고있거나, 시행될예정이다. 정부차원의온실가스감축노력이외에도최근의고유가가야기한셰일가스같은새로운에너지원활용도입역시연료전지시장확대에매우긍정적이다. 우리나라의경우특히가스가격이높고전력가격이낮은비정상적인에너지시장구조로인해연료전지가보급되기어려운여건이었지만, 향후전세계천연가스시장변화로싼가격의가스가도입된다면, 연료전지시장확대에새로운전기를맞이할것으로전망된다. 세계각국에서 2011 년일본대지진이후원자력발전에의존율을 262 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 2 절연료전지 263

146 줄이면서도온실가스배출억제를꾀하고있는바, 다른화석연료에비해온실가스를 1/3 이상감축시킬수있는가스기반연료전지발전은매우훌륭한대안이될수있다. 태양광, 풍력같은재생에너지의경우, 그리드안정성확보를위해에너지저장혹은보조발전시스템이요구되는데, 연료전지발전은이두가지를모두충족할수있어향후시장전망은매우긍정적이다. 앞에서도강조했지만, 정부지원으로성장한산업은정부지원소멸과함께사라진다. 따라서연료전지가본격적인시장진입및성장을이룩하기위해서는가격과성능면에서아직많은개선이필요하고, 이문제의근본적인해결이없이는연료전지산업의장기적전망은밝을수없다는점을인식하고기술개발과함께시장개척노력이따라야한다. 또한, 정부도연료전지를하나의에너지원으로만인식하지말고 ( 연료전지는에너지원이아니고활용기술이지만 ), 장래국가먹거리를보장하는산업의하나라고인식하고지속적인지원을해야할것이다. 제3절석탄액화 가스화고등기술연구원선임연구위원윤용승 1. 개요 가. 개념석탄액화 가스화는신에너지로서재생가능에너지와구분된다. 신에너지는기존화석연료를신기술을통해효율적이면서환경에적합하도록변환된에너지를말한다. ' 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 ' 상신에너지는 ' 기존의화석연료를변환시켜이용하거나수소 산소등의화학반응을통하여전기또는열을이용하는에너지 ' 로정의된다. 한국에서재생가능에너지법만별도로운용되지않고, 신에너지도다양하게포함시킨배경에는국내에너지원자립도를조금이라도높이려는의도가있다. 각국이신 재생에너지 ( 대부분국가들은재생가능에너지 ) 를개발 보급 지원하는목적은자국내에너지원을최대로활용하고덧붙여자국산업으로발전시키는데있다. 신 재생에너지범위와종류에대한국제적인기준은없고각국실정에따라정하고있는데, 대상에너지로인정하는세계각국의기준요소는 (1) 온실가스감축여부, (2) 해외에너지의존도경감여부, (3) 에너지원확보가능여부, (4) 산업으로서의기여도이다. 한국은에너지해외수입비율이 96 97% 로거의변동이없는에너지수입국이므로국내미활용에너지활용과이미수입된에너지원을고효율 / 친환경적으로활용하기위한신에너지기술에초점을두는것이며, 이들기술을미래먹거리산업으로발전시키려는정책이수행되고있다. 국내에서는신 재생에너지에 ' 석탄 ' 명칭이붙은에너지원포함에대한반대주장이계속되고있다. 즉, ' 해외에서는석탄액화나석탄가스화를포함시키지않는데, 왜한국은포함시키는가 ' 라는주장이다. 위에제시된신 재생에너지에대한네가지의선정요소에대비시켜보면, (2) (4) 번요소에부합되고 (1) 번요소인온실가스감축여부는기술적으로는가능하지만아직경제성을확보하지못한상태로서향후충족이가능하므로신에너지로선정된것이다. 궁극적으로는재생가능에너지가화석연료를대신하여 1차에너지를공급하겠지만현 264 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향 제 3 절석탄액화 가스화 265

147 재재생에너지의불확실성이크고한국에원전을추가로건설하는것도점점쉽지않은상황에서기존석탄화력발생에따른 CO2 저감을위한 CCS(Carbon Capture & Storage) 도매우제한적이기때문에결국석탄에서가스로의연료전환이향후수십년간가장현실적인방안이다 년 12월파리기후총회에서채택된파리협정을계기로화석연료시대의종언이자주거론되고있지만, 가격이저렴한화석연료의사용은당분간지속될것으로예상된다. 따라서화석연료를천연가스수준으로청정하게활용가능한석탄가스화와같은기술의개발이더욱중요해지는계기가되었다. 석탄가스화 액화기술은저급연료 ( 석탄, 폐기물, 바이오매스및중질잔사유등 ) 를산소및스팀에의해가스화한후생산된합성가스 ( 일산화탄소와수소가주성분 ) 를정제하여전기, 화학원료, 액체연료및수소등의고급에너지로전환시키는복합기술로서가스화기술, 합성가스정제기술, 합성가스전환기술로구분된다. 석탄가스화 액화기술을이용하면원유로부터추출하는대부분의화학물질을 C1 합성을통하여제조가가능하고, 기후변화협약, 환경규제, 자원의제약에대응할수있는석유나천연가스의고갈에대비한안정적인에너지원확보차원에서저비용, 저공해, 고효율화된기술이다. 석탄가스화의가장대표적인활용방식인가스화복합발전 (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle) 은저급연료를고온고압조건에서불완전연소및가스화반응을시켜합성가스 (CO와 H2가주성분 ) 를만들어정제공정을거친후, 가스터빈으로 1차발전, 증기터빈으로 2차발전하는고효율, 친환경적복합발전방식이다. 석탄가스화시스템은가스화기, 산소공급장치인공기분리설비, 가스정제설비로구성되며, 최종활용목적에따라다른설비가연계된다. 최종목적이전력생산인경우에는복합발전설비가연계되고, 중국과일본에서현재많이활용하는방안인비료를생산하는경우에는석탄을가스화시킨후정제과정을통한다음암모니아가스로합성하여비료의원료로사용하며, 특정한화학원료생산이목적일경우에는적절한전환공정이연계된다. 재생가능에너지가미래에는분명히화석연료를대체하지만그시점은아쉽게도 2030 년이후로대부분예상되고있다. 미국은셰일가스가많지만한국은적어도 2030 년부터 2050 년까지전기생산의 30% 이상을석탄에의존해야할것으로예상된다. 유사한환경인일본등의사례를보면결론은명확해진다. 미국사례를보아도현재전기의 50% 를 석탄화력에서얻고있는데, 2030 년이되어도전기의 30% 는석탄화력에서나올것으로예상하고있다. 즉, 석탄이발전원료로서상당기간존재하는데한국은어떤차세대기술로대비할것인가에대한선택이중요하며, 이에 IGCC 가중요한후보중하나이다. [ 그림 3/2/3-1] 석탄가스화복합 (IGCC) 발전의공정개요도석탄액화 (CTL, Coal to Liquid) 는석탄가스화, 탈황, CO2 분리등의과정을거쳐만들어진합성가스를피셔트롭쉬 (Fisher-Tropsch) 등의공정을통하여디젤을위주로한중질유, 가솔린, 올레핀등의합성석유를제조하는것에관한것이다. 석탄액화방식에는직접액화와간접액화방식이있다. 직접액화기술은액체솔벤트와함께석탄을수소와 400 이상, 100 bar 이상에서촉매를사용하여석탄에서원하는성분을뽑아내수소를첨가시키는방식이고, 간접액화기술은석탄을가스화시켜 CO와수소가주성분인합성가스를만들고이를정제한후피셔트롭쉬공정 1) 이나메탄올 -가솔린변환 (Methanol-to-Gasoline, MTG) 공정으로합성연료유를생산하는기술이다. 1) 일산화탄소와수소가주성분인합성가스를액체탄화수소화합물 ( 디젤, 휘발유, 왁스등 ) 로만드는촉매공정이며, 1925 년독일의 Franz Fisher 와 Hans Tropsch가처음개발하여이름이붙어짐. 266 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 267

148 석탄은휘발유나디젤유에비하여원료자체에함유되어있는수소함량이낮으므로직접액화과정에서는다량의수소를첨가시켜주게된다. 이과정에서비용이크게증가하므로, 일반적으로석탄직접액화공장은대규모로건설하여규모의경제를통해비용절감을한다. 직접액화의가장핵심인고온고압하에서석탄에수소를첨가하는기술은독일의 Friedrich Bergius 에의해처음개발되었고, 간접액화의핵심인일산화탄소의수첨반응은독일의 Franz Fischer, Hans Tropsch, Helmut Pichler 에의해개발되었다 년대에독일에서이러한기술들이상용급으로개발되어, 액화설비들은이미 2차세계대전당시독일에서상용화되어사용되었고, 1945 년전쟁말기독일은 9기의석탄간접액화공장과 10 기의석탄직접액화공장에서연간 4백만톤의연료유를생산하여독일이필요로하였던수요의 90% 를충족시켰다 년대의남아공에서는간접액화방식을사용하여최대생산시연간 1천만톤의연료유를생산하여남아공원유수급량의 60% 를담당하기도하였다. 나. 특징석탄가스화복합발전 (IGCC) 은발전효율이높고 ( 현재 38~42%, 고성능가스터빈사용시 46% 가가능 (HHV(Higher Heating Value), 송전단기준 ), 환경친화적이며 ( 탈황율 99.9%, NOx 25ppm 이하 ), 기존화력발전대비 15% 대 CO2 저감효과 (CCS 장착시 90% 이상 ) 가있고, 다양한연료 ( 석탄, 바이오매스, 폐기물 ) 를사용할수있다. 또한, IGCC 의근간을이루는가스화기술은석탄액화, 수소생산, 합성천연가스 (SNG, Synthetic Natural Gas) 생산, 각종화학원료생산및석탄가스화연료전지 (IGFC, Integrated Gasification Fuel Cell) 기술등과연계되면발전효율이 50% 60% 까지가능한핵심기술이기도하다. IGCC 는복합화력 ( 가스터빈 + 스팀터빈 ) 기술을적용하는데최근 10년간가스터빈기술이비약적으로발전하고있으므로 2020 년대에는발전효율이 50 55% 로예상되고있다. 연료전지기술까지접목되면 IGCC 는발전효율 60% 대에달하게된다. 다음 < 표 3/2/3-1> 에 IGCC 발전방식과기존발전방식의오염물질배출을비교하였다. 가스화반응은석탄내탄소, 수소성분과산소와의부분연소반응과이들연소생성물과석탄내의미반응탄소와의가스화반응으로크게구성되는데, 이때공급되 는산소량은석탄을완전연소시키는데필요한산소량보다적은양을공급하여부 분산화반응을일으킨다. 불완전연소를하는가스화반응에서는연료내의 S와 N성 분이공해물질인 SOx와 NOx 형태가아닌황화수소 (H2S) 와암모니아 (NH3) 형태로발 생되어제거가용이할뿐만아니라, 유황이나황산등화학물질로회수가가능하여 관련산업에서원료로활용이가능하다. < 표 3/2/3-1> IGCC와기타발전방식의비교 발전방식 기존미분탄석탄화력 (PC) PC+FGD PFBC IGCC 규모 (MW) 300~1, ~1,300 80~ ~600 효율 (%) 36~ ~ ~39 40~46 SOx 배출 (%) 100 6~12 5~10 1~5 NOx 배출 (%) ~90 17~48 17~32 분진배출 (%) 100 2~5 2~4 2 고상폐기물배출 (%) ~200 95~600 50~95 CO 2 배출 (%) 주 ) PC : Pulverized Combustion, FGD: Flue Gas Desulfurization, PFBC: Pressurized Fluidized Bed Combustion, IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle 석탄내에황성분이많을수록가스화방식이기존연소방식보다유리하다. 유황성분은가스화반응에의해황화수소 (H2S) 가스로주로발생되는데정유공정에서 50년이상사용되어오고있는 Claus 공정을통하면황화수소가스로부터원소유황을생산해낼수있다. 원료석탄내의유황성분을공해물질인 SOx로발생시키는대신에판매할수있는제품 ( 유황, 황산 ) 으로추출해내기때문에, 석탄에유황성분이많을수록연소처리공정에비해더욱경제적으로유리하게된다. 또한, 최근의가스화기술은대부분 1,300 이상의고온을사용하므로원료내의무기물질은용융슬랙으로생성된다. 슬랙이고농도의중금속으로이루어졌더라도중금속용출문제가발생되지않는안정적인물질이므로가스화용융반응에의한슬랙은환경적으로무해하게도로기반재나골재등건자재로재활용이가능하다. 가스화반응은산소가불충분한상태의 1,300 이상고온에서반응이진행되므로, 폐기물같은경우에는유기물질인다이옥신이모두파괴되어재합성이없다면거의발생 268 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 269

149 이안되고, 원료내의공해물질발생원인 S와 N 성분은 SOx, NOx 대신에 H2S와암모니아 (NH3) 로발생되므로공해발생이원천적으로낮게되는장점이있기도하다. 위에설명한특징들을결합하여, 석탄화력발전의궁극적인목표인 Zero Emission 은가스화기술을적용하여가능하다 ([ 그림 3/2/3-2]). 석탄을가스상태로만들고포함된불순물을제거하여청정합성가스를제조하고이를고온스팀과반응시켜 CO2와수소가주성분인청정가스로변화시킨다음분리시켜 CO2는지하저장하거나활용하는방식이다. 이는 2006 년미국 DOE가국제공동프로젝트로추진한바있는 1세대 FutureGen 프로젝트의기본개념으로서, 2025 년까지실증할계획이었지만민간부담금확보불발로취소된바있다. 그러나개념자체는언젠가구현될내용이다. 가스화반응에의해서시료내상당부분의에너지가 CO나 H2 같이화학에너지를포함한가스로변환되고이들가스는급속냉각을시키더라도자체의화학에너지가그대로유지되어필요시연소를시키면가스터빈이나증기터빈을통해에너지를재회수할수있는유리한점이있다. 시료에함유된에너지로부터화학적에너지로회수하는비율을나타낸것이냉가스효율 (cold gas efficiency) 이며, 석탄가스화의경우는냉가스효율은시료및공정조건에따라 65~80% 에달한다. 전세계적으로신규석탄화력발전소건설시에는 CO2 발생량규제가미국과유럽연합을중심으로이미시작되었다. 현재석탄화력발전시장에서신석탄발전기술로적용되고있는초초임계석탄화력 (USC, Ultra-Supercritical 발전 ) 과 IGCC 는 [ 그림 3/2/3-3] 에서보듯이모두미국 EPA기준인 636kg-CO2/MWh를초과하고있어서발전효율을제고할기술이필요하다. 여기에부합하는미래기술로는 USC와열이용을결합한방식, IGCC 와연료전지를연계한 IGFC 방식등이있다. 기술적측면에서는석탄화력발전의효율증가만으로도 CO2 저감이천연가스수준 (350kg-CO2/MWh) 으로근접한방법이있다는것인데, 문제는이를구현하기위해서는상당한플랜트건설 / 운영비용이수반되고이를전기나 CO2 가격으로회수가가능해야한다는점이다. [ 그림 3/2/3-2] 공해물질 /CO2 무배출 (Zero Emission) 석탄화력발전개념도석탄가스화기술의특징은석탄이갖고있는에너지의대부분을화학에너지 (chemical energy) 로바꾸어발생하게되어, 후단정제공정에서의온도변화로인한전체공정의효율감소가적게된다는점이다. 연소반응에의해생성된가스에는연료성분이포함되지않으므로다이옥신등의저감을위해급속세정을하게되면가스내의현열이거의없어지게되어에너지의손실이크게나타난다. 반면에가스화반응의주요생성물은 CO와 H2이므로이들가스는연소시큰발열량을내게된다. 즉, 향후건설되는석탄화력발전기술의큰축은초초임계압 (USC) 발전과석탄가스화복합발전 (IGCC) 이다. 향후 년간은이두방식이신규석탄화력발전시장을이끌것이다. 이두방식에대한시장의판단은 (1) 정말 CO2에대한규제가탄소세와같은형태로전세계에서강제화될것인가와 (2) 원유가가최소 80불 / 배럴이상으로지속될것인가에달려있다. 이두가지측면이모두현실화된다면그순간부터는 IGCC 가월등히유리하게된다. 고원유가가지속되기만해도 IGCC 가전기생산과화학원료, 합성연료를동시에생산이가능해서상대적으로저가인석탄이원유를대체하는개념이되므로경제적측면에서유리하게된다. 특히, 유럽연합에서출발할 CO2 규제강화시점인 2020년이후에는 IGCC 가점차시장비율을확대해나갈것으로예상된다. 항상고원유가가능성에노출되어있는한국입장에서는 IGCC 의근간방식인가스화를통하면전기생산만이아니고원유대체물질도석탄에서출발하므로상대적으로싸게만들수있어서매우중요한기술트리이며, 해외수출플랜트산업으로서도 IGCC 는빠트릴수없는고부가가치항목이다. 270 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 271

150 다. 주요핵심기술 석탄가스화 액화기술의주요내용으로는가스화기술, 합성가스정제기술, 합성가스전환기술이있다. 석탄액화는크게직접액화와간접액화로구분하는데, 간접액화에서는석탄을가스화하여생산된합성가스 (Syngas, Synthesis gas) 를촉매변환공정을거쳐원하는휘발유나디젤유로변환시키므로앞부분은석탄가스화를포함한다. 직접액화는석탄구조를열로분해시키고석탄구조에부족한수소를외부에서첨가시켜휘발유나디젤유로변환시킨다. 석탄화학산업에이용되는다양한반응형태가있는데 < 표 3/2/3-2> 에비교하였다. < 표 3/2/3-2> 석탄화학산업에이용되는주요반응형태비교 주요생성물 추출 (Extraction) 왁스 열분해 ( 탄화 ) 직접액화가스화연소 코크스, 석탄타르, 벤젠, 가스 가솔린, 디젤합성가스열, 전기 추가반응원료 - - 수소공기 / 산소, 스팀공기 / 산소 반응온도 >300 1, ,600 1,000 1,800 반응압력상압상압 bar 1 60 bar 1 30 bar 촉매사용 No No Yes 보통 No No [ 그림 3/2/3-3] 미국 EPA의 CO2 기준대비현재 / 미래의석탄화력발전기술별 MWh당 CO2 발생량출처 : Jeff Phillips, EPRI Report , 월전세계에서운전되고있는석탄 IGCC 발전소가미국 Tampa IGCC 와 Wabash River IGCC, Edwardsport IGCC, 건설되고있는 Kemper IGCC 가있으며스페인에 Puertollano IGCC, 일본 Nakoso IGCC, 중국 GreenGen IGCC에불과하여소량주문생산단계에있기때문에건설단가는 US$3,500/kW 이상으로아직은매우고가인상태이다. IGCC 는아직기존기술대비신뢰도, 건설비측면에서불리한점이많지만, 차세대석탄화력발전기술로서병산 (poly-generation) 가능, CO2 포집유리, 발전효율향상가능성의 3가지강점이있다. 현재건설비는초초임계 (USC) 석탄화력대비 2배이상소요되어이를낮출기술개발이중요하다. 석탄의가스화는대부분벤젠고리형태로존재하는석탄의화학결합을절단하여 CO, H2, CH4, CO2 등의저분자로분해시키는것이다. 이에관여하는반응으로는건류열분해, 부분산화, 수성가스화, 촤 (char) 가스화반응등의여러반응이있으며, 이반응을통하여석탄은연료용가스나합성용가스로전환된다. 가스화반응기내에서는이반응들이연속적이거나동시에일어나석탄의대부분이가스화되고, 일부는소량의타르나또는회분으로반응기외부로배출된다. 석탄가스화반응은천연고분자혼합물로존재하는석탄의탄소계연료가소량의산소에의해부분산화되고일부의탄소는스팀에의해수성가스화되어일산화탄소및수소로전환되는반응이고온 (800~1,500 ) 에서일어나는것을지칭하는것이다. 가스화반응은일반적으로 815 이상에서활발히진행된다. 가스화공정의대표적인화학반응식은다음과같이나타낼수있다. 272 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 273

151 1 Gasification with oxygen or air (partial combustion) 아래의두반응은촤연소반응으로서흡열반응에필요한열을공급하기위한주발열반응이다. C + 1/2O2 = CO H=-123.1KJ/mol C + O2 = CO2 H=-405.9KJ/mol 2 Gasification with steam (water gas reaction) 석탄가스화에서가장중요한수성가스반응으로수증기를수소공급원으로하는간접수소첨가반응이다. 이반응은화학평형상고온, 저압에서반응이활발하므로촤의가스화는수증기의존재하에서고온에서반응시키지않으면안된다. C + H2O = CO + H2 H=135.7KJ/mol 3 Gasification with carbon dioxide (Boudard reaction) 이반응은고온의가스화반응기내에있어서 CO2의환원반응, 즉발생로가스반응으로, 일명 Boudard 반응이라고한다. 이반응도수성가스화반응과같이고온, 저압의조건에서유리하며, 850 이하에서는거의일어나지않는다. CO2 + C = 2CO H=159.7KJ/mol 4 Gasification with hydrogen (hydrogasification reaction) 이반응은촤의수소화반응에의한메탄생성반응을나타내며, 연료용가스를제조하는경우에는 CH4 함량이높아야하므로가스화제로수소를사용하는직접수소첨가반응을하는경우도있다. 이반응에의한수소첨가메탄화반응은저온, 고압에서수소분압이높은조건을필요로하며, 고온가스화의경우에는이반응속도가감소된다. C + 2H2 = CH4 H=-87.4KJ/mol 5 Water-gas shift reaction 이반응은균일계의수성가스전환반응으로고온하에서수증기가존재하는경우 CO는 CO2로변화되고새로운 H2를생성한다. CO + H2O = CO2 + H2 H=-40.9KJ/mol 6 Methanation 이반응은생성 CO와 H2의결합에의한메탄합성반응으로가스화반응기에서는큰비중을차지하지않고생성가스의고에너지화를위한 2차처리반응에서중요한역할을한다. CO + 3H2 = CH4 + H2O H=-206.3KJ/mol 이상의여러반응은가스화반응기내에서복합적으로일어난다. 생성가스의열역학적상태를고려하여이상기체화한석탄가스의농도변화를살펴보면, CO는온도가증가할수록증가하나압력과 H/O 비는증가할수록감소한다. 또한전체탄소중메탄으로존재하는탄소의양은 H/O 비가증가할수록증가하나, 온도의영향은 H/O 존재비에의하여영향을받는다. 즉 H/O 비가 2 이하의경우최대값을가지며변화되나, H/O 비가 2보다같거나클경우온도에따라감소한다. 합성가스정제기술은가스화에의해발생된생성가스중에포함된황화합물 (H2S, COS), 분진, 질소화합물 (NH3), 할로겐화합물 (HCl) 및수은등의불순물을제거하는기술로분진제거에는세라믹필터및금속필터가사용되며, 황화합물제거방법은주로선회류식세정장치, 이온교환섬유의물리화학적흡착원리를이용한 H2S제거방법, Chem-Bio 탈황공정, 액상촉매 ( 철촉매, Fe-EDTA) 를이용한 H2S제거방법, 고체흡착제 ( 활성탄 ) 와흡수액 ( 가성소다 ) 을이용한 H2S제거방법, 유전체방전기술을이용한 H2S제거방법, 촉매 스크러버방식의 H2S제거방법등이있다. 일반적인정제공정으로는 COS가제거되지않으므로 COS 가수분해반응을이용하여 COS를 H2S로전환시킨후탈황공정에서 H2S를제거하는방식을택하기도한다. 습식정제공정은이미상용화되었으며, 미국의경우 년 Selexol 탈황공정을 100MW 급에실증연구를적용한후가스정제핵심기술을정립한바있고, 네덜란드에서는 Shell 사를중심으로 1972 년부터 Sulfinol공정을비롯한탈황공정을개발하였으며, 독일에서는 MDEA 공정을적용하여 300MW 급 ELCOGAS 프로젝트실증연구를수행하였다. 합성가스전환기술로는전기생산및액체연료, 화학원료, DME, 수소로의변환방법이있다. 석탄가스화반응을통하여생산된합성가스의조성은후속스팀개질반 274 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 275

152 응과탈황정제공정을거치면서피셔트롭쉬 (FT) 합성디젤유생산에적합한합성가스조성으로변환이가능하다. 합성가스를디젤, 가솔린등액체연료로전환시키는피셔트롭쉬반응은 Fe 또는 Co 촉매상에서진행되는고압반응이며아래식과같고, n의숫자에따라많은종류의생성물이발생한다. FT 반응 : 2nH2 + nco (CH2)n + nh2o FT공정은남아공의 Sasol 사, 네덜란드의 Shell 사및미국의 Rentech 사에서상용화되어있고, FT용촉매, 반응기및최적조업조건확립등이핵심기술로알려져있다. 화학원료및비료생산은 FT공정을고온에서운전하여에틸렌및프로필렌등의수율을높여화학원료로이용하는기술로암모니아비료제조공정및초산제조공정등은이미상용화되었다. 석탄가스를이용한천연가스합성석유 (GTL, Gas-to-Liquid) 분야중비 FT 공정으로는메탄올과 DME(Di-Methyl Ether) 제조를들수있다. 석탄가스화기술을이용하여메탄올을제조하는상업용설비로는 1983년부터가동하기시작한미국의 Eastman Chemical 사를들수있다. 합성가스를메탄올제조조건 (250~300, 50 bar) 과유사하게유지하면서메탄올제조촉매와산촉매의혼합체에흘려주면 DME를제조할수도있다 ( 직접합성법 ). 메탄올을먼저만든후탈수반응에의한 DME 제조도가능하다 ( 간접합성법 ). 특히 DME 제조에사용되는비 FT 공정은 FT공정에비해공정이단순하고별도의수소제조설비가필요하지않기때문에상대적으로소규모설비에서도경제성이확보될수있다. DME는가정용으로 LPG 대용이되며, 수송용으로는디젤유대용이가능하다. DME제조방법은크게합성가스로부터직접 DME를제조하는직접법 (1단계 ) 과메탄올을생산한후탈수반응에의해제조하는간접법 (2단계) 이있다. DME 제조반응 : 3H2 + 3CO CH3OCH3 + CO2 또는 2CH3OH CH3OCH3 + H2O 초기 DME 생산공정은이미생산된메탄올을탈수하여얻는것이대부분이고이미확보된기술을적용하기때문에대부분간접법으로제조하였지만, 최근에는직접법으로합성가스로부터직접 DME를합성하는공정및촉매개발에대한연구가주로진행되고있다. 특히, 미국이나일본등에서직접법을선호하고있고, 기존메탄올 제조기술을확보하고있는중국은아직까지간접법으로 DME를제조하고있다. 한국도가스공사를중심으로직접 DME 합성공정을개발실증을완료한바있다. 합성가스를수증기와반응시키면수성가스반응에의하여추가적인수소가생성되며 PSA(Pressure Swing Adsorption) 등에의해분리하면대량수소생산이가능하다. 상용화를위해서는대규모가스처리용수성가스반응기술과고효율수소분리기술이필요하다. IGCC 가경쟁력을갖기위해필요한조건을기술적, 경제적측면으로구분해보면다음과같다. 기술적측면에서가장중요한부분은 (1) 발전소가동율 90% 이상확보, (2) 각설비의신뢰도향상이다. 고온고압에서설비가운영되므로각설비의신뢰도가매우중요한데, 아직 IGCC 발전소가많지않다보니주문생산성격이라신뢰도가부족하다. 경제적측면에서는 (1) 건설단가는현재의 70% 수준으로낮출수있어야하고, (2) 가스화기원천기술보유, (3) 국제 CO2 규제여부, (4) 원유가격이다. 건설단가는국내에서도 2, 3호기를건설하면서 30% 는저감이가능하다고예측되며, 가동률은 IGCC 운영실적이축적되면서높아질수치이다. 최소한 OCED 국가에서라도 CO2 탄소세가도입되면 IGCC 는매우유리하고, 원유가격이다시배럴당 80 불이상이된다면원유를대체해서석탄으로부터여러원료와연료를생산할수있어서유리하다. 라. CO2 대응차세대석탄화력발전기술로서 IGCC 석탄가스화기술은환경친화적이고 [ 그림 3/2/3-4] 에서처럼미분탄발전과비교하면 CO2발생량이 20% 이상감소되므로향후기후변화협약발효에따른탄소배출권이현실화될경우를고려하면경제적파급효과는클것으로예상된다. 더구나가스화기술은향후연료전지와연계될 IGFC 의핵심기술이고, 폐기물분야에너지의효율적인처리에서도가장유망한분야이다. 석탄화력발전은궁극적으로천연가스보다더청정한전기생산방식의기술로개발되고발생된 CO2의 90% 이상을지하에저장하여향후 년간지하에안정적으로보관하는방식으로발전하게된다. 석탄을가스화시켜서수소와 CO2만으로구성된합성가스를제조하고수소는에너지원이나화학산업원료로사용한후나머지 CO2는지하저장하는개념의플랜트가 년사이에는상용기술로본격적으로보급되기시작할것으로예상되기도한다. 276 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 277

153 는 CO2양은 350kg/MWh이며, 기존석탄화력발전소에서발생하는 CO2양은 840kg/ MWh 수준이다. 중국은 CO2 발생량의 10% 정도를우선줄이는기준을신규발전소에적용하겠다는의미이고, 미국뉴욕주와캐나다는현재의석탄화력발전소발생 CO2양대비 50% 를줄이는기준을제시하고있다. < 표 3/2/3-3> 신규석탄화력발전소에적용되는 CO2 발생량허용기준 [ 그림 3/2/3-4] 발전기술별발전효율과 CO2 저감효과 국가 / 주미국뉴욕주캐나다영국미국캘리포니아주 / 메인주 / 워싱턴주미국환경청 (EPA) 중국 발생량허용기준 (CO2/MWh) 420 kg (925 lb) net 420 kg (925 lb) net 450 kg (992 lb) net 500 kg (1,100 lb) net 636 kg (1,400 lb) gross 763 kg (1,679 lb) net 신규석탄화력에대해 CO2 발생기존대비 50% 이상저감의무화추세가미국과유럽연합 (EU) 에서이미시작되었다. 관련된최근현황은아래와같다. 한국도향후탄소세도입및 CO2 발생량규제에대비가필요하다. - 미국 : 캘리포니아주는 2007 년부터석탄화력발전 CO2 발생허용량을 500g-CO2/ kwh(500kg-co2/mwh) 로규제, 오바마정부는석탄화력 CO2를 2005 년대비 2030년까지 30% 감소발표 (2014 년 6월 ) - EU: 석탄화력발전 CO2 발생허용량을미국캘리포니아와같은 500g-CO2/kWh 로정하고석탄화력 CCS에 10억유로배정 (2008 년 10월 ) 하여 12개화력발전연계 CCS 프로젝트지원예정으로 2014 년 3개프로젝트진행 - 중국 : 2016 년부터 CO2 배출절대량규제발표 (2014 년 6월 ) 2016 년기준으로보면, < 표 3/2/3-3> 과같이중국을포함하여여러국가들과미국의경우는각주별로강화된 CO2 배출허용기준을신규석탄화력발전소를건설하는경우에적용하고있다. 캐나다와미국뉴욕주가가장강화된허용기준을적용하고있고, 중국도선진국대비높지만 763kg-CO2/MWh 를기준으로제시하여고효율석탄화력기술의적용을권장하고있다. 천연가스를사용하여전기를생산할때발생하 출처 : Jeff Phillips, EPRI Report , 월 2. 국내 외시장동향가. 국내한국은서부발전 ( 주 ) 에서태안에네덜란드 Shell 사가스화기술로 300MW IGCC 건설을마치고 2015 년부터시운전이시작되었다. 장기적으로는생산석탄가스를연료전지에연계시켜고효율발전을계획중이다. 서부발전이태안에건설하는 300MW IGCC 발전소는미국 618MW 급 ( 석탄가스화기 2기 ) 에드워드포트 IGCC 발전소와더불어가장고효율화된 IGCC 1.5 세대로서현재세계최고수준의기술이집합되어있다. 정부에서는 IGCC 발전기술의국내확보와신 재생에너지발전비율을높이기위해제2 차전력수급기본계획에 300MW 급 IGCC 1호기를반영하였으며, 제6 차전력수급기본계획 (2013/12) 에서는 2026 년까지 300MW급 IGCC 발전소 4기를추가로건설하기로계획을수립한바있다. 하지만, 최근저유가로인한전력예비율증가로실제건설로이어지기는어려운상황임을반영하여제7 차전력수급기본계획 (2015/07) 에는영 278 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 279

154 남IGCC, 군장 IGCC 발전소 2기건설계획을제외하고 2025 년에 300MW 급 IGCC 2 기만을신규설치하여기존태안 300MW IGCC 발전소에더하여 IGCC 총발전량이 900MW에달하는것으로축소하여반영하였다. Test-Bed 및단위공정국산화기술개발외에열효율 42%(HHV, Net) 이상, NOx 30ppm 이하, SOx 15ppm 이하, 설계기술의 90% 이상의자립도및설비국산화율 90% 이상등의정량적목표를갖고프로젝트를 2016 년까지수행하고있다. [ 그림 3/2/3-5] 한국 1 호기석탄 300MW 급 IGCC 발전소모습 ( 월 ) < 표 3/2/3-4> 제 5-7차전력수급기본계획에반영석탄 IGCC 계획의변화 건설완료시기 발전사 IGCC/CCT 규모 (MWe) 반영기본계획 2015 년 서부발전 태안 IGCC 300 MWe 제5차 ( 월 ), 제6차 ( 월 ) 2017년 남부발전 영남 IGCC 300 MWe 제5차 ( 월 ), 제6차 ( 월 ) 2019년 중부발전 군장 IGCC 300 MWe 제5차 ( 월 ), 제6차 ( 월 ) 2025년 MWe 제6차 ( 월 ), 제7차 ( 월 ) 2026년 MWe 제6차 ( 월 ), 제7차 ( 월 ) 당시지식경제부 ( 현. 산업통상자원부 ) 는이러한목표를원활히수행하기위해석탄 IGCC 사업단을 2006년 12월 15일에발족하였으며, 300MW IGCC 실증사업에한국전력, 서부발전 ( 주 ) 을포함한 5개발전회사, 두산중공업, 대학교및연구소가컨소시엄으로참여하여 한국형 IGCC 기술확보를위한 300MW 급설계기술자립및실증플랜트건설 (10 년 ) 이라는목표하에가스화플랜트설계기술개발 : 300MW 급실증 IGCC 플랜트종합설계, 제작및건설 : 실증 IGCC 플랜트운영기술개발 : Pilot [ 그림 3/2/3-6] 한국 IGCC 중장기추진전략사업 1단계인 2006 년 12월부터 2010 년 4월까지실증플랜트설계와요소기술개발이라는목표달성을이루었고, 사업 2단계인 2011년 2월부터 2016 년 11월 (70개월 ) 까지한국서부발전의총괄주관하에 IGCC 실증플랜트건설, 제작기술개발, 실증운전및표준모델개발을진행하고있다. 한국형 300MW IGCC 실증사업은 2030 년까지가스화스케일업 (3,000 톤 / 일급 ) 기술과 CCS와연계기술을개발하고단위공정및가스화기국산화를통하여한국형 IGCC 기술확보와상용화하는중장기전략을제시 280 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 281

155 한바있다 ([ 그림 3/2/3-6]). 이와같은연구는복합발전플랜트에대한기술을확보함으로써새로운사업에대한위험성을줄이고, IGCC 가스화플랜트에대한기술을확보함으로써국내석탄발전기술을고효율, 환경친화적인고부가가치상품으로육성시켜수출품목화하는것이가능케할것이다. 또한국내제작업체의산업을활성화시키고, 연구기관이석탄가스화핵심기술을확보하여국내자체기술에의한석탄 IGCC 발전소기본모델을확립할수있다. 석탄 IGCC 기술개발은고효율가스터빈, 연료전지, 수소생산, CO2 제거등석탄을활용한미래발전기술의기반확립및수소경제시대대비가가능하다. 연계된석탄액화파일롯설비를구축하고운영중에있다. 장기적으로는 2030년까지국외 CTL 건설시장일부를국산으로공급할계획이다. 한국에서 IGCC 는 2016 년시운전이시작된태안 IGCC 발전소의경제성및기술효용성이검증되면전망기간동안약 2조 4,500 억원규모의시장이형성될것으로예상된바있다 ([ 그림 3/2/3-7]). 석탄가스화폴리제너레이션 ( 병산 ) 플랜트를살펴보면, 포스코에서시작한석탄가스화 SNG 1기 ( 광양 ) 가있고경남남해, 강원삼척지역에 SNG 플랜트건설이논의된바있는등장기적으로추가국내시장이예상된다. 나. 국외 [ 그림 3/2/3-7] 국내청정석탄기술분야설치용량및시장규모전망출처 : 에너지기술평가원, 산업통상자원부, "2013 년-2014 년에너지기술국내시장전망 ", 월석탄액화의경우는 1960년대에들어서석탄의액화반응기구가규명되기시작하면서보다경제적이고완화된반응조건하에서석탄액화유의제조가가능해졌으며, 두차례에걸친석유파동이후석탄액화에대한관심이높아졌다. 국내에서도 1990 년대에한국에너지기술연구원을중심으로석탄직접액화분야기술개발에대한연구가진행되었으며, 광운대학교의석탄과폐타이어및폐플라스틱의공동직접액화연구에관한연구가수행되었다. 그러나상용플랜트의수만배럴 / 일규모에비하면국내반응기규모는 1 배럴 / 일이하의규모이다. 한국에너지기술연구원은 2007 년부터 15배럴 / 일규모의간접액화통합공정개발을진행중이며, 10 톤 / 일규모석탄가스화설비에 석탄가스화기술은 200 여년전인 1792 년영국의 William Murdock 에의해발명되었으며, 석탄매장량이풍부한독일에서본격적으로석탄가스화장치가개발되었다 년독일에서설계한 200 톤 / 일급상압고정층공기간헐식가스화기는세계최초가스화기이며, 1913 년공업화생산후미국가스사에서개선하여현재의 UGI 가스화기로발전하였다. 독일에서는 20세기 1930~50 년대초제1 세대가스화공정의연구와개발을완성하였다. 제1 세대가스화장치의대표적인공정은 1920 년이후상업화된 Winkler 유동층가스화장치, 1936 년경에상업화된 Lurgi 고정층가스화장치, 1948 년경에상업화된 Koppers- Totzek(K-T) 분류층공정들을들수있다. 이런가스화기는순산소를산화제로사용하고, 연속운전하여가스화전환율과냉가스효율을향상시켰다. 제1세대가스화장치중 Lurgi 가스화장치를제외하고는대부분상압에서운전되었고, 이들이실용화된지는오래되었으나기술적인측면과더불어경제적인측면에서많은개발의여지를갖고있다 년부터 1960 년대에는미국에서저렴한천연가스가발견되고, 또한중동에서많은양의석유가발견됨으로써미국과유럽에서는석탄가스화개발이일시퇴조하기시작하였다 년제 1차석유파동이후석탄가스화기술에관한관심이다시고조되기시작하여, 선진국에서는많은연구개발비를투입하여대형석탄가스화플랜트가일부상업화단계에이르게되었다. 미국에서는 ' 청정석탄기술시범계획 (CCTP)' 과 'Vision21' 을발표하였고, EU와일본에서도청정석탄기술발전계획을발표하였다. 그중석탄가스화기술은핵심내용으로연구개발되어새로운가스화기술인제2세대가스화기술이탄생하였다. 282 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 283

156 제2 세대가스화기술은가스화압력이상압에서중고압으로, 가스화온도가고온으로, 가스화원료는다양화, 고체회재배출로부터액상용융회재배출로발전하였다. BGL(British Gas/ Lurgi) 고정층용융슬랙 Lurgi 가스화기술, HTW(High Temperature Winkler) 유동층가스화기술, KRW(Kellogg-Rust Westinghouse) Ash agglomerating 가스화기술, U-GAS(Utility Gas) Ash agglomerating 가스화기술, GE(Texaco) 석탄슬러리가스화기술, E-Gas(Destec) 2단식가압분류층가스화기술, Shell 미분탄분류층가스화기술과 Prenflo 미분탄분류층가스화기술, GSP(Gaskombinat Schwarze Pumpe) 가압분류층가스화기술등많은가스화기술들이발전하고이용되었으며, 대부분은상업화운전에성공하였다. 제2세대가스화기술의발전은석탄가스화효율, 가스화로운전과환경측면에서큰발전을이루었으며, 가스화기술이공업에서이용이크게늘어나게했다. 회용융층가스화기술은제2 세대가스화공정의대표기술로서, 1956 년독일의 Otto-Rummel 에서개발하였다. 회용융층가스화기로불리는이유는미분탄이용융된슬랙층에공급되어수증기와가스화반응을하기때문이다. 현재사용되고있는가스화기형태는분류층이다른형태대비 3배가량이되고 2020년까지연평균성장율도 11.4% 로가장높다 (< 표 3/2/3-5>). 분류층가스화방식의반응시간이 10초이내로빠르기때문에대용량이요구되는경우에는반응기크기가작아져유리하기때문이다. 효율전력생산을목적으로하고있다 년에독일의 Lunen 의 Kellerman 발전소에서건설된 160MW 급 IGCC 설비는세계최초 IGCC 시범설비였으나, 가스화기의정상운전이어렵고, 합성가스내에대량의타르와페놀이함유되어있어처리가어려워시범공정운전이중지되었다 년 5월미국 Cool Water IGCC 실증발전소의성공적인운전은 IGCC 의타당성을검증하였다. 이발전소는석탄슬러리를공급하는 Texaco 분류층가스화기술을이용하였고발전용량은 93MW 이며, 25,000시간연속운전하였으며발전효율은 31.2%(HHV) 였다. 이실증발전소의성공적인운전은석탄화력발전소의오염물질배출문제해결가능성을제시하였으며당시에는가장청정한석탄화력발전소로되었다 년대들면서석탄을사용하여전기와고부가가치합성연료 / 화학원료를동시생산이가능한폴리제너레이션 ( 가스화복합발전, 합성천연가스 (SNG), 비료, 메탄올생산등 ) 시장이성장추세에있다. 특히, 석탄활용비중이높은중국과인도에서폴리제너레이션시장이급팽창중이며해외기술을도입하여자국내건설실적이풍부한중국업체의경쟁력도급부상중이다. IGCC 기술발전관점에서, 미국 DOE 에서는 IGCC 시스템의각주요기술의발전수준에따라 IGCC 기술을 3단계로구분하였다. < 표 3/2/3-6> 에는 IGCC 각단계별기술의특징을나타내었다. < 표 3/2/3-5> 가스화기형태별합성가스생산량 년이력과 2020 년예상추이 < 표 3/2/3-6> IGCC 기술발전에따른세대구분 구분 제 1 세대 제 2 세대 제 3 세대 시기 1980년대 1990년대 ~2010년 가스화기석탄공급방식 석탄슬러리 석탄슬러리혹은미분탄 미분탄 합성가스정제방식 상온습식 건, 습식 고온건식 주 ) CAGR: Compound Annual Growth Rate, 연평균성장률출처 : Syngas & Derivatives Market - Global Trends & Forecast to 2020, 2015 년 1980 년대말에는석유가격이안정되었으나석탄가스화기술개발에대한또다른관심이고조되었다. 즉과거의석탄가스화기술은대부분산업분야에이용할화학공업원료가스또는연료를주목적으로개발하였으나, 오늘날의석탄가스화기술은고 스팀순환 E 터빈 Single 압력증기터빈 F 터빈 Dual(Three) 압력증기터빈 G/H 터빈 규모 100MW 급 250MW 급 400MW 급 효율 30~35% 40~45% 45~50% 전세계에서운영되고있는모든석탄 IGCC 발전소는정부지원사업으로시작되었다. 미국은 50%, 일본은 30%, 유럽연합은 10% 가정부에서지원되었다. 이는석탄화력의차세대기술을실증상용화하는단계에서민간이모든책임을지기에는부담이되어지원된 284 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 285

157 것이다. 태안에건설하는 IGCC 국책과제에도우리정부가 8.7% 정도를지원하고있다. 미국은석탄 IGCC에 CO2 포집 + EOR + 고부가가치화학원료생산을연계시킨프로젝트들을진행시키고있다. 낮은천연가스가격에도불구하고 EOR(Enhanced Oil Recovery) 에연계된 IGCC 는원유채굴등에 CO2 수요가있는지역에서는경제성을이미확보하고있다. 미국의대표적인최근석탄 IGCC 프로젝트들은아래와같다. - HECA 프로젝트 : Pet Coke 사용 IGCC + 수소병산프로젝트 - Kemper 실증프로젝트 : 순환유동층저급탄 ( 갈탄 ) 사용 IGCC + CO2포집 + EOR (524MWe 상용규모실증 + 300만톤 / 년 CO2 포집 + 원유채굴활용 (Enhanced Oil Recovery) 연계 ) - Summit Power Texas Clean Energy 프로젝트 : 석탄 IGCC + CO2 포집 + EOR + 비료생산 - Edwardsport 석탄 IGCC 발전소 : 618MW 로세계최대규모 IGCC 플랜트 [ 그림 3/2/3-8] 미국 Kemper IGCC 플랜트주요설비구성모습 출처 : Kemper County TRIG Based IGCC Power Plant, Southern Co., 월 일본은석탄가스화와석탄액화분야에서자체기술확보를목표로하고있으며, 이를위한대형 IGCC 기술상용화에노력하고있다. 일본은석탄화력발전분야내경쟁력을제고하고자 2014 년초미쯔비시중공업과히다치중공업의전력분야를통합하여 MHPS사 (Mitsuibishi-Hitachi Power Systems Ltd.) 를설립한바있다 년 5월에는동경전력이 500MW 급신규석탄 IGCC 2기건설계획을발표한바있다. 일본은발전효율 50% 대석탄화력발전기술확보목표로 167MW 전기생산규모의 CoolGen ( 석탄IGCC + CO2포집 + 연료전지 ) 실증프로젝트 ( 년 ) 를진행하고있는데, 일본 NEDO 지원의 J-Coal 주관으로진행되고있는 EAGLE 프로젝트의후속실증프로젝트이다. 이를위한 Osaki CoolGen사를 2009 년 7월에설립 ( 일본중부전력 (50%), J-Coal (50%) 합작 ) 하였다. [ 그림 3/2/3-9] 미국에드워드포츠 618MW 전기생산석탄 IGCC 발전소전경 일본환경성에서제시한석탄화력발전 BAT( 최적가용기술 ) 에서는석탄화력발전규모별로지구온난화에대응할현시점의최적기술로대규모설비는초초임계압 (USC) 기술, 200MW 급에서는 IGCC기술을제시하고있다 (< 표 3/2/3-7>). 회융점이낮은역청탄을대상으로하는 200MW 급에서는 IGCC 가경쟁력이있음을보여주고있지만아직상용운전단계가아닌실증단계로구분하고있다. 출처 : Gasification Users Association: Technology Status-ecember 2013, EPRI Report 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 287

158 < 표 3/2/3-7> 일본환경성에서제시한석탄화력발전규모별최적가용기술 발전규모 (kw 급 ) 만 kw 급 70 만 kw 급 60 만 kw 급 50 만 kw 급 20 만 kw 급 발전방식석탄연료특성단계 초초임계압미분탄화력 (USC) 초초임계압 (USC)/ 초임계압 (SC) 초초임계압 (USC) 초임계압 (SC) 아임계압미분탄화력 IGCC( 공기가스화, 1200 가스터빈 ) 회융점 (>1,400 ) 높은역청탄회융점 (>1,400 ) 높은역청탄회융점 (>1,400 ) 높은역청탄회융점 (>1,400 ) 높은역청탄회융점 (>1,400 ) 높은역청탄회융점 (<1,250 ) 낮은역청탄 설계열효율 ( 발전단, HHV) 설계열효율 ( 송전단,HHV) 상용운전중 상용운전중 상용운전중 상용운전중 상용운전중 실증설비상용화 출처 : 표수치 : 월시점 [ 그림 3/2/3-10] 일본 167MW 규모 CoolGen 실증플랜트전경 ( 월 ) 출처 : 네덜란드의 Buggenum IGCC 플랜트는세계최초의석탄연료 IGCC 데모플랜트로서 Shell 사의가스화기술을적용한 2,000 톤 / 일급의분류층가스화기를사용하였고, 1994 년부터 4년간실증시험을거쳐 1998 년부터상업운전을하였으며 20년수명인 2014 년까지운영되었다. 또하나의대표적실증 IGCC 플랜트인스페인 Puertollano IGCC 플랜트는유럽의여러관련회사의컨소시엄인 ELCOGAS에의해운영되었다. 이플랜트는 1997 년부터실증시험이개시되어석유코크스와 40% 의회분의석탄을 50:50 으로혼합하여상업운전을하였다. 독일에서는 Siemens 사가 1,000MW 급 IGCC 발전계획을발표하였고, 이탈리아와체코에서도 IGCC 발전계획을수립한바있다. EU에서는 2004 년부터 HyPOGen 수소제조계획을시작하였고, 석탄가스화를기초로하여발전, 수소제조, CO2 분리및처리하는석탄이용발전시스템을개발하는것을목표로하고있다. EU에서발표한 Thermic Program 은 EU 내에너지신기술을개발하여석유에대한의존도를낮추고석탄이용에의한환경오염을줄이는것을목표로하고있다. 영국의 Energy White Paper 에서는발전소의청정석탄기술을연구개발의중점이라고명확히하였고, 독일에서는화석연료를이용하는제로배출발전기술을연구목적으로하는 COORETEC(CO2 Reduction Technologies for fossil-fired power plants) 계획을발표한바있다. COORETEC 계획은발전소발전효율향상, CO2 분리와운송기술개발을목표로하고, 연소후 CO2 포집, IGCC 와연소전포집, 순산소연소, CO2 저장기술개발등을주요내용으로하고있다. 독일 RWE사에서는 CO2 포집및저장을포함하는 450MW 급 IGCC 실증플랜트건설 (2010 년건설, 2014 년운전 ) 을추진한바있다. 미국 Wabash River IGCC 플랜트는 1991년미국에너지성의청정석탄이용기술 (Clean Coal Technology) 프로그램의일환으로채택되어미국에너지성 (DOE) 로부터 40% 의보조를받아 1995년부터 3년간의실증시험을거쳐상용화되었다. 미국 Tampa Electric Power사가 DOE로부터 26% 의보조를받아운영하고있는 250MW 급 Polk Power Station IGCC 플랜트는 Texaco 사의분류층가스화기술을사용하여 2,200 톤 / 일의석탄또는펫코크를가스화하고있으며 1996 년부터가동되고있다. 일본의경우는전력중앙연구소 (CRIEPI) 와미쓰비씨중공업이공동으로 1982년부터건식, 2단, 공기가압분류층가스화기의독자적인개발을착수하여 2톤 / 일급및 200톤 / 일급의가스화기의실험을 1996년까지완료하였다. 2001년에설립된 Clean 288 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 289

159 Coal Power Research Co. 에의해 1,700 톤 / 일급의일본독자모델가스화기를채용한 250MW급 IGCC 플랜트의실증실험이 년 (5.5 년 ) 기간에실시되었다. 일본에서는지구온난화가스발생량의감축을도모하기위해 1995년부터 EAGLE 프로젝트가 NEDO 와 J-Power 의공동연구사업으로추진되어왔다. 이프로젝트에서는화학원료용, 수소제조용, 합성액체연료용, 전력용등넓은용도로적용가능한석탄가스화시스템을확립하기위해고효율의합성가스 (CO+H2) 를제조할수있는 150톤 / 일급규모의가스화로시험설비가설치되었다. 또한, 청정화석에너지의석탄자원정책에서 CO2 배출이라는단점을극복하기위해다음과같이노력하고있다 년까지석탄가스화반응을통한높은에너지전환율과 CCS와연관된환경친화적인 CCT(Clean Coal Technology) 기술을이용할계획이다. 더불어 IGFC (Intergrated Coal Gasification Fuel Cells Combined-Cycle) 기술을개발하고있다. IGCC 의실증테스트실행을위해 2007 년에공기사용 (Air-brown) 방식의 250MW IGCC 가운전되었다. 최대연속운전시간 4,000시간을실시하였고, 5,000여시간의운전을통하여내구성과신뢰성이검증되었다. 또한일본 Negishi 의 Nippon Petroleum Refining 에서는일본최초의상업용중질잔사유 IGCC 플랜트가운전중에있다. 이외, 남아프리카의 Sasol 사에서는 3개소의플랜트에총 107 개의가스화로가있으며플랜트전체에서 90,000 톤 / 일의석탄이처리되어피셔트롭쉬 (FT) 합성이이루어지고있다. Lurgi 가스화기는 97개가사용되고있는데 13개의 Mark-3, 83개의 Mark-4 와 1개의 Mark-5 가스화기로구성되어있다. 중국은해외기술을도입한후, 자체화된기술로사업화가활발히진행중이다. 이미텐진에 300MW 급석탄 IGCC 발전소를 2012 년완공하여기술개발중이며, 2단계로 CO2 포집저장설비를연계실증할예정이다. [ 그림 3/2/3-12] 중국 GreenGen IGCC 실증프로젝트조감도 출처 : [ 그림 3/2/3-13] 중국 GreenGen IGCC 플랜트전경 [ 그림 3/2/3-11] 일본 250MW 급공기사용 IGCC 플랜트전경 출처 : 중국 GreenGen IGCC 프로젝트에서는 TPRI(Thermal Power Research Institute) 에서개발한미분탄가압가스화기를이용하여 250MW 급 IGCC 실증플랜트를건설 290 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 291

160 하였고, 2012 년 9월에시운전에성공하였다. 그외 Yankuang 그룹의 IGCC 플랜트는 2006 년에운전을시작하여 80MW 발전과메탄올및초산을병합생산하고있고, Huayi 그룹의상하이 IGCC 플랜트는 2009 년생산과정에투입되어 280MW급발전과초산을생산하고있다. Lu an 그룹의 Shanxi Lu an IGCC 플랜트는 2010 년부터운전중에있다. [ 그림 3/2/3-14] 중국 Yankuang Group IGCC와메탄올병산플랜트전경 출처 : 중국의 IGCC 현황에대해서더상세히살펴보면 1994 년 4월중국삼부삼위 ( 三部三委 ) 가 IGCC 리더십그룹을성립하여 IGCC 시범프로젝트를시작하였다. 1994~1995 년중국서안열전력연구소 (TPRI) 를선두로중국 11개의기업에서 IGCC 리더십그룹의관리하에 IGCC 시범프로젝트기술타당성연구를진행하였고 1996~2000 년국가95년계획공관 IGCC 핵심기술연구를완성하고 2001~2005 년, 제10 차 5개년계획, 863기획과제 IGCC 설계조합과동특성연구를완성하였다 년에는 GE-Texaco, Shell, E-Gas, ADB사와국제협력사업을진행하였고, 2011 년에는중국 Huaneng GreenGen 제1단계시범공정 250MW 급 IGCC 건식미분탄가스화기술, CO2 분리, 수소제조와연료전지시험시스템운전을시작하였다 년에는중국 GreenGen 제2 단계시범공정 300~400MW 급 IGCC 건식미분탄가스화기술, 100MW 급 CO2 분리, 수소제조, 수소에너지발전시범시스템을추진하였다. 중국 Yankuang 그룹에서는 IGCC 와메탄올병합생산플랜트를건설하여 2005 년에생산투입하였고, 전기 60MW, 메탄올 24만톤, 초산 20만톤을생산하고있다. 현재, 외국에서운용중인상용화단계의 300MW급주요 5기 IGCC 실증플랜트현황은 < 표 3/2/3-8> 과같다. < 표 3/2/3-8> 대표적인상용규모 IGCC 플랜트 (1) 국가명네덜란드미국미국스페인일본 [ 그림 3/2/3-15] 중국 Yankuang Group IGCC 와메탄올병산시스템공정흐름도 출처 : 플랜트명칭 Nuon (Buggenum) Wabash River TECO Plk (Tampa Electric) Puertollano (ELCOGAS) Nakoso 운전시기 1994/ / / / /09 설비용량 (MW) 효율 (%, LHV) 적용가스화기술 Shell ( 건식, 산소 ) E-gas ( 습식, 산소 ) Texaco ( 습식, 산소 ) Prenflo ( 건식, 산소 ) CRIEP/MHI ( 건식, 공기 ) 가스화기규모 ( 톤 / 일 ) 2,000 2,500 2,250 2,640 1,700 가스화기개수 가스터빈사양 Siemens V94.2 GE 7FA GE 7FA Siemens V94.3 Mitsuhshi M701DA 292 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 293

161 국가명네덜란드미국미국스페인일본 가스터빈출력 (MW) 정제방식 Sulfino 탈황, Claus 황회수 +Scot 배가스처리 MDEA 탈황, Claus 황회수, 배가스순환 MDEA 탈황, 습식법황산제조 MDEA 탈황, Claus 황회수, 배가스 MDEA 탈황 증기터빈출력 (MW) 보, IGCC, 석탄액화 (CTL), GTL, 청정석탄연소기술, 새로운석탄추출방법과기술, CCS, 수소기술, 가스하이드레이트등이포함된다. 신규건설중인주요 IGCC 프로젝트현황은 < 표 3/2/3-9> 에나타내었다. < 표 3/2/3-9> 대표적인상용규모 IGCC 플랜트 (2) 프로젝트명 ( 국가 ) Edwardsport ( 미국 ) Greengen Stage 1 ( 중국 ) Korea IGCC R&D Project ( 한국 ) 쭝넝 Lanfang ( 중국 ) 주관기관연료가스화 GT Duke Energy 석탄 GE GE 규모 (MW) 618 (net) 예정운전시작 화능그룹석탄 TPRI Siemens IGCC RDD&D Organizaiton China power investment 석탄 SHELL 석탄 *2 - 현황 2013 운전중 2012 시운전, 이후운전중 2016 년시운전중 FS (Feasibility Study) 호주는자국내석탄사용이가능한활용처를확대하기위하여석탄가스화와석탄액화기술개발을 CSIRO(Commonwealth Scientific & Industrial Research Organization) 와퀸스랜드대학등을통해기술개발을하고있다. 특히, 자국내매장량은풍부하지만, 활용도가낮고수출이용이하지않은저급탄을석탄가스화와액화를통해활용하는목표를갖고있다. 인도는에너지사용의 50% 가석탄에서생산된다. 인도정부는에너지효율을극대화하는정책과안정적인에너지원확보와신뢰도를보장하는정책을펼칠예정이고 CDM(Clean Development Mechanism) 프로젝트동안대체연료와효율적인기술을통하여화석연료소비의감소를강조하고있다. 국가장기계획에는에너지안 [ 그림 3/2/3-16] 전세계원료별합성가스 2014년생산량과건설및계획용량출처 : Chris Higman, "State of the Gasification Industry: Worldwide Gasification Database 2014 Update," Gasification Technologies Conference, 년에전세계에서생산된합성가스를원료별로구분한 [ 그림 3/2/3-16] 을보면, 석탄에서가장많이생산되었고 2015년과 2018년의기준예상치를보아도가장많다. 또다른 2015 년발간자료를보면 [ 그림 3/2/3-17] 합성가스를생산하는원료로석탄이가장많이사용되고있고, [ 그림 3/2/3-16] 대비보수적으로산정하여 2020년에 137,094MWth 합성가스가석탄에서생산될것으로예측하였다. 석탄을원료로합성가스를생산하여활용하는산업의 2015 년도세계지역별생산량과 2020 년시장규모예측자료는 [ 그림 3/2/3-18] 과같다. 이를보면, 아시아 / 태평양시장이다른지역대비월등한크기를보여주고있고중동과아프리카의석탄자원이풍부한지역시장도크다는점을볼수있다. 생산된총합성가스가활용된분야를보면 [ 그림 3/2/3-19], 화학원료생산이가장높았고합성연료 ( 주로남아공에서생산 ), 전기생산과가스이용이그뒤를잇고있다. 294 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 295

162 2018 년까지의계획에서도석탄으로합성가스를생산하고이를화학원료로활용하는 부분이가장크다. 이는최근 10 여년간활발한중국의석탄합성가스생산과활용 프로젝트들이가져온결과이다. [ 그림 3/2/3-19] 생산합성가스의최종활용처 (2014 년 ) 출처 : Chris Higman, "State of the Gasification Industry: Worldwide Gasification Database 2014 Update," Gasification Technologies Conference, [ 그림 3/2/3-17] 전세계원료별합성가스생산량 2015 년현황과 2020 년증가예상 출처 : Syngas & Derivatives Market - Global Trends & Forecast to 2020, 2015 년 세계석탄액화시장에서각국가별로액화유생산예상량을보면 [ 그림 3/2/3-20], 2015 년이후시장이본격적으로형성되어 2020 년이후본격적인성장이예상된다. 이미석탄액화설비가운전되고있는남아공의생산량은정체이나, 2015년이후중국에서생산량이급증하기시작하고 2020 년이후미국, 호주, 인도, 인도네시아에서많은석탄액화유가생산될것으로예측되고있다. [ 그림 3/2/3-18] 석탄사용합성가스의세계지역별 2015 년생산량및 2020 년예측규모 주 ) CAGR: Compound Annual Growth Rate, 연평균성장률출처 : Syngas & Derivatives Market - Global Trends & Forecast to 2020, 2015 년 출처 : World Energy Outlook 2010 년, IEA [ 그림 3/2/3-20] 세계석탄액화시장에서각국가별생산예측량 296 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 297

163 세계 10대합성가스생산플랜트들을보면 (< 표 3/2/3-10>), 천연가스에서합성가스를생산하는카타르의펄프로젝트 (2011 년운전시작 ) 의규모가가장크다. 과거 1977 년과 1982 년에운전이시작된남아공의사솔석탄액화플랜트를제외하면, 중국의인츄안과유린석탄액화 (CTL, Coal-to-Liquid) 플랜트 2곳, 다탕과신장 SNG 플랜트 2곳, 메탄올프로젝트는모두석탄을원료로한다. 최근인도와사우디아라비아에서는정유잔재물을사용하는대형전기 / 화학원료프로젝트를진행하고있다. 이들플랜트는모두 1조원이상이소요되는대형플랜트공사로써해외전문기술회사와경험업체들이과점을하고있다는특징이있다. 석탄가스화를통한화학원료생산기술은유럽과미국업체에서공급받았지만플랜트제작건설과운영경험은중국이가장앞서가기시작한상태이다. 아쉽게도한국업체는원천기술이없는상태이며기술과경험도부족하여이들해외프로젝트에참여하지못하고있다. < 표 3/2/3-10> 세계 10 대합성가스생산가스화설비 플랜트국가업체 가스화기수 ( 운전 +spare) 합성가스생산량 (MWth) 운전연도 원료 / 최종제품 Pearl GTL Qatar Shell , Natural Gas / FT Liquids Yinchuan CTL Plant China Siemens , * Coal / FT Liquids Datang Ningxia SN G Plant China SEDIN , * Lignite / SNG Sasol Synfuels West South Africa Lurgi FBDB , Subbit. coal / FT liquids Sasol Synfuels East South Africa Lurgi FBDB , Subbit. coal / FT liquids CHNG Xinjiang SNG Plant China TPRI 7+1 6, * Coal / SNG Jamnagar Gasification Plant Phase I India E-Gas 6+2 5, * Jazan IGCC Saudi Arabia Shell , * Petcoke / Electricity Refinery residue / Electricity Yankunag Yulin CTL China OMB 8+0 3, * Coal / FT Liquids Yulin Methanol Plant China GE , * Coal / Methanol 석탄가스화분야의국내외주요기업들의최근동향은 < 표 3/2/3-11> 과같다. < 표 3/2/3-11> 석탄가스화분야국내외주요기업들의최근동향 국가업체명핵심기술특징 미국 유럽 중국 일본 CB&I (Conoco Phillips) GE 300MW 급습식가스화기술 300MW 급습식가스화기술가스터빈기술 SES Energy 유동층석탄가스화기술 KBR Shell Siemens Lurgi 순환유동층석탄가스화기술 300MW급건식가스화기술 170MW 급건식가스화기술가스터빈기술고정층 / 순환유동층석탄가스화기술합성가스정제변환기술 - 최근 SNG 변환플랜트분야에서강점 - 한국포스코 SNG 프로젝트에가스화기술제공사 년정유부산물 IGCC 세계최대프로젝트인인도 Jamnagar 프로젝트에가스화기공급 - 석탄가스화기세계 1위공급실적보유 - 한국발전소에천연가스가스터빈공급사 - 한국 300MW IGCC 1호기에가스터빈공급사 - 미국 GTI 개발 U-Gas 유동층가스화기술을상업화 - 최근중국에진출실적 - 중국과미국에서상용규모처음건설중 - 미국 Kemper IGCC 프로젝트에가스화기술제공사 - 한국 300MW IGCC 1 호기에가스화기술공급사 - 중국에최근많은실적확보 - 한국발전소에천연가스가스터빈공급사 - 남아공석탄액화공장에기술제공사 - 미국 North Dakota SNG 공장에기술제공사 Uhde 건식석탄가스화기술 - 한전과 2011 년 Kepco-Uhde 합작사설립 Haldor Topsoe 화학원료제조원천기술 - 한국포스코 SNG 생산플랜트에기술제공사 ECUST TPRI 미쯔비시중공업 300MW 급습식가스화기술 300MW 급건식 2 단가스화기술 300MW 급건식 2 단가스화기술발전용가스터빈기술 - 미국 GE 등기술을활용하여상용규모석탄가스화자체기술개발, 중국내상용실적 20기이상확보 - 일본미쯔비시 2단건식석탄가스화기와유사한자체기술개발하여텐진에위치한 300MW GreenGen IGCC 발전소에적용 년초히다치중공업석탄발전부문과통합 - 일본 Nakoso IGCC 플랜트에서기술실증완료 - 일본동경전력에 500MW 급석탄 IGCC 발전소 2 기추진 2014 년발표 - 호주, 미국등해외 IGCC 사업에직접투자하면서참여추진중 출처 : Chris Higman, "State of the Gasification Industry - the Updated Worldwide Gasification Database," Gasification Technologies Conference, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 299

164 국가업체명핵심기술특징 일본 한국 Osaki CoolGen 두산중공업 170MW 급건식가스화기술 300MW IGCC 가스화블록설계통합기술 - IGCC + CO2 포집 + 연료전지연계실증사업주체 - 일본자체개발기술들을연계하여최종 MWe 급고효율청정화력실증 년부터 IGCC, 2019 년부터 IGCC+CCS, 2020 년부터 IGFC+CCS 실증계획 ( 일본정부 1/3 지원 ) 석탄 IGCC 한국 1 호기가스화부분담당 현대중공업 IGCC 운전시뮬레이터기술석탄 IGCC 한국 1 호기실증사업시뮬레이터개발담당 포스코 서부발전 남부발전 석탄가스화 SNG 플랜트기술 300MW IGCC 플랜트건설운전기술 석탄합성가스사용 SNG 기술 광양에연산 50 만톤석탄가스화 SNG 플랜트 2015 년가동예상 석탄 IGCC 한국 1 호기건설주체 석탄가스화연산 50 만톤 SNG 플랜트 2 기를삼척에건설기획추진한바있음 달하고, 오일및화학제품 700 여만톤을생산하고있으며그중오일제품생산량은 500 만톤에달한다. 중국에석탄직접액화기술을수출하여내몽골지역에액화공장을건설중에있는미국 HTI사는 Headwaters Incorp. 의자회사로서, 켄터키주 Catlettsburg 에 [ 그림 3/2/3-22] 에나타난바와같은 600 톤 / 일급파일롯액화설비를운영한바있다. [ 그림 3/2/3-22] 중국에기술수출한미국 HTI 사의 600 톤 / 일급석탄액화파일롯플랜트전경 출처 : Theo L.K. Lee, Coal Liquefaction Technologies - direct & indirect routes, APEC Clean Fossil Energy Tech. & policy seminar, 2005, 세부, 필리핀 중국석탄액화 (CTL) 생산설비는주로네이멍구 ( 内蒙古 ), 샨시 ( 陕西 ), 산시 ( 山西 ), 닝 샤 ( 寧夏 ) 등지역에분포되어있으며, 초기 CTL 실증설비에서생산된제품들은현지 에서소비될것이고, 생산량이일정규모에도달한후생산된제품들은기타외부지 [ 그림 3/2/3-21] 남아공 Sasol사의석탄 / 천연가스사용간접액화를통한화학원료물질생산과정출처 : John Sichinga, Enabling a Coal to Liquids Industry in the US, 2006 Gasification Technologies Conference 석탄액화분야에서남아프리카공화국은 1955년부터석탄간접액화공장조업을시작하였으며, 현재 3개의대형플랜트를건설하였다. 연간석탄소비량이 5,000 만톤에 역에판매될것으로예상된다. 현재중국에서운전중인석탄액화실증프로젝트는 4개이다. 선화 ( 神華 ) 어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 100 만톤 / 년직접액화프로젝트, 네이멍구 ( 内蒙古 ) 이타이 ( 伊泰 ) 16 만톤 / 년간접액화프로젝트, 산시 ( 山西 ) 루안 ( 路安 ) 16만톤 / 년간접액화프로젝트및선화 ( 神華 ) 그룹 18만톤 / 년간접액화프로젝트가있다. 그외산시 ( 山西 ), 진메이 ( 晉煤 ) 그룹 10만톤 / 년석탄액화플랜트와윈난 ( 雲南 ) 제화 ( 解化 ) 그룹 3,500 톤 / 년석탄액화플랜트가운전중에있다. 300 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 301

165 < 표 3/2/3-12> 에는석탄액화실증프로젝트외에운전중이거나, 건설혹은준비 중인 CTL 프로젝트현황을나타내었고, 표에서왼쪽일련번호는 [ 그림 3/2/3-23] 의중국지도내에표시된숫자를나타낸다. < 표 3/2/3-12> 에서 No. 202 프로젝트는중국과남아프리가 Sasol사에서 2004년부터공동으로합작하여시작한프로젝트이지만, 2012 년초에 Sasol 사가프로젝트에서물러나기로결정하였다. 이러한원인은프로젝트진행과정에서의견차이가있었고, 중국선화 ( 神華 ) 사, 중국과학원등에서성공적으로석탄액화기술을개발한이유라고관련인사들은언론에발표하고있다. Sasol 사의석탄액화기술이더우수하여안정적으로운전이가능하더라도, 중국자체기술을사용하는것이더욱중요하다고중국정부와기업에서는생각하고있다. < 표 3/2/3-12> 중국의석탄액화 (CTL) 플랜트현황 No. 지역기업명 186 네이멍구 ( 内蒙古 ) 어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 187 네이멍구 ( 内蒙古 ) 어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 188 네이멍구 ( 内蒙古 ) 어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 189 네이멍구 ( 内蒙古 ) 어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 190 네이멍구 ( 内蒙古 ) 어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 191 네이멍구 ( 内蒙古 ) 후룬뻐이얼 ( 呼伦贝尔 ) 192 샨시 ( 陕西 ) 위린 ( 榆林 ) 193 산시 ( 山西 ) 창쯔 ( 長治 ) 194 산시 ( 山西 ) 창쯔 ( 長治 ) 195 산시 ( 山西 ) 찐청 ( 晉城 ) 선화 ( 神華 ) 그룹 규모 ( 만톤 / 년 ) 108 ( 총 320, 1기공정 180) 현황기술비고 1 기공정운전중 선화직접액화기술 이타이 ( 伊泰 ) 그룹 16 운전중중국과학원간접액화기술선화 ( 神華 ) 그룹 18 운전중중국과학원간접액화기술 540 이타이 ( 伊泰 ) 그룹건설중중국과학원 (1기공정 200) 간접액화기술 얜쩌우 ( 兖州 ) 석탄어얼뚸스 ( 鄂尔多斯 ) 에너지화학주식회사네이멍구에너지그룹얜쾅 ( 兖矿 ) 그룹앤창 ( 延長 ) 석유그룹 110 준비중얜쾅간접액화기술 국가실증프로젝트 국가실증프로젝트국가실증프로젝트 정부승인 600 준비중정부승인 100 건설중얜쾅간접액화기술 루안 ( 路安 ) 그룹 16 운전중중국과학원간접액화기술루안 ( 路安 ) 그룹 150 건설중중국과학원간접액화기술찐머이 ( 晉煤 ) 그룹 10 운전중 ExxonMobil MTG 기술 정부승인 국가실증프로젝트 정부승인 No. 지역기업명 196 산시 ( 山西 ) 찐청 ( 晉城 ) 197 신쟝 ( 新疆 ) 우루무치 ( 乌鲁木齐 ) 198 신쟝 ( 新疆 ) 허이산 ( 黑山 ) 199 신쟝 ( 新疆 ) 준뚱 ( 準東 ) 200 신쟝 ( 新疆 ) 이리 ( 伊犁 ) 201 신쟝 ( 新疆 ) 아러타이 ( 阿勒泰 ) 202 닝쌰 ( 寧夏 ) 닝뚱 ( 寧東 ) 203 윈난 ( 雲南 ) 훙허쩌우 ( 紅河州 ) 204 윈난 ( 雲南 ) 쿤밍 ( 昆明 ) 205 꾸이쩌우 ( 貴州 ) 규모 ( 만톤 / 년 ) 찐머이 ( 晉煤 ) 그룹 100 준비중 선화 ( 神華 ) 그룹 300 계획중 선화 ( 神華 ) 그룹 320 준비중 현황기술비고 이타이 ( 伊泰 ) 그룹 540 준비중중국과학원간접액화기술 이타이 ( 伊泰 ) 그룹 180 준비중중국과학원간접액화기술 광후이 ( 广汇 ) 그룹 선화 ( 神華 ) 닝머이 ( 寧煤 ) 360 (1 기공정 180 만톤 / 년 ) 준비중 400 건설중중국과학원간접액화기술 제화 ( 解化 ) 그룹 0.35 운전중 쌘펑 ( 先鋒 ) 화학주식회사 위푸 ( 渝富 ) 에너지개발주식회사 출처 : 중국석탄화학산업현황, 공업화학전망, 17(3), 38-58, 2014 년 20 건설중 중국 ICC MTG 기술 200 건설중중국과학원간접액화기술 정부승인 정부승인 정부승인 정부승인 중국에서최대석탄회사인선화그룹의네이멍구어얼뚸스 (E'erduosi) 백만톤급석 탄직접액화시범프로젝트는 2002 년국무원승인을받아 2005 년 4 월부터건설을시 작하여 2007 년말에완공되었다 년 11 월에시운전에성공하였고, 2010 년 5 월부 터매일 2,000~2,800 톤의오일을안정적으로생산하고있다. 직접액화시스템의석 탄가스화기를공동으로사용하고있는 18 만톤 / 년급간접액화프로젝트도시운전에 성공한것으로알려져있다. 또한, 중국선화그룹의 Ningmei 400 만톤 / 년급석탄간 접액화프로젝트는 2012 년 10 월 19 일에전문가심사를통과하였다. [ 그림 3/2/3-24] 는선화그룹의네이멍구의석탄직접액화플랜트의경관도이다. 302 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 303

166 중국얜쾅 (Yankuang) 그룹에서는 2002 년간접액화 R&D 센터를설립하여고유기술을확보하여 100 배럴 / 일규모의파일럿테스트를 2004 년에완료하였고, 2009 년중국국가발전개혁위원회로부터 100 만톤 / 년급석탄액화공장건설승인을받은바있다. 미국은 2005 년에너지법안 [EPACT 2005] 를제정하여석탄가스화산업에세금혜택및융자지원으로석탄액화등청정석탄활성화를추진하였으나, 최근셰일가스의대량생산으로석탄액화프로젝트추진은중단되었다. 일본은석탄직접액화공정에대한개발로써 150톤 / 일역청탄직접액화파일럿공정 NEDOL 공정 (1983~2000 년 ) 과갈탄액화공정 BCL(Brown Coal Liquefaction) 공정 (1981~2002 년 ) 을추진하여왔다. NEDOL 공정은중국에기술제공의사를타진중이며, BCL 공정은 1994 년인도네시아와 MOU 를체결하여협력중이다. 일본은 18년간개발한 NEDOL 석탄직접액화공정을만주와내몽골지역에상용플랜트건설을추진한바있으나, 내몽골지역프로젝트는미국 HTI사가합작회사설립을통해수주했었다. 현재일본정부는석탄액화에대한대형설비실증기술개발투자를본격적으로는하지않고, 일본내여러대학에기반연구를꾸준히지원하여핵심원천기술의발견이이루어지도 [ 그림 3/2/3-23] 중국의석탄액화공장건설위치 출처 : 중국석탄화학산업현황, 공업화학전망, 17(3), 38-58, 2014 년 록지원하고있다. [ 그림 3/2/3-25] 는일본에서운영한 NEDOL 석탄액화공정플랜트의모습으로 150 톤 / 일급규모로 450, 170 bar 조건에서석탄액화가수행되었다. [ 그림 3/2/3-25] 일본 150 톤 / 일급 NEDOL 석탄직접액화플랜트전경 [ 그림 3/2/3-24] 중국선화그룹의네이멍구직접액화플랜트 출처 : Demonstration-Project.pdf 출처 : 일본 BCL 공정개발은 50 톤 / 일급파일럿설비를호주에건설하여실증하였다 [ 그림 3/2/3-26]. 304 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 305

167 < 표 3/2/3-13> 2030년까지비재래형석유대체연료생산량전망 ( 단위 : 배럴 / 일 ) CTL 15 만 30만 60만 1백 10 만 1백 80만 2백40만 GTL 4만 20만 50만 80만 90만 백20만 Oil sand 1백 1만 1백 90만 2백30만 2백70 만 3백20만 3백60만 [ 그림 3/2/3-26] 호주빅토리아주에건설운영된 50톤 / 일급일본 BCL 석탄직접액화파일럿플랜트전경출처 : 석탄을가스화해서석탄액화유와화학원료를생산하는공장중가장오래된곳은남아공 Sasol 사에서 1955 년부터시작되어현재까지운영되고있는곳이다. 그동안확장되어천연가스도가스화원료로사용하고있고, 남아공에서소요되는버스, 트럭, 택시등에사용되는운송유의 30% 를공급하고있다. 호주 APEL사와 Syntroleum 사는총 3억달러를투자하여빅토리아주 Latrobe Valley 에호주갈탄을사용하여미국 Gilberton Initiative 와유사하게전기와합성연료유의생산계획을추진한바있다. 인도정부는 2008 년 6월 Tata 그룹과 Sasol 사가협력중인대규모프로젝트 1개를승인하였다. 인도네시아는일본의도움으로 13,500 배럴 / 일규모의석탄직접액화공장설립을추진한바있다. 필리핀정부는 H&WB 그룹이직접액화와간접액화를같이연계하는 hybrid 석탄액화공장을건설하는프로젝트를추진한바있는데, 미국 Headwaters 그룹이기술을공급하고 61,200 배럴 / 일규모로프로젝트비용은 4.2 조원, EPC(Engineering Procurement & Construction) 비용은 2.8 조원으로추정된다. 이처럼석탄액화실증및상용화프로젝트가전세계적으로진행되고있어 < 표 3/2/3-13> 과같이 2030 년에는석탄합성석유 240 만배럴 / 일생산규모가전망된다. 지구온난화가스인 CO2 저감의필요성이점차증가함에따라 IGCC 와 CCS 를동시 에이루기위한프로젝트가생겨났다. 먼저, 유럽의 IGCC 와연계되어추진되는 CCS 프로젝트에대해서알아보면발전소배출가스에대한기준이강화되고있으며, 그 일환으로공해물질을원천제거한발전소개발이추진되어미국 (FutureGen), 일본 (Eagle project), EU(HypoGen), 호주 (ZeroGen), 중국 (GreenGen) 등이소위 zeroemission 플랜트를개발또는추진한바있다. 유럽의경우는 2020 년까지 CO2 배출 이없는화석연료사용발전소를개발하고있으며, HypoGen 프로젝트에이어 2007 년출범한 FP7 신규프로그램을통해 ZEP(Zero Emission Plant) 개발을추진중에 있다. 최근의 IGCC 와연계한 CCS 프로젝트현황은 < 표 3/2/3-14> 와같다. < 표 3/2/3-14> 추진중인대표적 IGCC+CCS 프로젝트 프로젝트명 ( 국가 ) GreenGen 2 단계 ( 중국 ) Kemper ( 미국 ) Don VALLEY ( 영국 ) Tibury ( 영국 ) Clean Hydrogen Power Generation ( 미국 ) 주관기관원료가스화 GT 용량 (MW) 화능그룹석탄 Mississippi Power Sargas Power 석탄 ( 갈탄 ) 천연가스 ( 석탄 ) KBR Siemens 524 (net) 운전시작 2015 ~20 SHELL GE 현황 정부계획공고, 타당성조사단계 2016 건설완료단계 2018 년건설, 2020 년운전계획 CO2 는북해유전지하에저장예정 RWE 석탄 타당성조사 Southern California Edison 석탄 타당성조사 306 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 307

168 프로젝트명 ( 국가 ) Hydrogen Energy California ( 미국 ) Texas Clean Energy ( 미국 ) 주관기관원료가스화 GT Hydrogen Energy California Summit Power Petcoke / 석탄 용량 (MW) 운전시작 MHI MHI 현황 FEED (Front End Eng. Design) 단계 석탄 Siemens Siemens FEED 완료 세계시장의규모는 2020 년까지석탄 IGCC 발전소 20기, SNG 플랜트 5기, 석탄가스화화학원료생산플랜트 20기정도로추산되며, 각 1기평균건설비용이 1조원에달하므로총 25조원규모의시장이다. [ 그림 3/2/3-27] 자료를보면 2020년에 100 억불을예측한바있다. Advanced-USC로더개발되면 46 50% 효율이예상된다. 천연가스발전은가스터빈기술의향상에따라 52% 대에서 56% 대로향상될것으로예측된다. 또한가스터빈효율향상의혜택을받는 IGCC도현재인입연소온도가 1,300 인가스터빈 ( 예 : GE사 7FA 가스터빈 ) 을사용하고있는단계에서효율이 43 44%( 실제설비결과들은 39 41%) 에이르고, 가스터빈이 GE7FB 로 2012 년에처음도입된후 42% 효율에도달하고있다. 이후인입연소온도가 1,700 인가스터빈이도입되면효율은 50% 에달하게되며연료전지가대규모로상용화된다면 60% 대발전효율도가능하다. 석탄가스화플랜트에서가스화기술선정은가장중요하다. 석탄가스화기술은연료의적용성, 탄소전환율, 합성가스품질, 환경성, 생산량, 운전용이성, 투자비, 제작, 유지보수등에따라각각의특징을가지고있다. 현재상업적으로운전되고있는 IGCC 플랜트에서석탄가스화공정에대한기술적인요구사항은다음과같다. [ 그림 3/2/3-27] 년기간의세계 IGCC 시장예측규모 출처 : Global Market for Clean Coal, Taiyou Research, 월 3. 기술개발현황 1 기술이선진적이고성숙되어야하고, 안정적으로운전되며운전율이높아야한다. 2 설비구조가간단하고, 운전주기가길며, 보수가용이하고보수비용이적어야한다. 3 원료석탄적용범위가넓고, 여러가지석탄종류에대한적용성이있어야한다. 4 단일가스화로생산량 (2,000 톤 / 일이상 ) 이높아야하고, 고온 고압에서운전이적합하며, 가스화로내경이 5 m 보다작아야한다. 5 부하량조절이용이하고, 변화범위가크고, 하류공정운전시작및정지가용이해야한다. 6 석탄공급시스템이안전하고운전용이해야한다. 7 산화제로는산소를사용하거나, 공기를사용해야한다. 8 합성가스는고온에서정제처리가용이하고, 타르, 페놀및분진함량이적어야한다. 9 탄소전환율과가스화율이높아야하고, 탄소전환율은 80% 이상이어야한다. 10 오염물질배출이적고, 환경성이우수해야한다. 11 투자가적고, 비용이적어야한다. 현재운전중에있는 IGCC 시범공정에서사용되는가스화기술로는 GE, E-Gas, Shell, Prenflo, HTW, KRW, Lurgi 및 BGL 등이있다. 대표적인가스화방식에대한비교는 < 표 3/2/3-15> 에요약정리하였다. 석탄화력발전에서향후예상되는효율증가추세를보면, USC 가 42% 수준에서 308 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 309

169 < 표 3/2/3-15> 석탄가스화기술종류 가. 국내 구분 분류층 (Entrained Flow Gasifier) 습식 건식 고속유동층 (Transport Gasifier) 고정층 / 이동층 (Fixed Bed Gasifier) 1992~2002 년까지정부의 G7 프로젝트로 IGCC 상용화기반기술확보를위한기초 압력 (MPa) 2.6~ 상압 온도 ( ) 1,300~1,400 1,400~1, ~1,050 석탄처리규모 ( 톤 / 일 ) 500~2,000 2, 석탄공급방식슬러리펌프공급미분탄질소수송석탄덩어리공급분쇄석탄공급 탄소전환율약 약 90 약 90 (CO+H2)% >80 >90 약 70 약 68 합성가스내오염물질 적음 N2 ~5 탄화수소, 타르함량높음 N2 ~6 CH4 ~2 석탄, 산소소비많음적음적음많음 석탄에대한요구일정한요구있음넓은범위점성이낮은석탄활성이높은석탄 연구수행 ( 총 202 억원투자, 정부 114 억원 ) 하였다. 그결과로고등기술연구원과에너 지기술연구원에상용규모의 1/1,000 수준인 0.1~2MW 급실험용플랜트건설운전기 술을확보하였다. 전력연구원은한전의기술도입전략방침에따라 IGCC 시스템설계 기술을외국기술보유사 (Bechtel) 의 60% 수준으로자립하였다 < 표 3/2/3-16> 국내 IGCC 기술수준현황 구분기관주요성과기술수준 시스템설계서부발전, 두산중공업 IGCC 개념설계기술확보 60% 가스화공정 고등기술연구원에너지기술연구원 3 톤 / 일설비설계 / 운전기술 10, 20 톤 / 일급설비자체기술로확보 70% 설비투자비교적높음높음비교적높음낮음 합성가스압축기불필요필요필요필요 용도발전용및화학용발전용석탄액화용및화학용 실적 연료 2,000 톤 / 일급약 136 기운용 (GE, Shell, CoP, Udhe 공정 ) 역청탄, 아역청탄 대용량상용화실적없음 아역청탄, 갈탄등저급탄 가장오래된기술 ( 남아프리카 SASOL 80 기운용 ) 아역청탄, 역청탄 [OMB 가스화기 ] [Shell 가스화기 ] [KBR 가스화기 ] [Saso-Lurgi 가스화기 ] 대표적가스화기형상 [ 그림 3/2/3-28] 국내 20 톤 / 일급분류층석탄가스화 Test-bed 전경 저급석탄에특화된 20 톤 / 일급분류층석탄가스화테스트베드설비가태안화력발 전소에 2015 년설치되어운영중에있다. 인도네시아아역청탄을대상으로가스화한 결과 CO 61%, 수소 28%, CO2 2.2% 조성인합성가스가생산되었고냉가스효율 75% 310 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 311

170 이상을달성하였다. 석탄간접액화기술은 2007 년부터 10~15 배럴 / 일규모의국산석탄액화공정개발연구가진행되고있으며, 10 톤 / 일규모의국산석탄가스화기개발과석탄가스화기후단의가스정제설비설계및운전하여 100톤 / 일규모의파일럿공정설계를목표로하고있다. 나. 국외 미국 EPRI 에서는 CO2 90% 포집저장대신 CO2 포집비율을낮춘실증프로젝트 (IGCC with CCS Demonstration Initiative) 를추진할준비중이다. 1호기는현존하는 IGCC 발전소에서 10-20% 수준의 CO2만우선포집하여기술적, 경제적부담을최소화하였고, 2014 년에시작된 2호기는현존 / 계획중인석탄 IGCC 발전소에 40~70% 의 CO2 포집으로추진하고있으며, 2017 년부터가동할 3호기는신규 IGCC 발전소에 80~90% 의 CO2 포집으로추진할예정이다. 미국은 Vision 21 프로그램을통하여가스화기술의개발이핵심기반기술의하나로인식하여중점개발하고있으며, 특히연료다변화 (fuel-flexible) 발전소의개발에주요한초점을맞추고있는데, 석탄을사용한경우 2015 년까지 60% 의효율달성이가능한시스템구성을목표로하고있다. 미국듀크에너지사는 CCS(Carbon Capture & Storage) 가장착되면세계최초의 600MW 급 CCS 장착 IGCC 발전소가되는에드워드포트석탄 IGCC 플랜트를건설하여 2014 년부터운전을시작한바있다 년기준석탄화력발전소들의 2003~2004 년대비건설단가는 [ 그림 3/2/3-29] 에서와같이급격히상승하여석탄 IGCC 발전소는 1,400~1,800$/kW 수준에서 2008 년초에는 2,700$/kW 이상으로증가한것으로보고되고있다 년운전을시작한미국에드워드포트석탄 IGCC 발전소건설가격은 4,660$/kW 로최종보고되었다. 이렇게고가인현재의 IGCC 건설비용을낮추기위한다양한기술개발을미국 DOE 에서지원중에있다. [ 그림 3/2/3-30] 미국 EPRI 에서추진예정인 IGCC+CCS Initiative 의계획요약 출처 : 미국에너지성 (DOE) 은석탄 IGCC 에서 CO2 포집시포집비용을저감하는데필요한기술개발로드맵을어느기술이얼마나비용절감을시킬수있는지포함하여제시하였다 년까지 $40, 2035 년에는 $10 을 CO2 1톤포집비용목표로제시하고있다 ([ 그림 3/2/3-31]). [ 그림 3/2/3-29] 미국신규발전소의건설비용증가추세 출처 : "Increasing Costs in Electric Markets," US Federal Energy Regulatory Commission, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 313

171 < 표 3/2/3-17> 중국자체개발한석탄가스화기술의상세내용 [ 그림 3/2/3-31] 미국 DOE 의청정석탄연구프로그램중 IGCC 를통한석탄화력 CO2 저감비용저감연구개발목표 출처 : Carbon Capture Technology Program Plan, DOE, 월 유럽연합에서는석탄화력발전에서발생하는 CO2를포집저장하기위한아래와같은 CCS 프로젝트가추진중이다. - 스페인 OXYCFB 300Compostilla 프로젝트 ( 년 ): 300MW급순산소사용순환유동층연소기술과 CCS 연계실증 - 영국 Don Valley 발전소프로젝트 ( 건설비저감조정중 ): IGCC + CCS 실증, CO2는북해유전지하에저장 - 네덜란드 ROAD 프로젝트 : 1GW 석탄 / 바이오매스발전소에서일부 250MW 규모배가스를뽑아 CCS에연계유럽투자은행의 CO2 감축표준에따라 (kwh 당 550g CO2 이하 ) 유럽내 / 외화석연료신규발전소건립시금융지원조건을제시 (2013/07) 하였고, 향후 CO2 배출기준 450g/KWh 로강화될가능성도제시하고있다. 중국은석탄가스화기술을자국내풍부한석탄자원을사용해서원유를대체하고고효율청정기술을개발 적용함으로써미세먼지등공해문제해결에중요한핵심기술로선정하여기술개발에집중하고있다. 특히 2000년이후중점적인투자를통해해외기술로건설된 40여기이상의석탄가스화플랜트설계 제작 건설 운전경험을바탕으로해외기술의장점을조합하여자국고유기술로성공시켰다. 지금까지중국에서자체개발된석탄가스화기술은 < 표 3/2/3-17> 과같다. 출처 : 중국석탄가스화기술현황, 공업화학전망, 15(1), 55-68, 2012 년 중국은 GreenGen 프로젝트를 CCS에포함되는형태로재추진및산둥성 Yantai 석탄 IGCC를재추진한다고 2008년 10월 GUA(Gasification Users Association) 회의에서보고되었다. 일본미쯔비시중공업의 2단석탄가스화기와매우비슷한가스화기를시안에있는석탄연구소에서개발하여 GreenGen 프로젝트가스화기로적용 추진중이며, GreenGen 초기규모는 CCS 없이 250MW 급이었다가 CCS를연계시킨 400MW급으로 년건설할예정이었다. Yantai 석탄 IGCC는 400MW 규모로 Shell 기술을적용할것이며, World Bank로부터자금지원이되었고, 건설위치는베이징에서 30km 떨어진곳으로변경하여프로젝트를착수할예정이었다. 현재는텐진 GreenGen IGCC만을진행하고있다. 314 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 315

172 [ 그림 3/2/3-32] 2004 년초기기획된일정에따라 2014 년에도진행된일본의청정석탄기술개발로드맵 출처 : METI, 2004/06, J-Coal, 2014 년 출처 : [ 그림 3/2/3-34] 일본의 LNG 및석탄화력발전기술과발생 CO2 회수이용기술로드맵 3, 월 [ 그림 3/2/3-33] 일본의석탄화력분야효율향상기술전략 출처 : 2-1, 월 [ 그림 3/2/3-35] 일본 MHI 사제시한고효율석탄화력발전및 CCS 로드맵 출처 : Clean Coal Day 2010, 월 316 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 317

173 일본정부는 2002 년에너지기본법, 2003년기본에너지계획, 2004년장기에너지전망계획을바탕으로 2004년부터고효율청정화력발전에대한 2030년까지의기술개발로드맵을작성하여지금까지지속적으로추진중이며, 자국상용기술 (USC, IGCC 등 ) 의세계시장진출을적극지원하고있다. 10년이상같은기술개발로드맵을따라체계적으로기술확보와시장대응을하는일본의노력은모범이되는사례이다. IGCC 경우일본은 500MW 급발전소 2기를원자력발전소사고가발생한지역인후쿠시마에 2020년대초반까지건설계획을추진중이다. USC에이어 IGCC, IGFC 도장기적으로일본기술이국제적인경쟁력확보를통하여구현될가능성이높다. 구체적으로일본은 2015 년 6월에차세대화력발전협의회를발족시키고여기서자국산업계가석탄화력발전분야에서세계를선도할수있는기술을확보하기위한기술로드맵을제시하였다. 석탄화력, LNG 화력의제 1세대, 제 2세대기술의추가성능향상을추구하는동시에화력발전의궁극적발전단계인제 3세대기술조기확립을목표로하며, 석탄화력발전분야에서는석탄을가스화하여발전하는 IGCC 를 2020 년대초까지, 석탄가스화연료전지복합발전 (IGFC) 실증실험을 2025년경까지완료할계획이다. 2025년경에는 IGFC 기술을확립하여석탄화력발전효율 55%( 현재 38-40%) 를달성한다는계획이며, 화력발전소에서배출되는 CO2를포집하여땅속에저장하는기술 (CCS) 과회수해화학원료의생산에사용하는기술 (CCUS) 을 2020 년대후반부터본격적으로실용화하는일정이다. 일본에서일본정부의지원을받아석탄가스화와 IGCC 기술을개발하여상용화를하는곳은미쯔비시중공업사이다. 초초임계석탄화력발전기술 (USC) 와 Advanced USC, IGCC 를효율개선기술로모두개발하고있으며, 석탄화력발전소에서발생하는 CO2를포집하기위해연소후, 연소전, 순산소연소의 3가지기술전체에투자하고있다. 미쯔비시중공업사의기술개발전략로드맵이 [ 그림 3/2/3-35] 에나타나있다. 독일 Kohleoel 공정미국 HTI COAL 공정 일본 NEDOL 공정 일본 BCL 공정 중국 ICL 공정 [ 그림 3/2/3-36] 일본 IGCC 실증발전소공정흐름도 [ 그림 3/2/3-37] 국외석탄직접액화기술공정흐름도 318 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 319

174 일본은 Sunshine 프로젝트의일환으로써 1983 년부터수조원을지원하여 2톤 / 일급설비로부터 1997 년에 200톤 / 일급 IGCC 시험플랜트에대한가동을마쳤고, 2007 년 9월 20일가스화기점화를시작으로일본 Nakoso IGCC 플랜트의실증시험이시작되었다. Nakoso 250MW 급 IGCC 플랜트는공기를사용한 2단가스화형식으로, 이형식의상용급으로는세계최초의플랜트이다. 국외대표적인석탄액화기술은독일 Kohleoel 공정, 미국의나노크기의철촉매 (GelCat) 를사용한 2단공정 (1단석탄용해, 2단수소화분해 ) 의 HTI Coal 공정, 일본의나노크기의철촉매 (GelCat) 를사용한 2단공정 (1 단석탄용해, 2단수소화분해 ) 의 NEDOL 공정및 BCL 공정, 중국의나노크기의철촉매 (GelCat) 를사용한 2단공정 (1 단석탄용해, 2단수소화분해 ) 의 ICL공정등이있으며, 연간 100만톤의액화유를생산할것으로예상된다. 일본은석탄직접액화공정에대한개발로서 NEDOL 공정 ( 년 ) 과 BCL (Brown Coal Liquefaction) 공정 ( 년 ) 을추진하여왔다. 중국은 1970년대부터석탄액화연구개발을시작하였으며, 십오계획기간 ( 년 ) 에중국과학원산시 ( 山西 ) 석탄화학연구소합성오일공정연구센터에서기초연구를토대로 2,000톤 / 년급석탄간접액화실험에성공하였다. 2001년에는저온촉매를이용한파일럿시험에성공하였고, 2007 년에는고온촉매를이용한파일럿설비운전에성공하였다 년 3월중국과학원기술을이용한이타이 ( 伊泰 ) 16만톤 / 년급상용설비가정상가동에성공하였으며, 주요핵심기술은중국자체개발한기술들이다 년 12월얜쾅 ( 兖鑛 ) 그룹에서는상하이 ( 上海 ) 얜쾅 ( 兖鑛 ) 에너지과학기술유한회사를설립하여석탄간접액화기술연구를시작하였다 년산동 ( 山東 ) 루난 ( 鲁南 ) 화학비료공장에 100 톤 / 년규모파일럿설비운전에성공하였고, 2009 년에는 5,000 톤 / 년규모파일럿설비 550 시간연속운전성공하였다. 그외 SINOPEC 에서 2004 년부터개발을시작한석탄액화기술은 1,000 시간연속운전에성공하였고, 찐초우 ( 金巢 ) 국제그룹에서 2004 년부터개발을시작한기술은 2008 년시운전에성공하였다. 4. 국내 외보급현황석탄가스화기술은 19세기부터석탄건류가스를활용하기위한기술이었지만 1970 년 대두차례의오일쇼크를겪으면서매장량이풍부한석탄자원을활용하여원유및천연가스를대체하자는필요성으로현재의플랜트개념으로서재탄생하게되었다. 80년대들어서는가스화가 SOx, NOx, 분진등환경문제대응에유리한측면이부각되면서기술개발과실증사업이더욱추진되었다. 300MW 규모의상용화를위한실증플랜트들이 94년네덜란드를시작으로 1995, 1996년에미국, 1998년에스페인에건설되어운영이시작되었다. 한국도 2011 년부터 300MW 급 IGCC 발전소를태안에건설을진행하여 2016 년완공하고 2017 년부터전기생산이예정되어있다 ([ 그림 3/2/3-38]). IGCC는 CO2 대응측면에서상당한기술경쟁력을가지고있으며, 천연합성가스 (SNG)/DME(Di-Methyl Ether)/ 메탄올등다양한고부가가치제품으로생산도가능한많은파생기술과연계가가능한장점이있는반면에, 아직기술성숙도가낮아건설비가높고가동률도높여야하는숙제가남아있다. 이부분은한국이경쟁력을가질수있는분야로장기적인관심과노력이수반된다면청정석탄화력 +CO2 대응 + 석유화학원료대체 + 고부가가치플랜트산업으로서발전도노력여하에따라가능하다. 세계적으로 IGCC 기술은선진국을중심으로상용화의진입단계에있으며, 향후기술수요가급속히증가할것으로예상되어, 지금이국내 IGCC 기술을확보할수있는적기라고판단된다. 국내에서는 IGCC 발전기술의국내확보와신 재생에너지발전비율을높이기위해제2차전력수급기본계획에 300MW 급 IGCC 1호기를반영하여건설중이다. 석탄이용기술분야, 석탄가스화복합발전 (IGCC), 석탄액화 (CTL), 석탄으로부터수소제조및이용기술개발등석탄이용신기술분야의기술개발과상용화보급을촉진하기위한일괄프로세스의프로젝트형사업을추진하기위해 2006 년 12월부터 한국형 IGCC 기술확보를위한 300MW 급설계기술자립및실증플랜트건설 프로젝트를진행하고있다 년부터는 15배럴 / 일규모의간접액화통합공정개발연구가진행되고있지만, 2014 년이후저유가상황에서최소한의연구만이수행되고있다. 제7차전력수급기본계획에는 2025 년이후 300MW급 2기건설이반영되어있는데, 이는제5,6차기본계획에서연기된사항이다. 장기적으로국내에 300MW 급 IGCC 가반영되어 2030년까지석탄IGCC 총 3기와더불어 POSCO 에서시작한석탄가스화 SNG 1기와경남, 삼척지역에상당히구체적으로기획이추진되었던추가 SNG 2기를포함하여석탄가스화기기준으로는최대 6기의국내시장 (5~7 조원 ) 이예상되어이에대한대응이필요하다. 320 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 321

175 < 표 3/2/3-18> 석탄가스화기술과시장에대한 SWOT 분석 Strength Weakness 외환 부경 내부 환경 - 향후 200 년이상사용이가능한석탄의청정이용핵심기술 - 석탄을천연가스에준하는청정이용가능한기술 - CO2 포집에유리 - 생산합성가스는다양한활용 ( 전기, 수소, 액화유, 화학원료등 ) 가능 - 국내관련중공업제작기술과엔지니어링기반이충분 - 국내엔지니어링사들의해외 IGCC 플랜트설계수주 2 건등시장참여능력입증 - 기존미분탄연소석탄발전소건설비대비 1.5 배이상고가 - 국내에 IGCC 분야플랜트엔지니어링기술인력과경험부족 - 국내상용설비건설경험부족 - 석탄자체에대한부정적인인식 - 공정 availability 아직 85% 수준 - 미국, 일본, 중국대비국내 IGCC 기술투자비용열세 - 미국의신석탄발전세제지원과같은지원책부족 [ 그림 3/2/3-38] 1 2 차오일쇼크이후본격건설된 IGCC 실증발전소와원유가격연도별대비 Opportunity SO 전략 WO 전략 바탕그림출처 : 5. 향후전망가. SWOT 분석석탄가스화기술과시장에대한 SWOT 분석은 < 표 3/2/3-18> 과같다 ( 출처 : 에너지기술평가원에서 2011 년 5월에발간한그린에너지전략로드맵 IGCC). - 중국시장에서대량가스화플랜트건설에따른건설비저감가능성급증 - IGCC 기술은 CO2 저감능력이타기술대비우수하므로 CO2 규제강화탄소세강제화시시장규모급격확대예상 - 1 기 8 천억원 -2 조원의대형플랜트산업으로놓칠수없는고부가가치플랜트수출산업 - 장기전력수급계획에 2,3 호기 IGCC 명시와 SNG 사업등국내시장만도 2020 년까지 3-7 조원예상 - 여러 IGCC+CCS 실증사업국제적추진으로 CO2 대응기술로부상 - 시장의기회를활용하기위해, 중간진입전략도구사하여상용기술을조기획득하고, 이를바탕으로우리나라의강점인플랜트제조를활용하여적극적인수출산업화추진 - 국내중공업사강점인모듈화설계 / 제작능력과 IT 기술을접목한설비와공정기술개발 - 상용기술조기획득과약점을극복하기위한기술개발을병행추진함으로써시장기회활용 - 국내 300 MW 급실증사업을통한엔지니어링과건설실적추진. 국내 2,3 호기 IGCC 발전소부터국내기술접목및연관부품산업육성 나. 산업전망및당면과제 ( 출처 : 에너지기술평가원, 그린에너지전략로드맵 IGCC, 월 ) 석탄가스화와 IGCC 에대한향후추세에서중요한방향은세가지이다. 첫째 : 신석탄발전운영비용및 CCS 건설비용저감이상업화에는필수적인요소이므로다양한저감노력이추진된다는점, 둘째 : 해당기술들의복잡성이증대됨에따라기술보유사간의컨소시엄구성이진행되면서전세계시장이독과점화되고있다는점, 셋째 : 청정석탄화력발전소기술로완성되는 2020년전후를변곡점으로시장크기가기하급수적으로확대될가능성이커지고있다는점이다. Threat ST 전략 WT 전략 - 해외기술선진사 ( 미국, 네덜란드, 독일, 일본 ) 독과점체제의시장 - 중국의석탄가스화독자기술실용화단계진입 - Lurgi, Uhde 등사업접었던기업들사업재시작에의한경쟁가열 - 초초임계발전 (USC) 기술과경쟁가열 MW 급실증플랜트건설을통해사업수행실적을확보함으로써본격적시장개방에대비 - 선진기술사독과점체제시장에진입시대규모해외사업참여기회가능 - 시장재진입기술사와협력체제구축기회가능 출처 : 에너지기술평가원, 그린에너지전략로드맵 2011-IGCC, 월 - 시장의위협을회피하고약점을최소화할수있는혁신기술개발추진 - 중국개발사례와기술응용시저렴한가스화설비국내기술화가능 - 시장재진입해외기술사활용한국내부족기술의저렴한확보가능성존재 322 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 323

176 IGCC 기술은상용화진입단계로향후기술수요가급속히증가될것으로예상되고있어지금이국내 IGCC 기술을확보하고세계시장에진출할수있는적기로서, 현재의건설단가와전기생산단가는경제성이부족하나 CO2 측면등다양한요인을고려해보면 IGCC 는미래석탄을사용한화력발전기술의한축을담당할것이확실한추세이다. 상용급 IGCC 는높은투자비와선진국의실증과정에서나타난다양한고장정비사례등의기술위험도때문에발전사가 IGCC 플랜트의건설을위해서는정부의지원이필요하다. 미국, 일본은직접적인정부자금을지원하였고중국은프로젝트자체를정부가관리하며추진하고있다. 미국은석탄을활용할때 IGCC 와같은고효율기술을적용하는경우전력가격에인센티브를주고있는데이와같은제도가국내에는아직도입되지않은상태이다. 정부차원의인센티브 ( 예 : 합성가스가격, 전기가격, 건설비, 운전비 ) 가없다면안정된수익구조가확보될수없으므로정책적보완이필요하다. 한국은 2022년까지신 재생에너지의무할당제 (RPS, Renewable Portfolio Standard) 로의무비율을 10% 까지신 재생에너지로대체하는것을목표로하고있으며, 이목표를달성하는데 IGCC 플랜트가중요한역할을할수있다. 국내 300MW 급석탄 IGCC 1호기설계 / 건설 / 운영과정을통하여국내기술수준을한단계업그레이드시키고, 2009 년 4월발표된그린에너지전략로드맵에서제시된바와같이한국형 IGCC 발전플랜트추진을위한핵심제반기술의확보와핵심설비및부품들을국산화할필요가있으며이를통한수출용플랜트로실증개발하는전략과실행이필요하다. 또한, IGCC 발전플랜트의가용도 (availability) 증대, 발전효율 50% 이상, 기존건설단가대비 25% 이상저감을위한부품과설비, 신공정적용이필요하다. 미국과네덜란드, 독일에서기획되었던석탄 IGCC 프로젝트들의취소및연기주요원인은인허가획득의어려움과주민들의석탄화력신규건설에대한반대였다. CO2 저감에대한확실한대안을제시하지않고는석탄화력발전소의인허가자체가어려워지고있다. 궁극적으로석탄화력발전은천연가스보다더청정한전기생산방식의기술로개발되는추세이고발생된 CO2는 100% 지하에저장하여향후 년간지하에안정적으로보관하는방식 (CCS) 의기술개발이이루어지고있다. 석탄을가스화시켜수소와 CO2만으로구성된합성가스를제조하고수소는에너지원이나화학산업원료로 사용한후나머지 CO2는지하에저장하는 CCS 기술은유럽연합의적극적인추진추세로보아 년사이에는상용기술이본격적으로보급되기시작할것으로예상된다. 석탄 IGCC에 CCS를연계시켜 CO2를저감하는방향은 2020 년을기준으로필연적으로보이므로, CCS에관련된기술개발과국제협력에전향적인자세변화가필요한시점이며, 전세계적으로 CCS의대규모적용기술이정립되는시기를대부분 2020 년으로보고있으므로 2020 년이후석탄화력발전의근본패러다임이 CO2 대응측면에서기존과는전혀다르게변화할가능성이높다. 다. 향후기술개발추진전략석탄가스화기술개발은상용급규모가수백 MW급에해당하는데국내의기술개발투자규모로는선진국과같은규모의설비를통한기술개발이불가능하므로이에따른추진전략이필요하다. 기술전략의방향은크게두가지로나뉠수있다. 국내에서가용한자금규모에맞는수십 수백톤 / 일급테스트베드설비를구축하고국내에서사용할시료를사용하여전체공정을실증하는전략으로서, 미국과유럽등지에서겪었던운전상문제점들이국내에서재발되지않도록운전및설비의특성자료를제공하는것이첫째방향이다. 그다음은국내에건설되어운전될때필요한핵심설비와부품에대해서는자체기술능력의확보와설계제작운영실적이국내업체에필요하므로국산화율을제고키위한제반기술개발의방향이다. Turn-key 기술도입이어려울때를대비한요소기술도입후자체시스템화기술개발전략도요구된다. 석탄을가스화한석탄가스를전기, 액화유, SNG 생산에사용하는플랜트와소요설비 / 부품및운전 / 유지보수기술개발과실용화가필요하다. 중소형규모로해외에 Turn-key 로제공가능한중소형 IGCC 틈새시장용기술과연료전지연계차세대 IGCC 기술들에대한개발이추진계획되고있다. 차세대청정화력은먼저상용화실적이있는업체위주로독과점의시장형상이예상됨에따라, 핵심원천기술확보를통한기술국산화가관건이될것으로예상된다. 주요추진전략은다음과같다. - 한국형 IGCC 발전소에필요한핵심기술개발과실증을통한국내건설후속호기국산화율제고로단기성과창출 324 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 325

177 - 해외수출이가능한콤팩트한석탄액화기술개발로해외저렴한석탄산지진출, 석탄액화유형태로국내에도입하여국가에너지안보에기여 - 실증플랜트용주기적교체설비 / 부품우선국산화추진하고, 연관플랜트부품소재산업으로확대재생산 - 국내관련설비규모 (1 20 톤 / 일 ) 와상용급 (3천톤 / 일 ) 규모사이에필요한 톤 / 일급실증단계를중소형 IGCC/ 가스화상용 / 실증사업으로추진 - 국내건설된 SNG 플랜트와 SNG 파일롯실증설비, 석탄가스화 test-bed 설비등을활용하여단기간내해외기술보유사와차별화된핵심기술특허확보 - 국내건설된 IGCC/SNG 플랜트와 CCS 간연계시스템및전체통합시스템최적화 - 중국정부의 TPRI, ECUST 에실증단지구축지원사례와일본의전력중앙연구소 (CRIEPI), J-Coal 을통한실증단지지원사례를참고하여, 한국도석탄합성가스활용기술개발을위한종합실증단지구축지원라. 기본대응방안대용량상업규모의 IGCC 플랜트건설사업은미국과같은선진국으로부터시작하여빠른속도로개발도상국에도입되고또한확산될것이므로, IGCC 플랜트기술및건설분야에서의시장확보를위해서전략적대응이필요하다. IGCC 기술연구개발에서여러가지세부기술중에서국내에서단기간내에효율적이고혁신적으로확보가능한기술을선취해서고효율, 저비용및신뢰성이높은기술에대한집중개발이필요하다. 국내에서단기간내에연구개발이어려운기술에대해서는선진국의기술을과감하게도입하여국내개발기술과직접접목하여대용량, 상용급 IGCC 플랜트건설기술및운전기술에대한연구가필요하다. 석탄액화는국외의상용석탄가스화발전과합성석유생산병행생산플랜트기술을공동으로도입하고국산기술을개발하여국산플랜트설계기술을확보함과동시에개선기술을확보하는데중점을두고추진한다. 국내에 년에걸쳐 1조원이상씩이투입된상용석탄가스화 SNG, IGCC 가운영되므로이들설비들로부터 5 10% 의합성가스를 slip-stream 으로활용을통한다양한석탄가스화와석탄액화와관련된기술개발을추진한다. 특히, 이미상당부분상용기술까지보유한해외와경쟁하기위한기술개발에대한장기전략도필요하다. IGCC 는석탄가스화플랜트산업 + 원유탈피에너지다변화산업 + CO2 대응산업이다. 고원유가가지속되고 LNG를수입하는한국입장에서는에너지원다변화와고부가가치수출플랜트산업이라는차원에서 IGCC 기술은체계적으로육성되어야할분야이다. 석탄액화분야는해외석탄을많이보유한국가들 ( 몽골, 인도네시아등 ) 에서선진국이기술을독과점하고있는대용량설비분야가아닌중소형규모의석탄액화와한국이강점을가지고있는선박탑재형등틈새시장의측면에서접근이필요하다. 이를위한석탄액화컴팩트화, 모듈화기술개발이요구된다. 마. 현황및애로기술확보방안 2014 년부터시작된 $30 40/ 배럴로낮은원유가시장에서는석탄액화 가스화의경제적경쟁력은낮을수밖에없다. 하지만에너지자원이항상부족한한국입장에서는신에너지개발과지원을국가법령으로신에너지를포함시킨근본취지를되살려에너지와기술산업의미래지향점을잘정의하고핵심기술능력을자체보유할필요가있다. 현재국내에서는상용급 IGCC 발전소건설에대한경험이없고, 또한관련기반기술이선진국에비해열세이므로기술료를지불하며외국의선진기술을도입할수밖에없었던상황이었지만, 기술개발을전폭적으로지원하여도입된기술을국내자체석탄가스화, 액화기술로전환시켜야한다. 온실가스배출에대한규제강화가기존의석탄화력발전에대한위기이자동시에새로운석탄화력발전방식인 IGCC 에대한기회임을인식하고, 향후이분야를새로운성장기회로활용하여야할시점이다. 특히, 2020년이후국제적으로석탄화력발전에탄소세가도입되거나 CO2 발생량규제가본격화되면석탄화력발전은 CCS와연계되어세계적으로대형플랜트시장의큰축을만들것으로예상되고, CCS분야개발기술과접목시국내외플랜트시장수요에대응가능하다. 석탄 IGCC 플랜트에 CO2를분리 저장하는 CCS 기술을접목시키는방향이대세를이루고있으므로 IGCC 에연계된 CCS 기술에대한국내기술력과기술인력의확충이필요하다. 최근석탄 IGCC와 CCS 프로젝트가동시다발적으로추진되는데비하여기술공여사와설비제작사가제한적이어서기술과제작경험이있는업체위주로판 326 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 3 절석탄액화 가스화 327

178 매자시장이형성되고있다. 이에따라, IGCC 및 CCS의핵심부위기술에대해서는자체기술능력의확보와설계제작운영실적이국내업체에필요하다. 기존석탄화력발전기술은지난 30년이상의설비와공정신뢰도향상이꾸준히진행되어오면서플랜트의신뢰도가 95% 이상으로높은수준에도달하였다. 그러나, IGCC 기술은상용급규모로운영된역사가짧아아직플랜트신뢰도가 75~85% 수준에머물러있어이를향상시키기위한설비와단위공정의개발요구가크다. 그리고, IGFC( 석탄가스화연료전지 ) 는세계적으로기술개발초기단계에있기때문에, 기술선점을통한고부가가치산업의육성이가능하며핵심기반기술확보를목표로장기적인기술개발전략이필요하다. 석탄액화를국가전략적프로젝트로추진함에있어서국산액화기술개발을가속화하여우리기술의수출상품화를추진해야할것이다. 또한석탄간접액화의핵심기술인석탄가스화기는국책과제로추진중인 IGCC 사업과연계가필요하다. 석탄가스화및액화기술, 설비제작, 엔지니어링등관련국내기업간의협력을통한기술및시장경쟁력제고방안도마련되어야한다. 제4 절태양광한국에너지기술평가원태양광PD 송재천 1. 개요 1) 에너지원정의태양광발전 (Solar Photovoltaic Power Generation) 은태양광을직접전기로변환시키는발전방식으로, [ 그림 3/2/4-1] 은태양광발전시스템의구성요소를나타낸다. 태양광발전시스템은발전기에해당하는태양전지모듈 ( 여러모듈의집합체인어레이 ), 전력저장기능의축전장치, 태양전지에서발전한직류를교류로변환하는전력변환장치인 PCS(Power Conditioning System), 시스템제어및모니터링과부하로구성되어있다. [ 그림 3/2/4-1] 태양광발전시스템및구성요소 태양광발전시스템의구성요소중가장핵심적인부품은태양전지이다. 태양전지는기본적으로반도체소자이며빛을전기로변환하는기능을수행한다. 태양전지의최소단위를셀이라고하는데보통셀 1장에서나오는전압이약 0.5~0.6 V로매우작기때문에여러장을직렬로연결하여수 V에서수십 V 이상의전압을얻도록패널형태로제작하며이를태양광모듈이라고한다. 또한이러한모듈을여러장으로직병렬연결함으로써부하의용량에적합하게연결하여설치한것을태양광어레이라고 328 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향 제 4 절태양광 329

179 하는데, 이는회전형발전방식의발전기에해당한다고하겠다. 전력변환장치인 PCS/ 인버터는태양광어레이로부터발생되는직류전기를상용주파수 전압의교류로변환하여전력계통에연계하여전력을송전하는역할을함과동시에시스템의직류와교류측의전기적인감시및보호를하는구성요소로서, 태양광시스템중에서태양광모듈다음으로가격비중이높다. 쌍이생성되고, 전자와정공은 p-n 접합부에존재하는전기장의영향으로서로반대 방향으로흘러간다. 따라서도선으로연결된외부회로에전기가발생하게된다. [ 그림 3/2/4-3] 태양전지의기본구조및작동원리 [ 그림 3/2/4-2] 부하의종류에따른태양광발전시스템구분태양광발전시스템이적용되는부하는다양한형태로존재하며, 부하의종류에따라 [ 그림 3/2/4-2] 와같이태양광발전시스템을분류하기도한다. 즉, 지상용시스템과우주용시스템및민수용시스템, 또한지상용시스템은계통연계형시스템과독립형시스템으로분류할수있다. 보다상세하게지역및환경맞춤형으로구분하면, 대규모발전용 (Utility), 소규모발전용 ( 상업용, 가정용등 ), 건물통합형 (BIPV), 수상용, 사막용태양광및집광형태양광발전시스템등으로도분류할수있다. 태양전지의기본구조및전기생산과정을실리콘태양전지단면도를이용하여 [ 그림 3/2/4-3] 에나타내었다. 태양전지는 p형과 n형반도체를접합시키고 ('p-n 접합 ') 앞뒤표면에금속전극을붙여제작한다. 빛이반도체에서흡수되면전자와정공 또한, 광전에너지변환효율을높이기위해서는 (i) 가급적많은빛이반도체내부에서흡수되도록하고, (ii) 빛에의해생성된전자와정공쌍이소멸되지않고외부회로까지전달되도록하며, (iii) p-n 접합부에큰전기장이생기도록소재및공정을설계해야한다. 한편빛을흡수하는태양전지의소재에따라태양전지는실리콘계, 화합물계, 유기계로구분할수있으며, 흡수층의형태에따라결정계와박막계로구분할수있다. 현재결정질실리콘태양전지가태양전지시장의주종을이루고있으며, 저가고기능성화를구현하기위해서많은기술개발이진행되는한편, 미래시장을두고결정질실리콘태양전지와경쟁할수있는다양한신개념태양전지기술의개발이시도되고있다. 2) 최신이슈및동향ㅇ기후변화 2.0 시대의미래에너지원으로서확고한위상정립 330 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 331

180 태양광발전기술은기후변화대응, 미래에너지원의다원화, 21 세기산업및에너지패러다임의변화및인간의삶의질향상에따른새로운저탄소사회의구현을촉진하는신성장동력청정산업의선두주자로서각광받아왔다. 더구나태양광이풍부한일부지역에서는이미보조금이나정책지원으로부터벗어나독자적으로발전원가가경쟁력을갖추게되어미래의청정발전원으로확실히자리매김할것으로기대되고있다 년 1분기에멕시코의태양광발전소프로젝트가보조금이나정부지원금없이 $35.5/MWh( 약40원 /kwh) 의발전단가로전력을공급하는계약을체결한것을보면, 아직모든지역에서달성가능한가격은아니지만, 곧태양광발전단가가석탄발전이나원자력발전과경쟁할수있는수준으로떨어질가능성을시사해준것이라할수있다. 이러한태양광발전단가의하락은태양광기술의발전과함께규모의경제실현에기반을두고있으며, 결과적으로태양광발전시장의강한성장세를구축할것으로보인다. 특히 2015 년 12월파리에서열린제21 차유엔기후변화협약당사국총회 (COP21) 에서 196개참가국이파리기후변화협약에합의함으로써온실가스감축에대한기술개발및신 재생에너지보급확대등의노력이세계적으로진행될것으로예상되며, 특히단기적으로온실가스감축에기여하는기술개발에보다많은연구개발을집중하여온실가스감축목표를보다앞당기려는미션이노베이션합의도우선진행될것이다. 이에따라세계전력산업은태양광발전을필두로지속가능한신 재생에너지중심으로의재편이가속화될것이며, 보급률의신장에따른에너지저장시스템과스마트그리드와같은미래형인프라도병행하여성장할것으로전망된다. ㅇ글로벌경기침체및유가하락에도불구하고태양광발전시장은안정적인성장세지속계속된세계경기의침체및유가하락에도불구하고 2015 년태양광발전시장은 50GW 가설치되어 2014 년대비 25% 이상의성장을보이는등분명히회복되는현상을보이고있다. 2015년세계태양광발전누적설치용량은 227GW 로지난 2012년세계태양광발전누적설치용량이 100GW 를초과한것을감안하면불과 3년만에세계태양광발전용량이 2배로성장한셈이다. 이는세계전력수요의약 1.3% 에해당하는수준에불과한것으로향후, 태양광발전시장의안정적인성장과수익성개선에따른현금흐름증가에힘입어태양광분야상위기업들의적극적인증설들이진행되었고, 현재도그추세가보다확연하게확대되고있다 년이후현재까지태양 광시장과산업은예전의유럽중심에서아시아, 특히중국과일본그리고미국중심의시장으로다변화되었고, 인도, 파키스탄, 칠레, 알제리, 터키, 남아공화국, 멕시코등신흥시장도빠르게성장하고있다. 글로벌태양광기업의일부퇴진속에서중국태양광기업의시장지배력이여전히유지되고있다. 지난 2006년에서 2010 년까지는세계시장의연평균성장률이 85% 에이를만큼의급격한성장세를보여왔다. 그러나 2010 년이후세계적인불황과 'China Risk' 로표현되는중국기업의증설에따른공급과잉문제등이겹치면서모듈가격은 2010년 $2.0/W 에서 2013년말 $0.6/W 로급락하여, 전세계태양광기업의수익성이크게악화되었고, 그결과극심한구조조정을피할수없었다. 대다수의기업들이한계상황에내몰리는처지가되었으며, 세계태양전지시장을주도하였던많은기업들이청산, 파산보호신청, 인원감축, M&A 등을통한시장의재편이이루어졌다. 국내도예외는아니어서, 일부기업들은파산하거나매각되고있는등구조조정이아직도진행되고실정이다. 하지만이러한극심한불황과가격하락은태양광발전단가를크게낮추는긍정적인효과를통해시장수요가안정적으로성장하는기틀을마련해주는역할도하였다. 덕분에 2014 년이후가격하락이완화되면서 [ 표 3/2/4-1] 에서보듯이국내외주요태양광기업들의수익성이크게호전되어왔다. 보다근본적으로는 ' 후쿠시마원전사고 ' 이후미래의안전한에너지원으로서의태양광에대한긍정적인인식이확산되는것과함께발전시스템단가의하락에서오는가격경쟁력제고로인해향후의태양광시장은지속적으로증가할것으로전망되고있다. 한국수출입은행의해외경제연구소자료에의하면 2016 년 1분기글로벌태양광시스템평균가격은 $1.2/W 로 2015 년대비 7% 하락했으며, 2020 년태양광시스템가격은 $1/W 미만으로할것으로전망하고있다. < 표 3/2/4-1> 태양광모듈 Top 10(2015 년기준 ) 기업의사업성과 ( 단위 : 백만달러 ) 년모듈순위매출액영업이익매출액영업이익매출액영업이익매출액영업이익 Trina Solar 3, , , , Canadian Solar 3, , , , Jinko Solar 2, , , JA Solar 2, , , , 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 333

181 2015 년모듈순위 매출액영업이익매출액영업이익매출액영업이익매출액영업이익 Hanwha Q-Cells 1, First Solar 3, , , , Yingli Green 1, , , , Shunfeng Clean Energy 1, Renesola 1, , , SunPower 1, , , , 에너지원중특히태양광이친환경적이면서도산업유발효과가큰에너지원이라는점 이부각되고있기때문이다. 출처 : 기업별 annual report 또는 earnings call 2. 국내 외시장동향 1) 시장 ( 세계시장 ) 세계태양광발전시스템설치시장은 2004 년 1GW 를초과한이후 43% 이상의폭발적인복합연평균성장률 (CAGR) 을나타내며급성장하여왔고 2015 년에약 50GW 를초과하는시장규모에이르렀다. 이로서세계누적설치용량은 227GW 를기록했으며, 2012 년 100GW 를초과한이후 3년만에 2배이상설치된셈이다. [ 그림 3/2/4-4] 은국제에너지기구 (IEA) 태양광발전분과 (PVPS) 에서 2016 년 4월에발표한태양광발전시스템의설치용량자료이다 년부터시작된태양광발전시스템의설치용량증가추세는여전히지속되고있는것을알수있다. 특히 2011 년후쿠시마원전사고이후일본및유럽등에서원전설치계획을축소또는폐지하였고, 중국, 일본, 미국및신흥시장 ( 동남아시아, 아프리카, 남미등 ) 에서태양광설치량을확대하면서향후세계태양광시장은꾸준히증가할것으로예측된다. 또한기존의발전용태양광시장뿐만아니라지역및환경맞춤형태양광발전시스템 (BIPV, 수상태양광등 ), Niche Market 시장 ( 개인용휴대기기등 ) 등이점진적으로확대되고있어신규시장의창출도확대될것으로기대되고있다. 이는세계여러국가가신 재생에너지원의확대를정부정책의중요한기조로삼고있기때문이며, 신 재생 [ 그림 3/2/4-4] 세계태양광설치시장현황 [ 그림 3/2/4-5] 세계태양광설치량과모듈가격전망출처 : IHS 2016 년 2008 년미국의금융위기로부터촉발되어세계경제의침체로확장되던 2011 년을기점 334 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 335

182 으로한시장성장률감소의원인은태양광시장의수요 -공급불일치에따른구조조정과유럽의경제위기이다. 결국공급과잉이심화되면서 2012 년까지태양광모듈의가격이급격히하락하였고 ([ 그림 3/2/4-5] 참조 ), 태양광기업들의채산성까지악화되었다. 중국의 SunTech, 독일의 Q-Cells 와같이세계 1위를차지했던기업뿐만아니라미국의 Solyndra 와독일의 Sovello 와같이신기술창업또는합자회사들도파산하면서업계에커다란파장을일으켰다. 이후 2014 년초까지증설투자도없었고, 이에따라세계적인태양광전문장비업체들도힘겨운구조조정을겪게되었지만, 이후모듈가격하락에따른보급량증대와함께원전사고이후조성된재생에너지보급확대정책덕분에시장성장이지속되면서공급과잉이완화되는모습을보이고있다. 이급락하면서다시시장을주도하는상황이다. 특히, 박막태양전지의선두기업으로 CdTe 모듈을생산하는미국의 First Solar 사와 CIGS 모듈을생산하는일본의 Solar Frontier 사에국한되면서산업생태계가상대적으로취약한점이박막태양전지의시장점유율이낮은이유중하나라할수있다. 2013년하반기부터시작된폴리실리콘가격의하향안정화와모듈수급불균형의해소에힘입어안정되는모습을보이고있고, 결정질실리콘태양전지를중심으로시장이점차안정적으로성장하는모습을보이고있다. 박막태양전지가결정질실리콘태양전지에대한경쟁력을확보하기위해서는저가및고기능성, 신규응용분야로의진출이필요할것으로보이며, 박막태양전지시장은 2020년이후부터서서히성장할것으로예측된다. [ 그림 3/2/4-7] 2015 년태양광발전연간및누적설치용량 출처 : IEA PVPS 2016 년 [ 그림 3/2/4-6] 기술별태양광모듈 ( 결정질 / 박막 ) 출하량비중비교출처 : IHS 2016 년한편 [ 그림 3/2/4-6] 에나타난바와같이결정질실리콘태양전지가전체태양전지시장을주도하고있다 년까지는결정질실리콘태양전지가 90% 이상의시장점유율을나타내었으나, 폴리실리콘가격의상승에의한박막태양전지의보급확대로인하여한때결정질실리콘태양전지의점유율은 80% 대로감소한바있다. 하지만 2011 년들어폴리실리콘가격의하락및수급불균형에따라결정질실리콘태양전지 / 모듈의가격 < 표 3/2/4-2> 연도별국내태양광보급용량 ( 예측치 ) ( 단위 : kw) 태양광 (p) 합계 ( 누적 )(p) 사업용 13,522 9,071 28, , ,657 92,350 42, , , , ,239 3,058,467 자가용 1,462 13,251 16,505 16,555 24,181 34,295 35,835 62,180 63,298 68,910 87, ,303 합계 12,060 22,322 45, , , ,645 78, , , ,263 1,011,472 3,492,770 * 2014 년 : 2014 년신 재생에너지보급통계 ( 한국에너지공단신 재생에너지센터, 월 ) ** 2015(p), 합계 ( 누적 )(p) 는잠정치임 ( 2016 년 11 월경공표예정 ) 336 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 337

183 ( 국내시장 ) 국내태양광시장규모는 [ 그림 3/2/4-7] 에서보듯이 2015년설치용량 1GW로세계 7위를기록했으며, 또한 [ 표 3/2/4-2] 에서보듯이누적설치용량은약 3.4GW로짧은기간에크게성장해왔다. 신 재생에너지의무할당제 (RPS, Renewable Energy Portfolio Standard) 가시작된 2012년부터빠른속도로확대되었으며, 2013~2015 년에설치된태양광발전의 90% 이상이 RPS 로설치되어보급정책에따른시장조성이커다란기여를한것을알수있다. 또한 2013 년에시작된태양광대여사업이에너지신산업의일환으로 2015 년부터본격적으로확대되어약8,800가구에실시되었으며, 2016 년에는 1만가구를목표로진행중이다. 2) 산업결정질실리콘기반태양전지가계속세계시장을 90% 이상지배하고있으며, 가치사슬별생산현황은태양광발전시스템의설치현황과유사하게기존의유럽중심에서아시아와미국등의시장을중심으로성장하고있고, 과잉공급과가격하락의여파로인한업계의구조조정을거쳐규모의경제를바탕으로원가경쟁력을확보한주요기업들은시장성장에따른수익성회복과함께증설또는인수합병을추진하며규모를확장하고있다. 다만, 일부업체의경우무리한확장등으로여전히수익성을회복하지못하는실정이다. < 세계태양광산업현황 > ( 폴리실리콘 ) 2015년중국 194,000톤, 유럽 53,600톤, 미국 44,500ton, 한국 71,000ton 등의총 376,500 톤의생산량을기록했으며, 중국이세계시장의 52% 를차지하고있다. 과거약5년동안에걸친가격급락으로인해여러기업들이혹독한구조조정을받고있어많은변화가생기고있는중이며, 일부기업들은생산을중단하거나증설계획을수정하고있는실정이다 년가동률이 85% 에가까운수준으로가장낮았던 2012 년 60% 수준에비하면크게향상된실정으로시장성장에따른수요증가가가장커다란요소로향후어느수준까지의가격회복도기대되고있다 년초 12$/kg 대까지낮아지던가격이 5월에다시 17$/kg 까지회복되고있으나, 현수준에서어느정도안정화될전망이다. ( 잉곳 / 웨이퍼 ) 2015 년중국 49GW, 대만 4.9GW, 일본 2.8GW 등총 61.9GW의생산량을보이고있다. 가동률도 2012 년 50% 수준에서 2015 년 80% 를넘었고, 가격은 2011 년 평균판가 0.62$/W 에서크게하락한 0.2$/W 에이르고있다. 다결정제품의생산이단결정대비약 3배의규모이며, 잉곳기업이웨이퍼까지함께생산하는추세이다. 또한단결정제품과다결정제품의가격차이가줄어들면서단결정제품의수요가향후늘어날것으로전망되고있다. 중국의 GCL Poly 사는폴리실리콘생산능력도세계 1위면서잉곳 / 웨이퍼생산능력도 15GW 수준으로세계 1위인데, 2위인역시중국의 Xian Longi 사의 2.5GW 와도현격한차이를보이며압도적인규모를통해중국의태양광산업을견인하고있다. ( 셀 ) 2015 년세계셀생산량은 61GW 이며, 중국이 37.8 GW로최대생산국의위치를점유하고있다 년소폭의상승세를보였으나, 2016 년들어다시하락하여 4월기준으로다결정실리콘제품가격은 $0.3/W, 단결정실리콘제품가격은 $0.35/W 로지난해대비 10% 가량하락하였다. 모듈생산업체가셀도함께생산하는추세로역시중국기업들이주도하고있으며, 다만대만의 Motech Industries, Neo Solar Power 및 Gintech 이세계 10위의셀생산기업에포함된점이특이하다. 중국의대형모듈업체가미국의반덤핑관세장벽을피하는수단으로대만업체로부터셀을구매하던것이영향을주었을것으로추정되며, 최근미국에서대만산셀이포함된중국산모듈제품도반덤핑관세를부과하면서향후변수로작용할지도모른다. ( 모듈 ) 2015 년세계모듈생산량은 65GW 이며, 중국이 42GW로최대를차지하고있으며, 일본, 독일, 말레이시아, 한국에서일부생산이이루어지고있다. 한편, 최근미국의반덤핑 / 반보조금관세를피하기위해중국의주요업체가해외생산기반을구축하는생산지역다변화를꾀하고있다. 생산능력연3GW 이상의기업으로트리나솔라 (Trina Solar), 한화큐셀, 잉리그린에너지 (Yingli Green Energy), JA솔라, 징코솔라 (Jinko Solar), 캐나디언솔라 (Canadian Solar) 등이있다. 현재한화큐셀을포함한주요업체들은증설을통해 2016 년 5GW 이상의생산능력을보유할것으로예상되면서시장주도권을확보하기위한경쟁이한층치열하게전개될전망이다. [ 그림 3/2/4-8] 2014년국가별태양광셀 ( 좌 ) 및모듈 ( 우 ) 생산비중 출처 : IEA PVPS(2015), Trends 2014 년 338 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 339

184 [ 그림 3/2/4-8] 에국가별셀과모듈의생산비중을표시하였다. 중국의압도적인모습이지속되고있으며, 향후에도상당기간유지될전망이다. 우리나라는셀의경우중국, 대만, 일본, 말레이시아에이어 5위, 모듈의경우중국, 일본에이어 3위를기록하고있다. < 표 3/2/4-5> 국내태양광산업의밸류체인별주요기업 < 국내태양광산업현황 > 2014 년국내신 재생에너지산업의약 10.1 조원의매출액중 6.3 조원을태양광분야가차지하였으며, 이가운데모듈이 3.6 조원, 폴리실리콘이 1.1 조원으로주도하고있다. < 표 3/2/4-3> 에나타난바와같이기업체수, 고용인원, 수출액등에서도태양광분야가신 재생에너지원중압도적인비중을차지하고있다. < 표 3/2/4-3> 신 재생에너지및태양광분야산업통계 기업체수 ( 개 ) 고용인원 ( 명 ) 매출액 ( 십억원 ) 수출액 (Mil. $) 구분 신 재생전체 태양광 (%) 79 (42%) 92 (44%) 99 (44%) 83 (42%) 135 (28%) 신 재생전체 10,000 13,149 14,563 11,836 15,707 태양광 (%) 6,285 (63%) 8,906 (68%) 10,660 (73%) 8,302 (70%) 8,239 (52%) 신 재생전체 4,463 7,663 9,357 6,467 10,128 태양광 (%) 2,719 (61%) 5,859 (76%) 7,420 (79%) 4,208 (65%) 6,336 (63%) 신 재생전체 2,131 3,929 4,770 2,523 3,222 태양광 (%) 1,561 (73%) 3,506 (89%) 4,259 (89%) 1,968 (78%) 2,546 (79%) 출처 : 신 재생에너지센터, < 표 3/2/4-4> 태양광가치사슬별국내생산용량 폴리실리콘 (ton) 36,200 57,800 56,000 53,000 67,000 93,000 웨이퍼 (MW) 1,270 2,890 2,690 2,420 2,730 2,380 셀 (MW) 1,180 2,040 1,775 1,580 1,680 3,645 모듈 (MW) 1,860 3,154 2,857 2,783 3,580 4,490 출처 : 한국태양광산업협회 ( 월 ) 밸류체인별국내주요기업 한국태양광산업의우수성 폴리실리콘 : OCI, 한화케미칼, SMP, 한국실리콘등유관산업인반도체와디스플레이산업에서축적된기술력과 웨이퍼 : 웅진에너지, SKC솔믹스, 넥솔론등인프라를바탕으로, 연관분야인에너지저장시스템 (ESS) 및스 셀 / 모듈 : LG전자, 현대중공업, 한화큐셀, LS산전, 신성솔라마트그리드분야의기술력및 ICT 등의역량이결합된에너지에너지, 에스에너지, 한솔테크닉스, 솔라파크, 탑선등솔루션사업역량확보 소재 : 한화첨단소재, SKC, SFC, 대주전자재료, 동진쎄미켐, 삼성SDI, 롯데알미늄등 제품과기술의신뢰성 부품 : 쿼츠테크, 랍코리아등 신속하고책임있는관리 인버터 : 카코뉴에너지, 헥스파워, 다쓰테크등 에너지솔루션기술역량 장비 : 주성엔지니어링, 원익IPS, 제우스, 에쓰테크, 엔씨디, 우수한프로젝트수행능력맥사이언스, 제너셈, 에버솔라에너지등 글로벌브랜드신뢰도 시공 : 한화큐셀코리아, LG CNS, KT, BJ파워, 탑인프라등 운영관리 : KD파워, 하이레벤등 대여사업 : 쏠라이앤에스, 에스파워, 에스피브이, 이든스토리, 한라이앤씨, 한빛이디에스, 한화큐셀코리아, 해양도시가스출처 : 한국태양광산업협회 ( 월 ) 국내태양광산업은 2005 년이후본격화되어상대적으로뒤늦게참여하였으나, < 표 3/2/4-4> 에서나타난것처럼단기간에전체가치사슬에걸쳐생산기반을확보하였다. 국내태양광기업의가치사슬별생산용량은 2014 년부터다시확대되었고, 앞으로도지속적인증가추세가예측되며, 특히셀 / 모듈의경우, 2015 년진천및음성에셀 / 모듈공장을 340 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 341

185 건설하며국내에신규생산을시작한한화큐셀과 LG전자의추가증설로국내생산능력은 7GW 이상으로상승할것으로예상된다. < 표 3/2/4-5> 에국내태양광산업의밸류체인별주요기업을나타내었는데, 2011년과 2012 년에태양광산업전분야에걸친가격하락으로인해많은기업들이구조조정하는등어려움을경험한바있으나, 일부과감한인수합병등을통한확장과함께반도체 / 디스플레이의제조기술의기반을잘활용하고보다수익성이높은시장을창출하는등의전략을채택하면서폴리실리콘부터시스템까지 GW 규모의일관생산체제를구축하였으며, 기술장벽이높은 Upstream 산업으로부터기술장벽이낮은 Downstream 산업분야로수직계열화가나름대로안정화된모습이다 년하반기이후꾸준한시장회복에따라 2015년대부분의국내업체들도흑자를기록, 수익성을회복하였으며, 2015 년까지적자였던 OCI 사는 2016 년 1분기흑자로전환하였다. 현재세계시장이지속적으로성장하고있고국내기업들의신흥시장진출이확대되는점을고려할때, 향후경기회복과함께국내시장도개선될것으로전망된다. 국내태양광기업의실적개선과시장수요확대로한동안부진했던태양광투자가활성화되고있다. 출액가운데수출과해외생산분을합쳐서 70% 로그비중이커다란것을 < 표 3/2/4-7> 에서알수있으며, 궁극적으로중국대비경쟁우위를확보할수있어야시장점유 율을높여갈수있을것이다. < 표 3/2/4-7> 국내태양광주요품목별매출액현황 (2014 년실적 ) ( 단위 : 억원 ) 구분 폴리실리콘잉곳웨이퍼셀모듈장비부품 / 소재 집광채광기 매출액 10,976 1,429 3, ,442 1,921 8, ,358 내수 1, ,677 1,536 6, ,840 수출 9,536 1,356 2, , , ,462 해외공장 , ,056 비중 (%) 출처 : 한국에너지공단신 재생에너지센터, 2016 년 계 < 표 3/2/4-6> 태양광가치사슬별국가별점유율현황 ( 14 년 ) 구분시장점유율폴리실리콘 1중국 (34%) 2미국 (23%) 3독일 (20%) 4한국 (15%) 5일본 (7%) 잉곳 / 웨이퍼 1중국 (75%) 2대만 (9%) 3일본 (6%) 4한국 (5%) 5독일 (1%) 셀 1중국 (61%) 2대만 (16%) 3일본 (6%) 4말레이지아 (6%) 5한국 (3%) 모듈 1중국 (66%) 2 일본 (8%) 3한국 (7%) 4말레이지아 (6%) 5미국 (2%) 출처 : 한국에너지공단신 재생에너지센터, 년세계시장에서의우리나라의점유율은 < 표 3/2/4-6> 에서나타낸바와같이, 폴리실리콘을제외하고는 10% 를넘지못하고있으나, 3~5 위권으로선전하고있는편이다. 잉곳 / 웨이퍼및셀분야에서보다경쟁력을강화하는노력이앞으로진행될필요가있으나, 잉곳 / 웨이퍼의가장커다란규모를가진넥솔론이앞으로어떻게법정관리에서벗어날것인지가주요한관심대상이다. 셀과모듈분야에서는한화큐셀과 LG전자의증설덕분에시장점유율이계속개선될것으로기대된다. 국내태양광산업은전체매 [ 그림 3/2/4-9] 대형태양광발전소개발을통한해외진출사례출처 : 한국태양광산업협회 ( 월 ) 한편, 국내태양광기업들은기존의제품수출중심의사업전략을수정하여태양광발전소의개발, 시공및운영으로이어지는 EPC(Engineering Procurement and Construction) 프로젝트의형태로해외시장에적극적으로진출하고있다. 342 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 343

186 [ 그림 3/2/4-9] 는대형태양광발전소개발을통한국내기업의해외진출에있어서의 대표적인사례를보여주는데, 그림에서도볼수있듯이미국, 유럽, 아시아등전세계 모든지역을대상으로사업을개척하고있다. 또한신흥시장으로서중동지역의국가 들을대상으로한사업기회도지속적으로개척하고있다. < 국내외주요기업및사업영역 > < 표 3/2/4-8> 와 < 표 3/2/4-9> 에국내외주요기업및이들의사업영역을정리하였다. < 표 3/2/4-8> 국외태양광관련주요기업및사업내용 구분업체명사업영역및주요내용 결정질 Yingli Solar( 中 ) Trina Solar( 中 ) Canadian Solar( 中 ) 15 년모듈 4GW 양산용량, 가동률 70% 로 4 년연속적자로재무부담가중 16 년 1 분기흑자전환발표했으나, 여전히파산신청가능성상존 15 년셀 3.5GW, 모듈 5GW 양산용량, p 형실리콘중심양산 연구개발 : p 형단결정셀효율 22.13%, p 형다결정셀효율 21.25%, n 형 IBC 셀효율 23.5% 등발표 15 년셀 2.5GW, 모듈 4.3GW 양산용량 ( 16 년셀 3.4GW, 모듈 5.6GW 증설 ) 단결정 PERC 셀로 20% 이상의효율의양산기대, n 형단결정양면제품시생산 박막 구분업체명사업영역및주요내용 C I G S 염료감응형 유기박막 Harnergy( 中 ) G2E( 스 ) 12 년이후독일 Solibro, 미국 Miasole, Global Solar, Alta Devices 인수 15 년재무신뢰성문제등으로사업화추진이불확실 2014 년말양산체제구축, 100cm 60cm 크기모듈생산 15% 효율목표, 3 가지색상 ( 녹, 황, 청 ) 기반 G24Power( 英 ) 5MW 규모 Flexible DSC 태양전지시험양산 (R2R 방식 ) Solar 백팩, Solar 키보드등신규제품개발및판매 Dyesol( 호주 ) Heliatek( 獨 ) Mitsubishi Chemical( 日 ) < 표 3/2/4-9> 국내태양광관련주요기업및사업내용 DSC 소재분야에서가장오랜기술축적및판매경험 기술라이센스및신규염료개발중심사업모델추구 저분자진공방식에의한 2 층탠덤구조로 12.1% (@1.1cm 2 ) 의세계최고효율발표 2015 년상업생산설비구축완료, 반투명플레시블태양전지제품출시계획 일본 Asahi Glass 와협업으로 BIPV 시장진출계획 폴리머소재기반용액공정을통한필름형태제품개발 3M 과협업, 2016 년부터제품출시계획 실리콘박막 Sunpower( 美 ) 15 년셀 / 모듈 1.4GW 규모양산용량 ( 16 년셀 / 모듈 1.85GW 로증설 ) Mitsubishi Heavy Industry ( 日 ) 16 년모듈효율 22.8% 기록 12 년미국 ECD Solar 의파산이후 14 년까지대부분실리콘박막사업철수 이종접합 (hetero-junction) 기술에응용되어결정질실리콘고효율화에기여 구분업체명사업영역및주요내용 한화 한화솔라원 / 한화큐셀합병후, 한화큐셀위주로수직계열화완료셀 / 모듈 5.4GW( 중국 2.4GW, 한국 1.5GW, 말레이시아 1.5GW) 양산 한화케미칼 15 년연산 13,000 톤폴리실리콘양산 ( 16 년 15,000 톤으로증설 ) 한화큐셀코리아등에서 EPC( 발전사업 ) 추진중 박막 C dt e C I G S First Solar( 美 ) 15 년말 2.7GW 규모양산 ( 수직계열화 ) 15 년모듈효율 18.6% 기록 ( 셀효율 21.5% 기록 ) Solar Frontier( 日 ) 15 년말 1.05GW 생산라인구축 (150MW 신규라인은 16.6 양산 ) CTIE( 中 ) 15 년셀효율 22.3% 기록 (0.5cm x 0.5cm) 14 년독일 Avancis 인수, 1.5GW 양산공장중 1 단계 300MW 건설중 16 년자회사 CTIEC 를통해 CdTe 박막모듈 100MW 양산공장건설추진 건자재회사로서 BIPV 시장주도기대 결정질 OCI 현대중공업 LG 전자 15 년연산 52,000 톤규모의양산, 230 억원규모의공정개선투자계획 OCI 솔라파워에서발전사업수행중 ( 미국텍사스샌안토니오에 400MW 규모 ) 600MW 규모셀 / 모듈양산 고효율 PERC 태양전지생산중심으로전환 R&D 센터, UL/VDE 자체인증랩, 태양광실증단지운영으로신제품개발, 모듈평가, 제품신뢰성향상등개발 1GW 규모셀 / 모듈양산, 수출에주력중이며, 2018 년 1.8GW 로증설추진 n 형단결정실리콘기반의고효율양면수광형태양전지사업화 344 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 345

187 구분업체명사업영역및주요내용 결정질 실리콘박막 LS 산전 S-Energy 150MW 규모모듈양산, 수상태양광발전시스템을일본등해외수출중 국내합천댐등에수상태양광실증 ( 수자원공사와협조 ) 및사업화 350MW 규모모듈양산, 400MW 규모로증설진행중 일본, 칠레등해외발전사업과자회사에스파워를통한국내발전사업추진중 신성솔라에너지 셀 420MW, 모듈 150MW 규모양산, 셀 600MW 규모로증설진행중 LG 전자 베트남등해외발전사업추진중 a-si 박막태양전지에서국내최초로 NREL 공인세계최고효율달성 ( 셀효율 13.4%) 각국정부의정책적인지원하에성장하여왔다. 현수준에서는기존화석에너지를이용한발전에비하여아직경제성이상대적으로낮으므로정부의보호및지원이보다필요한실정이다. 세계각국정부는에너지자립, 환경문제해결, 기후변화협약대응과미래신산업창출이라는목적하에정부주도형신 재생에너지보급정책을채택하여보급을확대하고있고또한산업육성도지속적으로추진하고있다. 이에따라보급과연계하여태양광발전단가의경쟁력확보및신규응용분야와함께차세대신기술개발등의연구개발, 실증등의지원정책도병행하여진행하는것이커다란흐름이라고할수있다. 신 재생에너지보급및초기시장창출을위한대표적인지원정책으로는발전차액지원제도 (Feed in Tariff; FIT) 와신 재생에너지의무할당제 박막 CIGS LG 이노텍 삼성 SDI 국가 R&D 과제성공완료, 동시증발법을이용한 CIGS 박막태양광모듈상용화기술국내최초개발 국가 R&D 완료, 스퍼터링방식을이용한 CIGS 박막모듈효율 16% 달성했으나, 사업화중단으로 WonCIGS 에기술이전 (Renewable Portfolio Standards; RPS) 가있다. 발전차액지원제도는정부가신 재생에너지로생산한전기를 15~20 년간일정한기준가격으로구매해주는방식이며, 신 재생에너지의무할당제는에너지사업자에게에너지의일정비율을신 재생에너지로공급 판매하도록강제하는방식이다. 현재독일, 덴마크, 스페인등유럽과중국및일 박막 염료감응형 유기박막 금호전기 동진쎄미켐 상보 코오롱인더스트리 LG 화학 국가 R&D 수행중, 비진공방식을적용한 Flexible CIGS 박막태양전지개발중 국가 R&D 수행중, 자동화 Pilot production 라인구축완료 BIPV (Facade 및 Window) 실증목적의국내외프로젝트추진진행중 ( 디자인개발, 시제품제작, 설치 ) 국가 R&D 수행중, SUS 기판을이용한 Flexible DSC 박막태양전지개발중 (R2R 방식적용 ) 국가 R&D 수행중, R2R방식 ( 고분자재료사용 ) 을적용한 Flexible 유기박막태양전지개발중 국가 R&D 수행중, 저분자를이용, 개발중 ( 공인셀효율 8.01%) 본등에서주로발전차액지원제도를운용하고있으며, 의무할당제는우리나라와미국, 영국, 호주등에서시행하고있다. 이밖에도자가소비 (Self-consumption) 우대제도또는상계거래 (Net Metering) 지원제도또한병행, 운영되고있다. 3. 국내 외보급정책및보급현황 1) 보급정책 태양광산업은에너지 환경문제의해결과새로운산업창출이가능한신규산업으로 출처 : EERE 홈페이지 [ 그림 3/2/4-10] Solar America Initiative(SAI) 의태양광발전단가목표 346 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 347

188 ( 미국 ) 청정에너지 (Clean Energy) 에향후 10년간 1,500억불을투자하여 500만개의그린칼라일자리창출을목표로하고있으며, 2025년까지전력의 25% 를재생에너지로공급하는목표를수립하였다. 경기부양법 (American Recovery and Reinvestment Act: ARRA) 에의해재생에너지산업육성에 209억불을투입하고있으며, 직접적보조 (60 억불 ) 보다는감세 (10 년간 149 억불 ) 지원에초점을맞추고있다. [ 그림 3/2/4-10] 은 2006년 Solar America Initiative(SAI) 에서설정한태양광발전단가목표로서, 태양광을 2015 년까지다른에너지원과경쟁이가능하고, 정부보조금없이발전할수있도록하는것을목표로하고있다. 또한, [ 그림 3/2/4-11] 은 SAI의후속프로그램인 'Sunshot Initiative Project' 에서설정한발전단가목표를보여주고있는데, 미국정부는이를위해 2020 년까지연간 2억달러를투자할계획이다. 이프로젝트를통하여 R&D, 제도, 법률, 금융등전방위적인태양광산업경쟁력강화를위한세부프로젝트들을수행하고있으며, 이는가치사슬통합형연구와핵심돌파기술개발형태로진행되고있다. Sunshot Initiative Project 의최종목표는 2017 년까지태양광발전시스템설치단가를 $1/Wp 로낮추고 2020 년까지는 $1/Wp 이하로낮추는것이며, 이는발전단가로 $0.06/kWh 수준을의미한다. [ 그림 3/2/4-11] Sunshot Initiative Project(SIP) 의태양광발전단가목표 출처 : EERE 홈페이지 미국은산업지원정책보다는투자세액공제 (ITC, Investment Tax Credit) 를중심으로태양광발전보급지원정책을시행해왔는바, 16 년까지투자세액공제우대기한이만료될예정이었으나 15 년말이를다시 21 년까지연장하면서태양광발전시설에대한투자분위기를활성화하고있다. 미국은법인세율이 35% 로투자세액공제 30% 를활용할경우높은투자수익을기대할수있어서구글 (Google) 이나애플 (Apple) 과같은 IT기업또는 JP모건이나씨티뱅크와같은투자은행등의다양한투자자가가장커다란태양광발전사업에참여하는모습을볼수있다. 투자세액공제우대기한연장덕분으로미국태양광시장은 20 년까지연평균 50% 이상의성장률을나타내며크게성장할것으로 GTM Research 는전망하고있다. 물론연방정부의지원정책이외에각주정부별로신 재생에너지의무할당제 (RPS), 상계거래제도 (Net Metering), 태양광발전설치에대한캐시백프로그램등을시행중에있다. - ITC 우대기한연장에따른연도별투자세액공제율변화 : 30%( 17~ 19), 26%( 20), 22%( 21), 10%( 20~) ( 일본 ) 2050 년까지세계온실가스배출량을 50% 감축하기위한중장기지구온난화대응방안을포함한 Cool Earth 50 계획을 2007 년발표하였다. 일본은 1970 년대의석유위기이후 Sunshine Project, New Sunshine Project, Moonlight Program, Top Runner Program 등의정책을통해에너지효율제고와신에너지기술의도입을위해노력하여왔으며, 온실가스배출량감축목표달성을위해서는종래기술의연장으로는불가능하고오로지혁신적기술개발로실현이가능하다는인식을가지고있다. 또한 Cool Earth 50에서는 21개의혁신적에너지기술을우선개발기술로선정하였으며이중혁신적태양광발전도포함하였다. 혁신적태양광발전로드맵을살펴보면, 2세대초박막결정질실리콘, 초고효율박막태양전지, 유기박막 / 염료감응등유기계태양전지발전단가를 2030 년까지 7엔 /kwh 이하로감축, 발전효율 40% 달성, 그리고, 3세대양자나노구조의태양전지와신개념태양전지를개발하여 2050 년까지발전효율 40% 이상달성을목표로하고있다. 일본은오랫동안정부주도의 R&D 투자및보조금지원정책에힘입어태양광발전분야에서세계최고국가의위치를유지해왔으나, 2003년부터시행된신 재생에너지의무할당제 (RPS) 와 2006년주택용태양전지시스템에대한보조금폐지를기점으로태양광산업이위축된바있다. 하지만태양광산업의재도약을위하여 2012 년 7월부터발전차액지원제도를다시시행하여보급을활성화하여, 이후 22.2GW 가가동개시하였다. 또한태양광주택에보조 348 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 349

189 금을지원하고있으며기업에도설치비용의일부와세액공제해택을주고있다. 덕분 에 2015 년 11GW 이상이설치되는등태양광보급이아주빠르게확대되었다. 일본의 태양광발전보급정책에서가장핵심적인발전차액지원제도는발전차액기준금액을 지속적으로관찰하고 6 개월마다위원회를통하여새로운요금요율을제안할수있 는특징이있으며, 이때일본경제산업성이타부처의의견을수렴하여가격을결정하는구조를가지고있다. < 표 3/2/4-10> 에서보는바와같이, 일본의발전차액지원제도는주택및기업에서태양광으로발전한잉여전력을각각 42엔 /kwh와 40엔 /kwh 로구매하는제도로시작했으나, 2015 년에는각각 35엔 /kwh 와 27엔 /kwh 로축소하였다. 이에따라일본의시장규모는 2016년최대 13~14GW 로정점을기록할것으로보이며, 이후축소될것으로예상된다. 이는재무적인부담이크게증가하고있고, 계통연계수용한계등의문제뿐아니라미시공물량이과도하게증가하기때문이며, 발전차액지원을축소하는것과함께입찰경쟁또는 FIP(Feed in Premium) 제도를도입하는등보급정책의변화가진행중에있다. FIP는도매시장에서거래되는전력의평균가격에프리미엄을지원해주는시장가격연동시스템으로독일이나영국에서실시하는방식으로우리나라의전력도매시장가격 (SMP) 에신 재생에너지공급인증서 (REC) 입찰경쟁가격을더하는방식과유사하다고볼수있다. < 표 3/2/4-10> 일본의태양광발전차액지원 (FIT) 제도의연도별기준금액변화 발전차액기준금액 (kwh 당 ) 용량구분 10kW 이상 ( 비주택용 ) 10kW 미만 ( 주택용 ) 구매전력발전전력 100% 잉여전력 구매기간 20 년 10 년 12. 7~ 엔 + 소비세 (5%) 42 엔 ( 세금포함 ) 13.4~ 엔 + 소비세 (5%) 38 엔 ( 세금포함 ) 14.4~ 엔 + 소비세 (8%) 37 엔 ( 세금포함 ) 15.4~ 엔 ( 소비세미포함 ) 15.7~ 엔 ( 소비세미포함 ) 16.4~ 엔 ( 소비세미포함 ) 출처 : 한국태양광산업협회, 2016 및솔라투데이, 월 33~35* 엔 ( 세금포함 ) * 출력제어대응기기설치의무대상 일본 NEDO 는한편, 태양광기술및산업의급속한발전을반영하여 2004 년에수 립된태양광로드맵 (PV 2030) 을수정, 보완하여새로운태양광로드맵 PV 을발표하였다. PV 에설정된태양광발전단가목표는 2020년 14 엔 /kwh, 2030 년 7엔 /kwh, 2050 년 7엔 /kwh 이하이다. 또한 NEDO 가중심이되어결정질실리콘태양전지의초박형화, 다양한태양전지들의다중접합및이종접합에의한고성능화를달성하기위한 All Japan Project 도추진하고있다. 일본의 2013 년태양광발전단가는 10kW이상을기준으로 23엔 /kwh 였으나, 2015 년에는 18.6 엔 /kwh 까지낮아졌다. ( 독일 ) 재생에너지법 (EEG, Renewable Energy Sources Act) 을기반으로발전차액지원제도, R&D 투자, 태양광지붕프로그램, 솔라밸리조성등을지원하였다. 일조량이낮은불리한자연환경에서도세계최대의태양광발전국가로성장할수있었던배경은발전차액지원제도시행때문이었으며유럽및세계각국은독일의발전차액지원제도를벤치마킹하여시행하고있다. 독일발전차액지원제도의재원은정부보조금과사용자의부담으로조성되며기술개발및효율개선을유도하기위하여매년기준가격을인하하여왔다. 발전차액지원제도의과도한재정부담으로인해 2009 년부터는연차별보급한계용량을설정하여이를초과또는미달하는경우기준가격을조정하고있으나지원하는발전용량을제한하지는않고있다. 특히후쿠시마원전사고이후독일정부는이른바 Energiewende( 에너지혁신 ) 정책을채택하여신 재생에너지의확대를보다촉진하고있으며, 2022 년까지기존원전의완전한폐쇄도추진하고있다. 최근태양광발전보급목표인 52GW에접근함에따라태양광발전사업자와소비자와의직거래 (Direct Marketing), 입찰경쟁, 자가소비 (self-consumption) 우대등의형태로보급체계를다원화하면서 FIT중심에서벗어나는모습으로재편되고있다. 이와같이지원정책이점차축소되면서시장규모도향후연간 1~1.5GW 수준으로유지될것으로예상된다. - ( 직거래 ) 사업자가전력구매자를직접접촉하여태양광발전전력을판매 - ( 입찰 ) 15 년에시범사업으로시작하여 17 년부터는 750kW 이상은모두입찰경쟁 - ( 자가소비 ) 태양광발전단가가일반가정용전기요금대비경쟁력이있어서가정용중심으로시행되어오다가사업용까지확대중임. ( 중국 ) 세계 2위의에너지소비국인중국은 2030 년경세계에너지수요의약 20% 를차지할것으로예상되고있다. 따라서중국은신 재생에너지부문의육성을에너지안보문제해결, 환경문제에대한국제사회로부터의압력해소, 지역균형개발, 신성장동력창출과같은다원적인효과를가진정책으로인식하여적극추진하고있다. 350 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 351

190 구체적으로중국정부는재생가능에너지법, 재생가능에너지중장기발전계획, 재생가능에너지발전 11.5 계획등신 재생에너지부문의제도및발전계획과이의시행을위한각종부대조치를발표한바있다. 중국은특히, 넓은국토와풍부한일조량등태양광발전에적합한환경을가지고있기때문에풍력과함께태양광발전을미래핵심신 재생에너지원으로육성할계획이다 년에 Golden Sun 프로그램을수립하여 2020 년까지 1차에너지소비중비화석에너지의비중을 15% 까지증가시키기위한계획을진행하다가 2014 년중단한대신, 2011 년부터 FIT제도를실시하고있으며, 매년지원금액을축소해나가고있는바, 2016 년지원금액은 < 표 3/2/4-11> 과같다. 중국은 2014 년발표한 Chinese Solar Energy Development Roadmap to 2050 에서 2020 년까지 150GW, 2030 년까지 400GW, 2050 년까지 1,000GW 설치를목표로하고있다. 중앙정부는금융과조세지원및보조금을바탕으로산업과시장을육성하며, 지방정부는중앙정부의보급목표달성으로시장을형성하고, 기업을위한자금지원, 부지제공및금융지원을실시하여세계태양광산업을주도하고있다. < 표 3/2/4-11> 2016 년중국의태양광지원정책대규모발전분산발전지역별분류 FIT(Yuan/kWh) 자가소비 (Yuan/kWh) 잉여전력판매 (Yuan/kWh) I 0.80 II 0.88 전력소매가 석탄발전도매가 III 0.98 출처 : NDRC( 월 ) 2015 년중국의연간및누적태양광발전설치용량이 15GW 및 43GW 로모두세계 1위를기록하였다. 그동안누적기준으로세계 1위를차지해온독일을 2위로 2016 년중앙정부는태양광발전에대하여연간 18.1GW 의상한을설정하고, 각지방정부로부터의견을수렴하는과정을거치고있다. 이러한상한은 12.6GW 의대규모태양광발전지원상한과 5.5GW 의고효율제품을이용한 top runner 프로젝트로구성되며, 다만 BIPV, 소형 rooftop, 자가소비에의한발전용량은제한받지않는다. 자국의대규모시장을기반으로확보한규모의경제를통한원가경쟁력을바탕으로세계시장에서의독보적인점유율을유지하고있으며, 주요기업들이꾸준히연구개발을추진하여제조원 가뿐아니라성능에서도그격차를크게줄이는실정이다. ( 기타지역 ) 동남아시아지역의경우말레이시아가이미 FIT 시행계획을발표했다. 태국은 FIT의하나로볼수있는 Adder 라는정책을시행하고있다. 한편아프리카에서는남아프리카연방공화국이소규모 FIT를작동시키고있다. 중동에서는이미 FIT를시행중인이스라엘이외에도오일머니로무장한산유국들도다양한태양광발전프로젝트를추진하고있다. ( 국내 ) 다른나라들과마찬가지로전체적인시장동향과함께정부의정책방향에의해태양광시장이견인되었는데, 정부의태양광관련정책을요약하면다음과같다 년 ' 저탄소녹색성장 ' 국가발전패러다임이발표된이후세계신 재생에너지강국으로의도약을위해 2008 년 ' 그린에너지산업발전전략 ' 과 2010 년 ' 신 재생에너지산업발전전략 ' 이제시되었다. ' 그린에너지산업발전전략 ' 에서는그린에너지분야에대한선택과집중으로선진국과의기술격차를조기에해소하고 R&D 로부터수출산업화까지전주기적지원체계구축을통한글로벌그린에너지강국실현을표방하였다. 또한 2030 년까지신 재생에너지보급률을 11% 달성하겠다는목표와함께시장성, 기술성, 시급성등을고려하여성장동력화가필요한 9대분야를선정하여중점육성하는계획도수립하였다. 한편 2014 년 10월에발표한제4 차신 재생에너지기본계획에서는 2035 년까지 1차에너지의 11.0% 를신 재생에너지로공급하는것으로목표를수정한바있다. - 신 재생에너지공급비중목표 : 5.0%(2020) 7.7%(2025) 9.7%(2030) 11%(2035) 신 재생에너지기본계획은국가에너지기본계획의하부계획으로서작성되는데, 2014 년초에 2차에너지기본계획 ( 매 5년마다작성 ) 이발표되었고, 그후속계획으로서 4차신 재생에너지기본계획이발표된바있다. 4차신 재생에너지기본계획에의하면, 2014 년 ~2035 년기간중신 재생에너지의연평균증가율은 6.2% 이며, < 표 3/2/4-12> 에나타낸것처럼폐기물비중은축소하고태양광과풍력을핵심에너지원으로육성할것으로정하고있다. 계획대로추진될경우, 2035 년에는전체전력량중 13.4% 가신 재생에너지로공급될것으로기대된다. < 표 3/2/4-12> 1차에너지기준신 재생에너지원별비중 (%) 목표구분 연평균증가율태양열 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 353

191 구분 연평균증가율 태양광 풍력 바이오 수력 지열 해양 폐기물 출처 : 4차신 재생에너지기본계획, 2014 년 특히태양광은에너지신산업에포함하여 ' 차세대태양전지 (1박막, 2염료감응, 3나노유기 )' 개발과실리콘계태양전지고효율화및초저가화가목표로포함되었다. 태양광발전지원정책으로 2012 년이후부터는발전차액지원제도를중단하고신 재생에너지공급의무화제도 (Renewable Portfolio Standards; RPS) 로전환하여시행중이다. 발전차액지원제도는 2008 년이후발전차액예산이급증하는것을이유로연도별발전차액한계용량 (2009년 50MW, 2010 년 70MW, 2011 년 80MW) 을설정하였다가결국중단한셈이다. 특히태양광의의무할당량은다른신 재생에너지원과는달리별도지정하여운영하다가 2016 년부터통합하여국내보급을촉진하고있다. 또한 2020 년까지그린홈 100 만호보급을목표로, 태양광, 태양열, 지열, 소형풍력, 연료전지등의신 재생에너지원을일반주택및공동주택에설치할경우설치비의일부를무상으로지원하고있고있다. 또한에너지신산업육성방안의하나로 2014 년부터시작된태양광대여사업을통해가정용태양광발전을확대할수있도록지원하고있는데, 태양광발전설치에따른초기투자비와유지 보수등의부담을줄여주는사업으로다양한분산전원수요에대응할수있다. 2) 보급현황 [ 그림 3/2/4-12] 는 2011 년부터 2014 년까지의세계주요지역별태양광설치현황을나타내고있다. [ 그림 3/2/4-12] 국가별태양광수요점유율추이출처 : IEA PVPS, Trends 2015 년 2010 년세계태양광시장의 80% 를차지했던유럽시장은 2011년 74%, 2012년 61%, 2013 년 29%, 2014 년 18% 로급격히퇴조하였다. 반면중국, 일본, 인도등을중심으로하는아시아시장이빠르게성장하고있고, 미국, 캐나다등북미시장의비율도꾸준히성장하고있다 년아시아태양광발전신규설치시장은 33GW로세계시장의 50% 이상을차지할것으로시장조사업체인 Frost&Sullivan 은예측하고있으며, 아시아지역의경제발전과함께지속적인태양광발전시장의확대에힘입어 2030 년까지이러한추세는지속될전망이다. 한편, 세계태양광시장을주도하던대규모태양광발전 (Utility) 시장은 2015 년이후그비중이점차감소할것으로예측되며, 가정용및상업용에사용할수있는소규모태양광발전시장이확대되면서전세계태양광시장을주도할것으로예측되고있다. 최근미국, 일본및동남아시아등을중심으로자체적으로에너지를생산하고소비하는 (Prosumer) 소규모태양광발전시장이확대되고있다. [ 그림 3/2/4-13] 을보면 2030 년에는소규모태양광발전시장이대규모태양광발전시장과대등해질것으로예측되고있다. 354 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 355

192 [ 그림 3/2/4-13] 세계대형태양광설치량과소형태양광설치량현황및전망출처 : IEA PVPS, Trends 2015 년 ( 중국 ) 적극적인산업육성과내수시장확대정책으로세계최대의시장및산업을주도하고있으며, 2015년누적설치용량 43GW 로세계 1위를기록했다. 2016년 18.5GW 의신규설치용량으로예상되며, 2020 년까지누적설치용량 150GW 이상으로전망된다. ( 일본 ) 후쿠시마원전사태이후확대된태양광보급지원정책덕분에일본태양광발전보급시장은 2012 년이후급속한속도로증가하기시작하여 2014 년 9GW에이어, 2015 년 11GW 이상설치되어세계 2위를기록하였다 년최대 13~14GW 로정점에도달한후축소될것으로예상된다. 물론보급지원정책의축소로인한태양광발전설치용량감소에도불구하고 2020 년까지일본의태양광발전누적설치용량은 60GW 에가까운규모가될것으로전망된다. ( 미국 ) 미국태양광산업협회 (SEIA) 에따르면, 2010~2015년기간동안태양광시스템의보급이폭발적으로증가하였다 년미국의태양광시스템설치용량이 887MW 이며, 2015 년 7.5GW 인것을감안하면 5년만에 8배이상성장한것으로연평균성장률 58% 에해당하는높은수치이다. 이와같이높은성장은태양광발전단가의하락과함께투자세액공제제도및이의우대기한연장에힘입은것으로 2015 년설치용량은세계시장의 14% 에달하는규모이다. 2015년까지의누적설치용량은 25.6GW 로 중국, 독일, 일본에이어세계 4위로 2014 년 5위에서이탈리아를제치고한단계상승하였다. 더구나투자세액공제우대기한연장에따라 2016 년에는약 14.5GW 까지크게증가할것으로예상되는바, 이는사상최고의기록을달성한 2015년수치의약 2배에해당하는엄청난증가에해당한다. 또한 2015 년미국환경부 (EPA) 는발전소탄소배출을규제하는방안으로 2005 년수준대비 30% 절감하는것을확정하였으며, 청정에너지우대정책 (Clean Energy Incentive Program) 에이를포함하였다. 이덕분에주마다단기간에태양광과풍력을중심으로보급이보다활성화되었다. 미국태양광시장은주별로확산되고있으나, 아직몇개의주요주가보급을주도하고있다. 최근주별시장분포를살펴보면, 2004~2005 년에미국전체태양광보급량의 80% 를차지했던캘리포니아주가 2015 년미국전체보급량의 44% 를차지하는것으로나타나여전히최대이지만, 다른주들의약진이시작됐음을알수있다. 캘리포니아주와뉴저지주는재생에너지에큰인센티브를제공하는대표적인주로서, 각각서부와동부의대표주자로나서고있다. 연간 50MW 이상을보급한주는 2009년에는단 2 개의주에불과했으나 2011 년이되자 8개주로늘었다 년말기준으로캘리포니아에이어노스캐롤라이나, 애리조나의 2개주가누적설치용량 2GW이상설치되었으며, 뉴저지, 네바다, 메사추세스의 3개주가누적설치용량 1GW 이상, 그리고뉴욕, 하와이, 콜로라도, 텍사스등이누적설치용량 500MW 이상설치되었다. 미국태양광협회에따르면, 최근몇년간미국태양광시장을주도해온대형유틸리티시장이 2015 년에도시장의 2/3 가까이차지하고있으며, 2016 년에도이러한추세는유지될것으로전망된다. 가정용태양광시스템은 2014 년연간설치용량이 1GW 를처음초과하였고, 2015년에는약2.2GW 가설치되며시장규모가크게증가하면서안정적으로성장세를계속유지할것으로전망된다. 이는비용하락, 소비자의인식개선, 경쟁증가등에힘입었는데, 가장크게는신규자금유입으로다양한자금조달방법을선택할수있는덕분에태양광대여 (Third Party Ownership) 등의사업모델이크게실행된것을들수있다. 또상업용태양광시장은월마트 (Walmart), 애플 (Apple), 타겟 (Target) 등의대형사업자가성공적인성과를거두면서성장하였으나, 2014 년이후가정용태양광시장보다낮은수준으로성장세가둔화되었다. 신용도가낮은중소기업들의자금조달의경쟁력이얼마나개선되느냐가상업용태양광시장의향후성장의관건이될것으로예상된다. 또한, 세금공제및상계거래 (Net Metering) 제도를통해일반소비자는태양광발전으로부터생산된전기가자가소비물량과같을경우, 전력회사 356 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 357

193 에따로요금을낼필요가없으므로많은인기를얻어미국태양광시장성장에기여하고있다. 특히리스금융활성화에따른태양광대여사업에대한가정용태양광수요가증가하면서미국캘리포니아전가정에서태양광발전에서생산된전기가전력회사로부터공급받는전기가격대비경쟁력을확보하고있는상황이다. 다만, 상계거래의경우, 태양광발전을설치한소비자는여전히전력회사로부터전기를받으면서전기요금을내지않으므로전력회사의전력망유지등의비용이아직태양광발전을하지않는소비자에게전가한다는문제가있다. 결국이로인하여네바다주에서는태양광발전소비자에게추가비용을부담하도록하는결정이내려져향후확산여부등논란이여전히지속되고있다. ( 유럽 ) 그동안독일이주도해온유럽태양광시장은 2015년세계시장의 8% 수준에머무르면서한때전체보급량의 80% 를담당한 2011 년경의모습과비교하여위상이크게축소되었다 년독일은 1.5GW 의설치용량을보이면서설치용량 3.5GW 의영국다음으로유럽내 2위의지위를지난해에이어유지하고있으며, 0.9GW 의프랑스가그뒤를이어가는수준이다. 영국은 10GW 의태양광설치용량한도가거의소진되어 2016 년 2.1GW 에이어 2017 년이후대형태양광발전수요는급감할것으로전망된다. 또이탈리아의경우 2011 년설치용량 9.3GW 와비교하면크게작은 300MW 에불과한보급량을 2015 년달성하는데그쳤는데, 이는발전차액지원제도의중단에따른영향이가장크다. 이러한유럽시장의축소된위상은 [ 그림 3/2/4-14] 에서보듯이이탈리아는태양광발전이전체전력수요중 8% 를, 그리고그리스, 독일은 7% 이상을담당하면서전력망의안정성등의문제로추가적인보급에제한이있기때문이다. 이외에도많은유럽국가들이태양광발전의수요대비 1% 를초과하고있어상당한수준의보급이이미이루어진상태라고할수있으며, 유럽전체로보면태양광발전생산량이 2015 년전유럽전력수요의 3.5% 를담당하고있다. 따라서태양광발전은대부분의유럽국가들에서피크부하를담당하는주요전원으로서고려될수있는데, 실제로한낮피크전력이유럽전력수요의 50% 를차지한다는것을감안하면태양광발전이유럽피크전력의수요의 7% 를담당하는것이다. 이러한보급확대로인하여태양광발전은유럽에서가스풍력과함께주요에너지원으로자리잡게되었다. 독일의프라운호퍼태양광연구소 (Fraunhofer ISE) 의 2016 년 Photovoltaics Report 에따르면, 태양광발전누적설치용량을기준으로하면유럽은 2014 년세계시장의 48% 에이어 2015 년여전히아시아시장과같은수준인 42% 를차지하고있는시장이다 년 유럽태양광발전누적설비는약 100GW 에가까운수준으로, 이는가스화력, 풍력설비다음의규모다. [ 그림 3/2/4-14] 2015년주요국가별전력수요대비태양광발전량공급비중 출처 : IEA PVPS, A Snapshot of Global PV, 2016 년 ( 기타지역 ) 글로벌시장은동남아시아, 중동, 남미, 아프리카지역으로도확산되고있다. 이들지역에서는풍부한일사량이라는천혜의조건에정부의보조금정책이더해져다양한프로젝트들이동시에진행되고있다. 인도는가장주목할만한시장으로 2015년 2.1GW 의설치용량을기록하였고, 2016년 3.6GW 로증가할것으로예상되며세계 4위의규모를확보할것으로전망된다. 주로대형전력사업자를중심으로확장되고있으며, 넷미터링 (Net Metering) 제도도입으로가정용시장도활성화되면서수백MW 수준에빠르게도달할것으로예상된다. 파키스탄또한아시아신규태양광시장으로주목받고있는바, 2015 년 500MW 설치에이어 2016 년 750MW 정도까지증가할것으로전망된다. 태국은 2014 년 474MW 설치로성장세가다소둔화된실정이나, 누적설치용량이 1.3GW 수준으로여전히유망한시장이며, 태국의대체에너지개발계획에따르면 2036 년까지설치용량 6GW까지목표를상향했다. 필리핀도태국과비슷한규모의보급이이루어지고있다. 말레이시아는전력망연계의발전차액지원제도하에서태양광발전소가건설되고있으며, 2013 년 50MW, 2015 년 61MW 신규로설치되는수준에머물러 2015 년누적설치용량 325MW으로활발하지않으나, 발전차 358 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 359

194 액지원제도가적용되지않는사라왁주는 2015 년 1.657GW 의독립형태양광발전용량이설치되었고, 누적설치용량 2.747GW 에달한다. 향후태양광발전단가하락으로도서지역분산전원용수요가점차늘어날전망이다. 또한전기요금의 1.6% 를 RE 펀드로구성하여운영하는발전차액지원제도와함께 2016 년부터 100MW 의설치용량에대한 Net Energy Metering 이시작될예정이다. 동남아시아시장은아직초기단계이나도서지역분산전원의필요성으로수요가확대될가능성이높은지역으로, 중남미는 2015 년이후태양광수요가큰폭으로증가할유망지역으로꼽히고있으며, 유망시장으로브라질, 칠레, 멕시코를꼽을수있는바, 브라질태양광설치용량은 2015 년까지누적설치용량 100MW 수준에그치고있는데, 이는지속되는정치및경제의불안정으로투자환경이악화된것에크게영향을받은것으로보인다 년올림픽이후에도태양광발전의보급은정치및경제여건에크게좌우될전망이다. 칠레는석탄발전으로인한공기오염문제를해결하기위해태양광및풍력발전보급에많은노력을기울이면서 2013 년태양광설치량이 23MW에불과했으나, 특히북부지역의아타카마사막인근구리광산활성화에따른지역경제성장에힘입어 2015 년 371MW 로크게증가했다. 현재남미최대규모인 247MW 태양광발전소를포함하여 15개의프로젝트가진행되고있어 2016 년 1.4GW 의태양광발전소가설치될것으로예상하고있다. 다만, 칠레의 2개의주요전력망인중앙전력망과북부전력망이상호연결되지않는문제를해결해야보급이보다확대될것으로전망하고있다. 멕시코는풍부한일사량과경제성장에따른전력수요증가로태양광발전에대한관심이증가하면서태양광시장은 2015 년 103MW 로가정용 rooftop 이 50MW 로절반을차지하고있다. 멕시코에너지규제위원회 (CRE) 에따르면그동안보급에걸림돌이었던파이낸싱이가시화되면서약3GW에가까운태양광발전소프로젝트가승인되어, 2016 년 600MW 규모가설치될것으로예측되고있으나, 태양광모듈에부과되는 15% 의수입관세가장애로작용할수도있다 년까지브라질 7GW, 칠레 4GW. 멕시코 5GW 등 20GW를초과할것으로예상된다. 국내에서는 2006 년부터시작한발전차액지원제도 (FIT) 제도덕분에태양광설치량은 2008 년까지크게증가하였다. 그러나한시적인 FIT 제도로인해 2008 년을정점으로국내태양광설치는 FIT가종료된 2011 년까지지속적으로감소한바있다. 현재는 2012년부터시행되고있는신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도가국내태양광발전시스템의보급확대를견인하고있으며, 정부의견고한지원정책덕분에시장 규모도안정적으로성장하였다 년에 252MW 가신규로설치되면서국내태양광 보급은누적설치량기준으로 1GW 를처음돌파하였고, 2013 년약 531MW, 2014 년 926MW, 2015 년 1GW 설치되어누적기준으로 3.49GW 가설치되었다. 또한, 신 재생에 너지 4 차기본계획에서태양광보급량을꾸준히확대할것으로발표하면서, 산업단지 의선루프벨트조성, 태양광대여사업등의지원정책등에힘입어태양광보급이안 정적으로증가될것으로기대하고있다. < 표 3/2/4-13> 은연도별국내태양광보급정 책에따른설치용량추이를나타내고있다. < 표 3/2/4-13> 국내보급사업별태양광설치용량 ( 단위 : kw) 보급사업 비고 주택지원 20,625 22,340 건물지원 3,536 5,043 지역지원 11,349 10,989 융복합지원 2,070 5,754 대여사업 180 6,021 설치의무화 42,311 28,024 R P S 385, ,075 합계 465, ,246 출처 : 한국에너지공단신 ^ 재생에너지센터 4. 국내 외기술개발현황 주택, 건물, 지역, 융복합지원 : 사업승인기준 대여사업, 설치의무화, RPS : 설치완료확인기준 [ 그림 3/2/4-15] 는태양전지종류별로실험실수준세계최고효율의추이를나타 내고있으며, < 표 3/2/4-14> 에는태양전지종류별효율및특징을나타내고있다. 결정질실리콘태양전지의경우최근실험실및상업용모듈의효율이기술개발에 의해지속적으로증가하고있으며, 실리콘웨이퍼의두께를줄이는연구가진행되고 있다. 박막태양전지중에서는고효율화기술개발과함께플렉시블태양전지의 개발이진행되고있다. 360 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 361

195 종류특징변환효율단계국내외주요업체 화합물계 CdTe 계 집광계 Cd, Te 을원료로하는박막형 장점 : 자원절약, 양산가능, 저가격 과제 : Cd 의독성 Ⅲ 족과 Ⅴ 족원소로된화합물다접합, 집광기술적용 장점 : 초고성능 과제 : 저가격화 ~15% ( 모듈 ) ~38% ( 셀 ) 실용화 연구단계 ( 한국 ) 없음 ( 해외 )First Solar( 미 ) ( 한국 ) 비제이파워, 애니캐스팅, 파루 ( 해외 ) Sharp( 日 ), Amonix( 美 ), Soitec( 독 ) 유기계 염료감응 유기박막 TiO 2 에흡착된염료가광을흡수하여발전하는새로운타입 장점 : 저가격화가능성 과제 : 고효율화, 내구성 유기반도체를이용하는박막형 장점 : 저가격화가능성 과제 : 고효율화, 내구성 ~12% ( 셀 ) ~12% ( 셀 ) 연구단계 연구단계 ( 한국 ) 동진쎄미켐, 상보, 이건창호 ( 해외 )Dyesol( 호주 ), Fujikura( 日 ) ( 한국 ) 코오롱, LG 화학 ( 해외 )Heliatek( 독 ), Mitsubishi, Sumitomo, JX energy( 日 ) 출처 : NREL, [ 그림 3/2/4-15] 태양전지종류별세계최고효율추이 유 / 무기계 페로브스카이트 유 / 무기화합물인페로브스카이트가광을흡수하여발전하는새로운타입 장점 : 고효율, 저가격화가능성 과제 : 내구성, 대면적모듈화 ~22% ( 셀 ) 연구단계 ( 한국 ) 한국화학연구원, 울산과기원, 성균관대 ( 해외 )Oxford 대 ( 英 ), EPFL( 스 ), < 표 3/2/4-14> 태양전지종류별효율및특징 실리콘계 화합물계 종류특징변환효율단계국내외주요업체 결정계 단결정 다결정 박막계 CIGS 계 180 μm정도의얇은단결정 Si 기판이용 장점 : 성능, 신뢰성 과제 : 저가격화 작은결정이집합된다결정기판이용 장점 : 단결정보다저렴 과제 : 단결정보다효율낮음 비정질또는미세결정 Si 박막을기판위에형성 장점 : 대면적으로양산가능 과제 : 효율낮음 Cu, In, Se 등을원료로하는박막형 장점 : 자원절약, 양산가능, 고성능가능 과제 : In 의자원량 ~20% ( 모듈 ) ~18% ( 모듈 ) ~9% ( 모듈 ) ~16% ( 모듈 ) 실용화 실용화 실용화 실용화 ( 한국 ) 현대중공업, LG 전자, 신성솔라에너지 ( 해외 ) Sunpower( 美 ), Sharp, Panasonic, Mitsubishi 전기 ( 日 ) ( 한국 ) 한화큐셀, 에스에너지 ( 해외 ) Trina,, JA Solar, Ginko( 中 ), Sharp, Kyocera, Mitsubishi 전기 ( 日 ) ( 한국 ) 없음 ( 해외 )Sharp, Kaneka, 후지전지 ( 日 ), GS Solar( 中 ), Next Power( 臺 ) ( 한국 )CIGSone ( 해외 )Solar Frontier( 일 ), Harnergy( 중 ), Miasole( 미 ) 태양전지종류별기술개발현황및계획은다음과같다. < 결정질실리콘태양전지 > 단결정실리콘태양전지의세계최고변환효율은 2014년일본의 Panasonic사 ( 전 Sanyo사합병 ) 의후면전극형이종접합 (Back Contact HIT) 태양전지로얻은 25.6%(143.7c m2 ) 이며, 다결정실리콘태양전지의최고변환효율은 2015년중국의 Trina Solar 사에서발표한 21.25%(156mm 156mm) 이다. Panasonic 사는 n형단결정실리콘기판에 Intrinsic 과도핑된비정질실리콘을 PECVD 공정을이용하여차례로성막하여만든 HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thin layer) 셀을개발하여 2013 년당시세계최고의셀효율 24.7%(101.8c m2 ) 를기록한바있으며, 72셀로구성된모듈에서도 23.8% 의세계최고효율기록을달성하였다고 2016 년3 월보고하였다. 362 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 363

196 한편, 미국의 Sunpower 사는태양광이입사하는전면에위치한전극이없는후면전극형 IBC (Inter-digitated Back Contact) 셀을개발하여현재효율 20% 이상의양산용셀 (125mm 125mm) 을생산하고있으며, 2015년셀효율을최고 25.2%(153.5c m2 ) 까지달성한바있다. 현재전세계결정질실리콘태양전지생산량의 90% 이상을점유하고있는셀은후면전계 (Back Surface Field) 기술을이용한 p형인쇄전극방식 (Screen Printed) 셀로서, 생산되고있는단결정셀 (156mm 156mm) 의평균효율은 19.5~20% 이며, 다결정셀의평균효율은 18%~19% 이다. 최근고효율양산용셀을제조하기위한기술로후면패시베이션, 후면국부전극등이주목을받고있으며, 이를위한증착기술, 프린팅기술등이개발됨으로써태양전지의효율향상에크게기여하고있다. 결정질실리콘태양전지는이미그효율이이론적최대치에가까워져 R&D 를통해성능을획기적으로개선할수있는여지는비교적작은상황으로, 효율증대보다는소재개발및생산기술개선을통한원가절감에초점을맞추면서다양한연구개발이이루어지고있다. 전지수명향상을위한보호소재연구도진행중이다. 또한, 웨이퍼두께를줄여폴리실리콘의소모량을줄이는연구와, 모듈제작시효율이저하되는문제 (CTM Loss) 를해결하기위한연구도활발히진행중이다. [ 그림 3/2/4-16] 은현재개발되고있는다양한구조의결정질실리콘태양전지의종 류와특성을비교한것이다. [ 그림 3/2/4-16] 결정질실리콘태양전지의다양한형태및특성비교 364 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 365

197 상업용 p-type Screen Printed 셀은약 180 μm두께의웨이퍼를이용하여제조하고있는데, 원가절감을위해박형화셀의제조에관련한연구개발이많이진행되고있다. 이경우, 기존의셀제조공정중일부공정의변화가불가피하며, 특히기존의상업용셀제조에서전후면전극을형성하기위해사용되는고온열처리공정을대체할수있는기술도필요하다. 최근 150 μm두께를갖는웨이퍼를이용하여양산을시도하고있으며, 실험실기준에서는 100~120 μm초박형셀기술개발을위한선행연구가진행되고있어, 2020년들어서는 100 μm이하의웨이퍼가양산에사용될것으로예측되고있다. 한편 [ 그림 3/2/4-17] 과 < 표 3/2/4-15> 는최근 10 년간태양전지종류별세계최고의모듈효율현황과상용화된태양전지의기술별효율현황을나타내고있다. 국내의경우, 2012 년전후로계속되는업계구조조정의영향이아직도일부진행중이나, 결정질실리콘태양전지분야업체들이수익성개선에따른증설등의순조로운진행으로실리콘소재, 단결정기판과태양전지, 태양광모듈, 시스템및시공관련분야에서설계및생산기술의국산화율과해외선진기업대비국내기업의기술수준등에서모두높은것으로분석되고있다 년이후지속되어온선진국기술을따라하던방식에서벗어나고효율셀 / 모듈기술에서선진국을추월하고, 중국대비원가경쟁력을갖추기위한연구개발과함께실증개발또는보급과연계한시장대응지원프로그램도매우활발히진행중이며일부에서성공사례가아래와같이발표되고있다. - PERL(Passivated Emitter, Rear Locally-Diffused Cell) 구조를적용한고효율셀 / 모듈기술개발진행중 ( 신성솔라에너지, 셀효율 22% 달성목표 ) - 반도체및디스플레이부문의장비산업경험을통해축적된기술을태양전지제조기술에적용하기위한기술개발완료및고효율장비개발 ( 디엠에스 ) - 디자인적요소가가미된건축외장형대면적 (4m2이상) BIPV 시스템 (20kW 태양전지실증 ) 상용화개발 ( 이건창호 ) - 6인치 N-type 120μm박형태양전지실리콘웨이퍼제조공정기술개발 (SKC솔믹스) - SoC기반보급형발전효율 95% 이상고효율, $0.3/W이하저가형 MiC 스마트태양광발전시스템개발 ( 다쓰테크 ) - 중동지역사막형태양광특수발전시스템및비즈니스모델 (BM) 개발 ( 광명전기 ) < 박막태양전지 > [ 그림 3/2/4-17] 최근태양전지종류별모듈효율출처 : Photovoltaics Report, Fraunhofer ISE 2015 년 < 표 3/2/4-15> 상용화된태양광기술의효율현황박막태양광 (2,3 세대 ) 결정형실리콘 (1세대) 기술종류 a-si CdTe CIGS 단결정다결정셀효율 (%) 19.5~20 18~19 8~12 11~15 11~14 모듈효율 (%) 17.5~18 16~17 자료 : IEA PVPS 2015 (2016) 및분석등 박막태양전지는저렴한생산단가와넓은응용분야를가지고있어결정질실리콘태양전지를이을차세대기술로주목받고있다. 박막태양전지는비교적단순한제조공정과함께실리콘기판대신유리와같은저렴한기판의사용이가능하여제조단가를저감할수있으며, 가벼운무게와 Flexible한특징은건물외장재등다양한제품군에의적용에유리할것으로전망되고있다. 박막태양전지는비정질실리콘계, 화합물반도체계 (CIGS 및 CdTe), 염료감응형계 (DSSC), 유기태양전지계 (OPV), 페로브스카이트 (Perovskite) 태양전지등으로구분되는데, 화합물반도체계인 CdTe 및 CIGS 박막태양전지와비정질실리콘태양전지를중심으로양산제품이출시되어있다. 향후시장에서는 CdTe 및 CIGS 박막태양전지의점유율이높아질것으로보인다. 비정질실리콘태양전지의경우초기박막태양전지시장을주도했으나, 효율이낮고가격경쟁력이 366 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 367

198 부족한약점이개선되지않아점차시장에서의지위가약화되고있다. 다만, 비정질실리콘태양전지의기술이결정질실리콘의효율상승에활용되고있어실리콘태양전지로흡수되는모습이다. 한편 CdTe 박막태양전지는현재박막태양전지중최대의시장점유율을보이고있으나, 원료소재확보문제와함께 Cd 원소의독성문제로인하여시장확대에는여전히한계가있을것으로예상된다. CIGS 박막태양전지의경우, 효율이높고저가생산이가능하여향후박막태양전지시장을주도할것으로기대되었지만, 획기적인성장을위해서는대량생산체계구축에있어서의문제점등아직도시장경쟁력을확보해야하는과제를안고있다. 염료감응형및유기태양전지등은그동안제조단가와응용성에있어서의장점에도불구하고사업화에장애요소로작용하던낮은효율과안정성문제가어느정도해결될것으로기대되면서여러기업들이곧상용화를앞두고다양한응용제품을준양산규모로선보이기시작했다. 한편, 염료감응형태양전지의염료를고체화하려는연구개발에서페로브스카이트구조의유무기화합물을발견한후 2016 년초국내연구소가세계최고수준의효율인 22.1% 를기록하면서미래의고효율고안정성박막태양전지기술에대한기대를높이고있다. 이밖에양자점 (Quantum Dot) 태양전지도연구개발초기단계에있는데, 반도체입자의크기가작으면짧은파장의, 커질수록긴파장의빛을흡수할수있다는현상을이용, 다양한크기의입자를배열하여태양광변환효율을높이려는노력이진행중이다. [ 그림 3/2/4-18] 은현재상용화되어있는박막태양전지의간단한도식도를보여주고있다. 박막태양전지분야에서가장두각을나타내고있는 CdTe 태양전지는 2015 년미국 First Solar 사에서 22.1% 의최고효율을달성하였으며, 양산모듈의효율은 16% 에가까운수준으로미국을중심으로대규모발전용시장에서자리매김하고있다. 생산능력이박막태양전지분야최고인 2.7GW 이며, 양산원가및효율을지속적으로향상시키고있으며, GE사의해당사업을인수하는등독보적인위상을구축했다. 다만, Cd문제를대응하기위하여리싸이클책임등의보완책을실행중이나, 확장에부정적인영향을미치고있다. [ 그림 3/2/4-19] 에서구조및박막공정을간단히볼수있다. [ 그림 3/2/4-19] CdTe 박막태양전지의구조및박막공정 [ 그림 3/2/4-18] 상용화된박막태양전지군의소자구조도식도 CIGS 박막태양전지는 2015년일본 Solar Frontier 사에서소면적기준 22.3%, 2016 년독일 ZSW에서 22.6% 의최고효율을잇달아달성함으로써실험실수준에서는단결정실리콘태양전지수준에도달할정도로높은효율상승여력을보여주고있으며, 기존의 CdS 버퍼층을 ZnS로대체하여중금속인 Cd의유해성이슈에서도벗어나려는노력을보이고있다. 상업용대면적 CIGS 박막태양전지의효율또한일본의 Solar Frontier 등에서최신생산라인에서패널기준으로 15% 를넘는등, 다결정실리콘태양전지에근접한수준에도달하고있다. 중국 CNBM 사는독일 Avancis 사인수를통해기술을확보하고, 약 1.8 조원투자를통해 1단계 300MW 를포함한총 1.5GW 규모 368 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 369

199 의공장건설을 2015년착공하였다. 또중국의 Hanergy 사에서도독일의 Solibro, 미국의 MiaSole 및 Global Solar 등의 CIGS 박막태양전지회사를인수하여확보한기술을바탕으로사업화를추진할것으로기대되었으나, 2015 년재무상분식회계등의문제로상당한어려움이예상된다. [ 그림 3/2/4-20] 은미국 NREL 이발표한최고효율 CIGS 박막태양전지의단면으로서, 향후개발해야할주요과제들을정리한그림이다. 있는실정이다. 그러나그동안의노력에힘입어소자의특성규명과장기안정성, 대면적화측면에서괄목한만한발전을이룩한바있다. 세계의많은업체들이 DIPV나 BIPV 용으로의활용을위해실용화연구를추진하고있으며, 서브모듈기준 10% 에근접하는결과들이발표되고있다. 전통적인액상염료감응태양전지분야에서는선구자인스위스의 Gratzel 교수그룹이포피린계염료와코발트계 Redox쌍을이용하여 2011 년말에발표한 12.3% 가아직세계최고효율이며, 2012 년말에유무기 Perovskite 계염료와 OMeTAD 고상전도물질을이용한고상염료감응태양전지 ( 효율 10.9%) 가영국옥스퍼드대 Snaith 교수팀에의해발표되면서큰주목을받고있다. [ 그림 3/2/4-21] 은국내업체의건물용염료감응형태양전지모듈이설치된모습을보여주고있다. [ 그림 3/2/4-20] 최고효율을보이는 CIGS 박막태양전지의단면및향후개발해야할과제 실리콘박막태양전지는기판형태를기준으로유리기판및플렉시블기판이용전지로나눠지며, 태양전지의고효율화를위해다중접합기술, 광포획기술및생산성향상을위한 mc-si 고속증착과대면적양산화장비기술등이광범위하게개발되었다. 그러나실리콘박막태양전지가갖고있는낮은효율 (7~11%) 및생산성문제를극복하지못한가운데결정질실리콘태양전지의가격이급락함에따라시장경쟁력을크게상실한실정이다. 이에따라많은실리콘박막태양전지제조기업들이수익성악화로인하여파산하거나인수합병의대상이되고있는실정이다. 다만, 최근에실리콘박막기술을이용하여, 결정질실리콘태양전지의구조에비정질실리콘또는실리콘산화물박막을포함하여터널링효과를이용, 효율을획기적으로높이는연구개발을통해미국의 Silevo 사는양산투자를진행중으로 2016 년말상업생산이기대되고있다 년대초반, 소면적실험실 Cell 기준 10% 대의효율로혜성같이등장한염료감응태양전지는그후수많은노력에도불구하고아직까지는 12% 대의최고효율에머물러 [ 그림 3/2/4-21] 인천테크노파크에설치된염료감응형태양광모듈창호 2000 년대들어 10 년만에효율 10% 대로진입한유기박막태양전지 (OPV) 의경우, 그동안실용화개발의선두주자역할을해왔던미국의 Konarka 사가 2012년에도산하면서다소발전속도에제동이걸린상태이다. 하지만 OPV의차별적인특성과용도, 성능향상에고무된많은기업들이여전히물밑연구개발에박차를가하고있는바, 독일의 Heliatek 사가 2013 년 1월저분자진공소자에서 12.0%( 면적 1.1 cm2 ), 일본의 Mitsubishi Chemical 사가저분자습식소자에서 12% 에육박하는최고성능을발표하였다. Heliatek 사와 Mitsubishi Chemical 사는각각준양산규모의플렉시블유기박막 370 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 371

200 태양전지모듈생산시설을활용하여 2016 년중본격적인사업화를진행하고있다. 유기박막태양전지는흡수층의구성재료에따라고분자계와유기단분자계로나누어지며, 고분자계는또한 p-n 접합재료의구성에따라고분자 -고분자계, 고분자 -플러렌계및고분자- 무기반도체복합계로나누어진다. [ 그림 3/2/4-22] 는플렉시블형태로제조된유기박막태양전지모듈과제조장치를보여주고있다. CIGS 박막태양전지는실리콘보다이론적인물성이매우우수하면서도저렴하게제조할수있는화합물반도체를사용하여태양전지를제조할필요성이대두됨에따라연구개발이진행되어왔으며, 유리기판 CIGS 계박막태양전지모듈의제조기술개발은완료되어 (LG 이노텍, 삼성SDI) 현재양산이가능한수준에도달해있는실정이다. 또한기존에개발된진공방식이아닌비진공프린팅법을적용한 CIGS 박막태양광서브모듈개발과제 ( 금호전기 ) 도착수된바있다. 그러나비정질실리콘태양전지의경우와마찬가지로결정질실리콘의급격한가격하락에따라시장경쟁력이아직확보되지않고있어상용화에차질을빚고있는실정이다. [ 그림 3/2/4-22] 플렉시블유기박막태양광모듈및시제품 ( 코오롱인더스트리사 ) 국내의경우, 생산하는업체와연구기관의수가작은비정질실리콘박막및 CIGS 박막태양전지의생산기술국산화율과기술수준은아직상대적으로낮게나타나고있다 년이후, 정부의육성의지를담은태양광 R&D 지원이본격적으로확대되면서결정질실리콘태양전지가극복해야할문제인 ' 온도상승에따른효율저감및가격저감 ' 을위하여다양한박막태양전지연구가진행되어왔는데, 그내용을살펴보면아래와같다. 실리콘박막은실리콘의사용량을줄여가격을저감하기위한필요성이대두됨에따라대면적실리콘박막태양전지기술개발 (LG 전자 ) 과 Flexible 실리콘박막태양광모듈양산을위한핵심부품소재개발 ( 한국철강 ) 도진행되었다. LG전자는특히, 삼중접합구조를활용한 13.4% 효율의실리콘박막태양전지를개발하여 [ 그림 3/2/4-15] 의세계최고효율표에한국최초로등재된바있다. 그러나이러한연구개발의결과가그자체로상용화되지는않았고, 현재는이러한기술개발의결과가결정질실리콘태양전지 (n-type) 의효율향상이나 Bifacial 태양전지의개발등에적용되고있다. 염료감응형태양전지의경우, 스위스의 Gratzel 교수가보유한특허에기반을두고있는염료감응태양전지분야는소재및부품등을개발하기위한연구가국내에서활발히진행되고있으며, 고신뢰성염료감응태양전지모듈제조및상용화기술도동진세미켐에서개발중이다. 염료감응태양전지를양산하는업체는아직없으나, 염료감응태양전지를개발하는기관및업체가속속시장에진입하면서상대적으로설계기술의국산화율및기술수준은높은것으로분석되고있다. 한국에서는동진쎄미켐, 이건창호, 상보등의기업들이실증을포함한과제를통해상용화개발을추진하고있으며, 현재는 BIPV 또는틈새시장 (Niche Market) 등에적용하기위해서다양한모듈 (Sub 모듈포함 ) 을개발하고있다. 유기박막태양전지는 3세대태양전지의대표주자로서원천기술을확보하기위한기술개발이진행중이고, 국가전략과제로서고안정성폴리머태양전지모듈제조기술개발과제 ( 코오롱인더스티리 ) 와유기단분자태양전지서브모듈제조기술개발과제 (LG 화학 ) 가진행중이다. 한편한국화학연구원도 2011 년 7.35% 의신규광활성소재개발을발표한바있다. 최근들어획기적인효율향상을보이고있는페로브스카이트 (Perovskite) 태양전지분야는주로원천기술개발의형태로진행되고있는데, 한국화학연구원은최근울산과기대와함께 22.1% 의효율을발표함으로서 [ 그림 15] 에 2014 년이후 4차례나세계최고기록을세워세계최고효율기관으로등재된바있다. 372 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 373

201 5. 향후전망무한정하면서도청정한태양에너지를바로전기로변환하는태양광발전은석유자원의고갈문제가대두되면서부터이미에너지문제를극복할최선의대안으로인식되어왔다. 최근의일시적인수요공급불일치에따른경기위축문제에도불구하고앞으로태양광발전산업은지속적으로발전할것으로예측되며, 장차국내의에너지자립에도기여할것으로전망된다. 하지만중요한것은다가올시장확대기에대비하여국내기업이경쟁력을꾸준히확보해나가고향후우리나라의미래성장동력산업으로성장하는것이며, 또한이와함께국내에서의태양광발전보급도보다늘리는것이다. 이를위하여무엇보다필요한것은차별화된기술을선점하는것이라하겠다. 기술개발에의한결정질실리콘분야에서의경쟁력확보와함께향후부가가치창출효과가크고다양한분야로의응용이가능한차세대박막태양전지를개발하는것이좋은대안이될것이다. 이를위하여그간의연구개발투자성과분석을바탕으로연구개발의효율성을높이고더나아가원천기술개발을위한투자를확대해야할것이다. 이미정부에서는고효율초저가태양광미래기술을선점하기위한연구개발에투자하고있다. 태양광국내기업의수출시장확대만큼내수시장의확보또한간과해서는안될과제이다. 내수시장의확보는국내기업의경쟁력강화뿐만아니라국가에너지자립의관점에서도매우중요하다. 우리와비슷한일사조건을가지고있으면서도세계태양광보급을선도하고있는일본과독일의사례는우리에게시사하는바가매우크다. 건물일체형태양광발전시스템, 4대강유역의수상 ( 변 ) 태양광발전시스템등국내실정에맞는태양광시스템을보급하기위한범부처간노력이필요하다고보인다. 또한태양광에너지의생산및사용자 ( 프로슈머 ) 의법적지위를확립하는등보급확대를위한법규및제도의개선도더욱필요하다고하겠다. 이에있어최근논의중인네거티브방식으로의규제개혁은매우바람직한시도라하겠다. 태양광발전기술의실용화를통한친환경전기에너지원확보의필요성은더욱더강조되고있지만, 국내기업의산업경쟁력확보및보급확대는결코쉽지않은과제이다. 우리나라가보유하고있는기술개발인프라를최대한활용하여차세대태양광기술을확보하고, 범국가적인차원에서의산업및보급지원체계를구축하기위한노력이매우필요한시점이다. 이와함께규모의경제를실현할수있는생산용량확보, 관련산업의수직계열화, 개별기업이아닌국가차원의컨소시엄을구성하여공동대응하는방법또한바람직하다고하겠다. < 표 3/2/4-16> 국내태양광산업의강점 / 약점 / 기회 / 위협 (SWOT) 분석 강점 (Strength) ^ 정부의신산업창출노력및태양광투자여건개선에따른태양광산업육성을위한정책지원 ^ 태양광융합기술개발을위한세계최고수준의반도체 / 디스플레이및연관산업의기반확보 약점 (Weakness) ^ 협소한내수시장및수출중심산업구조로인한국제경쟁력확보불확실성증대 ^ 미국, 독일, 일본의선진기업대비태양광기술경쟁력취약 ^ 소재, 부품, 장비기술의취약성및과다한수입의존성 기회 (Opportunity) 강점 - 기회 (S-O) 전략약점 - 기회 (W-O) 전략 ^ 기후변화대응정책의국제적인합의로태양광시장의급성장 ^ BIPV, DIPV 등태양광융합기술의다양화및신시장창출 ^ 아시아중심의태양광시장확대로시장접근성우수 ^ 태양광산업의공급망내균형성장으로대 / 중견 / 중소기업의상생 / 공존가능한생태계구축 ^ 태양광융합기술개발및시장에대한선제적투자 ^ 지속적인지원정책과신산업육성및해외시장진출지원을통한내수시장성장과수출시장의균형확립 ^ 차별화된기술및제품개발을통한대외경쟁력강화 ^ 소재, 부품, 장비분야의정책적투자를통한기반기술핵심기업육성 위협 (Threat) 강점 - 위협 (S-T) 전략약점 - 위협 (W-T) 전략 ^ 세계최대의시장과뛰어난원가경쟁력을갖춘중국업체의규모경제기반시장확대전략 ^ 중국주요기업의생산기지이전에따라중국 - 미국, 중국 -EU 간무역마찰에따른반덤핑관세장벽으로발생한미국등주요시장에서의기회축소 ^ 국내기업의혁신기술기반의생산용량확대지원으로가격경쟁력확보 ^ 독자적인태양광혁신기술의개발을통한고성능제품출시및시장선점효과유지 ^ 태양광발전및융합기술시장에대한지원정책강화 ^ 태양광융합기술관련소재, 부품, 장비의특화개발로경쟁력강화및선진국과의기술격차해소 374 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 4 절태양광 375

202 제 5 절태양열 한국에너지기술연구원책임연구원김종규 1. 개요 태양열에너지는태양으로부터오는태양복사 ( 일사 ) 광선을흡수하여열에너지로변환해서직접이용하거나저장했다가필요시이용하는방법과, 복사광선을고밀도로집광해서열발전장치를통해전기를발생하는방법이있다. 대부분의경우태양복사에너지를열에너지로변환해서사용하고있다. [ 그림 3/2/5-1] 일사광선의파장분포 가. 일사광선 지표면에도달되는태양복사에너지는저밀도의에너지 ( 최대 1,100W/ m2이하 ) 로주간에만존재하며, 시간에따라변화가크다. 또한 [ 그림 3/2/5-1] 과같은파장대별분포를가지며, 우리가주로열에너지로이용하는태양복사의파장대는가시광선 (visible) 대이다. 태양으로부터지표면에도달되는복사광선은 [ 그림 3/2/5-2] 와같이크게직달일사와확산일사두가지로구분된다. 직달일사는태양으로부터구름이나먼지등에산란이나굴절되지않고지표면에직접도달되는복사광선이며임의의면에도달되는이들광선의입사각도는동일하다. 그러나확산일사는태양으로부터지구로오는도중에구름이나먼지등에산란 / 확산되어지표면에도달되는복사광선으로임의의면에도달되는이들광선의입사각도는제각각다르다. 일부복사광선은구름등에의해반사되어대기권밖으로빠져나가기도한다. 따라서고온을얻기위해서집광하는경우에는확산일사는집광할수가없으며, 직달일사만이가능하게된다. 지표면에도달되는전체일사량중직달일사가차지하는비율이높으면높을수록날씨가청명하다는것을의미한다. 구름이많거나오염이심한지역의일사는대부분확산일사이다. 앞서설명한바와같이태양열에너지는태양으로부터오는복사에너지를흡수하여열에너지로변환해서이용하는방법과, 복사광선을집광해서전기를발생하는방법이있으며, 대부분의경우가태양에너지를열에너지로변환해서사용되고있다. [ 그림 3/2/5-2] 지표면도달일사광선의형태나. 태양열시스템종류태양열시스템은크게설비형태양열시스템과자연형태양열시스템으로구분된다. 자연형태양열시스템은태양열에의해서얻어지는열을이동시키는펌프나휀 (fan) 과같은구동장치가없는태양열시스템을의미하며, 설비형태양열시스템은태양열에의해서얻어진열에너지를펌프나휀과같은이송장치에의해서축열또는이용부로이동되는시스템을의미한다. 일반적으로태양열시스템이라하면후자를의미한다. 376 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 377

203 설비형태양열시스템은 [ 그림 3/2/5-3] 과같이태양열집열기나집광장치를이용하여태양복사에너지를열에너지로변환하여변환된열에너지를직접이용하거나별도의축열장치에저장하였다가필요시사용하는시스템이다. 필요한온도에따라서집열기 ( 집열장치 ) 는평판형, 진공관형및집광장치 ( 구유형 (PTC), 접시형 (Dish), 타워형 (Tower)) 등다양한것들이있으며, 용도에따라서냉난방및온수급탕용, 산업공정열, 발전용등으로구분된다. 족할경우열을공급하는보조열원장치 ( 보일러 ), 이용부와이를총괄적으로제어하는 제어장치로구성된다. (A) 직접획득방식 (B) 간접획득방식 [ 그림 3/2/5-4] 자연형태양열시스템의예 [ 그림 3/2/5-3] 설비형태양열시스템 ( 온수급탕용의한예 ) 자연형태양열시스템은주로건물의구조물을이용해서태양열을집열및축열해서이용하는방법으로직접획득방식과간접획득방식이있으며, 트럼월 (Trombe wall), 온실등이여기에포함되며, 80년대부터주택, 우체국사, 학교등에시범적용되어건물에직간접적으로이용되고있다. [ 그림 3/2/5-4] 에건물의남측면유리내부에축열벽을설치하여이용하는 3가지형태의자연형태양열시스템의일례를나타내었다. 한편설비형태양열시스템은태양열집열기를이용하여태양복사에너지를열에너지로변환하여변환된열에너지를직접이용하거나별도의축열장치에저장하였다가필요시사용하는시스템이다. 보통태양열집열기를사용하는태양열시스템이여기에포함되며, 최근에온수급탕용이나난방용으로보급되고있는태양열시스템이바로설비형태양열시스템이다. 이시스템은일반적으로 [ 그림 3/2/5-3] 에있는바와같이태양열을집열하는집열기, 집열된열을저장할수있는축열조, 태양열이없거나부 한편태양열을고온으로집광하여발전을하는시스템은간략하게 [ 그림 3/2/5-5] 와같이구성되고예로서 [ 그림 3/2/5-6] 에접시형발전시스템을나타내었다. 이시스템은태양복사광선중직달성분만고밀도로집광하는집광장치와집광된고밀도의일사에너지를열에너지로변환하는흡수부, 이에너지를이용하여발전하는발전기로구성된다. 또한열에너지를저장하는저장기가있으며일사량부족시저장된열에너지로전력을생산할수있도록한다. [ 그림 3/2/5-5] 태양열발전시스템구성개략도 378 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 379

204 [ 그림 3/2/5-6] 접시형태양열발전시스템의예 다. 시스템구성요소 태양열집열기 태양복사에너지를열에너지로변환시키는것이집열기이다. 태양열집열기는집열온 도에따라서 < 표 3/2/5-1> 에있는바와같은것들이상용화되었다. 집열온도는집열 기의열손실율의크고작음과집광장치의유무에따라서결정된다. 즉집열기의열 성능에서언급할열손실계수가작을수록, 그리고집광비가클수록높은온도를얻 을수가있는집열기이다. 저온용집열기는태양광선을집광하는장치없이집열을하 는집열기로, 평판형집열기와진공관형집열기가그대표적인집열기이다. 이중에서진 공관형집열기는유리관내부를진공으로만들어열손실을최소화시킨것으로비집 광형집열기임에도불구하고비교적높은온도를집열하는데효과적이다. 중온용 및고온용집열기는집광장치가있어서일사광선을고밀도로집광해서집열하는집열 기들이여기에포함되며, 대체적으로집광비에따라집열온도가달라진다. 즉집광비 가큰것일수록집열온도가높은집열기이다. 여러가지종류의집열기형상을 [ 그림 3/2/5-7] 에나타내었다. < 표 3/2/5-1> 태양열집열기분류 구분저온용중 저온용중온용고온용 활용온도 90 이하 150 이하 300 이하 300 이상 집열기평판형집열기 진공관형 ( 단일및이중 ) 집열기 CPC 형집열기 구유형집열기선형프레넬집열기 접시형집열기타워형집열기 [ 그림 3/2/5-7] 태양열집열기의종류 집열기의열성능은일반적으로실험을통해구해지며 [ 그림 3/2/5-8] 과같이표시 된다. 이그림에는 2 개의서로다른집열기성능곡선을표시하였으며, 각각의성능곡 선은다음과같은효율식으로도표시된다. η= η 0 - α1 Ti - Ta G T 여기서 η 0 과 α1 은각각 [ 그림 3/2/5-8] 의성능곡선에서 y 축과의교점과곡선의기 울기로서열손실이없을때의집열효율 ( 집열기의최고효율 ) 과집열기의열손실계수 를의미하며, 집열기의열성능시험을통해구해진다. G T 는집열면에떨어지는일사강 도, Ti 와 Ta 는각각집열기로들어가는열매체의온도와출구온도를의미한다. 그런 데 η 0 은집열기의투과흡수율에의해서결정되는값이며, α1 은집열기의열손실율과 관련된것이다. 따라서집열기성능은 η 0 값은클수록, 그리고 α1 는작을수록성능이 좋은집열기이며, α1 값이작으면작을수록높은온도를얻을수있는집열기라고볼 수있다. 그러므로투과체와흡수판의흡수율및열손실율이집열기의성능에절대적 인영향을미친다는것을알수있다. [ 그림 3/2/5-8] 에있는 2 개의집열기각각을효율식으로표시하면다음과같다. 380 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 381

205 상단부성능곡선 : η= 하단부성능곡선 : η= Ti - Ta G T Ti - Ta G T 가일치하지않기때문에필요하다. 태양열축열은현열축열과상변화물질을활용한잠열축열에의한방법이있으나, 현재저온용으로물의온도를올려서축열하는현열축열방법이주로사용된다. [ 그림 3/2/5-9] 에주택용태양열축열조의여러가지형태를나타내었다. 축열조내부에태양열집열열교환기의삽입여부, 난방축열조내부에온수열교환기또는온수탱크의삽입여부등에따라서여러가지형태가있을수있다. 대부분의태양열축열조는일반적으로물의온도를높여열에너지를저장하는수축열조이며, 온도가높은물이축열조상단부에, 그리고온도가낮은물은하단부에위치하도록하는온도성층화장치가있다. 최근펌프, 열교환기, 각종악세서리등을축열조와함께컴팩트화시켜서설치가간편하고적은공간에도설치할수있도록하는공장제작형컴팩트형축열시스템이개발및보급되어주택용태양축열조로사용되고있다. 참고로 [ 그림 3/2/5-9] 의하단부에있는것들이유럽에서개발된컴팩트형축열조제품들이다. [ 그림 3/2/5-8] 집열기의집열성능곡선 2012 년이후부터는상기에언급한태양열집열기의성능표시는 ISO 와 KS 에서는 다음과같은이차방정식으로표시하고있다. η= η 0 - α1 Ti - Ta G T - a2 ( 2 Tm - Ta G T ) 여기서 Tm은집열기입출구열매체의평균온도를의미한다. 축열조태양열축열조는집열기에서집열된태양열을저장하였다가필요한시간에공급하기위해필요한열저장장치이다. 태양열시스템에서축열은집열되는시점과사용시기 [ 그림 3/2/5-9] 소규모용량의가정용태양열축열조 태양열시스템구성태양열시스템의핵심기술크게집열기, 축열조와같은주요컴포넌트기술과시스템설계기술 ( 엔지니어링기술 ) 이다. 태양열시스템은열부하조건과동파방지, 과열방 382 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 383

206 지등시스템보호기능이있도록적정하게설계되어야한다. 우리나라와같이동절기혹한기가있는지역에서는동파방지를위해서대부분부동액을집열매체로사용하고있지만자동배수방식등다른여러가지방법도사용될수있다. 여기서는몇가지전형적인태양열시스템에대해서언급하고자한다. 3/2/5-3] 참조 ) 과집열부는동일하다. 단지축열조로부터난방부로공급되는것과보 조보일러와의연결이약간다르다. 소형시스템의경우에는시스템단순화를위해서 집열열교환기를축열조내부에위치시키기도한다. (1) 태양열온수기 태양열온수기라고하면일반적으로패키지화된하나의제품으로현장에서간단히설치될수있도록개발된가정용태양열온수기를의미한다. 이제품은국내에약 18 만대이상이보급되어있다. 태양열온수기는 [ 그림 3/2/5-10] 에있는바와같이태양열집열판과축열조로구성되어있으며, 축열조내부에열교환기가내장되어있다. 이온수기는집열판에서가열된집열매체 ( 부동액 ) 가집열기와축열조내부의열교환기간에자연순환에의해순환되면서축열조내부의물을가열시킨다. 즉집열기에서가열된열매체는밀도가낮아져상단부인축열조내부 ( 열교환기나 2중탱크사이 ) 로올라가서온수탱크내부의온수를가열하고다시온도가낮아져서집열기하단부로들어가서집열기에서다시가열되면서상단부로올라가게된다. [ 그림 3/2/5-11] 전형적인태양열난방시스템 (A) 태양열온수기 (B) 태양열온수기시스템 [ 그림 3/2/5-10] 태양열온수기 ( 자연순환식 ) (2) 태양열난방및급탕시스템 태양열난방시스템은 [ 그림 3/2/5-11] 에있는바와같이온수급탕시스템 ([ 그림 [ 그림 3/2/5-12] 계간축열조가있는태양열블럭히팅시스템개념도 384 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 385

207 최근에는단지 ( 타운 ) 차원에서각각의건물및주택에설치된태양열시스템을 [ 그림 3/2/5-12] 와같이하나로연계해서대규모용량의계간축열장치와연계된불록히팅시스템도유럽을중심으로보급되고있다. 계간축열장치는하절기에남는태양열을저장하였다가부족한동절기에사용하기위한것으로뒤에서조금더구체적으로언급하였다. (3) 태양열냉방시스템태양열냉방은난방및온수부하가적은하절기에일사량이많은태양열을냉방에사용할수있다는측면에서매우매력적인분야이다. 일반적으로태양열냉방은기존의냉방시스템중열에의해서구동되는것을태양열로대체한것이다. 따라서태양열을높은온도로집열하고축열함으로써생기는단점을줄이기위해가능한낮은온도로작동될수있도록개발된것이태양열구동냉동기이다. 지금까지태양열냉방기로개발되어사용되고있는것들은다음과같다. (5) 태양열발전시스템태양열로고온을집열하여스터링엔진이나터빈을구동시켜전기를생산하는방식이다. 태양열발전시스템은크게 4가지형태가있으며 [ 그림 3/2/5-13] 에대표적인태양열발전시스템나타내었다. 집광형식으로구분하면태양을 1축으로추적하며선 (Line) 집광이가능한구유형 (Parabolic Trough Concentrator) 과선형프레넬형 (Linear Fresnel Reflector) 이있으며, 태양의고도와방위를추적하여고온의점 (Point) 집광이가능한타워형 ( 또는중앙흡수형 )(Central Receiver System) 과접시형 (Dish) 이있다. 이를발전형식으로나누면기존발전소의증기터빈으로구동하는방식으로구유형, 타워형및선형프레넬형이있으며외부열원으로구동하는엔진으로전력을생산하는접시형이있다. - LiBr/ 물과같은작동매체를활용하는 1중효용흡수식냉동기 - 액체및고체흡수제를활용한제습냉방시스템 - 제오라이트, 실리카겔과같은고체흡착제를활용한흡착식냉방시스템 상기냉방장치는이미가스와같은화석연료를사용하여개발된것으로이것을태양열에적합하도록보완된것이라고볼수있다. 참고로최근에는 1중 2중겸용흡수식냉동기도연구된바가있다. 이냉동기는태양열로구동될때는성능이낮으나작동온도가낮은 1중효용으로작동되고, 보조열원으로작동될때는작동온도도높고효율이높은 2중효용으로작동된다. (4) 태양열산업공정열산업분야에서필요로하는열 ( 온수및스팀 ) 을태양열시스템으로부터공급하는것으로, 저온에서부터고온까지다양하며, 하절기에도태양열을효과적으로사용할수있다. 태양열이용산업공정열시스템을위해서현재중고온용집열기와축열기술이연구되고있다. 현재상용화된중고온용분야 ( 산업공정열및태양열발전 ) 에적용되고있는집열장치는태양추적기능이있고선집광이되는구유형및선형프레넬집열기가주로사용된다. < 표 3/2/5-2> 태양열발전방식요약 [ 그림 3/2/5-13] 태양열발전시스템종류 종류구유형타워형접시형선형프레넬 특징 - 50MW 이상급대규모상업발전 - 기술개발포화상용화보급단계 - 효율 : ~27% ( 최대 ) - 가동율 : ~50% - 열저장가능 - 120MW 급대규모상업발전 - 기술개발진행, 상용화초기단계 - 효율 : ~27% ( 최대 ) - 가동율 : ~50% - 열저장가능 - ~25kW 급 Stirling 발전 - 개발완료, 상용화추진 - 효율 : ~30% ( 최대 ) - 가동율 : ~22% - 열저장불가능 - ~3MW 급증기터빈발전 - 개발완료, 상용화진입 - 효율 : ~22% ( 최대 ) - 가동율 : ~30% - 열저장가능 386 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 387

208 2. 국내 외시장동향 가. 국내시장 태양열집열기현재까지국내에신^ 재생에너지설비로인증을받은태양열집열기는다음과같은 3가지종류가있다. - 평판형집열기 - 단일진공관형집열기 - 이중진공관형집열기 [ 그림 3/2/5-14] 타워형태양열발전시스템개요도 ( 대구 200kW 태양열발전설비 ) 현재구유형과타워형은이미상용화보급단계이며구유형은이용가능한온도한계로인하여기술적포화단계에있으나, 타워형의경우고온을이용한발전이가능하여초임계발전등다양한발전형태와의접목을통해발전효율을높이고발전단가를낮추기위한연구개발이추진중에있다. 선형프레넬집광은중고온생산이가능하여고효율냉방에도활용할수있으며발전측면으로는초기시장진입단계라고할수있다. 구유형과같이선집광으로발전효율은타워형에비하여낮으나사용부지가작고시스템이간단하여비용이적게드는장점이있다. 접시형은분산형발전형태로활용이가능하며태양에너지전환전기생산효율이 30% 에도달할정도로높은효율을나타내지만가장가격이높은시스템이기때문에보급에한계를보이고있다. 각발전시스템에대한간단한설명을 < 표 3/2/5-2> 에요약하였다. [ 그림 3/2/5-14] 는대구에설치된 200kW 공기식타워형태양열발전방식의시스템개요도를나타내었다. 공기식태양열발전시스템은타워상부에설치된고온의흡수기로외부에서유입된공기를통과시켜고온의공기를만들고이를물과열교환하여증기를생산하고터빈을구동하여전력을생산하는시스템으로국내유일의타워형태양열발전연구설비로건설되었다. 대체적으로평판형집열기가약절반을차지하고있으며, 나머지절반은진공관형집열기가차지하고있다. 평판형집열기는거의대부분국내에서생산되는집열기이다. 단일진공관형집열기일부는국내에서생산되고, 일부는중국으로부터수입되고있다. 이중진공관형집열기는대부분중국에서완제품이수입되고있으며, 일부가국내에서진공관을제외한특정부품을자체생산하여조립하고있는실정이다. 이이중진공관형집열기의진공관자체는현재중국에서만생산되고있으며, 막대한자국시장을기반으로전세계로시장을확대해가고있다. 우리나라도최근들어중국으로부터수입되는이중진공관집열기가차지하는비중이갈수록증가하고있다. 일부에서는인증받지않은저가의중국산이중진공관형태양열온수기가수입되어과대홍보를통해농촌주택을중심으로보급되어심각한문제를야기시키고있다. 정부의신^ 재생에너지설비인증제도가실시된이후집열기에대한신뢰도가점차향상되고는있으나협소한국내시장규모로인한생산설비투자의어려움등으로선진외국에비해생산기반이다소열악한실정이다. 태양열시스템 태양열온수기 : 국내외적으로가장큰태양열시장을차지하는있는가정용태양열온수기및온수급탕시스템 ( 이하태양열온수기라함 ) 은 1990 년대초보급이확대되면서 1997 년까지 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 389

209 만여대가보급되었다. 이당시국내태양열시장은현재보다 2~3 배정도컸으며현재와같은정부의보조금지원없이단순히저리융자지원에의한보급이었다. 그러나 IMF 이후심야전기온수기의등장으로인한경쟁력상실, 업계의도산과사후관리소홀로인한제품의신뢰성하락등으로보급이거의중단되었다 년에들어와서정부의신^ 재생에너지설비인증제도가도입되면서인증된설비에한해정부의보급지원이지속되어왔으나태양열온수기는대상품목에서제외되었다. 이후 2012 년 10 월부터태양열온수기에대한정부의지원이재개되기시작하여주택지원사업및건물지원사업에서는 6.0 m2급에대하여설치설비대당보조금을정하여지원하고있다. 태양열온수급탕시스템 : 현재국내태양열시장은주로지역지원사업, 주택및건물지원사업, 설치의무화사업등에의해연중태양열활용효과가좋은중대규모온수급탕용에초점이맞춰져시장이형성되고있다. 이를통해서보급되는분야는복지시설, 수영장, 목욕탕, 학교식당및온수급탕, 온수를많이사용하는스포츠시설등이다. 많지는않지만온수를많이사용하는산업체시설에도적용이되고있다 년 1월 13일고시된신 재생에너지보급지원사업중주택지원사업에서는세대당 20m2이하의규모의태양열설비에한하여보조금을지원하고있다. 설치면적별로 7.0m2이하, 7.0m2초과 14.0m2이하, 14.0 m2초과 20.0 m2이하의설비에대하여단위설치면적당보조금이정해져있으며동일한설치면적에대해서도단위면적당 1일집열량에따라보조금을차등지급하고있다. 건물지원사업에서는 1,500 m2이하규모의설비에한하여보조금을지원하고있다. 주택지원사업과같이단위면적당 1일집열량에따라보조금수준이정해져있으며주택지원사업보다는보조금단가가낮은수준이다. 태양열주택 : 2007 년부터그린홈 100 만호보급사업으로난방및급탕겸용의주택용태양열시스템이보급되고있다. 주택에태양열난방및급탕시스템은부하의대부분을차지하는난방부하가주로동절기에치중되어있어부하가거의없는하절기태양열적용효과가적을뿐만아니라이로인한하절기과열문제와부실한사후관리등이문제점으로지적되고있는실정이다. 기타태양열시스템 : - 90 년대부터꾸준히제기되어오던태양열냉난방시스템도시범적용을통해서보급되고있다. 태양열냉방은 1중효용흡수식냉동기를이용하는흡수식태양열냉방시스템이다. - 태양열로부터고온의스팀을만들어전기를생산하는타워형태양열발전시스템이해외수출을목표로연구되고있다. 국내에서는최초로 100kW 급태양열발전시스템이대구에설치되어시험운전중에있다. - 이외에도 PTC 집광장치를활용한소규모태양열발전시스템이최근에연구목적으로시범설치된바있다. 나. 세계시장 신 재생에너지원중태양열비중태양열시장은신 재생에너지원중에서는비교적빠른 70 년대말부터조성되었다. 2014년말기준작동되고있는주요재생에너지원별총용량은 [ 그림 3/2/5-15] 와같다. 보급된용량측면에서보면풍력발전과비슷하나기타신^ 재생에너지원에비해서월등이많은 406GWth 1) 정도이다. 공급한에너지량의측면에서도풍력다음으로많은 341TWhth로기타신^ 재생에너지원에비하면월등히많다. 용도별현황태양열시장을용도별로보면 [ 그림 3/2/5-16] 에있는바와같이대부분이주택의온수급탕용 ( 단독및다세대주택 ) 과수영장용이며, 유럽의일부국가 ( 주로독일, 오스트리아등 ) 에서아주적은양의난방 / 급탕겸용의태양열콤비시스템이보급되고있는실정이다. 최근에는주택별로적용하는태양열난방및급탕시스템의단점인계절별큰부하격차로인한문제점, 즉일사량이적은동절기에부하가많고일사량이적은하절기에는부하가거의없어태양열이용효과가저하되고또한하절기과열문 1) 다른에너지원과태양열집열기설비의설치용량 (installed capacity) 을비교하기위하여 2014 년오스트리아 Gleisdorf 에서협력회의에서오스트리아, 캐나다, 독일, 네덜란드, 스웨덴, 미국등주요태양열관련협회가참석하여유럽의 ESTIF 그리고 IEA SHC 에서는태양열설치면적당 0.7kWth/ m2의환산값을사용하기로하였다. 390 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 391

210 제, 사후관리문제등을대폭개선할수있는계간축열 (Seasonal Thermal Storage) 시스템이있는소용량의태양열블록히팅및계간축열이없는대용량의태양열지역난방시스템의보급확대를위한실증과적용사업등의움직임이북유럽의덴마크를중심으로나타나고있다. 한편태양열발전은 2015 년기준 5.1GW 가운전중에있으며 ( 출처 : org - IEA/SolarPACES), 미국, 남아프리카공화국, 인도, 중동및북아프리카지역의시장에대한관심이부각되고있다. 미국에서는 2015 년기준 1.9GW 용량의태양열발전시스템이작동중에있으며, 개발중인것이 6.7GW 이다. 스페인은 2007 년이후 50 개플랜트로총 2,300MW 용량을설치하였다. IEA roadmap(2014) 에따르면 2030년까지 260GW, 2050 년까지 980GW 누적설치용량이예상되며, 연간각각 1,000TWh, 4,800TWh 전력을생산할것으로전망하고있다. 이는 2050 년전세계전력량의 15% 를차지하는규모이다. 국가별현황태양열시스템보급현황을국가별로보면 < 표 3/2/5-3> 에있는바와같다. 태양열시스템이가장많이보급된국가는중국, 미국, 터키, 독일, 일본, 호주, 이스라엘, 오스트리아, 브라질, 스위스순이다 년이후에는스페인, 프랑스, 이태리등유럽의남쪽에있는국가들이신축건물의열부하, 또는급탕부하의일정부분을신^ 재생열공급시스템이나태양열로공급해야하는신^ 재생열공급의무화정책에힘입어태양열보급이급격히증하고있는추세이다 년한해에새로설치된집열기면적을국가별로보면 < 표 3/2/5-4> 과같이, 총 68백만m2가설치되었다. 이중에서주요국가별로보면 [ 그림 3/2/5-17] 과같다. 중국이전세계시장의약 60% 이상을차지하고있으며, 터키, 인도, 브라질, 독일순으로나타났다 년도부터 2013 년까지세계태양열시장을각지역별로보면 [ 그림 3/2/5-18] 에나타낸바와같다. 역시중국의성장률이돋보이고있으며, 그다음으로유럽의성장이큰것으로나타났다. 연간시장성장률은최대 34%, 최소 2% 로비교적높은성장률을보였으나 2008 년을최고점으로하여최근몇년간성장률이낮아지고있는것으로보인다. [ 그림 3/2/5-15] 2014년말작동중에있는주요재생에너지원별용량및연간생산량출처 : Solar heat Wordwide (2015 edition): Market & Contribution to the Energy Supply 2013년, REN21-Global status report 2014 년 and 2015 년 [ 그림 3/2/5-16] 2013년말작동중에있는액체식태양열집열기의용도별분포 출처 : Solar heat Wordwide (2015 edition) : Market & Contribution to the Energy Supply 2013 년 392 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 393

211 < 표 3/2/5-3> 2012 년말주요국가에서작동되고있는태양열시스템총용량 (2015 년통계자료 ) < 표 3/2/5-4> 2012 년에국가별로설치된태양열집열기면적 (2015 년통계자료 ) 출처 : Solar heat Wordwide (2015 edition) : Market & Contribution to the Energy Supply 2013 년 출처 : Solar heat Wordwide (2015 edition) : Market & Contribution to the Energy Supply 2013 년 394 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 395

212 [ 그림 3/2/5-17] 2013 년에주요국가에서신규로설치된태양열집열기 출처 : Solar heat Wordwide(2015) : Market & Contribution to the Energy Supply 2013 년 [ 그림 3/2/5-19] 덴마크의태양열지역난방시스템보급및계획현황 출처 : Solar District Heating - Why so Successful in Denmark 2013, by Jan Erik Nielsen 아래자료는국가별태양열시스템개발관련하여전문가별로정리한결과이다. 오스트레일리아 (Wesley Stein) [ 그림 3/2/5-18] 연도별태양열설치면적및시장증가율출처 : Solar heat Wordwide(2015) : Market & Contribution to the Energy Supply 2013 년특히덴마크의경우대규모용량의태양열시스템이지역난방용으로보급되고있다. [ 그림 3/2/5-19] 는 2013 년 7월기준덴마크의태양열지역난방시스템보급및계획된현황이다. 덴마크는태양열지역난방보급이성공적으로수행되고있는대표적인국가이다. 호주는최근태양열저장기술과함께발전시스템을개발중에있고, 현재 50MW 급 PV, CSP 비교분석을진행중에있다. 정부정책으로태양열산업공정열이용을강력하게추진하고있고, 저장이슈에관련된 CSP 에다시주목하고있다. 상업운전현황의예로는 Vast solar energy ( 열저장이용 ), AABOLG (multi energy outputs, 전기및의열의다양한이용 ), ASTRI 프로그램 ( 년 ), 고온축열과 Redox cycle 개발, Bladeed air flow receiver 개발, Solar Allam cycle : s-co2 cycle, 720, Toshiba 공동연구등이있으며현재 20cent/kWh 에서 2020 년까지 12cent/kWh 까지발전단가를낮추고자노력하고있다. [ 그림 3/2/5-20] 은 Vast solar energy 이다. 396 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 397

213 스터빈 ( 태양습수기 & 연소겸용 ) 개발과, 가압공기식흡수기 (450kWth) - module 30-60kWth 설계및시험을하고있으며, 혼합형시스템 (1.4 MWe) - GT16 또한개발하 고있다. 이태리 (Falchetta Massimo) 이탈리아의경우 PTC와 LFR 2개의새로운플랜트를건설할계획에있고, ASE/ Reflex (55MW) 사업에참여하고있다. 정부R&D 사업으로고온 solar receiver (1100 ), Oxide based cermet coating ( 흡수율 95%, 방사율 10.5% 550 ) - reactive sputtering system, Dish 형스터링엔진대체 (MGT 800, 100, ,000 rpm, 5kW 급시스템년성능평가 ), STS-MED 270 kw LFR 소규모데모플랜트 ( 유기랭킨사이클사용 ) 등이있다. [ 그림 3/2/5-20] Vast solar energy 출처 : SolarPACES 오스트리아 (H.Makus) 오스트리아는 SHC(solar heating cooling) 를주도적으로보급하고있다. DNI가낮아 CSP 를자국적용보다는설계및평가기술등에집중하고사업에참여하고있으며주연구분야는저장및초임계 CO2 cycle 이있다. EU유럽연합 (De Bonis Piero) 유럽연합은유럽에너지통계및정보를제공하고있으며관련사이트는다음과같다. Homepage : europa.eu, Horizon : 2020/FP7 프로그램소개, SETIS : 에너지통계안내, ERKC : Energy Knowledge Center, solar-era.net 프랑스 (Ferriere Alain) 프랑스는실증플랜트 2기 (9MW, 12MW:LFR) 를보유하고있다. 연구현황으로국가연구기관 (CNRS) 을중심으로 CSP 연구를주도하고있고, LFR 흡수기, 축열, 가 중국 ( Z.F.Wang) 중국은 NEA (National energy administration) 139개프로젝트를국가계획으로진행하기로 2015 년에선언하였고, 예비타당성검토후 1.3GW NDRC (National development and refrom commission) 허가를 2015년에받았다. 고일사지역인깐수 (32 개 ), 내몽고 (23 개 ), 칭하이 (16 개 ), 신장 (11 개 ) 등을중심으로진행하고있으며현재 110개프로젝트를수행하고있다. 연구현황으로는옌칭에 1MW Molten Salt 흡수기를시험중에있으며 IEE-CAS 에중국 CSP certification 을받았고, 11개 CSP test method 를제정하여데모프로젝트를진행하고있다. 구체적인인증목록은아래와같다. - Alliance's standards (2014 년이후 ) - Dynamic test method for the thermal performance of parabolic trough solar collectors - Reflectance test method of glass mirror for concentrated solar power - Test methods for heliostat's quality - Test methods for heliostat's tracking accuracy - Test methods for the performance of medium-temperature non-tracking solar collectors 398 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 399

214 - Measurement methods for the surface shape of the solar concentrator - Heat transfer fluids for solar thermal power - Terminology for medium temperature solar thermal utilization, Method for testing and product quality evaluation of solar air conditioner - Test methods for the thermal performance of medium temperature solar air collectors - Test method of properties of thermal storage materials for medium temperature solar energy system [ 그림 3/2/5-21, 22] 는 1MW molten salt 흡수기시험중의모습과중국내부지 CSP를위한부지적합성및계획중인프로젝트현황이다. 출처 : SolarPACES [ 그림 3/2/5-22] 중국내부지 CSP 를위한부지적합성및계획중인프로젝트현황 출처 : SolarPACES [ 그림 3/2/5-21] China, 1MW molten salt 흡수기시험현장 출처 : SolarPACES [ 그림 3/2/5-23] Germany, CSP 연구분야 400 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 401

215 독일 (Robert Pitz-Paal) 독일은 BMBF, BMWi 의지원으로열전달물질율리히타워 ( 개방형볼륨흡수기 ), 가압형흡수기, 헬리오스타트필드, 축열등의핵심기술을개발중에있다. 현재는새로운기능의연구센터설립진행 (QUARZ 센터 : 광학시험 ( 집광기, 반사경 ), 시뮬레이션 ( 설계, 플랜트평가 )) 중에있다. 그리고 CSP 가격을낮추기위한연구로 DLR & IRENA 공동연구를진행하고있다. [ 그림 3/2/5-23] 은독일의 CSP 연구분야에대한자료이다. 기본계획목표로하고있다. (2035 년 11% 신 재생에너지보급, 신규 REC - CSP포함 ) 모로코 (A. Obaid) 모로코는현재 MASEM (moroccan agency for solar energy) 에서 2개의프로젝트 (200MW, 300MW) 를진행하고있다. solar map 작성및인증연구를진행하고있으며 NOOR complex 를 580MW 까지단계적으로진행하고있다. 그리스 (K. Geoge) 그리스는 HYDROSOL 프로젝트참여해서연료전지와수소연계 EU 프로젝트를진행중에있다. solar furnace 의경우 50 kwth/80m 2 heliostat 를이용하여 APTL/ CERTH 건설중에있다. [ 그림 3/2/5-24] 는그리스의 HYDROSOL 기술개발현황이다. 스페인 (Zarza Eduardo) 스페인은전력수요와 STE(solar thermal energy) 전력생산패턴이일치하여국가전력수급에기여하고있다. 연구현황으로 EU-SOLAIS, STAGE-STE, SFERA-2 와연계하여연구를진행하고있으며, SFERA-2(2014~2018) 를통하여유럽기관참여, 연구및표준화, 태양열시설을공동으로사용하고개선하고자노력하고있다. STAGE-STE(2014~2018) 는과학기술조합으로연구소 23개, 기업, 대학등이참여하여총 40개기관이 Task SolarPACES 와의협력하여 (CIEMAT) WP2, WP3, WP5 국제세미나준비중에있다. 국책과제로는 SOLARCONCENTRA(mid-temp application 시작 2014) 가있으며 IEA SHC Task49 와연계하여진행중에있다. 스위스 (Stefan) 스위스는 Energy Strategy 2050 을수립하고 RE (renewable energy) 40% 를목표로하고있다. ( 수력 38.6TWh/a 24.5TWh/a(PV,Bio) CSP R&D 6Meuro/a) 관련연구로는 ETH, SPF, EPFL, SUPS 가있으며, 고온태양열산업공정열연구 ( 집광기, 평판형진공관튜브 ) 와 8개파이롯플랜트 ( 튜브 PTC 등시험 ) 의연구를진행하고있다. [ 그림 3/2/5-24] Greece, HYDROSOL 기술개발현황출처 : SolarPACES 한국 (Y.H. Kang) 한국은한일공동과제로태양수소생산연구, solar cooling을위한 LFR 및시스템개발, 일사량자원지도개발등의연구를수행하고있다. 정부정책으로는제4 차신재생 UAE (G. Benjamin) 아랍에밀레이트는신 재생에너지보급률 7% 를목표로하고있다. 연구현황으로는 Masdar Institute 에서광학요소, soiling 연구, solar cooling (1중효용 ) 를수행중에있고, Masdar Institute Solar Flatform 를통해서 Beam down system 100kWth 33Heliostat, 280m 2, tower 20m, Dewtherm A 열매체, 공랭식 oil loop 를개발중에있다. 산업현황으로는 Shams-1(100MW PTC : 발전시작 ), Mohamed Solar 402 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 403

216 Park 1000MW ( 현재 17MW PV, 100MW PV 계획 ) 등이있다. [ 그림 3/2/5-25] 는 SHAMS-1 프로젝트의모습이다. Demo Commercial Scale 50MW 추진 ), CSP Desalination (2017 Budget $15M) 등 을계획하고있다. [ 그림 3/2/5-25] United Arab Emirates, SHAMS-1 프로젝트 출처 : SolarPACES 미국 (Shulz Avi) 미국의경우 10년내에정부지원없이태양에너지발전시스템의경제성확보를목표로하고있고, PV와 CSP, system(grid) integration 통합시스템을동시추진하고있다. CSP 의기술적목표는 2020 년까지 PTC, CR 등보다저가의 CSP 목표 6cents/kWh 이하로하고있고, 흡수기의경우효율 90%, 수명 cycle, 가격 $150/kW 를계획하고있다. 이밖에도 Solar Field ( 정확도 3mrad, 85mph, 수명 30yr, 가격 $75/ m2 ), PB (50%, dry cooling, 가격 $1,200/kW), TS (5%, 가격 $15/kWh) 를목표로하고있다. 연구동향으로는 PV+CSP 극대화 (30M$/3yr), APPOLO(25M$/3yr), SunLaMP (29M$/3yr), Supercritical CO2(Brayton cycle 소형화, 경제성확보목표기술개발 $31.1M, 실증 $443M 투입 ) 등이있다. 향후기술개발로는집광기 ( 고정형, 고효율, 평판형, 전파장이용 ), Supercritical CO2(Eff. 50% (Rankine Eff 33%), 10MW [ 그림 3/2/5-26] 2016 년현재까지개발된다양한형태의헬리오스탯 출처 : state of the art in heliostats and definition of specifications, 2014 년 404 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 405

217 태양열발전시스템프로젝트별현황태양열발전시스템의경우세계시장에서국가적차원의프로젝트가진행되고있다. 대규모태양열발전시스템의경우투자금의약 40% 가헬리오스탯 (heliostat) 의비용으로소요되고, 이러한헬리오스탯의비용절감을위한연구가상당수진행되고있다. [ 그림 3/2/5-26] 은현재까지개발된헬리오스탯의형태이다. 헬리오스탯의가격은형태, 크기및개수등에의해서결정되는데, 그중헬리오스탯의크기가가격을결정하는가장큰요인으로여겨진다. [ 그림 3/2/5-27] 에서 2015 년도까지설치된년도별헬리오스탯의크기를확인할수있다. 그래프에서확인할수있듯이 1980 년대초반부터 1900년대후반까지헬리오스탯의크기가증가되는것을확인할수있지만최근에는크기관련해서양극화현상이일어나는것을확인할수있다. 상대적으로작은크기의헬리오스탯을설치한경우는캘리포니아에설치된 Ivanpah solar electric generating system으로넓은면적에 15m 2 의작은헬리오스탯을 173,500 개설치한사례가있다. 이와는반대로칠레정부에의해수행된 Cerro Dominador Solar Power Plant 의경우약 140 m2의상대적으로큰헬리오스탯을 10,600 개설치한사례가있다. 이러한사례들을고려해볼때현재까지최적의헬리오스탯의크기는규정하기어려우며, 지속적인연구가진행되어야할것으로판단된다. 3. 기술개발현황가. 선진국현황 태양열집열기국내에서와마찬가지로태양열집열기는평판형, 단일진공관형및이중진공관형집열기가주로상용화되었다. 이중에서이중진공관형집열기는중국에서만독점생산되고있으며평판형집열기는태양열산업이어느정도이상되는대부분의국가에서생산되고있다. 이외에도일사량이좋은청명한지역을중심으로고온의열을생산 ( 주로발전용으로사용되나냉난방및온수급탕용, 산업공정열등에도사용 ) 할목적으로 PTC 집광장치가상용화되었다. 최근에는주로집열기의제조원가를줄이기위한연구와중온을효율적으로얻기위한다음과같은연구가수행되고있다. [ 그림 3/2/5-28] 건물외자재형 (Facade 및지붕일체형 ) 집열장치가설치된건물사례 [ 그림 3/2/5-27] 연도별실제설치된헬리오스탯의크기분포 출처 : state of the art in heliostats and definition of specifications, 2014 년 - 진공평판형집열기개발 - 집열기를폴리머소재로만들어제조공정및제조원가를줄이기위한폴리머 406 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 407

218 집열기개발 - 발전과열을동시에생산할수있는 PV와집열기역할을할수있는태양광 ^태양열복합기 (PV-Thermal : PVT) 개발 - 집열기를건물의외장재로사용할수있는건물외장재용태양열집열장치개발 : Facade 일체형집열장치, 지붕일체형집열장치 [ 그림 3/2/5-28] 참조 전후의중온을효율적으로얻어서태양열냉방용이나산업용으로사용할수있는중온용태양열집열기개발이중에서폴리머소재로만들어지는폴리머집열기는 EU의여러연구기관및대학, 그리고폴리머업체가참여하여수년전부터연구가진행되고있다. 이러한연구는기존의동 (Cu) 이나알루미늄으로제작되는집열기는원자재값이고가인데다가격상승률이높아태양열집열기단가를줄이는데한계가있기때문이다. 주거용태양열시스템 개발및보급확대되고있는시스템이태양열블록열공급시스템과태양열지역난방시스템이다. 태양열시스템은각각의건물, 주차장, 빈공터등설치가능한곳에설치하고시스템을하나의대규모시스템으로통합하는것이다. 하절기를포함한남는태양열이있는기간에는대규모용량의계간축열조 (Seasonal Thermal Storage) 에남는태양열을저장하였다가부족한시기에사용한다. 계간축열은주로지중에콘크리트나고무라바로만든수 ( 水 ) 축열조나지중의흙이나암반, 또는흐르지않는대수층에저장하는방법을사용하고있다. [ 그림 3/2/5-29] 에현재까지개발된계간축열조의종류를나타내었다. 이들축열조는기존의축열방법에비해단위축열용량당설치비용이적게들기때문에오히려경제적이다. 지역난방열네트워크와태양열시스템을연계하는경우에는계간축열조가필요없이서브스테이션을통하여대규모의태양열집열기와지역난방배관만을바로연결하여생산한태양열을바로지역난방에공급하는방식이적용된다 년말기준태양열시장의 85% 이상을차지하고있는주거용태양열시스템은설치가용이하면서좁은공간에설치가능하도록시스템의컴팩트화및패키지화가빠른속도로진행되어왔다. 이를위해태양열축열조를포함한펌프, 열교환기, 밸브류는물론보조열원인가스버너나전기히터까지도축열조에내장시킨제품 (Solar Comb-System) 이독일, 오스트리아등에서개발되어보급되고있다. 오스트리아, 독일등일부국가에서는히트펌프와연계된컴팩트형태양열시스템 ( 여기서히트펌프는태양열의백업용임 ) 도주택의난방및급탕용으로개발되어보급되고있다. 태양열블록히팅 / 태양열지역난방시스템과거에는태양열시스템을주로각각의건물에설치하여건물별로이용하는것이대부분이었다. 이러한시스템들은계절별부하크기와는반대로부하가없거나아주적은하절기에오히려일사량이많아태양열을효과적으로이용하는데좋지않은조건을가지고있다. 또한사후관리에도적지않은어려움이있다. 이러한단점을극복하기위해최근에 [ 그림 3/2/5-29] 대용량의계간축열조출처 : Success Factors in Solar District Heating (Dec 년 ) 이러한태양열블록히팅이나태양열지역난방시스템은다음과같은장점이있다. - 연중집열되는태양열을효과적으로활용할수있다. - 부하가없거나적은하절기에도집열되는태양열을저장하거나바로사용가능 408 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 409

219 하기때문에태양열시스템의과열을방지할수있다. - 시스템이하나로통합되어운전및관리되기때문에사후관리가용이하다. - 대용량의계간축열조를사용하거나지역난방을축열조와같은용도로활용가능하기때문에태양열의존율을대폭높일수있다. - 시스템규모가어느정도이상되면태양열시스템의경제성이크게향상된다. 독일에서는 SolarThermie 2000이라는프로젝트를통해서 10여개의신축단지를태양열로난방및급탕부하의대부분을공급하는대규모태양열블록열공급시범단지를조성하였다. 그결과가좋아서 2002년도부터 SolarThermie 2000Plus 라는프로젝트를통해서이러한시범사업이확대되고있다. 2009년도부터는 EU의태양열산업협회 (ESTIF) 를주축으로태양열블록히팅및태양열지역난방보급확대를위한 SDH(Solar District Heating) 워크숍 ( solar-district-heating.eu/) 을매년 2회에걸쳐서개최하고있다. 이워크숍을통해서태양열과기타신^ 재생에너지를통해서단지차원의신^ 재생에너지공급시스템보급이점차확대되고있다. 이와연관하여 EU에서는태양열, 바이오연료등여러가지신^ 재생에너지를활용해서지역난방의열을공급하는신^ 재생융복합지역난방시스템이시범적용되고있으며, 대표적인예는 SUNSTORE 4 라는프로젝트를수행하여덴마크마스탈지역에실증단지를조성한것이다. 이시스템은계간축열식태양열시스템, 열병합발전용우드칩보일러, 고온용히트펌프로구성된신^ 재생융복합시스템이다. 이사업은 2014 년에종료되었으며, 개발된 SUNSTORE4 Tool 은하이브리드개념에대한타당성시뮬레이션분석용으로활용가능하며시스템의주요구성요소별로개발된설계기술과구축과운영에관련한경험은문서화하여공개되어활용가능한상태이다 년도에대표적인태양열지역난방시스템이포함된신^ 재생융복합지역난방시스템 ( 그림 3/2/5-30 참조 ) 이노르웨이오슬로에시범적용된바있다. 이시스템은태양열집열기 13,000 m2을포함하여우두칩보일러, 바이오오일, 바이오개스, 폐수열원히트펌프등이지역에서활용할수있는신^ 재생에너지만으로지역난방을공급한다. EU 또는 IEA Task 를통해추진되었거나추진중인태양열관련프로젝트 EU 차원에서현재추진중에있는연구분야는다음과같은것들이있다. - 80~250 의산업공정열용집열기개발및시험 - 태양열설비의온수저장을위한컴퓨터제어시스템개발및최적화 - 선택흡수막코팅을이용한태양열집열기의기술적환경기준확립 - 냉난방을위한제습냉방, PCM 저온축열과흡수식태양열냉방 - 건물용 PV/T( 태양광 / 열복합모듈 ) - 축열밀도가높은화학축열기술개발건물에서의에너지자립을위해슈퍼단열, 고효율창호등건물에너지저감기술과태양열하이브리드시스템기술을활용한제로에너지하우스, 제로에너지타운, 그린빌리지등과같은연구개발및시범보급이확대되고있다. [ 그림 3/2/5-30] 신^재생에너지융복합지역난방시스템 ( 오슬로근교의 Lillestrom) 출처 : Intersolar 2013 Conference 발표자료 태양열이용기술개발은저온분야의경우신소재개발을통한시스템저가화및대량생산화, 고효율에집중하고있다. 2006년도말부터 IEA Task-39 에서는폴리머를이용한태양열집열기및시스템개발에대한연구에착수하여 2010 년에완료된후 2011 년부터 2014 년까지추가연구가진행되었다. 이연구는동, 알루미늄등의소재가격이급등하고있을뿐만아니라특히제조공정이복잡하여대량생산에문제가 410 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 411

220 있어이를위해가격이저렴하고가공성이좋은폴리머소재를활용하기위한연구로서일부제품이개발되었고, 그외에도다양한연구개발이이루어졌으며 SOPOL 프로젝트 ( ), Bio4Sol 프로젝트 (2013/2/5-2015), Poly2Facade 프로젝트 ( ), SCOOP 프로젝트 ( ), POLYSOL 프로젝트 ( ), Polysol2 프로젝트 ( ) 등이다 년부터 IEA Solar Heating & Cooling(SHC) 프로그램을통해총 48개의태양열건물냉난방관련 Task 가수행되었다. 현재 9개의 Task 가수행중에있으며, 태양열자원의예측과평가, 산업공정열과태양열의통합, 도시계획을위한태양에너지, 도시환경에서의태양에너지와경제성, 차세대태양에너지냉방및난방시스템 (PV 이용및열구동식냉방시스템 ), 태양열시스템의가격저감화, 대규모태양열냉난방시스템의지역냉난방시스템통합화를위한기술, 건물 HVAC 및조명을위한건물외피형태양에너지시스템의건물통합화, 태양열표준및인증등에대한연구이다. 중고온의경우 IEA Solar PACES 프로그램내 4개 Task 를통해태양열발전, 산업용시스템및태양열화학의기술개발및실용화연구가수행되고있다. EU에서는최근들어가장활발하게연구및보급정책을펴고있으며, EU의신^ 재생에너지개발은 JOULE(Joint Opportunities for Unconventional or Long Term Energies) 과 THERMIE 프로그램중심으로이루어져왔다. JOULE 프로그램내에서활동중인 4개단체중 READ(Renewable Energies in Architecture and Design) 는태양에너지이용기기의건축및산업부분이용과냉난방, 실내조명용자연형태양열개념이용등순수태양에너지건물의개발을목적으로활동중이며, JOULE 프로그램의주요대상과제는자연형냉난방기술이용이목적인 PASCOOL 과자연형냉방설계기법개발및보급확산이목적인 SOUNFO 가있다. THERMIE 프로그램은연구개발된유망신기술을선정, 이를실용화하거나보급 ^ 확산시키는것으로대규모시범사업을위주로하고있다. 기술개발지원대상분야는대규모온수급탕, 냉난방, 환기용, 건조용시스템이고, 자연형태양열분야는이부분에서취급하지않고합리적에너지이용을위한건물분야에서다루고있다. 특히창호시스템과하이브리드 ( 혼합형 ) 시스템개발에도집중지원하고있다. 태양열발전기술태양열발전분야는이미 1980 년대부터개발되기시작하여타워형과, Dish 형, 구유형 (PTC) 형, 선형프레넬형 (LFR) 이사용되고있으며, 타워형은 2000 년대, 구유형은 1990 년대이미상업화에진입하였으며현재는발전단가를줄이고효율을높이기위한기술개발이진행중에있다. 구유형 (PTC) 태양열발전은기존의복합화력과연계한형태의 ISCC(Integrated Solar Combine Cycle) 발전플랜트로기존발전의발전량을높이는방식으로활용이가능하며, 작동유체인 Oil 대신직접물을순환시켜증기를발생시키는 DSG(Direct Steam Generation) 플랜트개발, 구유형에용융염 (Molten Salt) 을작동유체로사용하여구유형태양열발전의효율증가및저장성능 / 가동율을높이기위한연구등이진행되고있다. 타워형태양열발전시스템은대표적으로증기를직접생산하는방식과용융염을이용하는방식으로사업이추진되고있으며온도를높일수있는집광방식특성상터빈입구증기온도를높여발전효율증가시키는방안의연구가진행되고있다. 또한용융염을열매채로이용할경우열저장이가능하여가동율을높일수있어신재생발전방식중기저부하발전방안으로검토되고있다. 또한미국의 Sunshot 프로그램에서는초임계이산화탄소발전방식을활용하여발전단가를 6cents/kWh 로낮춰기존발전과의경쟁력을향상시키고자추진하고있다. 태양열건물유럽의태양열산업협회 (ESTIF) 는태양열로건물부하의약 50% 를태양열로공급하는태양열건물을개발하기위한태양열 2030 계획을세워이를추진하고있다. 이를위해서기본적으로건물의에너지절감기술 ( 현재추진중에있는 Passive house) 을활용해서건물의부하를줄이고나머지부하는태양열로공급하기위한계획이다. 이를위한 EU의태양열보급로드맵을요약하면 [ 그림 3/2/5-31] 과같다. 이를위해서는 - 아파트나산업분야의적용확대 - 컴팩트한계간축열기술개발 - 태양열냉방기술개발및상용화 412 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 413

221 - 태양열지역난방시스템보급확대 - 기존건물을태양열건물로레노베이션 (Renovation) - 새로운적용분야확대발전등이함께고려되어야한다. 특히건물열부하의 50% 를태양열로공급하기위해서는 - 설비형태양열건물을신축건물표준으로하고, - 태양열로냉난방및급탕을 100% 감당하는 Active Solar 건물을위한건물개축표준화모델확립 태양열개축표준화모델 등이고려되어야한다. 저감기술활용 - 저온태양열활용기술개발저가화, 고효율화, 건물일체화 : 복사냉난방, 환기열회수등이외에도 250 까지의산업공정열, 담수화등의일정부분을태양열로공급하는연구와기존및신규지역난방에태양열의광범위한사용등에대한내용이포함되어있다. 결론적으로향후주요기술개발분야를요약하면다음과같다. - 컴팩트한계간축열조가있는 solar combi-systems 개발 - 산업공정열및냉방용중고온용집열기개발 - 컴팩트하고장기열저장이가능한축열시스템 ( 계간축열 ) 개발 - 신소재태양열집열기및부품개발 - 태양열냉방기술, 고온용집열기및태양열담수화기술향상 나. 국내 [ 그림 3/2/5-31] EU의태양열보급로드맵 2030 출처 : Solar Heating and Cooling for a Sustainable Energy Future in Europe- A Strategic Research Agenda 태양열건물기술개발및확대보급을위해서필요한요소기술은다음과같은것들을선정하였다. - 대면적의고효율집열기개발 - 계간축열조 : 축열은 태양열건물 에핵심기술임 - 고밀도축열기술개발 - 저가의고효율집열기 : 저온용집열기는이미상용화 - Low energy 건물 : 고단열, 고기밀, 환기열회수, 자연형태양열등건물에너지 1987년 대체에너지개발촉진법 을제정하여 R&D 를본격화하였으며, 2004 년을 신 재생에너지원년 으로삼아본격적인기술개발및보급추진하여태양열온수기및평판형집열기는상용화되었으나성능및내구성에서선진국에비해다소뒤쳐지고있다. 태양열집열및온수급탕기술은상용화되어가정용온수기 ( 약 18만대이상 ) 및골프장, 양어장등의급탕시설에보급중이나, 활용분야는한정된수요처에보급이집중되고있어품질향상을위한생산, 평가, 대규모시스템설계기술의확보가필요한실정이다. 단일진공관식집열기는최근에상용화되어보급되고있으나이중진공관식집열기는중국에서전량수입보급하고있으며 ( 이중진공관식집열기는현재중국에서만생산하고있음 ), 중고온용집열기인 PTC 및 Dish형집열기는국내에서연구를통해개발은되었으나상용화는안되고있는상태이다. 또한, 현재는유럽에서많이보급되고있는메가집열기및건물일체형구조집열기에대한연구도검토되고있다. 그리고태양열냉방은수차례연구및시범보급된적은있으나저온의태양열로구동이가능하면서보조열원으로작동할때는 2중효용으로작동되는 1중 2중겸용흡수식냉동기개발이수행되었으나아직보급은이루어지지않고있다. 414 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 415

222 [ 그림 3/2/5-32] 태양열지역난방시스템관심의대상인지역난방용태양열시스템이 2007 년도에분당지역난방시스템에시범적용된바있으나 ([ 그림 3/2/5-32]) 정부의지원이없어더이상의확대보급은이루어지지않고있는실정이다. 이시스템은축열조없이약 50~60 내외의지역난방수환수를약 100 로가열하여공급하는시스템으로변유량제어방식으로일사량강도와관계없이항상원하는온도의온수를공급하는시스템이다. 이시스템은평판형으로 1차승온하고 2차로설정온도까지승온하는방식으로한시스템안에 2가지다른집열기를사용하였다. 그러나지역난방과같은열공급판매업체에는정부의지원이제한되어있어확대보급에어려움이있는상태이다. 대규모태양열집열기와계간축열조를포함한열공급시스템에대한개발과실증을위한연구가진천의미래부친환경에너지타운실증사업으로 2015 년부터한국에너지기술연구원의주관으로수행되고있으며, 2016 년준공되어 2017 년부터는실증연구를위한운전이시작될것으로계획되어있다. 고단열, 고성능창호, 환기열회수장치등건물에너지저감기술, 자연형태양열시스템과같은패시브기술, 그리고태양열난방및급탕시스템, 지열히트펌프시스템, 태양광발전시스템등신^ 재생에너지시스템을종합적으로적용하여각종건물에너지기 술등을활용한제로에너지솔라하우스가개발되었다. 이주택은냉난방및급탕부하전체를신^ 재생에너지로공급하는 태양열 + 지열 하이브리드시스템이적용되었으며, 상용화를위한컴팩트제품이개발된바있다. 이외에도태양열담수화에대한연구가수행되었으며, 주로유럽에서수입에의존해오던태양열선택흡수막코팅기술, 폴리머집열기, PTC 집열기를이용한태양열발전시스템등에대한연구도수행된바있다 년현재수행중에있는과제는고효율집열기, 무동력태양열시스템, 건물일체형태양열집열장치, 태양열냉방시스템, 진공관형집열기핵심부품제조공정개발등이다. 중고온용태양열응용기술개발면에서타워형태양열발전기술은초기중국과국제공동연구를통한연구를진행하였으며이후 200kW 급태양열발전설비를국내기술로개발하였다. [ 그림 3/2/5-33] 참조, 국내일사량부족등으로인하여태양열발전의국내시장확보가어려운측면이있어국가지원의국내연구개발지원이줄어드는경향이있으나기업의해외시장진출을위한개별연구는새롭게추진되고있다. 이와더불어지금까지개발한집광기술을이용하여중온용집광시스템을활용한냉방, 산업공정열적용연구가추진되고있다. 또한미래첨단기술인초고온태양열수소생산기술은일본과지속적으로연구가진행중이다. [ 그림 3/2/5-33] 200kW급타워형태양열발전시스템 416 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 417

223 4. 산업활동및보급현황가. 산업활동현재한국에너지공단에서지원하고있는주택및건물지원사업에시공업체로참여하고있는태양열기업은 28개업체가등록되어있다. 그런데중국으로부터이중진공관형집열기를수입하여보급을하고있는업체가갈수록증가하고있으며, 이들대부분의업체는영세기업들이다. 일부보일러나창호업체등의중견기업이태양열분야에진출하고있으나적극적인산업활동을하기에는아직은국내시장이너무적다고볼수있다. 국내외태양열냉난방및온수급탕시스템에대한기술수준은신뢰성측면에서선진국수준에다소못미치고있다. 또한, 2011 년국내기업체를대상으로한설문에서태양열분야에대한국산화율은설계, 제작및생산분야에서각각 78%, 77% 정도로나타났고, 기술개발이시급한분야로는냉난방기술이가장높게나타났는데, 기술개발시보급에크게기여할것이기때문이라는이유가가장높았다. 그밖에집광형, 진공관형, 건물일체형등에대한기술개발산업화가필요하다는의견이높았다. 한국에너지공단신^ 재생에너지센터에서는정부지원사업으로보급된태양열시스템을포함한신 재생에너지설비가고장이나수리가필요한경우에설치업체가폐업하였을때도움을받을수있도록고장접수지원센터를운영하고있다. 국내태양열설비산업의현황을보면, 상당한수의선진기업이자동화조립공정을가질정도로설비자동화가구축된데비해아직국내에서는국내시장이작아서태양열업계의설비투자는저조한편이다. 나. 보급현황우리나라에 2014 년도기준으로보급된태양열시스템 2) 은전체신^ 재생에너지생산량의 0.2% 를차지하고있다. 최근 10년간연도별로보급된집열기면적은 < 표 3/2/5-5> 과같다 년까지는주로가정용태양열온수기가보급되었으나 2000 년대부터는복지시설, 수영장및목욕탕등의급탕시설위주로보급되고있다. 2009년도부터는 그린홈용으로주택에난방및급탕용의태양열시스템도보급되었다. 온실지중난방시스템은연중태양열시스템이용기간이 6 개월정도 (10 월중순 ~4 월중 순 ) 로짧기때문에보급효과가적어한때보급되었다가중단되었다. 그리고가정용태양 열온수기는심야전기온수기보급에따른경쟁력상실과 IMF, 사후관리상의문제점등 으로관련기업산업기반이크게약화되었다. 그러나태양열온수기는정부의지원으로 2012 년 10 월시범보급을시작으로다시국내시장에보급이확대될것으로예상된다. 최근에는주로중앙정부나지자체에서일정부분 (30~50%) 지원받는지방보급사업 이나일반보급사업을통해중대규모태양열온수급탕시스템위주로보급되고있 다. 현재검토중에있는신 ^ 재생열공급의무화 (Renewable Heating Obligation: RHO) 제도가실행될경우이로인해지역난방, 중대규모건물등온수를많이사용 하는분야에태양열보급이크게확대될것으로예상된다. < 표 3/2/5-5> 우리나라의태양열보급추이 연도 계 집열면적 ( 천m2 ) 출처 : 2014 년신 재생에너지보급통계, 월, 한국에너지공단 다. 보급지원현황 현재태양열설비의보급을위한정부의지원제도로는주택지원사업, 건물지원사업 ( 상 용화된설비에대한일반보급사업, 새로이개발된기술에대한시범보급사업 ), 지역지원 사업 ( 지역특성에맞는신 ^ 재생에너지설비를지방자치단체에서보급지원 ), 공공건물신 ^ 재생설비설치의무화 ( 공공기관신축, 증축개축의연면적 1,000 m2이상건물에대하여 예상에너지사용량일정비율이상을신 ^ 재생에너지설비로설치하는것을의무화 ), 신 ^ 재 생에너지금융지원 ( 신 ^ 재생설비소비자와제조업자를대상으로초기투자비저감을위한 장기저리융자지원 ) 등의사업을통하여태양열을포함한신 ^ 재생에너지설비에대한지 원이이루어지고있다 년 10 월부터는그동안지원대상에서제외되었던자연순환식 태양열온수기도지원대상에포함되어보급되고있다. 주택지원사업과건물지원사업의 보조금지급기준은 < 표 3/2/5-6>, < 표 3/2/5-7> 과같다. 2) 2014 년신 재생에너지보급통계 ( , 산업통상자원부, 한국에너지공단신 재생에너지센터 ) 418 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 419

224 < 표 3/2/5-6> 주택지원사업을통한태양열설비에대한보조금지원기준 ( 공고 ) 구분설비또는용량 ( 성능 ) 구분 태양열 평판형진공관형 7.0 m2이하 7.0 m2초과 ~ 14.0 m2이하 14.0 m2초과 ~20 m2이하 보조금지원단가 도서지역지원단가 10.0 M J/ m2 d a y 초과 580/ m2 700/ m2 7.5M J/ m2 d a y 초과 ~ 10.0 M J/ m2 d a y 이하 540/ m2 650/ m2 7.5M J/ m2 d a y 이하 490/ m2 590/ m M J/ m2 d a y 초과 510/ m2 610/ m2 7.5M J/ m2 d a y 초과 ~ 10.0 M J/ m2 d a y 이하 470/ m2 560/ m2 7.5M J/ m2 d a y 이하 420/ m2 500/ m M J/ m2 d a y 초과 460/ m2 550/ m2 7.5M J/ m2 d a y 초과 ~ 10.0 M J/ m2 d a y 이하 420/ m2 500/ m2 7.5M J/ m2 d a y 이하 380/ m2 460/ m2 자연순환식온수기 6.0 m2급 2,620/ 대 3,140/ 대 < 표 3/2/5-7> 건물지원사업을통한태양열설비에대한보조금지원기준 ( 공고 ) 구분지원범위 ( 단위사업당 ) 태양열 ( 평판형 진공관형 자연순환식 ) 5. 향후계획 1,500 m2이하 보조금지원단가 ( 천원,VAT 포함 ) 10.0 M J/ m2 d a y 초과 460/ m2 7.5M J/ m2 d a y 초과 ~ 10.0 M J/ m2 d a y 이하 420/ m2 7.5M J/ m2 d a y 이하 370/ m2 온수기 6 m2 x 대수 냉난방 ( 신설 ) 2,440/ 대 780/ m2 비고 심야전력이용설비제외 최근에 EU 에서발표한중장기기술개발로드맵인 Solar Heating and Cooling for a Sustainable Energy Future in Europe-A Strategic Research Agenda 은 태양열시장이성공적으로확대되기위해서기술적인측면과시장개척적인측면에서 단기, 중기및장기적인차원에서수행되어야할방향을잘암시해주고있다. 유럽보다기술적인측면, 특히산업화측면에서뒤지고있는우리로서는현재보급되고있는기술의신뢰도를높이기위한연구와산업화연구그리고태양열제조설비에대한시설투자가추가로있어야한다. 이것은현재보급되고있는태양열시스템기술에대한신뢰성이향상되지않고서는시장확대는불가능할것으로사료되기때문이다. 이를위해서는기업의설비투자를유도하기위한최소한의국내태양열시장확보나비젼이제시되어야한다. 태양열시장의큰부분을차지하는건물및상업용태양열이용시스템기술개발은보급을위한신뢰성향상, 고효율화및저가화에초점이맞춰져야하며, 열부하가적은하절기태양열과보조열원을효과적으로사용할수있는 1중 2중겸용의소형태양열냉방시스템도역시상용화가필요하다. 특히주택용태양열시스템의설비중에서집열기를제외한대부분의설비가공장에서제작이가능하도록시스템의컴팩트화가이루어져야한다. 산업부분에서의에너지소비는총에너지소비의약 50% 를차지하고있으며이중절반정도가 280 이하의열에너지를사용하고있어중온형태양열시스템의산업체적용연구가확대되어야한다. 이를위해고효율집열기와같은핵심기술의연구와시스템최적화설계및실증연구가병행되어야할필요가있다. 최근오일달러에힘입어신^ 재생에너지활용을서두르고있는중동이나동남아등의국가에진출을위한기술개발및시범적용연구도있어야할것으로본다. 유럽에서최근에보급확대되고있는중소용량급의계간축열식태양열블록열공급시스템이나계간축열조가필요없게되는대용량급의태양열지역난방시스템은기존의태양열시스템이안고있는하절기태양열의효율적이용과사후관리문제를해결할있기때문에이분야에대한연구및시범적용도중요한현안중에하나로사료된다. 유럽에서 2000 년대들어와서시범보급을통해확대보급되고있는계간축열시스템이있는태양열블록히팅및지역난방직접연계형태양열지역난방시스템은특히하절기태양열의효율적인이용이나분산또는집중설치되는태양열시스템의사후관리의용이성측면에서큰장점이있다. 또한태양열시스템의경제성도향상시킬수있기때문에향후태양열분야가나가야할한방향중에하나가될것이다. 현재미래부에서추진중인진천친환경에너지타운실증연구사업에서는태양열집열기, 연료전지, 히트펌프등이계간축열조를중심으로융복합화된신재생하이브리드시스템이설치되어실증될예정이므로이러한융복합시스템의성능평가가매우중요할것으로보인 420 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 5 절태양열 421

225 다. 또한한국에너지공단의신재생융복합지원사업에서도태양열식계간축열조를이용한에너지원간융합사업을지원하도록하고있어이러한정부보급지원을통한대규모태양열등신재생열공급시스템의보급이기대된다. 태양열블록히팅이나태양열지역난방시스템은바이오에너지, 지열에너지등타신^ 재생에너지원과융합되는신^ 재생융복합을통해혁신도시, 공공건물등신축단지나건물에적용하여효율적으로에너지를줄이거나자립할수가있다. 건물별로신^ 재생에너지를적용하는것보다는이들시스템을하나로묶어서통합관리하는것이전술한바와같이태양열을포함한신^ 재생에너지의존율을높일수있을뿐만아니라사후관리, 계절별로차이가큰부하대응등의차원에서효과적이기때문에현재유럽을중심으로이러한사업이확대되고있다. 태양열시스템의경제성향상을위해서선진국에서현재수행중에있는폴리머와같은저가의신소재를활용한태양열집열기및기타부품개발등에대한연구도적극적으로할필요성이있다. 이외에도중고온태양열분야는고일사지역을중심으로하는태양열발전시장의확대에따라기업의세계시장진출을위한엔지니어링, 태양열집광, 가격저가화기술개발이필요하다. 이와더불어국내에서보유중인 200 kw 태양열발전설비를이용하여개발제품의장기운전성능평가확보, 국제표준화작업참여등의활동을통해실용화및수출을위한중장기적전략이필요하다. 이와같이, 태양열이용기술의경제성과신뢰성확보및태양열이용극대화와기술산업화촉진을위한연구가기술개발분야에필요하며, 보급확대정책으로는신 ^재생열에너지공급확대를위해 RHO(Renewable Heating Obligation) 등새로운정책수립이필요하며등새로운정책수립이필요하며, 유럽이나중국의태양열보급과관련한태양열의무화제도등을검토하여국내실정에적합한정책수립이고려되어야할것이다. 제6절풍력에너지한국에너지기술평가원풍력PD 김석우가. 개요 1) 풍력발전풍력발전은바람의운동에너지를이용하여전력을생산하는기술로서대표적신 재생에너지원이다, 풍력발전은청정에너지원인바람을이용하는관계로온실가스의배출이없는대표적기후변화대응기술이다. 풍력발전분야의가장선두그룹인유럽에서는덴마크, 독일및영국등을중심으로활발한기술개발과보급이이루어지고있으며, 후발국인중국은거대한국내보급시장을바탕으로추격형기술개발이이루어지고있다. 특히 15년판매량기준세계 10대풍력발전기제작사에 5개의중국기업이포함되는등중국은기술선진국들에게위협적인존재로성장하였다. 세계풍력발전시장은지속적인성장을거듭하여 2015년에는전세계적으로 63.5GW 의신규풍력발전기가설치되어총누적발전용량 432.9GW 을달성하여 22% 의성장률을기록하였다. 이는 2009 년이후세계최대풍력시장으로부상한중국의 2015 년신규설치용량 30.8GW 에힘입은바크다. 경제협력개발기구 (OECD) 산하의 NEA(Nuclear Energy Agency) 는최근 22개회원국에서 2020 년상업운전을시작예정인 181 개발전소의평균균등화발전단가 (LCOE, Levelized Cost of Electricity) 를분석하고그결과를발표하였다. 그결과에따르면원자력발전이 47.4USD/MWh 로가장낮고, 육상풍력 (74.7USD/ MWh), 석탄화력 (76.3USD/MWh), 천연가스 (98.3USD/MWh) 및태양광 (121.6USD/ MWh) 의순으로나타났다. 즉, 2020 년에는육상풍력발전단가가석탄화력보다싸지는그리드패리티 (Grid Parity) 에도달할수있다는것으로, 이는화석연료에비해상대적으로비싼발전단가가보급에장애요인이었던풍력발전이기술발전에힘입어빠르게발전단가가하락하고있다는것이다. 422 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향 제 6 절풍력 423

226 Black & Veatch 조사결과에따르면미국의풍력발전균등화발전단가역시최근수년간 30~45USD/MWh 정도하락한것으로나타났으며, 이같은하락추세는오바마행정부의 Clean Power Plan(CPP) 에따라더욱가속화될것으로예상된다. CPP에따르면 2030 년까지미국내화석연료발전소의탄소배출량을 2005 년배출량대비 30% 을감축하려던당초목표를 32% 로상향조정하였으며, 풍력및태양광등의신 재생에너지발전비중을 22% 에서 28% 로강화하였다. 용해서내륙쪽으로범람한바닷물을퍼올려서바다로배출하였다. 바람을이용해전기를생산한최초의풍력발전기는 19세기말인 1888 년미국의찰스브러시 (Charles Brush) 에의해개발되었다. 당시개발된풍력발전기는발전용량이 12kW, 높이약 18미터, 회전자직경약 17 미터, 무게약 36톤으로서자가발전을목적으로클리블랜드에위치한찰스브러시의자택에설치되었다. 풍력발전기의주재료는나무로이루어졌으며, 배터리와연계한독립형시스템으로구성되었다. 출처 : Fars News Agency [ 그림 3/2/6-1] 고대페르시아의풍차 바람에너지의이용인류가바람의운동에너지를이용한가장오래된흔적은 6 ~ 10 세기경으로거슬러올라가며, 페르시아지역에서최초로풍력을이용했던유적이지금도남아있다. 당시이지역에거주하던사람들은바람의힘을이용하여풍차를돌려서수확한곡물을빻는용도로활용하였다. 이후인류는원시적인형태의풍차를지속적으로발전시켜제분및물을길어올리는용도로활용하였으며, 가장대표적인사례가네덜란드이다. 네덜란드에서는해수면보다낮은지표면으로인한바닷물침수를방지하기위해제방을쌓고풍차를이 [ 그림 3/2/6-2] 네델란드의풍차출처 : 풍력발전기의작동원리풍력발전기는바람을이용해블레이드를회전시키고, 이회전운동에의해동일구동축에연결된주축, 증속기및발전기가순차적으로회전하여전기를생산하게된다. 기본원리는이렇듯단순하지만이들주요부품의설계와제작및시스템제어등은상당한기술력을요구하며, 찰스브러시의최초풍력발전기로부터현대의 MW 424 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 425

227 급대형풍력발전기가개발되기까지는약 130 여년이소요되었다. I 지역에적합하게설계된블레이드는약 50m 내외의길이를갖지만, 보다풍속이낮 은 Class II 지역에적합하게설계된블레이드길이는약 60m 내외이다. 이처럼낮은회전속도로는발전기에서전기를생산할수없으므로회전속도증가를위해적용된것이증속기 (Gear Box) 이다. 증속기는블레이드회전속도를증가시켜발전기를구동하게되며풍력발전기의핵심부품중하나이다. 이처럼증속기가적용된풍력발전기는증속기구동형으로, 증속기가없는형식은직접구동형으로분류한다. 증속기가없는경우에는발전기에설치되는영구자석의극 (Pole) 수를증가시켜원하는회전속도로증속하게된다. [ 그림 3/2/6-3] 찰스브러시가개발한최초의풍력발전기 출처 : The Agonist Education Center [ 그림 3/2/6-4] 풍력발전기의작동원리 풍력발전기의블레이드는항공기의날개와동일한원리로작동하게되며바람이블레이드표면을지나가면서발생하는양력 (Lift Force) 에의해회전을하게된다. 대부분의 MW급대형풍력발전기의블레이드회전속도는 15~25rpm 정도의회전속도를갖고있다. 특히평균풍속이낮은지역에서는블레이드의길이를증가시켜효율을향상시키게된다. 즉, 3MW급풍력발전기라도풍속이 IEC 분류기준에따른 Class 2) 최신이슈및동향 2000년대이후두드러진특징은급속한풍력발전기의대형화이다. 대형화에의한경제성향상과해상풍력이주요시장으로부상함에따라주요풍력발전기제작사들은보다대형의풍력발전기개발을주도하고있다. 426 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 427

228 Vestas V164 8MW Enercon E MW [ 그림 3/2/6-5] 풍력발전기의대형화추세출처 : World Wind Energy Association [ 그림 3/2/6-5] 에나타난바와같이 2000년대초반 1~2MW 급풍력발전기가상용화된이후불과 5년만에 5MW급풍력발전기가상용화되었으며, 2015 년현재세계에서가장큰풍력발전기는 Vestas 의 V164 8MW 모델이다. [ 그림 3/2/6-6] 의사진은세계최대발전용량의풍력발전기로서 6~7MW 급풍력발전기들로구성되어있다. Samsung S7.0 7MW MHI SeaAngel 7MW 국내에서도삼성중공업, 현대중공업및효성및두산등이각각 7MW, 5.5MW, 5MW 및 3MW의해상용풍력발전기를개발하였으나삼성중공업및현대중공업은풍력사업구조조정을통해철수하였으며, 현재국내에서조달가능한최대용량의풍력발전기는효성의 5MW이다. 특이사항은세계시장점유율 1위기업인덴마크의 Vestas 사가일본미쓰비시중공업 (MHI) 와합작법인인 MHI Vestas사를 2014 년설립하고일본및동아시아지역의해상풍력시장에적극진출을도모하고있다는점이다. Repower 6MW Siemens SWT 6MW Alstom Hallade 6MW Sinovel SL MW 출처 : Windpower Monthly [ 그림 3/2/6-6] 세계최대용량의풍력발전기 428 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 429

229 나. 국내 외시장동향ㅇ세계풍력시장 2015년세계신규설치풍력발전용량은 63.5GW로서 2014년신규설비용량인 51.2GW 대비 24% 의성장률을기록하였다. [ 그림 3/2/6-7] 의도표는 2015년세계 10 대풍력시장으로서중국이 48.5% 로세계 1위시장국의지위를점유하고있고, 그뒤를이어미국, 독일및브라질순이다. [ 그림 3/2/6-7] 세계 10대풍력발전시장국가출처 : Global Wind Energy Council 브라질은불안한국내정치및경제상황에서도풍력시장이꾸준히성장하고있으며, 누적발전용량기준으로도 8.7GW 로서세계 10 위의시장규모를지니고있다. 남미지역에서는브라질이외에도칠레, 우루과이및아르헨티나등의풍력시장이꾸준히성장하 고있다. 중국은남미지역시장진출을위해현지은행들보다 50% 가량저렴한이자로파이낸싱을제공하면서자국의풍력발전기를브라질과아르헨티나등에수출하고있다. 멕시코는 2015 년 713.6MW 의신규설치를통해누적설비용량 3.1GW 를달성하였다. 멕시코정부는지난 20년이래최대규모의에너지산업개혁을추진중이며, 이를통해 2023 년까지연간 2GW 의신규풍력발전단지를지속적으로설치할계획이다. 아시아는 2015 년까지 7년연속세계최대규모의풍력발전시장으로서 33.9GW 가신규설치되었다. 그러나중국의신규설치용량이 30.8GW 로서아시아전체시장의약 91% 를점하고있다 년중국의신규용량은 2013 년신규설치용량인 16GW 의거의두배에이르는사상최대규모이다. 2015년중국의풍력발전을통한전기생산량은 186.3TWh 로서총발전량의 3.3% 를차지하였으며꾸준한성장세를보이고있다. 참고로 2012 년중국의풍력발전량은 100TWh 로총발전량의 2% 규모였으나 2013 년에는 135TWh 로 2.6%, 2014 년에는 153TWh 로전체발전량의 2.78% 의비중을차지하였다. 현재중국이직면하고있는가장큰문제는전력계통망이다 년송배전망을통해풍력발전량중 340억 kwh 가공급되었으나 15% 는버려지게되었다. 중국정부는송배전망확충을통해이처럼버려지는전력량을줄이고자노력하고있으나단기간내해결이어려운상황이다. 인도는아시아에서중국에이어 2위시장이자세계시장에서는 4위에속하는거대시장이다. 인도는지난수년간자국풍력시장이어려운상황이었으나 2015 년에는 2.6GW 의신규설비용량을기록하면서회복기에들어선것으로보인다. 인도정부는 2022 년까지 175GW 의신 재생에너지보급을목표로하고있으며, 이중태양광이 100GW, 풍력이 60GW를점유하고있다. 일본은 2015 년우리나라와비슷한 245MW의신규풍력발전기가설치되었으며, 누적설비량기준으로는 3.04GW 를달성하였다. 이는국내총전력생산량의 0.5% 비중이다. 일본정부는다양한에너지원의보급을통해에너지공급망다변화를추진하고있지만이를성취하기까지는장기간이소요될것으로보이며특히부유식해상풍력발전이유망하다. 미국은세계 2위의시장으로서 2015년은약 4,000 기의풍력발전기가신규설치되어신규설비용량 8.6GW 를달성하였는데이는전년대비 77% 성장한것이다 년미국의풍력발전량은 190TWh 로서이는국내총전기생산량의 4.7% 에달하는비중이다. 지난 5년간미국에신규설치된모든발전설비중에서풍력발전설비가차지하는비중은약 31% 에이른다. 430 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 431

230 EU 지역에는 2015 년 12.8GW 의신규풍력발전기가설치되어총누적설비량 147.8GW 를달성하였으며, 당해년도설치된모든발전설비중풍력발전설비가 44.2% 로서가장높았다. 2015년에 EU 에서생산된총전력량의 15.6% 를풍력발전이담당하였으며, 이를통해기존 3위였던수력발전을밀어내고발전원비중 3위에올랐다. 특히 2015 년설치된총신재생발전설비량 29GW 중 22.3GW 가풍력발전으로서 77% 의비중을차지하였다. EU내에서도국가에따라 2015 년신규설치용량은큰편차를보이고있다. 독일은작년에 6GW의신규설치용량을기록했으며이는 EU 전체신규설치용량의 47% 에이르는규모이다. 그뒤를이어서폴란드 1.3GW, 프랑스 1.1GW 를달성하여 2015 년 1GW 이상의신규설치용량을돌파한 3개국에속하게되며이들 3개국의신규설치용량이 EU 전체신규설치용량의 73% 를점한다. 이에반해비교적규모가컸던시장이었던스웨덴과영국은시장이침체한것으로조사되었다. 2015년보급통계가 2014 년통계와확연히다른점은이처럼특정 3개국에집중된신규설비용량이다 년에는 EU 전역에서비교적고른분포를보여주었다. [ 그림 3/2/6-8] 2015년풍력발전설비신규설치용량 출처 : Global Wind Energy Council 2015 년말기준 EU의풍력누적설비량은 147.8GW 이며, 이중육상풍력이 131GW, 해상풍력이 11GW 였으며, 264억유로가풍력발전에투자되었으며이는전년대비약 40% 증가한규모이다 년까지지난 14년간 EU의풍력발전설비용량은 3.2GW 로부터 12.8GW 로성장하였으며약 9% 의연평균성장률을기록하였다. [ 그림 3/2/6-9] 2015년풍력발전설비누적설치용량출처 : Global Wind Energy Council 2015 년 EU 육상풍력설치용량은전년대비 7.8% 감소하였으나해상풍력은전년대비배이상으로증가하여신규설치용량의약 25% 가해상풍력으로서투자금액은 13.3 억유로로크게증가하였다 년계통에연계된신규해상풍력발전용량은독일 2.3GW, 영국 572MW 및네델란드 180MW 를기록하였다. 영국은 EU에서해상풍력발전용량이가장큰국가로 5.1GW 가설치되었으며이는 EU 전체해상풍력설비용량의 46% 이다. 독일은 2015 년이기록적인해로서해상풍력총설비용량 3.3GW(29.9%) 를달성하여 2위이며, 그다음으로는 1.3GW(11.5%) 인덴마크, 712MW(6.5%) 인벨기에, 427MW(3.9%) 의네델란드및 202MW(1.8%) 의스웨덴순이다. 이외에도핀란드 26MW, 아일랜드 25MW, 스페인 5MW, 노르웨이및포르투갈각각 2MW의소규모해상풍력설비용량을갖고있다. EU 이외의유럽국가로는터키가가장큰시장으로 2015년말기준 956MW의풍력발전기가신규설치되어누적설비용량 4.7GW 를달성하였으며향후성장전망이매우밝은국가이다. 아프리카및중동은지난해총 953MW 의풍력발전기가신규설치되어누적설비량 3.5GW 를기록하였다. 아프리카는해안지역과동부의고지대가풍황이우수한편이지만 2014 년까지는북부와동부지역에풍력발전단지가주로설치되었다. 남아프리카는 483MW 가신규설치되어누적설비량 1GW를돌파하였다. 남아프리카공화국은아프리카대륙에서가장시장전망이밝은국가로풍력발전을도입한지단 2년만에누적설비용량 1.05GW 를달성하였다. 이집트는아프리카대륙최대규모인 2MW급풍력발전기 100 기로구성된 200MW 급 432 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 433

231 풍력발전단지를 2015 년계통연계하였다. 이로써누적풍력설비용량은 810MW 에이르렀으며이집트정부는 2030 년까지에너지원의 20% 를신 재생에너지로대체하고자한다. 에티오피아와요르단은각각 153MW와 117MW를신규설치하여누적설치용량 324MW 와 119MW 를기록하였다. 요르단정부는 2020 년까지 1.8GW 의신 재생에너지발전설비보급을목표로하고있다. COP 21 이후세계는청정하고풍부하며, 동시에신뢰성과빠른건설공기를갖춘에너지원을찾고있으며, 이런측면에서풍력은화석연료에서대체연료로의전환을선도적으로이끌어가는에너지원이다. 아시아지역의풍력시장은 2020년까지지속적으로성장세를유지할전망이며동기간중세계시장의 50% 정도의비중을차지할것으로예상된다. 유럽은정책적불확실성으로인해다소흔들림은있겠지만 2020 년까지완만한꾸준한성장세를유지할전망이고캐나다, 미국및멕시코는정부의강력한정책지원으로인해강한성장세가예상된다. [ 그림 3/2/6-10] 대륙별풍력발전설비신규설치용량출처 : Global Wind Energy Council 2013 년의전세계적침체기를겪은후 2014 년 51.5GW 라는기록적인신규설치용량달성에이어 2015 년에도이를다시뛰어넘는 63.5GW 의신규보급을통해세계풍력시장은완연한회복기에접어든것으로보인다. 세계풍력시장의연간성장률은 22% 를기록하였으며이는세계시장의 48% 를점유하는중국의성장에힘입은바크다. 풍력발전은기술적으로는성숙단계에속하며입증된신뢰성과가격경쟁력을갖고있으며, 이는발전사업자들과화석연료의큰가격변동성을우려하는기업에게는매우매력적인에너지원이다 년은중국, 미국, 독일및브라질등의거대시장국가들이보급을주도하는해였지만 2016 년에는이들국가들의상대적집중도가저감함과동시에여타국가들로의보급시장이더욱확대될것으로보인다. [ 그림 3/2/6-11] 2016 ~ 2020년세계풍력시장전망출처 : Global Wind Energy Council 중국은 2016 년 FIT 삭감에이은 2018 년재삭감정책에도불구하고견고한성장세를유지할것으로전망된다. 중국정부의새로운 5개년계획에서는풍력보급목표를 2020 년까지 250GW 로상향조정하였으나시장에서는이를초과달성할것으로보고있다. 목표상향조정의배경에는대도시의극심한스모그현상개선과온실가스감축및에너지안보가있다. 또한중국의해상풍력은이제막출발단계에있는상황으로현재약 1GW 규모의해상풍력발전단지건설이진행되고있으며조만간세계최대의해상풍력발전시장국가로부상할것이다. 인도는신 재생에너지보급확대에대한정부의강력한의지에도불구하고 2015년완만한성장세를기록했으며, 향후 2020년까지의시장전망은열악한인프라와발전 434 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 435

232 사업자들의불안한재무상태로인해풍력산업이얼마나성장할수있을지불확실한상황이다. 독일은 2015 년기록적인 2GW 이상의해상풍력발전단지건설에힘입어기록적인풍력보급실적을달성했지만근시일내에이같은실적을또다시달성하기는쉽지않을것으로보인다. 영국은역설적이게도신 재생에너지보급정책의불안정성으로인해단기적으로는더욱많은단지가건설될것으로전망되나중기적전망은불확실하다. 터키풍력시장은 2016 년에도강한성장세를보일전망이며, 일부남유럽국가들은그동안의재정위로부터벗어남에따라풍력보급시장이회복기에접어들것으로보인다. 해상풍력의경우 2015 년전체 EU 신규설비용량의 24% 에해당하는 3GW가보급되었으나이는예외적인실적으로평가된다. 그러나해상풍력의성장세는확고해보이며 5MW급대형해상용풍력발전기가상용화단계에접어듦에따라향상된경제성에힘입어 2020 년까지약 70GW 의해상풍력발전단지가추가건설될것으로보인다. 미국의경우연방정부가신 재생에너지에대한세금감면제도의 5년연장을 2015 년말발표함에따라그동안풍력발전에투자를꺼리던사업자들이적극적인투자로돌아설것으로예상된다. 이에따라 2016 년부터당분간미국풍력시장은강력한모멘텀을바탕으로기존전망을초월하는보급실적을달성할것으로보인다. [ 그림 3/2/6-12] 2016 ~ 2020년대륙별신규풍력설비용량전망 출처 : Global Wind Energy Council 캐나다는 2015 년세계 7위규모의풍력시장이었으며진보적인정부의특성상 2016 년에도확고한성장세를이어나갈전망이며, 멕시코는정부목표인연간 2GW라는풍력보급목표달성은불확실하지만에너지체제개편에힘입어지속적으로성장할것으로보인다. 전체적으로향후 5년간북미대륙의신규풍력설비용량은 60GW 에이를것으로예측된다. 브라질은자국의불안한정치및경제상황으로인해혼란스럽지만풍력시장은낙관적으로전망되며, 이미 2019 년준공을목표로 10GW 규모의풍력발전단지건설이계약되었다. 남미대륙에서가장눈여겨볼국가는아르헨티나로서, 새로출범한정부가자국의풍부한신 재생에너지자원을적극적으로활용하고발전사업부문의재정적문제들을정리하겠다고밝힘에따라새로운시장의출현이기대된다. 이렇게볼때약 30GW 규모의신규풍력발전단지가 2020년까지남미대륙에건설될것으로전망된다. 전세계적으로 2014 년대비 108% 증가한 3.4GW 의해상풍력발전단지가 2015 년건설되었으며누적해상풍력설비용량은 12GW 를넘어섰다. 전체누적설비용량의 91% (11GW) 가유럽의 11개국가의해상에설치되었으며나머지 9% 는중국, 일본및우리나라 (5MW) 에설치된용량이다. 영국은세계에서해상풍력이가장많이보급된국가로서총누적설비용량의약 40% 가영국해상에설치되었으며, 그다음으로는독일 (27%), 덴마크 (10.5%), 벨기에 (6%), 네델란드 (3.5%) 및스웨덴 (1.6%) 의순이다. 핀란드, 아일랜드, 노르웨이, 스페인및포르투갈등의해상풍력총설비용량은세계누적설비용량의 0.5% 정도이다. EU 를제외한국가중해상풍력설비용량이가장많은국가는중국으로서세계누적설비용량의약 8.4% 를점유하고있다. 아시아지역에서는일본이야심적인해상풍력발전단지보급계획을추진중이다. 미국은최초의해상풍력발전단지건설을 2015 년 6월로드아일랜드주의블록아일랜드해상에착공하였다. 이단지는 6MW급풍력발전기 5기로구성되는 30MW 용량이며 2016 년상업운전을목표로하고있다. 이외에도현재총 9개주에서 4.9GW 규모의해상풍력발전단지건설을위한제안서가접수되어있는상황이다. 육상풍력과달리해상풍력은높은건설비용과복잡한시공절차가보급확산에걸림돌이었으나최근이루어진연구결과에따르면 2030년에는건설단가가 90유로 / MWh(USD 94/MWh) 로낮아질것으로예상된다. 또한균등화발전단가 (Levelized Cost of Energy, LCOE) 는 2020 년에 100 유로 /MWh까지저감할것으로전망되며, 그 436 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 437

233 시점에서는 EU 권역의누적해상풍력설비용량이총 23.5GW 에이를것으로보인다. 균등화발전단가의주요저감요소는대형풍력발전기의설치와단지의대형화및공급망 (Supply Chain) 구축등을통해저감한다는계획이며, 현재유럽지역에설치된해상풍력발전단지풍력발전기의평균정격발전용량은 4.2MW, 평균수심 27.1m, 그리고해안으로부터의평균이격거리는 43.3km 이다. 의 Senvion, Adwen 5.7% 및 3.6% 의 Bard이다. 판매한풍력발전기의숫자로는 Siemens 가 2,059 기 (63.6%), MHI Vestas 가 750기 (23.2%), Senvion 140기 (4.3%), Adwen 127기 (3.9%), Bard 80기 (2.5%), WinWind 18기 (0.6%), GE 15기 (0.5%) 이다 년은해상풍력발전에대한투자금액역시기록을달성한해로써총 10개프로젝트에 13.3 억유로 (USD 150억 ) 의투자가최종결정되었으며, 이는 2014 년의 6.5 억유로 (USD 73억 ) 대비 100% 증가한수준이다. 영국은해상풍력설비용량이가장큰국가로서 2015 년건설된 EU 권역의 22개해상풍력발전단지중 5개 (Gwyny y Mo r, Westernmost Rough, Humber Gateway, Kentish Flats 2 Extension) 가영국에건설되었으며이를통해 153기의풍력발전기가설치되었고총설비용량은 572MW이다. 또한 2기의 3MW 풍력발전기로구성된 Robin Rigg 해상풍력발전단지는해체되었다 년현재 4GW 규모의신규해상풍력발전단지건설이계약완료되었으며 2020 년까지완공예정이다. 또한 1GW 규모의추가적인해상풍력발전단지에대한금융조달이진행중이다. 출처 : U.S. Energy Information Center [ 그림 3/2/6-13] 미국최초의해상풍력발전단지 < 표 3/2/6-1> 유럽지역해상풍력발전단지현황 국가벨기에독일덴마크스페인핀란드네덜란드노르웨이포르투갈스웨덴영국 단지수 풍력발전기 설비용량 (MW) , , , ,066.5 출처 : European Wind Energy Association 2015 년총 419 기의해상풍력발전기가설치된반면 7기의해상풍력발전기가영국및스웨덴에서해체되었다. 해상풍력발전기제작사로는 Siemens가전체설치용량의 63.5% 를공급하므로써최대시장점유율을기록하였고, 그다음으로는 18.5% 의 MHI Vestas, 7.4% 출처 : Global Wind Energy Council [ 그림 3/2/6-14] 2015 년기준세계해상풍력누적설비용량 438 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 439

234 영국정부는해상풍력건설비용이 2020년까지 100 파운드 /MWh(125 유로 /MWh) 이하를달성해야한다는조건과연계하여 10GW 의해상풍력발전단지건설을추진중이다. 독일은 2015 년총 546 기의해상풍력발전기를설치하였으며설비용량으로는 2,282MW 이다. 현재 EU에서건설이허가된해상풍력발전프로젝트중 26% 가독일해상이며, 독일해상풍력발전단지들은평균적으로해안으로부터 52.6km 떨어져있다 년건설된해상풍력발전기중 41기 (246MW) 는현재까지전력계통에연결되지못한상태이며, 기초공사가완료된 122 기의해상풍력발전기는 2016 년에설치가완료될예정이다. 독일의해상풍력발전전력생산량은약 8TWh이다. 이는 2백만가구의전력소비량에해당하며, 독일전체전력생산량의 1.4% 이다. 독일은 2025 년까지총 11GW 의해상풍력발전단지건설을추진중이며, 이를통해향후 10년간연간 700MW 규모의신규해상발전단지를건설예정이다. 2015년해상풍력발전기 60기 (180MW) 의신규해상단지건설을통해세계 6위해상풍력시장인네덜란드는누적해상풍력설비용량 427MW 를달성하였다. 네덜란드는 2020 년까지신 재생에너지를총에너지기준 15% 까지끌어올리겠다는국가목표를가지고있으며, 2023 년에해상풍력설비용량 3.5GW 를계획하고있다. 이를위해 2016 년 3월네델란드의전력계통운영사인 TenneT 가해상풍력발전단지의계통연계를위한송전망을건설토록하였다. 중국은 2015 년 360.5MW 의해상풍력발전단지를건설하였으며, 이는전년대비 57% 증가한설비용량이다. 총누적해상풍력설비용량은 2007 년 1.5MW 1기로구성된최초의해상풍력발전기설치로부터 8년만에 1GW 를돌파하여세계 4위의시장규모로성장하였다. 년도신규설비용량 (MW) 누적설비용량 (MW) , 출처 : Global Wind Energy Council 중국은해상풍력발전단지를수심이얕은만조때의해안선과간조때의해안선사이구역인조간대에설치하고있다. 현재까지중국의해상풍력발전단지건설은비교적느린속도로성장해왔지만 2017 년을기점으로급속한변화가예상된다. 지금까지이루어진조간대지역의해상풍력발전단지건설은보다수심이깊은해역에본격적인해상풍력단지건설을위한기술및경험축적등일종의시험단계이다. 중국에서대규모해상풍력발전단지건설의장애요인은낮은 FIT이다. 현재의 FIT 는연안지역의해상풍력에대해 0.85 위안 /kwh 이적용되고있으며, 조간대지역의해상풍력은 0.75 위안 /kwh 이다. 현재의 FIT는 2017 년까지적용되며, 그이후의 FIT가어떻게조정될지불확실하다는점또한사업자들에게는위험요소이다. 또다른장애요인은인허가의어려움이다. 모든해상풍력프로젝트는지방정부의통제를받게되며환경영향평가가특히애로사항으로작용하고있다. 중국의해상풍력이지속적인성장을할것이라는점은확실하지만육상만큼빠른속도의성장을이루기는어려울것으로보인다. 지금까지사업자들은기술적난이도가낮은조간대지역에서중소규모해상풍력단지건설을통해경험과기술을축적하고, 이를기반으로 2017 년종료후새로이조정되는 FIT를계기로본격적해상풍력에투자할것이다. < 표 3/2/6-2> 중국의해상풍력년도별설비용량 년도 신규설비용량 (MW) 누적설비용량 (MW) < 표 3/2/6-3> 2015 년완공된해상풍력발전단지 프로젝트 풍력발전기제작사 설비용량 (MW) Long Yuan Nanri Island 4.0 Shanghai Electric 12 Ping Haiwan Wind Farm XEMC 50 Huaeng Zhejiang Haimen Dongfang 1.5 Jiangsu Dafeng 1 Goldwind 3 Jiangsu Dafeng 2 Goldwind 6 Longyuan Rudong 4.0 Shanghai Electric 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 441

235 프로젝트풍력발전기제작사설비용량 (MW) Three Gorges 4.0 Shanghai Electric 32 CPI Binhai Shanghai Electric 20 CGN Rudong Shanghai Electric 56 Sinohydro Rudong 2.5 Shanghai Electric 80 출처 : Global Wind Energy Council 일본은 2015 년기준 2 기의 2MW 급부유식해상풍력을포함해총 53MW 의해상풍 력발전설비용량을달성하였다. 일본은 2014 년 3 월부터해상풍력에대해 36 엔 /kwh 의 FIT 를적용하고있으며, 이는육상의 22 엔 /kwh 에비해약 1.6 배높은수준이다 년에는 12MW 의부유식해상풍력이계통에연결되어운전될예정이며, 이외 에도몇개의해상풍력프로젝트가올해중착공될예정이다. 일본은현재 1.4GW 의 해상풍력발전단지가계획중이다. < 표 3/2/6-4> 일본의해상풍력현황 구분 고정식 부유식 위치 해안이격거리 (km) 수심 (m) 풍력발전기용량 (MW) 설비용량 (MW) Hokkaido Akita Yamagata Ibaragi Ibaragi Chiba* Fukuoka* Nagasaki* Fukushima* 출처 : Global Wind Energy Council, * 일본국가프로젝트 년까지일본에건설된해상풍력단지는국가프로젝트로정부주도하에수행되었으며, 이를바탕으로 2014 년부터민간주도에의한상업발전을목적으로하는 해상풍력발전단지의건설이시작되었다. 나가사키에설치된부유식해상풍력은환경성 (Ministry of Environment) 주관으로시행되었으며 2013 년히타치의 2MW 풍력발전기를설치하였으며, 2015 년부터는생산된전기를이용해수소를생산하고있으며, 보다인구가많고전기수요가높은후쿠에 (Fukue Island) 로이동설치될예정이다. 또다른 2기의부유식플랜트중 7MW 부유식은 2015 년 8월설치가완료된후현재시운전준비중이며, 나머지 1기의 5MW 부유식풍력발전기는현재히타치에서제작중이며 2016 년시운전을목표로하고있다. ㅇ국내풍력시장 2015 년국내풍력신규설치용량은 MW로서전년대비 5배이상성장하여사상최대실적을달성했다. 연도별설치용량은 2011 년 26MW, 2012 년 54MW, 2013 년 89MW 및 2014 년 58MW 로꾸준히성장세를이어왔다. 이에따라 2015 년기준총누적설비용량은 834MW 를달성하였으며, 2016 년에는누적설비용량이 1GW 를넘을것으로기대된다. 특히 2012 년에도입된 RPS 제도를통해시장성장률이증가하였고, 2014 년규제완화를통해 2015 년또다시한번풍력시장이성장의발판을마련한계기가되었다 년 10월환경부가생태자연도 1등급지에대한풍력발전단지개발규제와개발시변형되는지면의평탄성 ( 지형변화지수 ) 에대한규제를완화함에따라 2015 년사상최대의실적을달성하였으며 2016 년에는추가적으로약 400MW 의풍력발전단지가설치될것으로예상된다 년총 13개의풍력발전단지가준공되었으며, 이중영광백수풍력은 2013 년 12 월발전사업허가획득후 2년 6개월만인 2015 년 5월준공되었고, GS영양풍력은인허가완료에 2년 6개월이소요되었다. 현재까지발전사업허가는획득하였으나준공이완료되지않은풍력발전단지는총 20여건, 설비용량으로는약 600MW 이다 년도전력시장통계 ( 전력거래소 ) 에따르면 2014 년 1,135GWh 이던풍력발전전력거래량이 2015 년 1,332GWh 로약 17.4% 로증가하였으며, 전체전력거래량의 7.5% 를풍력발전이점유하였다. 442 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 443

236 [ 그림 3/2/6-15] 국내풍력발전신규설비용량 ( 단위 : MW) 2016 년에는거창풍력 (14MW) 와평창풍력 (30MW) 이운전을개시하였고의령풍력 (18.75MW), 고원풍력 (18MW), 제주상명풍력 (21MW), 정암풍력 (35MW), 태백2풍력 (20MW), 천사풍력 (42MW), 장흥풍력 (20MW), 천북풍력 (7.05MW) 및금성풍력 (3.05MW) 등이건설예정또는건설중에있다. 또한해상풍력발전으로는탐라해상풍력이 30MW 규모로서 2018 년상업운전을목표로건설중에있다. 국내해상풍력의경우제주월정리해상에한국에너지기술연구원과두산중공업이 2MW급및 3MW급각 1기씩을설치하였다. 본격적인해상풍력은현재한국해상풍력이수행중인서남해해상풍력실증단지건설로서지난 2016 년 3월전원개발사업실시계획이승인되어본격적인건설이곧착수될예정이다. 이사업은 1단계, 2단계및 3단계로구성되어있으며현재 1단계 3MW급 20기로구성되는 60MW급실증단지건설을추진중이며, 상황에따라 5MW급 4기를추가설치하여최대 80MW 급으로건설예정이다. 출처 : 한국해상풍력, KOWP < 표 3/2/6-5> 서남해해상풍력추진계획 [ 그림 3/2/6-16] 서남해해상풍력발전단지 Classification Stage I Stage II Stage III Objective Develop a test bed Achieve track record Develop large OWF Capacity 80MW 400MW 2,000MW Period 11 ~ ~ ~ Project Cost 400 mil. EUR 2 bil. EUR 8 bil. EUR Private Company Developer KOWP KEPCO & subsidaries 출처 : 한국해상풍력, KOWP 444 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 445

237 다. 국내 외산업현황 ㅇ세계산업현황 세계풍력발전산업은유럽이선도하고있는상황으로서그뒤를미국, 중국및인도기업들이추격중이다 년기준으로볼때덴마크의 Vestas 가 6.25GW 를판매하여시장점유율 12.3% 로 1위기업이며, 그뒤를덴마크 Siemens 5.06GW(9.9%), 미국 GE 4.62GW(9.1%) 등의순으로시장을장악하고있다. 시장점유율기준세계 15대기업중중국기업이 7개포함되어중국산업의발전을확인할수있으나이들기업들은거의중국내수시장에만의존하고있는상황이다. 그러나전술한바와같이중국기업들이최근금융지원을제공하면서해외시장진출을시도하고있어내수기업에서글로벌기업으로거듭날수있을지주목된다. 출처 : Navigant Research 2015 년 [ 그림 3/2/6-17] 세계 10 대풍력발전기제작사 < 표 3/2/6-6> 2014 년판매량기준상위 15개기업 순위 기업 14년판매량 (MW) 14년시장점유율 (%) 1 Vestas ( 덴마크 ) 6, Siemens ( 덴마크 ) 5, GE Wind ( 미국 ) 4, Goldwind ( 중국 ) 4, Enercon ( 독일 ) 3, Suzlon ( 인도 ) 2, United Power ( 중국 ) 2, Gamesa ( 스페인 ) 2, Mingyang ( 중국 ) 2, Envision ( 중국 ) 1, XEMC ( 중국 ) 1, Sewind ( 중국 ) 1, Nordex ( 독일 ) 1, Dongfang ( 중국 ) 1, CSIC Haizhuang ( 중국 ) 1, 출처 : Navigant Research 2015 년 [ 그림 3/2/6-18] 2013년 ~2014년수주및판매실적변화출처 : Navigant Research 2015 년 2013 년과 2014 년의판매실적변화를보면독일 Enercon 과중국의 Goldwind 및 Vestas 가매출감소를보이며미국 GE와덴마크 Siemens 가약 2.5% 의증가세를보여주고있다. 이러한판매실적의변화보다의미있는것은개별기업들의세계시장위치이다. 즉, 자국의폐쇄적인내수시장위주로기업활동을하는중국기업들과개방 446 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 447

238 된글로벌마켓에서활동을하는유럽및미국기업들의시장신뢰도와경쟁력은큰 차이가있다. < 표 3/2/6-7> Suzlon의국내외부품공급망 국가 생산품목 인도 풍력발전시스템, 블레이드, 증속기, 발전기, 제어기, 타워 중국 풍력발전시스템, 블레이드, 제어기, 발전기, 증속기 미국 블레이드 벨기에 증속기 오스트리아 발전기 현재유럽기업들은성장잠재력이큰해상풍력을선점하기위해 5MW 이상의대형풍력발전기상용화에나서고있지만, 현재까지세계에서가장수요가많은풍력발전기용량은 1.5~2.5MW 급이다. 이는세계시장의 48.5% 를점유하고있는중국에서가장많이설치되고있는풍력발전기용량이아직까지는 1.5MW 에머물고있기때문이다. 그러나 2.5MW 이상의대형풍력발전기의시장점유율은꾸준한증가세를보이고있으며, 현재 EU에서신규설치되는대부분의육상풍력발전기는 3MW 급이다. < 표 3/2/6-8> 풍력발전기용량별세계시장점유율 2012 년 2013 년 2014 년 < 750kW 0.1% 0.1% 0.1% [ 그림 3/2/6-19] 세계 10대풍력발전기제작사의글로벌마켓지위출처 : Navigant Research 2015 년이런측면에서살펴볼때인도의 Suzlon은풍력산업에진입시점부터중국기업과는차별화된전략을통해글로벌기업으로발돋움한사례이다. 중국기업들이 Local Content 와거대내수시장을기반으로대형화에는성공했으나글로벌화는미흡한것과달리인도는거대내수시장기반과부품수입에대한관세차별화적용이라는점에서는공통점과유사점이있으나글로벌화에성공했다. Suzlon 은초기부터글로벌공급망구축과해외시스템설계사와의협력관계구축에노력했다. 2000년에세계 10위의풍력발전기제작사로발돋움한시점부터중국과달리해외전문부품사의인수합병및기술협력을통한국내외에자체공급망구축을추진했다. 이를통해현재의세계적경쟁력을확보하게되었다. 750 ~ 1,499kW 3.5% 2.8% 1.5% 1,500 ~ 2,500kW 83.5% 79.6% 79.9% > 2,500kW 12.8% 17.5% 18.5% 출처 : Navigant Research 2015 년 < 표 3/2/6-9> 용량별시장점유율상위 3개기업 순위 < 750kW 750 ~ 1,499kW 1,500 ~ 2,500kW > 2,500kW 1 EWT Wind World India Goldwind Vestas 2 Suzlon Enercon GE Siemens 3 Enercon Gamesa Vestas Enercon 출처 : Navigant Research 2015 년 448 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 449

239 ㅇ국내산업현황현재국내에는두산중공업 (3MW), 효성 (5MW, 2MW, 750kW), 유니슨 (2.3MW, 2MW, 750kW) 및한진산업 (1.5MW, 2MW) 의 4개사가풍력발전기를제작하고있으며, 해상풍력발전기로는두산의 3MW와효성의 5MW가유일한제품이다. 한때삼성중공업및현대중공업등이풍력산업에진입하였으나세계적금융위기와매출실적부진등을이유로철수한상황이며, 현재남아있는 4개사도부진한실적으로인해어려움을겪고있다 년규제완화효과에힘입어사상최대의보급실적 (224MW) 를달성하였으나이중 53.6% 인 120MW 가 Vestas 및 Siemens 등의해외시스템으로서국산제품은 104MW( 시장점유율 46.4%) 에불과하다. 특히 2015년국내설치된해외풍력발전기는모두 3MW급으로서국내시장역시대형화로가고있으나, 국산육상용은최초해상용으로개발된두산의 3MW급이가장대형이다. 바람직한선순환모델은최초개발한모델로시장진입이후저풍속등다양한풍황조건에적합한파생모델을개발하여제품의경쟁력을확보하는것이지만, 협소한내수시장으로인해규모의경제실현이불가능한상황에서국내기업들이자체적으로포트폴리오를갖추는것은쉬운일이아니다. 그러나최근국내기업들도세계적추세에맞추어모델다양화에나서고있다. 유니슨은 750kW 의경우 3개모델, 2MW는 4개모델로다양한운전조건에적합한제품개발에성공하였고, 두산중공업역시최초개발한 3MW 풍력발전기의다양화에성공하여현재 3개의모델을상용화하였다. [ 그림 3/2/6-21] 두산중공업 3MW 포트폴리오 출처 : 두산중공업홈페이지 출처 : 유니슨홈페이지 [ 그림 3/2/6-20] 유니슨 750kW 및 2MW 포트폴리오 일부기업을중심으로모델다양화를통한포트폴리오구축이진행되고있지만가격저감은여전히국내시스템산업이풀어야만하는숙제이다. 국내풍력발전기는유럽산에비해약 20% 정도가격이비싸지만경제성은오히려뒤지고있다. 이러한이유로국내민간풍력발전사업자들은유럽제품들을설치하고있으며, 국산제품들의가장큰구매처는한국전력의 5개발전자회사등의에너지공기업이다. 근본적으로가격저감의걸림돌은 2014 년까지연간수십 MW 규모에불과했던국내시장규모이다 년최대실적인 104MW 의국산풍력발전기가설치되었지만, 이는 4개시스템제작사당 20여 MW 정도의매우적은물량으로서대량생산을통한단가저감은근본적인한계를가질수밖에없다. 450 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 451

240 해외선두기업들은연간수천기의풍력발전기를판매하므로부품구입단계에서부터보다낮은가격에구입이가능하고시스템판매단가역시저감여력이있으나, 주요핵심부품을해외에서구입하는국내기업들은소규모물량구입에따라오히려더비싼가격에구매를해야상황이다. 이를타개하기위해산업부와한국에너지기술평가원에서는부품국산화를위한연구개발을지원하였으나사업화에성공한경우는소수이다. 국산화개발부품역시연간수십세트정도밖에는판매하지못하는내수시장의협소성으로제작단가가수입품보다비싼상황이발생하는것이다. 따라서국내풍력부품산업은해외시장진출을전제로제품개발을하여야하며, 특히 Vestas, Siemens 및 GE 등의대형기업들을대상으로시장확보노력을기울여야한다. 단조제품전문기업인태웅은한국에너지기술평가원의지원으로요베어링개발에성공하고난후적극적으로해외시장진출을추진하여현재는 GE 및 Vestas 등에안정적으로제품을판매하고있다. 라. 국내 외기술개발현황 출처 : Department of Energy, U.S.A. [ 그림 3/2/6-22] 균등화발전단가 (LCOE) 개념도 ㅇ해외기술개발현황 유럽및미국에서는균등화발전단가 (LCOE, Levelized Cost of Energy) 의저감을위한다양한기술개발을진행하고있다. 균등화발전단가는풍력발전단지의최초기획단계에서부터운전수명종료후철거에이르기까지투입되는모든비용을발전단지생애주기동안생산한전력량으로나눈값으로서 Project Financing 등의금융조달비용과감가상각등이다포함되어있는개념이다. 균등화발전단가는 DEVEX(Development Expenditure) 와 CAPEX(Capital Expenditure) 및 OPEX(Operation Expenditure) 의세가지로구성된다. LCOE 에서가장큰부분을차지하는것은풍력발전기비용이며그다음이전력계통연계비용이다. 따라서풍력발전기제작사들은풍력발전기의가격저감에집중하게되며, 발전단지건설및운영사들은전력계통연계비용을최소화하기노력하게된다. 해상풍력은하부구조물및해저전력선등과같은추가적인설비와해상설치및운전의어려움으로인한보험료및예비비등으로인해 LCOE 의구성및그비율이육상풍력과는다르다. 출처 : National Renewable Energy Laboratory 육상풍력의 LCOE 구성비 452 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 453

241 출처 : 2013 RBSC Offshore Wind [ 그림 3/2/6-24] 풍력발전기대형화에의한 LCOE 저감효과 출처 : National Renewable Energy Laboratory [ 그림 3/2/6-23] 해상풍력의 LCOE 구성비 [ 그림 3/2/6-24] 는풍력발전기의대형화를통한 LCOE 저감효과를보여준다. 6MW 급풍력발전단지는 3MW급 2기를설치하거나또는 6MW 1기를설치하여구성할수있으나 6MW 1기로구성할때풍력발전기구매비용에서 6% 를저감가능함을알수있으며유지보수비용은 14% 가저감됨을보여주고있다. 반면에설비이용률 (Capacity Factor) 는 12% 가증가한다. 이같은대형화는 5MW에서 10MW 로대형화될때 LCOE 저감효과가가장크며, 설비이용률증가역시이구간에서가장극대화한다. 출처 : EWEA 2014 년 [ 그림 3/2/6-25] 대형화에의한 Capacity Factor 증가효과 EU는해상풍력발전의경우현재 11~18 유로센트 /kwh인 LCOE를 2020 년까지 9유로센트 /kwh 로저감하는것을목표로관련기술개발을지행하고있다. 454 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 455

242 해상풍력발전에서가장큰시장점유율을갖고있는 Siemens 는이보다더낮은 최대 5 유로센트 /kwh 로저감한다는목표를갖고있으며, 유럽에서주요풍력발전사 업자중하나인 DONG Energy 는 2017 년까지 20~30% 저감이가능하다는입장이다. ㅇ국내기술개발현황국산화로개발된풍력발전기는유럽산대비가격및성능경쟁력에서열위이며, 중국산에비해서도가격및성능경쟁력이열위인위태로운상황이다. 지금까지는정부의기술개발지원에힘입어 5MW급까지상용화개발에성공했지만부족한신뢰성과내구성검증및 Track Record 로인해수출산업화가지연되고있으며이로인해산업생태계가갈수록취약해지고있다. 지금까지는시스템및제품개발위주의기술개발이진행되어왔으나개발기술의장기시험평가등의성숙기를거치지못한탓에부품의경우에는시제품단계에머문측면이강하고, 시스템은최적화가미흡한상황이다. < 표 3/2/6-10> 풍력발전기술수준비교 상대수준 한국미국일본유럽중국 기술격차 상대수준 기술격차 상대수준 기술격차 상대수준 기술격차 상대수준 83.3% 1.4 년 94.7% % % 0 년 80.3% 1.65 기술격차 출처 : Bloomberg New Energy Finance [ 그림 3/2/6-26] EU 의해상풍력 LCOE 저감목표 출처 : 신 재생에너지기술수준조사보고서, KETEP < 표 3/2/6-11> 풍력발전대분류의기술수준비교 구분 상대수준 ( 최고수준 : 100%) 기술격차 ( 최고수준 : 0년 ) 풍력발전시스템 한국미국일본유럽중국한국미국일본유럽중국 풍력단지 한국미국일본유럽중국한국미국일본유럽중국 운영, 계통연계 한국미국일본유럽중국한국미국일본유럽중국 출처 : 신 재생에너지기술수준조사보고서, KETEP 출처 : EWEA 2013 [ 그림 3/2/6-27] LCOE 저감을위한기술개발목표 따라서향후에는제품개발위주의기술개발전략에서성능개량및신뢰성확보를위한기술분야에대한지원이필요하며, 이에필요한인프라구축역시지원이필요하다. 특히궁극적으로는풍력발전기성능검사및인증분야에있어서상호인정을목표로하는 IECRE 체제가출범한상황에서가격및성능경쟁력을무기로국내시장에 456 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 457

243 진출을도모하는유럽제작사들로부터내수시장을방어하려면기존기술을바탕으로가격및효율경쟁력확보를위한기술개발이필요하며, 이러한측면에서일부기업을중심으로진행되고있는풍력발전시스템의성능개량을통한모델다양화는국내기업들이지향해야하는전략으로평가된다. 마. 향후전망중공업에기반하고있는국내산업구조는풍력산업의경쟁력확보에유리하며, ICT 분야의앞선기술력도풍력산업기술의고도화와고부가가치화에유리하다. 성장잠재력이큰아시아시장을선점하기위해유럽의선도기업들은매우공격적으로접근하고있으며, 중국역시가격경쟁력을무기로국내시장진출을도모하고있다. Vestas 는해상풍력위주로풍력보급을계획하고있는일본및중국등아시아시장공략을위해 2014 년일본미쓰비시중공업 (Mitsubishi Heavy Industry, MHI) 과의합작법인인 MHI Vestas를설립한바있으며중국의 Goldwind, Siemens, Alstom 및 Vestas 등이한국풍력산업협회의회원으로가입하였다. 이처럼갈수록격화되는시장경쟁에서국내풍력산업이경쟁력을갖는길은제품의경제성및신뢰성향상이다. 이를위해서는공급망의경쟁력강화가필요하며기본적으로는시스템제작사는국내시장을실증거점으로활용하여충분한제품경쟁력을갖춘후해외진출을도모해야하고부품사는제품개발초기단계부터해외시장을목표로하는전략이필요하다. 참고문헌 산업부 R&D 전략기획단 2014 에너지 R&BD 기획보고서 신 재생에너지기술수준조사보고서, KETEP 신 재생에너지백서, 한국에너지공단 4. Global Wind 2015 Report, Global Wind Energy Association 5. World Wind Energy MArket Update 2015, Navigant Research Cost of Wind Energy Review, National Renewable Energy Laboratory < 표 3/2/6-12> 국내풍력산업 SWOT 분석 외부환경 구분 기회 (O) 풍력산업육성에대한정부의지 산업생태계구축을위한정부의지원 초전도풍력발전등신기술분야의성숙도낮음 위기 (T) 중국기업의시장지배력강화 신규기업의글로벌시장진입장벽높음 선도기업의인수합병에따른시장지배력강화 기술선도기업의꾸준한기술및시장선점노력 출처 : 산업부 R&D 전략기획단 2014 R&BD 기획보고서 강점 (S) 중공업, 풀랜트및조선산업등경쟁력있는관련산업생태계보유 해상플랜트제작및설치시공분야에서글로벌사업수행실적보유 다수의풍력발전시스템제작사보유 기계요소부품산업생태계보유 [ 공격적전략 ] 신속한해상풍력실적축적 해외역량아웃소싱 해외기업과의전력적협력을통한실적확보 [ 다양화전략 ] Supply Chain 강화를통한지속가능역량제고 중공업, 풀랜트및조선분야의부품제조기반과글로벌사업실적을활용하여부품경쟁력확보및수출산업화 내부환경 약점 (W) 시스템의가격및품질경쟁력열위 풍력산업의공급망취약 해상풍력발전단지개발실적부족 협소한내수시장규모 [ 방향전환전략 ] Supply Chain 강화 LCOE 저감을위한설치시공, 지지구조물및유지보수기술등에대한투자확대 국내시장의 R&D 및실증거점화 [ 방어적전략 ] 부품개발지원확대를통해단기적으로는수출확대및장기적으로는시스템기업의경쟁력향상 해상풍력의 Time to Market 에집중 부유식풍력발전기술의 Catch Up 458 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 6 절풍력 459

244 제7 절수력한국수자원공사설비기술연구소장안인수 1. 개요 가. 개념및구성요소 (1) 개념수력발전 (hydropower) 은하천또는호수등에서물이가지는위치에너지를수차를이용하여기계적회전에너지로변환하고이것을다시전기에너지로변환하는발전방식으로낙차 (H) 와유량 (Q) 에의해발전설비의용량이결정된다. 발전방식은댐을쌓아그낙차를이용하는댐식, 강을상류에서막아취수구를만들고물을수로로흘려보내어본류와의낙차를이용하여발전하는수로식, 댐식과수로식의장점을이용하여낙차를높이는댐수로식, 강의흐름을바꿔낙차의크기를늘리는유역변경식등이있다. 낙차 (H) 는상부에서하부로이용가능한최대수직거리이며, 손실로인하여감속한낙차를정격낙차 (Net Head) 라하고, 유량 (Q) 은단위시간당수차를통과하는물의양 ( m3 /sec) 을말한다. 수차를회전시키는물의양이많고, 낙차가클수록발전설비용량이커지고전력생산량이많아경제성이좋아지며, 이론수력은아래식으로계산될수있다. 만kW 이하를소수력으로변경하였으며, 2005 년에신에너지및재생에너지개발 ^이용 ^ 보급촉진법이개정되어수력설비용량기준을삭제하여양수를제외한모든수력설비로일원화하였다. 현재수력분야의연구개발및보급대상은주로발전설비용량 1만 kw를초과하는대수력으로대상을확대하고있으며, 신^ 재생에너지공급의무화제도 (RPS) 는수력발전설비용량 5천kW 이하만지원하고있다. (2) 구성요소수력발전시스템구성은 [ 그림 3/2/7-1] 과같이하천이나수로에댐이나보를설치하고발전소까지물을이송하는수압관로, 물의위치에너지와운동에너지를기계적회전에너지로변환하는수차, 전기를생산하는발전기, 생산된전기를공급하기위한송 변전설비, 출력제어등발전소운영을위한감시제어설비로구성되어있다. 댐저수지 수압관로 수차발전기 전기설비 송전선로 P[kW] = 9.8 Q( m3 /sec) H(m) η P : 이론수력, Q : 사용수량, H : 유효낙차, η: 종합효율 ( 수차효율 발전기효율 ) 신 재생에너지의한분야인수력은 1987 년이전에는 ' 소수력발전개발방안 ' 업무처리지침에의거설비용량 3천kW 를기준으로일반수력 (hydropower) 과소수력 (small hydropower) 으로구분하였다. 1987년에대체에너지개발및이용^ 보급촉진법에설비용량 3천kW 이하를소수력으로구분하였고, 2003년에동법이개정되어설비용량 1 [ 그림 3/2/7-1] 수력발전시스템구성도 (3) 수력발전의특징 ( 가 ) 청정에너지기후변화에대한 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 보고서 460 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 461

245 에의하면, < 표 3/2/7-1> 에나타난바와같이석유, 석탄등의화석에너지뿐만아니 라지열, 풍력등의다른신재생에너지원과비교하여수력발전은이산화탄소배출량 (CO2) 이가장적은청정에너지로지구온난화방지에크게기여가가능하다. < 표 3/2/7-1> 전력원별수명주기에대한온실가스배출량 Technology Description 50 th percentile (CO2/kWh) Hydropower reservoir 4 Wind energy onshore 12 Nuclear energy various generation II reactor types 16 Biomass varioius 18 Solar thermal parabolic trough 22 Geothermal energy hot dry rock 45 Solar PV Polycrystaline silicon 46 Natural gas various combined cycle turbines without scrubbing 469 Coal various generator types without scrubbing 1001 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change), Special Report on Renewable Energy Sources and Cliate Change Mitigation, 2011 년 ( 나 ) 순국산에너지 수력은지형이나기후등자연적인조건과조화를이루며, 타에너지원에비해지속적 으로발전공급이가능한반영구적인에너지자원으로에너지안보측면에서우수하다. ( 다 ) 전력공급량조정기능 수력은 5 분이내의짧은시간에전기생산이가능하여전력계통의수요변화에가 장신속히대응할수있어, 첨두 (peak) 부하와주파수조절을담당하여전력계통안 정화에중요한역할을담당하고있다. ( 라 ) 발전단가장기안정성 수력발전의원가구성은자본비가대부분으로인플레이션이나연료비가격변동이 거의없으므로, 타전원과비교하여발전생산원가는싸고장기적으로안정되어있다. 피크시간대에수력발전이생산한전력만큼변동비가비싼중유발전기가가동되지않아전력시장가격안정화에기여하는등의특징이있다. (4) 소수력발전입지조건소수력발전소의경제성은일반적인수력발전소에비추어볼때가능한한용량이큰곳일수록유리하며, 입지조건은다음조건의적합성을검토하여개발가능성과용량을평가한다. 유역면적이크고산림이풍부한곳 낙차가큰곳 하천폭이가능한한좁은곳 토지보상비가적은곳 인근도로가있어개발시교통이좋은곳 (5) 소수력발전의종류소수력발전은기존시설을이용하여간이발전설비를설치하여수력에너지를회수하는경우가많고다음과같은발전방식이있다. ( 가 ) 하천수이용하천이나수로를횡단하여보를설치하여취수하고침사지, 도수로, 수조, 수압관로에의해발전소까지도수하고발전후에다시하천으로방류한다. 설비의기본배치는자유수면의도수로를이용하는개거를산의중턱을따라설치하며산의중턱경사가비교적느슨한지점이적합하다. 산의중턱사면이급한경우나지형적으로수로를수평으로설치하기가곤란한경우에는취수지점의수조겸용침사지로부터도수로를생략하고강가에긴수압관로 ( 만수상태로물을흘리는수로 ) 를부설하는배치방법도있다. 경제성과자연환경보전을위해될수있는한새로운취수보등을설치하지않고하천에자연스럽게형성된터널등을활용하여취수하거나, 조정지댐등기존구조물을이용하여취수하는것이바람직하다. 462 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 463

246 ( 나 ) 농업용수이용기존농업용수의낙차를이용하기위해짧은수압철관을설치하고, 간이발전설비를설치하여이용한다. 유량이크고물을안정적으로이용할수있을경우에는기존수로에수중식발전기일체형수차또는투입식발전기일체형수차를설치하는방법이있다. 수로의도중에큰낙차를얻을수있는곳에낙차공또는급류공을우회하는방법으로취수하여발전에이용한후기존수로에다시방류하는배치도있다. 재생에너지개발촉진및지원정책등으로수력잠재량에대한개발여건이유리하게조성되고있다. (2) 잠재량의정의수력발전의이론적잠재량은우리나라전체물이흐르는영역의표면상에강수된물이가지는총에너지 (Εr) 로다음식과같이정의할수있다. ( 다 ) 상 하수도, 공장냉각수이용 원수취수지점으로부터정수장까지또는정수장으로부터배수지까지의낙차를이용하는방식이다. 이방식은송수과정에서관로말단부의관압을감압하여야하며이때감압되는수압을수력발전에이용할수있다. 하수도를이용하는발전은일반적으로는최종처리시설의배출수를하천이나해안으로방류할때의낙차를이용한다. 또한, 하수도시설의배치에서상수도와같이하수처리후의송수과정중감압용밸브부에서얻어지는낙차를이용하는발전을하게된다. 여기서, Q(H) 는표고상의유량 ( m3 /s), Hmax는지표최고점의높이 (m), P는지역내평균강수고 (m), A(H) 는등고상의면적 ( m2 ), 는중력가속도 (9.8 m s2 ) 를나타낸다. 국내수력잠재량은 < 표 3/2/7-2> 와같이구분되며, 수계별수력잠재량을 toe로환산하면 < 표 3/2/7-3> 과같이낙동강, 한강, 금강순으로분포되어있음을알수있다. < 표 3/2/7-2> 수력잠재량의정의 ( 라 ) 기타 기타소수력발전으로서는기존댐에서방류되는하천유지유량을이용하여발전하는 방식도있다. 이론적잠재량지리적잠재량기술적잠재량시장잠재량 우리나라전체유역표면상에강수된물이가지는총에너지 이론적잠재량에서국립공원유역을제외하고, 유역의지리적특성에따른유출율을고려한잠재량 지리적잠재량에서시스템효율과가동율을고려한잠재량 기술적잠재량에서 4 대강본류유역, 동서남해안인근및도서유역을제외한유역의잠재량 2. 국내 외시장동향가. 국내시장동향 (1) 개발여건우리나라는연평균강수량이 1,245mm 로써, 비교적강수량이풍부하고전국토의 2/3 가산지로구성되어있어, 지형적및수문학적으로수력자원부존량이많은편이다. 그러나최근수력자원활용의필요성이증대되고정부의전력매입단가의현실적인조정, 수차제작기술의국산화와성능향상을통한효율증대기술의확보등신 < 표 3/2/7-3> 국내의수계별수력잠재량 ( 단위 :10 3 toe/ 년 ) 구 분 한강 낙동강 금강 섬진강 영산강 제주도 합계 이론적잠재량 14,262 14,502 6,770 4,034 2,187 1,672 43,427 지리적잠재량 7,796 7,782 3,436 2,074 1, ,698 기술적잠재량 2,496 2,490 1, ,250 시장잠재량 1,554 1, ,487 자료 : 한국에너지기술연구원, 2013, 신^ 재생에너지자원지도및활용시스템구축사업 464 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 465

247 (3) 국내수계별시설용량및연간발전량산정 < 표 3/2/7-4> 는전국의수계별단위유효낙차에따른시설용량과연간발전량이며, 표준유역별예상시설용량및연간발전량을 [ 그림 3/2/7-2] 와같다. < 표 3/2/7-4> 수계별시설용량및연간발전량산정결과 대권역 연평균강수량 (mm) 연평균유량 ( m3 /s) 시설용량 ( kw ) 연간발전량 (MWh) 한강 1, , ,589 안성천 1, , ,887 한강서해 1, ,186 한강동해 1, ,069 낙동강 1, , ,931 형산강 1, ,806 태화강 1, ,142 회야, 수영 1, 낙동강동해 1, ,168 낙동강남해 1, ,985 금강 1, , ,509 삽교천 1, ,388 금강서해 1, ,857 만경, 동진 1, , ,074 섬진강 1, , ,375 섬진강남해 1, ,068 영산강 1, , ,686 탐진강 1, 영산강남해 1, ,108 영산강서해 1, ,440 제주도 1, 총계 29, , ,467 자료 : 신 재생에너지데이터센터 < 시설용량 > < 연간발전량 > [ 그림 3/2/7-2] 표준유역별예상시설용량및생산량자료 : 한국에너지기술연구원, 2013, 신^ 재생에너지자원지도및활용시스템구축사업 (4) 시장동향최근소규모수력개발은기후변화로상징되는환경위기와고유가로대표되는자원위기를동시에직면함에따라전세계적으로그개발이중요하게부각되고있다. '12 년 1월특히, 신 재생에너지공급인증서 (REC, Renewable Energy Certificate) 및전력판매에따른국내소수력수차제작재정적보상, 개발단가의지속적하락등으로개발여건이양호해지고있다. 이로인해, 발전회사뿐만아니라지자체또는민간등의소수력개발참여여건이크게개선된것이사실이다. < 표 3/2/7-5> 는최근국내소규모수력개발추진현황을나타내고있으며, '12.1 월 ~'14.8 월까지전기사업허가를신청한개발사업은 44개소에설비용량은 9,381kW 로이중 18개소는농업용저수지를활용한개발이 40% 를차지하고있다. '14 년 7월이후 2개월간전기사업허가를신청한건수는 11개소 826kW 로 10% 정도증가했으며, 신청건수의 9개소는하수처리장의처리수를이용한저낙차초소형수류식수차발전설비로국내에서개발된제품이적용되고있다. 466 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 467

248 < 표 3/2/7-5> 국내수력개발추진현황 구분발전소명개발자단위용량 ( kw ) 대수설비용량 ( kw ) 건설및개발 ( 12.1 ~ 14.6) 건설및개발 ( 14.7 ~ 14.8) 33 개소 - 48 기 8,555 유량몰이경기난지 1 윈드로즈 유량몰이경기난지 2 윈드로즈 유량몰이서울서남 1 윈드로즈 유량몰이서울서남 2 윈드로즈 유량몰이서울중랑 2 윈드로즈 유량몰이서울중랑 3 윈드로즈 유량몰이서울중랑 4 윈드로즈 유량몰이서울탄천 1 윈드로즈 유량몰이서울탄천 2 윈드로즈 동화정수장 K-water 단산농어촌공사 개소 11 기 826 합계 44 개소 59 기 9,381 국외의경우 2014년에약 37GW의수력발전신규설비가추가로건설되어전세계수력발전설비용량의 3.6% 가상승하여 1,055GW에도달하였으며, 연간발전량은약 3,900TWh 로추정된다. 국가별수력발전소시설용량 / 발전량을살펴보면중국 (260GW/905TWh), 브라질 (85.7GW/415TWh), 미국 (79.0GW/269TWh), 캐나다 (76.1GW/388TWh), 러시아 (46.7GW/175TWh), 인도 (43.7GW/143TWh) 순이며, 상위 6 개국이전세계의약 60% 를차지하고있다. 세계수력발전량은수리학적상황에따라매해변동이생기는데 2014 년약 3,900TWh 로전년대비 3% 이상증가했으며, 세계양수발전용량은 2014 년말기준약 142GW 에달하는것으로집계됐다. < 표 3/2/7-6> 국가별수력시설용량구분 1위 2위 3위 4위 5위 6위시설용량 (GW) 중국 (260) 브라질 (85.7) 미국 (79) 캐나다 (76.1) 러시아 (46.7) 인도 (43.7) 발전량 (TWh) 중국 (905) 브라질 (415) 미국 (269) 캐나다 (388) 러시아 (175) 인도 (143) 자료 : REN21, 2014 년 (5) 정책및제도현황 2012년 1월에시행된신 재생에너지공급의무화제도 (RPS) 에의하면설비용량 5MW 이하수력은공급인증서 (REC) 를발급받아 REC 거래시장에서판매가가능하다. 또한, 2014 년 8월에는정부의신 재생에너지확대정책에따라한국전력의전력계통연계용량을당초변전소당 40MW에서 80MW까지가능하도록송 배전용전기설비이용규정을개정하여, 그동안개발적지임에도불구하고연계가불가능하여보류가되었던사업도충분히개발이가능하게되었다. 나. 국외시장동향 (1) 시장현황 [ 그림 3/2/7-3] 전세계수력개발량및잠재량자료 : IHA(International Hydropower Association), Hydropower generation and potential around the world, 2014 년 < 표 3/2/7-6> 은국가별수력시설용량이며, [ 그림 3/2/7-3] 의전세계지역별개발량과잠재량에서알수있듯이아시아지역에서수력이가장많이설치되었으며, 잠재량또한가장높다. 468 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 469

249 (2) 개발현황수력발전비중이가장높은중국은 Xiluodu 발전소가 2014년 7월에상업발전을시작하여연말에는 9.2GW 의발전설비가추가되어 2014 년준공시총시설용량 13.86GW 가운영되고있다. 이는 Three Gorges 발전소 ( 중국 ), Itaipu 발전소 ( 브라질 ) 에이은세계에서세번째로큰발전소라할수있다. 중국의수력발전인프라에대한투자는 200억달러를초과하고있으며, 중국은행과산업계는아프리카와동남아시아를중심으로해외진출을적극추진하고있다. 터키의경우증가하는전력수요에대처하기위해수력개발의확대를지속해오고있으며, 2012 년약 2GW 수력설비개발이후, 2013 년 2.9GW 설비의추가개발을통해총설비용량 22.5GW 를운영하고있다 년에는수력발전을통해 59.2TWh 의전력을생산하는등수력설비용량기준으로볼때터키는세계 10위권의국가에해당된다. 브라질은 30MW 이하소규모발전소 264MW 를포함하여 1.53GW~2GW를개발하여최소 85.7GW 를보유하고있다. Jirau 및 Santo Antonio 발전소의경우브라질수력개발의트렌드를대규모댐식발전소에서수로식발전소로의변경을실증하는곳이다. 베트남은 2013 년 1.3GW 의수력설비를개발하여총 14.2GW 를운영중에있으며, 최근수력자원개발을적극적으로추진하고있다 년도수력발전용량증가율이높은상위 6개국의현황은 [ 그림 3/2/7-4] 와같다. 3. 국내 ^ 외보급현황 가. 국내보급현황 (1) 수력발전소현황 수력은양수, 일반수력, 소수력으로구분하고, 2014 년발전사업통계에따르면양수 를포함한수력설비용량은 6,454MW 로총설비용량의 7.4% 를점유하고, 발전량은 8,483GWh 로 1.65% 를점유하고있다. 일반수력은 < 표 3/2/7-7> 과같이총 16 개소로 전력거래량은 3,561GWh 로 0.7% 이며, 설비용량은 1,596MW 로총설비용량의 1.8% 를 차지한다. 연료원별발전설비용량과전력거래량은 < 표 3/2/7-8> 과같으며전력시장에 서수력이차지하는비율은적으나, 전력수요를조절할수있는중앙급전부하 ( 설비용 량 20MW 이상 ) 로써계통안정에기여된다. 수력발전은전력수요를조절할수있는중 앙급전부하와전력수요를조절하지못하는비중앙급전부하로구분하며, 중앙급전수 력발전소는피크부하를담당하게된다. < 표 3/2/7-7> 대수력발전소현황 구분발전소명 ( 용량 MW) 설비용량 (MW) K-water (9 개소 ) KHNP (7 개소 ) 소양강 (200), 충주 (412), 대청 (90), 안동 (90), 합천 (100), 주암 (22.5), 임하 (50), 남강 (14), 용담 (22.1) 화천 (108), 춘천 (62.28), 의암 (48), 청평 (140.1), 팔당 (120), 섬진강 (34.8), 강릉 (82) 1, 자료 : 전력거래소전력통계정보시스템, 2014 년 < 표 3/2/7-8> 연료원별발전설비용량및전력거래량 ( 발전량 : MW, GWh) 구분원자력유연탄국내탄 LNG 유류양수수력소수력 ,716 (147,763) 24,254 (185,778) 1,125 (7,777) 5,337 (96,005) 18,504 (9,568) 4,700 (3,214) 1,590 (4,123) 122 (366) ,716 (143,548) 24,312 (184,603) 1,125 (8,020) 5,100 (105,177) 20,138 (14,524) 4,700 (3,634) 1,590 (3,348) 148 (513) [ 그림 3/2/7-4] 2014 년수력발전용량증가율상위 6 개국 자료 : IHA(International Hydropower Association), Hydropower generation and potential around the world, 2014 년 ,716 (132,465) 24,371 (186,987) 1,125 (7,371) 자료 : 전력거래소전력통계정보시스템, 2016 년 5,040 (119,875) 23,600 (14,757) 4,700 (4,088) 1,596 (3,561) 159 (662) 470 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 471

250 (2) 소수력발전소현황 국내소수력발전소는 < 표 3/2/7-9> 와같이 234개소에설비용량 187.9MW 이며, 2013 년도의연간발전량은 662GWh 의전력을생산하였다. 한국수자원공사 78 개소, 한국수력원자력 13개소, 한국전력공사및발전회사 22개소가운영중에있으며, 기 타로는민간발전사업자, 한국농어촌공사, 지자체하수종말처리장및정수장등에서 운영되고있다. < 표 3/2/7-9> 소수력발전소현황 구분 설비용량 ( kw ) 점유율 (%) 237개소 187, K-water(78개소 ) 71, 발전회사 (22개소) 37, KHNP(13 개소 ) 11,250 6 기타 (121개소 ) 68, 자료 : 전력거래소전력통계정보시스템, 2016 년나. 해외 (1) 수력발전소현황 해외수력발전설비시장은개발역사가오래되어기존에설치된발전설비 (874GW) 의성능개선과신규수력개발의두가지형태로진행되고있다. 화석연료가여전히발 전원을지배하고있지만, 60개국이상이자국전력수요의절반이상을수력발전을통 해충당하고있으며, 화석연료가격상승과지구온난화에따른 CO2억제정책으로수 력발전설비의투자가급격히증가하고있는추세이다. < 표 3/2/7-10> 과같이해외수 력발전설비용량및수력발전량현황으로볼때, 중국, 브라질, 미국, 캐나다, 일본, 러 시아, 인도, 노르웨이등에서수력에너지의이용이활발하게개발되어이용하고있 다. 특히중국은급격한경제개발로인해가장많은수력에너지를이용하는국가로 전세계설치용량의 24% 를차지한다. 수력발전설비용량면에서가장큰상위 5개국 은중국, 브라질, 캐나다, 미국, 러시아로중국은수력발전능력이 213,400MW 로세 계 1위이며, 2020 년까지수력발전설비 3,000MW 를추가보급시켜에너지부족문제를해결하고환경보호에도기여할계획이다. 캐나다는한때세계에서수력발전량이가장많은국가였으나, 최근몇년동안중국, 브라질, 미국에추월당하여현재 4위를차지하고있다. 노르웨이의경우북유럽전체발전설비용량 31,438MW 대비수력발전설비용량은 29,973MW 로서 95.3% 를점유하고있으며, 국가대부분의전력공급을수력발전으로이용하고있다. 동남아시아의경우, 인도, 태국, 베트남등신흥공업국중심의전력수요가공급을초과하고있으며, 전력부족분을주변국가 ( 미얀마, 라오스등 ) 로부터의전력구매를통해공급하고있어파키스탄등상대적으로수력자원이풍부한국가들은수력개발을적극적으로추진중에있다. 전세계의개발이완료된수력발전은 2011 년기준약 874GW( 연간발전량 : 3,229TWh) 이며, 추가개발잠재력은아시아가가장크다. < 표 3/2/7-10> 주요국수력발전설비용량및발전량현황 구분 수력발전설비용량 (MW) 수력발전량 (TWh) 총설비용량 (MW) 총발전량 (TWh) 수력발전비율 (%) 수력발전량비율 (%) 미국 78, ,040,000 4, 캐나다 75, , 핀란드 3, , 노르웨이 29, , 스웨덴 16, , 아이슬란드 1, , 영국 1, , 프랑스 21, , 독일 4, , 이탈리아 17, , 스페인 18, , 러시아 46, ,145 1, 포르투갈 4, , 그리스 3, , 루마니아 6, , 불가리아 1, , 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 473

251 구분 수력발전설비용량 (MW) 수력발전량 (TWh) 총설비용량 (MW) 총발전량 (TWh) 수력발전비율 (%) 수력발전량비율 (%) 중국 213, ,190 3, 일본 48, ,729 1, 인도 33, , 베트남 5, , 필리핀 3, , 싱가포르 0 0 9, 호주 7, , 브라질 82, , 칠레 5, , 아르헨티나 10, , 자료 : World Small Hydropower Development Report 2013, UNIDO & ICSHP(2013 년 ) (2) 소수력발전소현황 선진국에서는소수력개발의사회 ^ 경제적중요성을인식하고소수력자료등기초 통계자료의확보와기술개발및보급에힘을기울여소수력발전을에너지원으로서뿐만아니라주요에너지산업으로자리를잡아가고있다. 소수력을구분하는기준은국가별 ^지역별로상이하나대부분 < 표 3/2/7-11> 과같이설비용량에따라분류하며다수국가에서소수력을신^ 재생에너지로포함하고있다. < 표 3/2/7-11> 국가별소수력구분기준 기준 (MW) 국가기준 (MW) 국가 50 캐나다, 중국 15 아르헨티나, 그리스 30 2 ~ 25 인도 브라질, 미국, 베트남 ~ 20 칠레 5 독일 자료 : World Small Hydropower Development Report 2013, UNIDO & ICSHP(2013 년 ) 핀란드, 노르웨이, 포르투갈스페인, 프랑스, 스위스 세계적으로소수력개발을위한자원의타당성평가기법, 발전소의최적설계기법, 수차발전시스템의간소화및표준화, 자동제어시스템의개발및최적운용기법개발 등국가차원에서기술개발을통해보급을확대하고있다. < 표 3/2/7-12> 는해외소 수력발전보급현황을보여주고있으며, 설비용량기준중국, 미국, 캐나다, 일본순으 로소수력발전소가전세계적으로매우광범위하게설치되어있다. < 표 3/2/7-12> 해외소수력발전보급현황 국명 설비용량 (MW) 국명 설비용량 (MW) 국명 설비용량 (MW) 중국 36,889 오스트리아 1,109 한국 159 미국 6,785 브라질 1,023 터키 175 캐나다 4,449 베트남 622 파키스탄 107 일본 3,503 포르투갈 450 인도네시아 99 인도 3,198 루마니아 387 말레이시아 87 이탈리아 2,735 핀란드 302 아르헨티나 66 프랑스 2,110 체코 297 벨기에 61 스페인 1,926 페루 254 아일랜드 42 노르웨이 1,778 영국 230 룩셈부르크 34 독일 1,732 그리스 195 콩고 26 스웨덴 1,194 스리랑카 194 볼리비아 21 자료 : World Small Hydropower Development Report 2013, UNIDO & ICSHP(2013 년 ) 4. 기술개발및수력산업현황가. 국내기술개발현황 (1) 기술개발배경수력발전기술개발은제1 차석유파동이후에너지개발의필요성을절감한정부에의해추진되어 1974 년 소수력개발입지조사 와 1975 년 시범소계곡발전소의연구조사설계 가수행되었다. 소수력에대한관심은 1978 년제2 차석유파동이후더욱고조되면서 1982 년 소수력발전개발방안 을마련하여민간자본에의한소수력발전소건설을장려하고, 이와병행하여소수력개발에수반되는기술적인사항에관한연구를지원하기시 474 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 475

252 작하였다 년부터 대체에너지개발촉진법 에의거하여정부주도로소수력기술개 발에관한연구를지원하여주로자원조사, 수차개발, 운용기술등의설계기술을확보 하는실증연구를추진하는등소수력에대한기술개발이진행되어왔다. (2) 개발현황 국내수력분야의기술개발은정부주도의연구개발을통해발전되어왔다. < 표 3/2/7-13> 은한국에너지기술평가원에서추진한수력분야연구과제목록을나타내고 있다. 초기에는한국에너지기술연구원과대양전기를중심으로연구과제가수행되었 으나, 점차다양한기관에서수력분야연구를수행한것을확인할수있다. 최근에 는저낙차소용량의소수력에대한연구와대수력의현대화를겨냥하여 10MW 급과 50MW 급에대한연구개발까지다양하게진행되고있다. < 표 3/2/7-13> 신 재생에너지사업수력분야연구과제목록 연구과제명사업주관기관총사업기간 저낙차용수차개발한국생산기술연구원 ~ 카프란수차설계기술및국산화개발연구한국에너지기술연구원 ~ 소수력발전소의경쟁력강화에의한개발활성화방안연구 ( 소수력 ) 한국에너지기술연구원 ~ 중 ^ 저낙차프란시스수차국산화개발대양전기 ~ 소수력발전시스템무인화설비및계통병입안전장치개발 대양전기 ~ 환경친화적소수력자원조사및활용기술개발한국에너지기술연구원 ~ 소수력수차축변위추적식수차봉수장치 (Mechanical Seal) 개발 대양산업 ~ 소수력발전시스템무인화설비실증연구대양전기 ~ 팩키지형 50kW 급소형수차발전시스템개발효성에바리 ~ 수도관차압을이용한마이크로소수력발전실용화기술개발 신한정공 ~ 프란시스수차의실증연구한국에너지기술연구원 ~ 일반하천및농업용 10kW 급소수력발전시스템개발 태영기업 ~ 연구과제명사업주관기관총사업기간 소수력용고기능성친환경 Rubber Dam 개발화승소재 ~ 소수력발전용 20kW급상반전수차발전시스템개발 신한정공 ~ 압전하베스팅을이용한미활용수력에너지회수기술 한양대학교산학협력단 ~ 마이크로급수차발전시스템기술개발 디에스케이엔지니어링 ~ 저낙차소수력발전용 30kW급 gearless 모듈형다극영구자석발전기개발 썬테크 ~ MW급이상프란시스수차발전기개발및실증 한국수력원자력 ~ kW이하세미마이크로수차효율향상 (10% 이상 ) 을위한러너블레이드회전영역의난류현상개선기술개발농어촌용 20kW급저낙차유수식소수력발전시스템개발상용화국산수차발전기성능향상을위한 1MW이하급프란시스수차발전시스템기술개발및실증 금성이앤씨 ~ 잎성 ~ 신한정공 ~ 하상유동관형 10kW 급마이크로수차발전기개발 리엔텍엔지니어링 ~ 수력성능검증용고정밀반동형모델수차국산화개발 금성이앤씨 ~ MW 급프란시스수차런너기술개발및실증한국수자원공사 ~ 나. 국외기술개발현황 (1) 기술개발배경 선진국의경우 1970 년대에두차례의석유파동이후정부가수력분야의기술개발에집중적으로투자하여 1990 년초에낙차와유량에따라표준범위에적합한수차를형식별로표준화하고, 대량생산에의한수차건설비용을절감하여경제성을향상시켰으며개발가능한자원에대해적극적으로지원하고있는실정이다. 수력발전은다른신^ 재생에너지에비해개발역사가오래되었으며, 가동실적도많고축적된기술력도높은편이다. 수력발전은신^ 재생에너지원중에서에너지변환효율이가장높으며, 지속적인기술개발을통해발전효율이 3% 정도높아질것으로전망되 476 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 477

253 고있다. 주요국의수차제작업체현황은 < 표 3/2/7-14> 와같다. 5. 향후전망 < 표 3/2/7-14> 국가별수차제작업체현황 국가 제작회사 수차종류 미국 Allis-Chalmer Co Tube, Francis, Propeller Turbines 일본 Fuji Francis, Tube, Bulb Turbines 중국 CMEC Francis, Kaplan Turbines 노르웨이 GE Energy Bulb, Francis, Kaplan, Pelton, Propeller, Mini or Small-Scale Turbines 독일 Voith Hydro Pelton, Francis, Kaplan 스웨덴 TURAB Francis, Kaplan & axil, Bulb & axil Turbines 오스트리아 GEPPER Pelton, Francis, Diagonal, Kaplan, Compact Turbines 프랑스 Alstom Francis, Pelton, S Type & Pit Turbines 자료 : 한국에너지기술연구원, 2013, 신^ 재생에너지자원지도및활용시스템구축사업 (2) 국외수력산업현황 산업계는수력시설의유연성, 효율성, 신뢰성을제고하기위한혁신을계속하여왔 다. 제조사들은양수발전으로증가하는전력수요에대응하여왔는데, 이는변동성 을갖는재생에너지전력비중의증가를반영하기위해서이다. 특히북미와유럽에서 는수력의효율성과발전량증대뿐만아니라새로운환경규제기준에부합하는수력 발전시설을개선하려는목소리가높아지고있다. 혁신의다른요인은낮은발전단가 에대한요구이다. 낮은발전단가는고효율설비개발을달성하는데기여하였고, 2014 년중국에설치된 800MW 2기의 Xiangjiaba 수력발전소가여기에속한다. 수력분야는기후변화위기에대응하며취약성관련연구를확대하여왔고, 일부경 우에서프로젝트설계와운영방식을통합하고있다. 유량의잠재적변동예측, 홍수 로인한댐의안전성, 발전량변동성전망, 유량의변동성증가에따른터빈최적화 와기타설계변수등이이에해당한다. 주요제조사로는알스톰 ( 프랑스 ), 안드리츠하이드로 ( 오스트리아 ), 호이트하이드로 ( 독일 ) 를꼽을수있으며, 이들기업은비등한시장점유율을나타내고있다. 그외의 제조사로는하얼빈 ( 중국 ), 동팡 ( 중국 ), 파워머신 ( 러시아 ) 등이있다. 가. 국내수력개발향후전망수력개발이가능한적지는댐, 수도시설의관로, 농업용저수지, 하수종말처리장, 양어장, 농업용보등매우다양함에따라지속적인기술개발을통한국가적차원의기술개발여건조성및재정적지원강화, 개발지점주변지역민의이해와협력의유도가필요하다. 특히, 향후물의유속만을활용한저낙차수류식초소형수차의개발로개발잠재량은충분히늘어날것으로사료된다. 국내대수력발전소가준공된지 30~40 년이경과하여현대화작업이진행되고있다. 이에따라국내의대수력발전기에대한사업이펼쳐질것으로보이며, 정부에서도외국기업에대한의존도를탈피하기위하여기술 연구개발도추진하고있어국내수력기술또한발전할것으로사료된다. 현재, 고낙차대유량의수력발전소는대부분개발되었기때문에비교적개발잠재량이큰저낙차용수차발전기및유량변동이심한조건에서도발전이가능한가변속수차발전기의확대가전망된다. 나. 국외수력개발향후전망수력발전은총 1,000GW 가설치되어전세계전력설비의 20%, 발전량의 16% 를차지하는주요발전원으로 2035 년까지수력개발은 722GW 정도증가가예상된다. 향후수력발전사업은신흥국의경우신규설치, 유럽과북미는기존노후발전소에대한현대화를중심으로발전될전망이다. 또한, 전세계적으로수력시장은기술적인측면에서실현가능한수력발전잠재량대비 25% 만이개발되었으며, 아프리카, 아시아, 호주 오세아니아, 남미의수력개발잠재량이풍부한것으로조사되고있다. 50MW 이상대수력은아시아의개발도상국을중심으로 2017 년까지연간 200GW 가량증설될예정이며, 2020 년까지사업별로 1GW 이상의대형프로젝트 44개소가추진될전망이다. 앞으로, World Bank가대수력발전프로젝트에대한지원의사를밝히는등저개발국의수력프로젝트추진이가속화될것으로예상되므로우리나라기업들의관심확대가필요하다. 478 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 7 절수력 479

254 제 8 절해양에너지 한국조선해양기자재연구원김정환 신 재생에너지는신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법에따라구분되며, < 표 3/2/8-1> 에따르면신 재생에너지및기타에너지의수요는지속적으로증가할 것으로예상되고있다. 1. 개요 20세기초국제사회의최대이슈는기후변화와에너지문제이다. 기후변화로인한이상현상은지금도지구촌곳곳에서나타나고있다. 이로인해시작된기후변화협약은 1997 년교토의정서, 2007 년발리로드맵채택을거쳐 2015 년유엔기후변화회의에서온실가스배출의 60% 이상을차지하는 40여개국에대해 Post-2020 기후변화목표 를세웠다 년 6월우리나라는유엔기후변화회의의결정에따라국가온실가스감축목표 (INDC: Intended Nationally Determined Contribution) 를 2030 년배출전망 (BAU) 인 8억 5,060 만톤 CO2 - e 대비 37% 를감축하겠다고결정하였다. 이처럼신 재생에너지의개발과투자는국제사회의일원으로서피할수없는상황에이르게되었다. < 표 3/2/8-1> 1 차에너지원별수요전망단위 : 백만 toe, 괄호안은원별수요점유율 (%) 구분 석탄 석유 LNG 수력 원자력 신재생 기타 계 78.1 (27.5) (38.2) 51.7 (18.2) 1.6 (0.5) 36.5 (12.8) 7.8 (2.7) (100.) 99.3 (29.9) (34.1) 55.0 (16.6) 1.7 (0.5) 49.4 (14.9) 13.7 (4.1) (100.0) (28.3) (31.3) 64.8 (18.3) 1.7 (0.5) 59.6 (16.8) 16.8 (4.7) (100.0) (29.1) (29.0) 69.8 (18.9) 1.9 (0.5) 65.3 (17.7) 18.0 (4.9) (100.0) 연평균증가율 (%) 1 3 ~ ~ 출처 : Post-2020 온실가스감축목표설정추진계획, 환경부, 2015 년 [ 그림 3/2/8-1] 국가온실가스감축목표 (INDC) 제출현황 출처 : Post-2020 온실가스감축목표 ( 안 ) 공청회자료, 온실가스종합정보센터, 2015 년 특히재생에너지에포함되는해양에너지는파랑, 조위, 조류, 수온, 염도등다양하게존재하며, 해양에너지자원은고갈될염려가전혀없고, 일단개발되면지구환경이훼손되지않는한지속적으로이용가능하고, 오염문제가없는무공해청정에너지라는장점이있다. 광의적인의미의해양에너지에는조력, 조류, 파력, 해수온도차, 염도차, 해양바이오에너지및해상풍력을들수있다. 하지만통상적으로해상풍력은해양에너지보다는풍력에너지분야, 해양바이오는바이오에너지분야로포함되기때문에협의적인의미로파력, 조력, 조류및해수온도차및염도차를해양에너지분야에서다루고자한다. 480 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 481

255 2. 국내 외시장동향 가. 국내 국내의해양에너지시장은초기에는조력발전에의한주도가예상되었지만, 조력발전의경우댐과같은대규모시설공사에의한환경문제로인해국가적인 R&D 방향은조력에서조류, 파력, 온도차등으로전환되었다. 해양에너지발전시스템은해양이라는특수한환경을극복해야만한다. 따라서기술적타당성을검증하기위해해양에너지개발의선진국들은스케일시험을위한공학수조 (FloWave 등 ) 및실증시험장 (EMEC, NARAC 등 ) 을운용하며그기술력을발전시켜왔다. 우리나라의 R&D 정책은 2013 년이전에는발전기술개발에집중된경향이있었지만, 2012 년해양에너지실해역실증시험장개발을위한타당성조사연구 [ 그림 3/2/8-2] 이후부터스케일및실증시험에대한중요성이대두되었다. [ 그림 3/2/8-3] 파력실해역시험장개념도 출처 : 해양에너지중장기개발계획 국가과학기술심의회운영위원회, 2015 년 < 표 3/2/8-2> 해양에너지상용화를위한국가 R&D 연구현황 구분국가 R&D 과제명연구기간 신 재생에너지 ( 해양 ) 신 재생에너지 ( 해양 ) 신 재생에너지 ( 해양 ) 신 재생에너지 ( 해양 ) 파력에너지실용화기술개발 능동제어형조류발전기술개발 해양에너지실해역실증시험장개발을위한타당성조사연구 파력발전실해역시험장구축 출처 : 국가과학기술지식정보서비스, 한국해양연구원 (03.08~13.12) 한국해양연구원 (11.11~18.02) 한국조선해양기자재연구원 (12.06~13.05) 한국해양연구원 (16.05~19.12) [ 그림 3/2/8-2] 한국형해양에너지테스트베드조감도 출처 : 해양에너지실해역실증시험장개발을위한타당성조사연구, 2014 년 조력발전의상용화는 2011 년부터이미상용화발전단계에진입하였다고판단하고있다. 시화호의시설용량 (254MW/10 기 ) 은세계최대수준이지만시화호를제외한사업 ( 가로림 인천만등 ) 은환경훼손에대한우려로보류된지오래이다. 하지만일부지역에서조력발전소건설의재추진계획을발표하면서시민단체와의논란은계속될것으로보인다. 조류발전은울돌목시험조류발전소 ( 수직축조류발전시스템, 1MW) 의실증에는성공하였으나, 목표발전량이외부환경에의해미달되어준상용화단계수준에도못미 482 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 483

256 쳤다. 그리고경제성이낮은이유로사업자인동서발전이인수를포기하면서철거논 란이있었지만, 한국해양과학기술원이 능동제어형조류발전기술개발사업 을위해 사용연장허가를신청하여운용중이며, 2017 년까지 260 억원을투자해서유속이느 린곳에서도조류발전을할수있는기술을개발하는사업을진행하고있다. < 표 3/2/8-3> 국내조력발전개발계획 구분 평균대조차 (m) 조지면적 (k m2 ) 시설용량 (MW) 연간발전량 (GWh/year) 시화호 ( 수차 10 기, 수문 8 문 ) 552 가동중 가로림만 ( 수차 20 기, 수문 12 문 ) 950 재추진 인천만 ( 수차 44 기, 수문 20 문 ) 2,410 강화 ( 수차 14 기, 수문 4 문 ) 710 재추진 추진현황 공유수면매립기본계획반영진행중 아산만 ( 수차 10 기, 수문 8 문 ) 545 환경조사완료 조류발전은정책적인측면에서민간투자를촉진하기위한제도적장치 (REC 가중 치 ) 가미비하며지지구조물설치비용 ( 육상대비 2.5 배 ) 등경제성을이유로기업참여 가미흡한실정이다. < 표 3/2/8-4> 국내조류발전개발계획 이라할수있으며타에너지원에비해빠르게발전단가가하락하고있어경제성이점차개선되고있다. 파력에너지는우리나라의연안해역에도광범위하게분포하여가용에너지원이풍부하여발전효율의개선, 단지화및복합발전등을통해응용 개발되고있다. 그리고 2003 년에시작된파력발전실용화기술개발사업을통해제주시험파력발전소 ( 진동수주형, 500kW) 가설립및운영중이며, 이를기반으로소형파력발전시스템을개발 (30~50kW, 2016 년 ) 및에너지저장시스템 (ESS) 과연계하여도서지역독립전원으로활용할계획을하고있다. 해수온도차발전기술은냉난방적용을중심으로기술발전에서 2014 년미국, 일본, 프랑스에이어세계 4번째로 20kW 급해수온도차파일럿플랜트제작에성공하면서국내의온도차발전이세계적인수준을향하고있다. 그리고 200kW 급해수의고 ( 高 ) 온도차발전기 (High Temperature Difference Ocean Thermal Energy Conversion) 제작에성공하였고 2016 년 2월 1MW급해수온도차발전상세설계가프랑스선급 (BV: Bureau Veritas) 의실용인증 (AIP) 을획득하였다. 또한이시스템은도서국가 ( 키리바시등 ) 에서건설될것으로도알려졌다. 도서국가에설치 지원된다면실해역운전이력을보유하고향후상용플랜트 (10~100MW) 의해외수출기반으로활용가능하다고판단된다. 해수플랜트연구센터 ( 강원고성 ) 는기존디젤발전냉난방시스템을해양심층수로교체하여연간난방비용이약 12백만원에서약 1.7 백만원으로절감되었다. 그리고 1000RT 급플랜트성능평가를완료하였으며, 2014 년부터시범보급사업을시작하고있다. 구분 시설용량 (MW) 준공계획 ( 발전사 ) 발전소위치추진계획 인천 ( 남동발전 ) 인천시옹진계획중단 인천 ( 에코아일랜드 ) 인천시옹진타당성검토중 완도 ( 중부발전 ) 전라남도완도계획 울돌목 ( 동서발전 ) 전라남도진도실증시험중 대방 ( 남동발전 ) 경남사천예비타당성조사후보류 맹골 ( 동서발전 ) 전라남도진도계획 장죽 ( 동서발전 ) 전라남도진도계획 신규 ( 서부발전 ) - 계획 파력발전은기술적인어려움의극복과발전단가저감을통한경제성의제고가관건 [ 그림 3/2/8-4] 1MW 급해수온도차발전소개념도 출처 : 에너지경제 국산해수온도차발전, 프랑스선급인증, 월 484 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 485

257 나. 국외 국제사회는기후변화에의한피해가증가함에따라 1997 년교토의정서를시작으로 2014 년리마총회까지기후변화문제를해결하기위해지속적으로노력하고있다. 특히신 재생에너지는 [ 그림 5] 와같이전반적인증가추세에있으며, 해양에너지가가장많은투자및성장을보이고있다. [ 그림 3/2/8-6] 해양에너지발전량현황및전망 (TWh) 출처 : IEA. RENEWABLE ENERGY Medium-Term Market Repor Market Analysis and Forecasts to 2020, 2015 년 [ 그림 3/2/8-5] 전세계신 재생에너지투자현황신 재생에너지발전을주도하고있는 EU등은 2020 년이후해양에너지의상용화 상업발전이가능하다고보고있다. 하지만우리나라개발기술은선도국수준의약 79% 수준에머무르고있어전략적투자확대가필요하다는평가이다 (2015 해양에너지중장기개발계획 ). 해양에너지의선도국인영국은해양에너지발전기술의기술적타당성을검증하기위하여 EMEC(European Marine Energy Centre, 2003 년설립 ) 과 NAREC(National Renewable Energy Center, 2002 년설립 ) 및 2014 년 ORE(Offshore Renewable Energy) 등을설립하여해양에너지산업보건, 및안전지침, 인증, 설계기준, 신뢰성, 유지보수, 수명등재생에너지산업의기준을제시하는센터로자리매김하였다. 그결과 2015 년부터실증단지개발이진행되었으며, 2018년부터상업생산초기단계진입및 2023 년이후해양에너지의본격적상업발전을예상하고있다 년이전에는 OECD 국가및미국등의해양에너지발전량이많았으나, 현재아시아국가들의기술적투자및국가별정책지원에힘입어 2017 년이후에는해양에너지발전량은아시아국가가선도할것으로예상된다. 조력발전은상용발전이이루어지고있는유일한해양에너지로현재운용중인조력 발전소는프랑스 Rance, 캐나다 Annapolice, 러시아의 Kislaya Guba 그리고중국 의 Jiangxia 를들수있다 < 표 3/2/8-5>. 그리고호주서북쪽 (Derby 지역 ) 에조력발전 사업이재추진 (1999 년에환경평가가이루어졌지만 2000년, 2002년에부적합판정이 내려짐.) 되고있으며, 현재조건부동의가이루어진상태이다. < 표 3/2/8-5> 운영중인조력발전소현황 발전소명 국가 시설용량 (MW) 최대조차 (m) 준공년도 La Rance 프랑스 Annapolis Royal 캐나다 Jiangxia 중국 Kislaya Guba 러시아 시화호 한국 Derby 호주 계획 해양에너지의누적용량은약 37MW 로 2020 년에는약 318MW 가설치될것으로예상 된다. 특히조류발전과파력발전이주도할것으로예상되며온도차및염도차가그뒤를 이을것으로예상된다. 486 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 487

258 이러한실증시험장의운용이중요시되면서 2013 년에스페인에서는파력발전시스템실해역시험장인 BiMEP(Biscay Marine Energy Platform) 를건설완료하여현재운영중이다. 또한중국정부는 2012년부터해양에너지해상시험장건설을위해약 2.8 억위안 (4,515 만달러 ) 을투자해왔으며, 그결과, 2014 년 11월에첫번째국가급해상시험장은산둥성웨이하이에건설하였다. 그리고 2곳의조류발전시험장과파력발전시험장을건설할예정이다. [ 그림 3/2/8-7] Derby Tidal Power 설계제원일부출처 : 해양에너지중장기개발계획 국가과학기술심의회운영위원회, 2015 년앞서언급하였듯이파력발전및조류발전의풍부한부존량을가진영국은 EMEC, Wave Hub 등을이용한파력및조류발전장치의시험장운용을통해개발제품들의실증 준상용화단계에진입하였다고보고되고있다. 가동물체형파력발전장치의대명사로알려진 Pelamis power 사의 Pelamis는시험장을통해 1만시간동안운용되었으며, 약 200MWh 의전력을생산하였다 ( 출처 : 해양에너지중장기개발계획 국가과학기술심의회운영위원회, 월 ). 3. 기술개발현황해양에너지변환시스템은기술적으로매우다양한방식들이제안되어왔다. 해양에너지원을크게조력, 조류, 파력, 온도차, 복합발전으로나눈다면, 선진국대비국내기술수준은 < 표 3/2/8-6> 과같다. < 표 3/2/8-6> 해양에너지국내외기술상용화수준 구분 조력 조류 파력 온도차 복합발전 해외 상용화 준상용화 실증 실증 시스템검증 국내 상용화 실증 시스템검증 서브시스템검증 개념검증 출처 : 해양에너지중장기개발계획 국가과학기술심의회운영위원회, 2015 년 < 표 3/2/8-7> 해양에너지국내외기술수준 국가 기초연구수준 격차응용 개발연구수준 격차기술수준 격차그룹수준 (%) 격차 ( 년 ) 그룹수준 (%) 격차 ( 년 ) 그룹수준 (%) 격차 ( 년 ) 한국 추격 추격 추격 중국 추격 추격 추격 일본 선도 선도 선도 EU 최고 최고 최고 미국 선도 선도 선도 [ 그림 3/2/8-8] 해양에너지누적설치용량 출처 : THE OCEAN ENERGY SECTOR REPORT, KNOWRES, 2015 년 출처 : 2014 년기술수준보고서, 한국과학기술기획평가원, 2015 년 조력, 조류에너지원은국내에서도많은기술투자와정책방향으로상용화및실증 488 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 489

259 화단계에이르렀지만파력, 온도차, 복합발전은아직연구수준에머무르고있는단계라보고있으며, 해양에너지개발에대한 R&D 투자와정책지원의미흡으로선진국과의기술격차가존재 (5.6 년, 선진국대비 75%) 한다고판단된다. 기술적격차는국가별로에너지원부존량과특성이다르기때문에차이가나겠지만, 신기후체제 (Post- 2020) 가발효되는 2020년을위해전략적인투자와보급정책이반영되어야할것이다. 2015년재생에너지현황보고서에따르면 2014 년의해양에너지추가된용량은거의없다고발표했다. 다만신규설치는실증사업형태로이루어졌으며, 대부분유럽해역에서이루어진것이특징이었다. 그중스코틀랜드는 398MW 조류발전단지 (MeyGen Tidal Stream Project) 를추진중에있으며, 이를위해왕립토지관리위원회는 (UK's Crown Estate) 1,550만달러를투자를계획하고있으며, 추가적인파력과조류기술연구및실증사업을위해공유지를개방하면서해양에너지개발에적극적으로투자가이루어지고있다. [ 그림 3/2/8-9] 해양에너지기술개발단계의특성 출처 : Ocean Energy Europe. Generated through consultation with Ocean Energy Europe and the Ocean Energy Forum; preliminary analysis at October, 2015 년 코들랜드정부는펠라미스웨이브사의연구를진척시키기위해서정부보조금을지원하였으며, 정부자금투입을통하여펠라미스웨이스사의지적재산권과유형자산을취득하였다. 아쿠아마린파워는유럽해양에너지선터 (EMEC) 의오이스터 800 파력설비에대한운용을제외하고사업을축소하였다. 이러한선진국의사례는해양에너지개발및상용화를위해우리나라도고려해야할사항이며, 반드시정책적으로반영되어야할문제로인식해야할것이다. 가. 파력발전파력발전은소규모개발이가능하고설치구조물을방파제로활용할수있어실용적이며한번설치시거의영구적으로사용가능하고공해를유발하지않는장점등이있어영국, 덴마크, 포르투갈을비롯한유럽의여러나라와미국, 일본, 호주등선진국을중심으로 1970 년대부터파력에너지이용기술에대한연구개발이이루어져왔다. 입지선정이어렵고초기제작비가높아적정발전단가책정이어려운문제점이있지만, 에너지변환기술의발전과다양한실해역실증을통해점차파력에너지의상업적활용이가시화되고있다. 파력발전의에너지변환기술은에너지변환원리에따라가동물체형, 진동수주형, 월파형방식이적용되고있으며, 설치형태에따라서착저식 ( 또는고정식 ) 과부유식으로구분하기도한다. 가동물체형은파랑의위치에너지와운동에너지의주기적인상하운동을에너지변환장치를통해기계적인회전운동또는축방향운동으로변환하여전기를생산하는발전방식이다. 이방식은수면의움직임에따라민감하게반응하도록고안된여러형태의기구를사용하여파랑에너지를물체에직접전달하고, 이때발생하는물체의움직임을전기에너지로변환하는방식으로파력발전의가장오래된형태이다. 하지만 [ 그림 3/2/8-9] 에서나타난것처럼기술개발에서상용화단계까지많은연구및기술에대한검토가필요하다 년해양에너지분야는상용화를위한혁신이있던시기였지만산업계는어려움에직면한시기였다. 특히해양에너지개발에선두에섰던펠라미스웨이브파워 (Pelamis Wave Power) 와아쿠아마린파워 (Aquamarine Power) 는각각파산관리와사업축소라는어려움에직면하게되었다. 결과적으로스 진동수주형파력발전은파도가진행하는힘또는파도의상하운동을이용하여공기를압축하여활용하는방식으로파랑에너지에의해발생된공기의흐름으로터빈을회전시켜전기를얻는파력발전방식이다. 입사파가장치의전면에서반사되어중복파가형성된다. 이때발생하는수면의상하움직임이장치전면의개구부를통해공기실내로전달되어공기실안의공기가압축 / 팽창을반복하게되면, 이에의해 490 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 491

260 공기실상부노즐부분에공기의흐름이발생하게된다. 월파형파력발전은파랑의진행방향전면에사면을두어파랑에너지를위치에너지로변환하여저수한후형성된수두차를이용하여저수지의하부에설치한수차터빈을돌려발전하는방식이다. 실해역에설치되어운용중인진동수주형파력발전시스템은 Wavegen 사 ( 영국 ) 의 Limpet, WavEC사 ( 포르투갈 ) 의 Pico 플랜트, JAMSTEC( 일본해양과학연구원 ) 의 Mighty Whale 등이있으며월파형파력발전시스템으로는대표적인 Wave Dragon 사 ( 덴마크 ) 의 Wave Dragon 은 1.5MW 실증플랜트를제작하여활발한실해역실증이진행중인부유식플랜트로상용모델단위모듈의발전용량은 4MW, 7MW가있다. 최근가장활발한기술개발이진행되고있는가동물체형파력발전시스템은다양한원리들이적용되어서로다른기술적특징을갖는다수의실증플랜트가실해역에서시험되고있다. Wavestar 사 ( 덴마크 ) 의 Wavestar 는고정플랫폼에서운용되는단순한구조의발전장치를개발하여 100kW 급모델의실증에성공했다. Eco Wave Power사 ( 이스라엘 ) 에서는연안의방파제에부착하는방식의 Wave Clapper와 Power Wing을개발했으며다수의장치를연결하여 1MW 용량을확보하는것을목표로하고있다. Carnegie Energy 사 ( 호주 ) 에서는 1MW급 CETO를개발하여 2017 년에설치를하는것을목표로하고있다. Aquamarine Power 사 ( 영국 ) 의 Oyster 는해저면에위치한바닥구조물과힌지로연결된연직구조물의파랑에의한진자운동식발전장치를개발하여실증에성공했다. [ 그림 3/2/8-12] Wavestar( 덴마크, 가동물체형 ) [ 그림 3/2/8-13]CETO6 ( 호주, 가동물체형 ) [ 그림 3/2/8-14] Wave Clapper [ 그림 3/2/8-15] Power Wing ( 이스라엘, 가동물체형 ) ( 이스라엘, 가동물체형 ) 국내의파력발전기술중진동수주형과가동물체형파력발전기술은실증단계에진 입하고있으며, 월파형파력발전은설계기반기술을확보하고있는수준으로평가된 다. 파력발전세부기술별국내기술개발현황을요약하면 < 표 3/2/8-8> 과같다. < 표 3/2/8-8> 우리나라의파력발전기술개발현황 (2016 년초기준 ) 세부기술국외현황국내현황 [ 그림 3/2/8-10] Limpet( 영국, 진동수주형 ) [ 그림 3/2/8-11]MightyWhale( 일본, 진동수주형 ) 파력발전적지 / 환경영향평가기술 - 파랑분포시뮬레이션에의한파력에너지분포지도를작성하고, 실증플랜트에의한환경영향모니터링실적보유 - 국내연안해역의파력에너지밀도지도기작성및환경영향평가기술보유 492 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 493

261 세부기술국외현황국내현황 파력에너지집적, 흡수, 변환기술 - 진동수주형, 가동물체형, 월파형등다양한발전장치의실해역검증완료 - 개방해역적용성이우수하고, 대규모단지화에유리한파력발전시스템기술개발에집중 - 진동수주형파력에너지변환장치공기챔버와웰즈및임펄스공기터빈설계기술확보 - 월파형파력발전에너지변환장치설계기반기술확보 - 가동물체형파력발전에너지변환장치설계기반기술확보 ( 한국해양과학기술원, 2016 년 ) 및가변식진동수주형 ( 한국전력연구원, 2011년 ) 파력발전시스템등이개발되고있다. 파력발전구조물설계및시공기술 - 케이슨형, 부유식, 잠수식등파력발전구조물설계및시공경험보유 - 해상풍력및조류력과의복합발전구조물기술개발진행중 - 파력발전실해역실증시험장운용 (EMEC, Wave Hub) - 부유계류식진동수주형파력발전구조물의실해역설치사례 - 고정플랫폼방식가동물체형파력발전구조물의실해역설치사례 - 조선해양및해양토목등경쟁력있는관련산업기술보유 [ 그림 3/2/8-16] 60kW급부유식파력발전시스템 ( 한국해양과학기술원 ) [ 그림 3/2/8-17] 30kW급진자형파력발전시스템 ( 화진기업 ) 파력발전발전기및전력제어기술 - 파력발전을육전에연결운용 - 파력발전시스템최적운용및대규모단지연계운용진행중 - 파력발전시스템의전력계통연계를위한제어및모니터링시스템기반기술연구시작단계 파력발전시스템운용및유지보수 - 실해역실증시험경험을토대로운용및보수유지기술보유 - 포르투갈에서가동물체형파력발전시스템상용운영시작 (2008) - 스웨덴에서가동물체형파력발전시스템상용운영시작 (2016) - 60kW 급진동수주형파력발전시스템제작및실해역설치사례 - 30kW 급가동물체형파력발전시스템제작및실해역설치사례 - 300kW 급가동물체형파력발전시스템개발중 - 500kW 급진동수주형파력발전시스템제작및실해역설치사례 [ 그림 3/2/8-18] 300kW급부유식진자형파력발전시스템 ( 한국해양과학기술원 ) [ 그림 3/2/8-19] 500kW급착저식진동수주형파력발전시스템 ( 한국해양과학기술원 ) 국내에서최초로개발된파력발전시스템은 60kW 급부유식진동수주형파력발전기 ( 한국해양연구원, 2001) 인주전A호이며이후 150kW 등부표용부유식소형파력발전기인 BBDB (Backward Bent Duct Buoy, 한국해양연구원, 2006), 250kW 나선암초형월류파력발전기술개발 ( 한국해양연구원, 2010 년 ) 등이개발되어실해역실증시험이수행되었으며 30kW 급가동물체형파력발전기 ( 화진기업, 2013 년 ) 가개발되어 2016 년현재실해역실증시험이수행되고있다. 국내에서 2016 년현재개발이진행중인파력발전기술은천해연안적용에유리한 500kW급착저식진동수주형 ( 한국해양과학기술원, 2013 년 ), 300kW급부유식진자형 나. 조력발전조력발전이란, 조석이발생하는하구나만을방조제로막아해수를가둔후, 조석시발생하는해수면의상승하강현상을이용하여수차발전기로발전하는방식이다. 조지식조력발전 ( 방조제를축조하여해수저수지를만든후발전하는타입 ) 은일반적으로조지의수에따라단조지식과복조지식으로구분되며, 조석의이용횟수에따라단류식과복류식으로나뉜다. [ 그림 3/2/8-20] 은시화조력발전소를나타낸것으로대표적인단류식발전소이다. 494 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 495

262 [ 그림 3/2/8-21] Rance 조력발전소 ( 프랑스 ) [ 그림 3/2/8-22] Annapolis 조력발전소 ( 캐나다 ) [ 그림 3/2/8-20] 시화조력발전소출처 : 단류식은조지내의수위가외해수위보다높을때해수를내보내면서발전하는낙조식단류발전과외해수위가조지내의수위보다높을때해수를채우면서발전하는창조식발전으로나뉘며, 복류식은낙조와창조를함께이용하는방식이다 년현재가동중인각국의조력발전소중대표적인것으로는 1967년준공된프랑스의 Rance 발전소 ( 시설용량 240MW), 1968년준공된러시아의 Kislaya Guba 발전소 ( 시설용량 400kW), 1984년준공된캐나다의 Annapolis 발전소 ( 시설용량 20MW), 그리고중국의 Jiangxia 발전소 ( 시설용량 3.2MW) 를들수있다. 이들의공통적특징은모두대규모조력개발을위한시험발전소로건설되었다는점이다. 즉, 프랑스의 Rance 조력발전소는 Chausey섬개발, 러시아의 Kislaya Guba 발전소는 Tugur만과 Mezen 만개발, 캐나다의 Annapolis 발전소는 Fundy 만개발, 그리고중국의 Jiangxia 발전소는중국동해안의조력개발을위한연구, 건설및가동경험축적을위한전초단계로볼수있으며, 대규모조력개발에따른시행착오를최소화하기위한목적을갖고있다. 또한이들대규모조력개발에대한타당성조사가 1960 년대에실시되었다는점도공통점이라할수있다. 우리나라는 1980 년대에가로림만을중심으로서해안조력발전에대한개략적인타 당성조사를수행하였고, 2005 년가로림만의조력발전타당성정밀조사를시작으로 인천만, 강화만, 아산만지역의해양특성상세조사와조력발전소개념설계를실시하였다. 하지만시화호건설로인해발생한환경문제로인해대규모조력발전사업 ( 가로림 인천만등 ) 은보류된지오래이지만일부지역에서조력발전소건설의재추진계획을발표하면서시민단체와의논란은계속될것으로보인다. 조력발전은재생에너지중유일하게상용화가가능한에너지원이지만대규모의공사로인한환경문제의발생이예상됨에따라상용화가쉽지않는사업이다. 그래서대부분의국가에서조력발전의건설을유보하거나부적합판정이나며, 조건부건설을허용하는등다양한이유로계획부터건설까지그시간이오래된다. 국내의조력발전은기술개발현황은세계최대규모인시화호조력발전소를완공하여가동하고있지만, 터빈의국산화개발은답보상태로평가되고있다. < 표 3/2/8-9> 우리나라의조력발전기술개발현황 (2016 년기준 ) 세부기술 조력발전적지 / 환경영향평가기술 국외현황 국내현황 조력발전소세부기술개발현황 - 프랑스, 캐나다, 영국을중심으로조력발전을위한연구조사기술확립 - 국내주요조력발전후보지에대한잠재에너지량산정 ( 가로림만, 천수만, 인천만, 해주만등 ) - 조력발전발전량및가동률산정기술보유 - 해양특성평가를위한현장조사, 자료분석, 수치및수리모형실험기술보유 - 해양오손생물저감기술확보 496 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 497

263 세부기술 조력에너지집적, 흡수, 변환기술 조력발전구조물설계및시공기술 조력발전발전기및전력제어기술 조력발전시스템운용및보수유지 다. 조류발전 국외현황 국내현황 국외현황 국내현황 국외현황 국내현황 국외현황 국내현황 조력발전소세부기술개발현황 - 벌브형및 Straflo 형수차를중심으로한변환기술기확보 - 조지식발전방식에대한설계, 시공능력확보 - 부체식 / 압축공기식관련기반기술미확보 - 벌브형수차변환기술개발미실증진행중 - 실해역실증구조물설계및시공기술확보 - 해양이외지역에서의발전시설건설기술과항만시설건설기술은충분 - 시화호조력발전소를통해구조및설계및시공기술확보 - Schneider 엔진등고효율의발전장치개발및실용화를토대로전력관련기술기확보 - 조력발전용발전기는대부분외국에서수입하여설치시공 - 전력계통과연계한조력발전발전기제어기술은현재시화호조력발전소운영을통해기술확보 - 프랑스, 러시아, 캐나다, 중국등에서는이미시험발전소를운영하고있어관련기술축적 - 모니터링및원격제어기반기술은확보되어있음 - 시화호조력발전소운영및보수유지진행 - 최적운영에필요한인자도출및프로그램화 - 조위예측기술확보 조력발전이조력댐을만들고조지와외해사이의낙차를이용하여발전하는것과는달리조류발전은조류의흐름이빠른곳을선정하여그지점에수차발전기를설치하고, 자연적인조류의흐름을이용하여설치된수차발전기를가동시켜발전하는기술이다. 해양에대규모댐을건설할필요없이발전에필요한수차와발전장치를설치하기때문에비용이적게드나, 조류가빠른지역에발전장치를설치해야하기때문에적지대상해역은제한적이며조력발전과같은대규모의적용이어렵다. 조류발전의큰장점은날씨변화나계절에관계없이발전량예측이가능하여신뢰성있는에너지원으로활용이가능하다. 또한해수유통이자유롭고해양환경에미치는영향이거의없어조력발전보다더환경친화적인것으로간주된다. 조류발전터빈은터빈의회전방향에따라수평축터빈과수직축터빈으로분류되며, 수평축인경우일방향흐름, 하천과같이일정한흐름을유지하는경우에유리하고, 수직축인경우는조류와같이흐름의방향이변하는경우에유리하다. 수차의고정방식에따라서도조류발전형식이구분된다. 현재많이알려진파일고정식과계류삭을사용하는계류고정식그리고자체무게로시스템을고정하는자중고정식으로나눌수있다. 일반적으로조류발전은유속이 1m/s 내외인곳에서도가능하나, 경제성있는발전을위해서는최소한 2m/s 이상인곳을후보지로선정한다. 조류발전의상용화는아직까지이루어지지않고있으나, 다양한방식의조류발전시스템이개발되고있으며, 활발한실해역실증이진행중이다. 기술개발이가장활발한국가는영국으로 Marine Current Turbines(MCT) 사는 2003년 300kW 급조류발전시스템을실해역에설치하여운영한바있으며, 이를확장하여한쌍의터빈으로이루어진 1.2MW 급조류발전시스템을 2008년에제작설치한바있다. 영국의 Nova Innovation 사는 2010 년 30kW 급수평축터빈방식의 NOVA 30을개발하여송전망에연결하는시험을완료했으며이를바탕으로대수심용 100kW 급 NOVA M100 을개발하고있다. 영국의 ATLANTIS 사에서는 2012 년 1MW급수평축터빈방식의 AR 1000을개발했으며이를바탕으로 1.5MW 급모델인 AR1500을개발하고있다. 동사는이밖에도덕트를사용한수평축터빈방식의 AS 시리즈와 AQUA FOIL( 체인에연결된다수의날개 ) 을사용하는 AN 시리즈등다양한방식의조류발전장치를실증단계수준까지개발한상태이다. 영국의 OpenHydro 사는덕트를사용한 2MW급수평축터빈방식의조류발전시스템을개발하여영국의 EMEC와캐나다의 FORCE 시험장에서실해역시험을수행했으며향후 2020년까지단계적으로캐나다와영국에각각 300MW 급의발전단지를구축할계획이다. 프랑스의 Alstom사는 2010 년 500kW 급수평축조류발전기를개발한것을토대로 2013 년 1MW급모델을개발하여실증을완료했으며 2016 년현재 1.4MW 급수평축조류발전장치를개발하고있다. 영국의 Scotrenewable 사는부유식플랫폼의 2MW급수평축조류발전장치를개발하여 EMEC 에서실증을완료했다. 수직축터빈으로는일본에서많이연구된다리우스수차, 캐나다에서연구된데이비스수차, 미국에서개발된헬리컬수차등이있다. 그밖의방식으로는영국 EBT 사가 2002 년 150kW Stingray 형태의조류발전실험을성공리에수행하였고, 5MW 급조류발전단지를상용화할계획을갖고있으며, SMD Hydrovision 사는조류의입사방향변화에자체적으로방향을조절할수있는 1MW 계류식조류발전을개발하였다. 한편캐 498 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 499

264 나다정부의지원하에 Fundy 만에위치한 FORCE 시험장에서 Open Hydro, Alstom, MCT, Atlantis 등의 1MW 급대형조류발전기가 2016 년현재시험운용중이다 년현재국내에서개발이진행중인조류발전기술은한국해양과학기술원이 2003년울돌목에설치한소형헬리컬수차방식의조류발전시스템이시초로써, 이를확장하여 1MW급의조류발전시스템이울돌목에건설되어운용중에있다. 또한 2006 년부터부유식조류발전기술에관한연구가진행되어 100kW 급실증플랜트의실해역설치를수행한바있으나공유수면사용상의문제등으로운용이중단된상태이다. 조류발전이용세부기술별국내기술개발현황을요약하면 < 표 3/2/8-10> 과같다. [ 그림 3/2/8-23] ATLANTIS AR1500( 영국 ) [ 그림 3/2/8-24] ATLANTIS AS140( 영국 ) [ 그림 3/2/8-29] 울돌목 1MW 조류발전시스템 [ 그림 3/2/8-30] 100kW 급부유식 HAT [ 그림 3/2/8-25] ATLANTIS AN 시리즈 ( 영국 ) [ 그림 3/2/8-26] Openhydro 덕트식조류발전기 ( 영국 ) < 표 3/2/8-10> 우리나라의조력발전기술개발현황 (2014 년초기준 ) 세부기술국외현황국내개발현황 조류발전적지 / 환경영향평가기술 - 프랑스, 캐나다, 영국, 오스트리아를중심으로조류발전을위한연구조사기술확립 - 국내주요조류발전후보지에대한잠재에너지량산정 - 조류발전발전량및가동률산정기술보유 - 해양특성평가를위한현장조사, 자료분석, 수치및수리모형실험기술보유 [ 그림 3/2/8-27] ALSTOM 1.4MW 급 조류발전기 ( 프랑스 ) [ 그림 3/2/8-28] Scotrenewable SR2000( 영국 ) 조류에너지집적, 흡수, 변환기술 - 수직축및수평축수차를중심으로한변환기술기확보 - 덕트형및기타플랩핑타입의에너지변환기술연구진행 - 수직축, 수평축발전방식에대한설계, 시공능력확보 - 덕트형및기타발전장치방식에대한관련설계기술개발진행중 500 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 501

265 세부기술국외현황국내개발현황 조류발전구조물설계및시공기술 조류발전발전기및전력제어기술 조류발전시스템운용및보수유지 - 착저식, 부유식, 계류식등다양한방식의실해역실증구조물설계및시공기술확보 - 최대 2MW 급발전장치설계및실증 - 수중발전기등고효율의발전장치개발및실용화를토대로전력관련기술기확보 - 피치제어및 Yaw 제어시스템등의시스템제어기술기확보 - 영국, 프랑스, 캐나다등에서는이미상용화전단계의시험발전을하고있으며관련기술축적 - 해양이외지역에서의발전시설건설기술과항만시설건설기술은충분 - 실해역실증시험을통한설계시공능력배양부족 - 착저식및부유식구조물설계및실증경험 - 실증시험장확보를통한구조물설계및시공기술확보가시급 - 조류발전용발전기는대부분외국에서수입하여설치시공 - 전력계통과연계한조류발전발전기제어기술개발진행 - 피치제어및 Yaw 제어기술개발진행 - 모니터링및원격제어기반기술은확보되어있음 - 시험조류발전소운영및유지보수기술확보진행 진행중인연구사업으로는해양과학기술원컨소시엄이해양에너지발전단지 (Tidal Farm) 구축에적합한형태의 200kW 급능동제어형조류발전시스템개발사업을착수하여, 2016 년실해역설치를목표로현재최적의발전방식을검토중에있다 년에는한국조선해양기자재연구원 (KOMERI) 주관으로국내조류발전테스트베드 (Test Bed) 구축을위한 " 해양에너지실해역실증시험장개발을위한타당성조사연구 " 를수행하였으며, 향후국내외에서개발되는조류발전장치의해상시운전을효율적으로수행할수있는기반을마련하고있다. 해수온도차발전의역사를나타낸것이다. < 표 3/2/8-11> 해수온도차발전역사 연도내용비고 1974 년 Sun-Shine 계획의일부인온도차발전기술개발추진일본 1979 년 50kW 해상형폐순환식 Mini-OTEC 설치미국 ( 하와이 ) 1981 년국제협력사업 100kW 급폐순환식 OTEC Nauru 공화국설치일본 (Thoshiba &TEPC) 1982 년 50kW 급육상형폐순환식 OTEC 실증플랜트일본 ( 도시바 ) 1982 년 75kW 급육상형폐순환식 OTEC 실증플랜트일본이마리 ( 사가대 ) 1993 년 2009 년 210 kw 육상형개순환식온도식발전시스템완공 Naural Energy Laboratory of Hawaii Authority(NELHA) Small scale 개발및 10MW급해수온도차발전시설건설 Lockheed Martin 社 &Makai Ocean Engineering 社 미국 ( 하와이 ) (1998 년까지가동 ) 미국 ( 하와이 ) 2013 년 50kW 급파일럿플랜트설치및운전일본 ( 오키나와쿠메지마 ) 2013 년 15kW 급파일럿플랜트설치및운용프랑스 ( 마르티니크섬 ) 2014 년 20kW 급해수온도차파일럿플랜트제작에성공한국 ( 선박해양플랜트연구소 ) 2015 년 200kW 급해수고온도차발전기제작성공한국 ( 선박해양플랜트연구소 ) 2015 년 1MW 급해수온도차발전상세설계실용인증 (AIP) 획득한국 ( 선박해양플랜트연구소 ) 라. 해수온도차발전 해수온도차발전의개념은프랑스기술자 Jacques Arsene d Arsonval 에의해 100 여년전처음제안되었으며, 초기연구는프랑스에서가장활발히진행되었다. 이후 1973 년에에너지파동 ( 석유파동 ) 을겪으면서해수온도차발전은미국과일본을중심으로본격적인기술개발이시작되었다. < 표 3/2/8-11> 은 1970 년부터현재까지 [ 그림 3/2/8-31] 해수온도차발전 Closed cycle 시스템개념도 출처 : 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 503

266 해수온도차발전은해수표면의온도와심해 ( 약 700m 깊이 ) 의온도차를이용하여발전하는방식이다. 해양의상층부는온도분포가연간 20~30 정도로거의일정한온도를가지며심층 (500~1000m) 의온도는 2~7 정도이다. 따라서해수의표층과심층사이의온도차에의한액체와기체간상변환이가능한물질을작동유체로이용하고, 작동유체를증발시켜터빈을구동하여전력을얻고다시작동유체를응축하는방식으로발전하는기술을해수온도차발전 (OTEC: Ocean Thermal Energy Conversion) 이라한다. 해수온도차발전시스템은작동유체로저온비등냉매를사용하는폐순환시스템 (Closed-Cycle System) 과저압의증발기를이용하여온수자체를작동유체로사용하는개방순환시스템 (Open-Cycle System) 으로구분되며, 혼합순환시스템 (Hybrid- Cycle System) 이사용되기도한다. 해수표층의온수를사용하여암모니아나프로필렌같은비등점이낮은작동유체를증발시켜터빈을돌려발전하는폐순환시스템과해수표층의온수를작동유체로직접사용하는개방순환시스템, 폐순환과개방순환시스템의장점을결합한것으로열원을최대로사용하도록설계하여전력과담수를동시에얻게하는혼합형시스템으로구분할수있다. Heat Pump) 로구성된다. 또한냉각시스템에이용되는냉동기의응축기부분에서공기열원대신에해수열원을이용하여냉매를냉각시킴으로써냉동효과를증대시키고시스템의효율을높일수있다. [ 그림 3/2/8-33] 50kW 파일럿플랜트 ( 일본 ) [ 그림 3/2/8-34] 200kW급고온도차발전 ( 한국 ) 마. 해수염도차발전 해수염도차발전은담수 (Fresh Water) 와해수 (Sea Water) 가만날때생기는압력을이용한발전으로네덜란드, 노르웨이등유럽을중심으로 블루에너지 (Blue Energy)' 또는 블루전력 (Blue Electricity)' 으로통용되고있다. 하지만유엔 (United Nation, UN) 이인정하는해양신 재생에너지로등재되지않아세계여러국가의정부, 기업, 연구소등이염분차발전통합네트워크 (INES, Intergrated Network Energy form Salinity gradient Power) 를만들어등재하려는노력을기울이고있다. [ 그림 3/2/8-32] 해수온도차발전 Open cycle 시스템개념도출처 : 해수온도차를이용한냉난방시스템은해수온도와대기온도와의차를이용하여대기온도를냉각또는가열하는공기히트펌프 (Air Heat Pump) 와해수를이용하여냉난방계통내에순환되는냉온수를냉각또는가열하는해수열원히트펌프 (Sea Water 염도차발전 (Salinity Gradient Power) 은기존발전소들의단점이라할수있는에너지원저장불가와환경오염그리고폭발위험등의문제를해결할수있는장점을가지고있다. 또한해수와담수가있으면언제든지발전이가능해그자체를대용량에너지저장개념으로이용할수있다. 염도차발전방식은두가지로나눌수있는데, 반투막 (Membrane) 을사용하여해수와담수사이의삼투압을이용하는압력지연삼투발전 (Pressure Retarded Osmosis, PRO) 과전기 -화학적인에너지전환방식인역전기투석발전 (Reverse Electrodialysis, RED) 으로구분된다. 504 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 505

267 이고 2011년에 Afsluitdijk 지역에있는 IJsselmeer 인공호수에일본후지필름이투자에참여하여, 두번째시험공장이설립되었다. 또한 Breezanddijk 에위치한시험공장에서는 500kW 전력이생산가능한상태이다. REDstack 社는네덜란드물연구소 (WETSUS) 가설립한회사로현재 50kW 급의설비를개발중이며, 2018 년부터 200MW 의플랜트를건설할계획이다. [ 그림 3/2/8-35] 해수염도차발전개념도 출처 : 압력지연삼투발전 (Pressure Retarded Osmosis, PRO) 은하천이바다로흘러가는지점에서반투막을설치하여농도가낮은담수를농도가높은해수쪽으로이동시키는방식이다. 역전기투석 (Reverse Electrodialysis, RED) 발전은전기를이용해용액의이온을제거하는전기투석원리의역방향으로, 양이온교환막 (Cation Exchange Membrane, CEM) 과음이온교환막 (Anion Exchange Membrane, AEM) 이병렬로배치된구조를통해해수와담수를통과시킬때, 양이온교환막으로나트륨이온 (Na + ) 이이동하고음이온교환막으로염소이온 (Cl - ) 이이동하게된다. 이때이온교황막사이에전압이생성되고산화전극과환원전극에서산화-환원작용을통해전자가흐르게되어전기가발생하게된다. [ 그림 3/2/8-36] 해수염도차발전소 ( 노르웨이 ) [ 그림 3/2/8-37] 염도차발전생산설비 ( 네덜란드 ) < 표 3/2/8-12> 우리나라의해수염도차이용기술개발현황 세부기술국외현황국내개발현황 해수염도차이용적지 / 환경영향평가기술 - 환경에대한영향이적어언제든지발전가능하다는장점. 염분차발전은노르웨이와네덜란드를중심으로연구를진행 - 미국, 일본싱가포르등파일롯플랜트및연구실규모로연구 - 국내염분차발전이경제성및, 기술발전속도, 재생에너지원으로써의가능성등세밀한조사가필요함 - 새만금과낙동강하구등이적합한지역으로평가 현재해수염도차발전은노르웨이, 네덜란드, 미국, 일본, 싱가포르를비롯한여러국가에서연구실및파일럿규모의연구가진행되고있지만상용화단계에는이르지못하고있다. 해수염도차발전의압력지연삼투방식의프로토타입플랜트는노르웨이 Statkrft 사가단독공정형태로건설하였으며, 실제전력생산은 2~4kW 이다. 네덜란드는염도차발전을개발하기좋은입지조건을갖추고있어, 정부의적극적인기술개발투자 ( 재생에너지중약 3%) 가이루어지고있다. 네덜란드은현재 Halingen 지역에있는 Frisia 소금공장에서역전기투석방식발전이시험운전중 해수염도차이용에너지변환기술 - 프랑스 : University Lyon 의 Lyderic Bocquet 가 Boron Nitride nanotube membrane(bnnt) 를개발 - 새로운분리막만및시스템개발을통해발전량향상 (2013.Nature) - 네덜란드 :CRE(Capacitative- Reverse Electrodiaysis) 개발, 기존금석전극및 Redox 물질을사용하지않고 AC(Activated carbon) 을자용하여출력량증가및친환경재료사용 - PRO 염분차발전을위한핵심분리막개발이이루어지지않음 - Red Cell 의효율극대화기술연구가중요하며, 이는단위면적당출력을최대화시켜발전시스템구축을위한연구진행 - 코어쉘전극기반축전식해수탈염기술 - 축전식탈염수처리기술개발진행 - 역전기투석방식의 500W 급염분차발전기스택개발성공 506 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 507

268 세부기술국외현황국내개발현황 해수염도차이용시스템설비기술 - 일본 : Pro 염분차발전플랜트제작테스트 - 최초로실용화시설을가동할계획으로일본우미노나카미치나타해수담수화센터근처에건설예정 - 노르웨이 : Statkraft 사가 2009 년 PRO 발전플랜트를건설, 2MW 파일럿플랜트건설계획중단 - 네덜란드 : 재생에너지중약 3% 를염도차발전에투자,Redstack 사는현재 50kW 급의설비를개발, 2018 년부터 200MW 의플랜트건설계획 - 에너지기술연구원에따르면제주글로벌연구센터에서 PRO 와 RED 연구수행 년 50Kw 급실증염분차플랜트건설완료 년까지 20kW 급염분차파일롯플랜트핵심기술개발및전기충전인프라에연결실증계획 장이지만, 점차개발도상국, 브라질, 인도, 남아프리카공화국등이신규설비건설에 큰비중을차지했으며, 특히 2014 년중국은재생에너지보급을선도했다. 일본은압력지연삼투발전을최초로실용화하여시설을가동할계획으로일본우미노나카미치나타해수담수화센터근처에건설예정이다. 출력은약 100kW 로대규모태양광발전소와비교하면소규모이지만기상에관계없이 24시간발전이가능하므로가동률이태양광, 풍력의 4배이상인 85% 로안정적이며발생한전력은규슈전력에판매할계획이다. 우리나라는새만금과낙동강하구등이적합한지역으로평가되고있다. 에너지기술연구원에따르면제주글로벌연구센터에서 PRO(Pressure retrarded Osmosis) 와 RED(Reverse Electrodialysis) 연구를수행중이며, 2015 년 50kW 급실증염분차플랜트를건설하였고, 2020 년께는 200MW급상용화발전소를건설한다는계획이다. 출처 : Renewables 2015 Global Status Report, 2015 년 [ 그림 3/2/8-38] 2014 년국가별신 재생에너지투자 [ 그림 3/2/8-39] 신기후체제진행과정 4. 국내 외보급현황개발도상국의에너지소비가증가하고유가가급락하는상황이지만해양에너지의성장은뚜렷하게나타났다. 또한전세계에너지사용량증가했지만이산화탄소배출량은 40년만에처음으로안정세를유지하고있다 (2015 재생에너지현황보고서 ). 이는많은국가들이신기후체제를위한자발적인노력과정책이성과를이루고있는상태라보여진다. 신 재생에너지는여전히유럽및미국등일부국가에게중요한시 출처 : 해양에너지중장기개발계획 국가과학기술심의회운영위원회, 월 전세계해양에너지는 2020 년 3.6GW, 2050 년 303GW 가건설될것으로예상하고있다. 해양에너지보급에앞장서는영국은 2050 년까지국가전력수요의 10% 를해양에너지로공급 ( 파력 6%, 조류 4%) 한다는계획과이에따른제반시설을마련하고있다. 미국은해양에너지 R&D예산을지속적으로확대하고있으며 (2014 년 R&D 예산 450억 ), 2050 년전력수요의 7% 를파력발전으로만공급할것으로계획하였다. 일본은 2011년후쿠시마원전사고이후 2030 원전제로안 ( 제2차 (2013~2017 년 ) 해양기본 508 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 509

269 계획 ) 을채택하고해양재생가능에너지이용촉진을위한 5대추진분야를제시하였다. 이처럼각국가마다자국의환경적특성과경제성을고려하여에너지원별로차별화된추진전략을수립하여기술개발을추진하고있다. [ 그림 3/2/8-40] 해양에너지기술개발발전단계 출처 : Wave and Tidal Energy Strategic Technology Agenda, 2015 년 초기해양에너지개발은연안중심에서개발이이루어졌다. 하지만 2011 년후쿠시마원전사고와기후변화에대한경각심으로신 재생에너지에대한개발관심이높아지고, 선진국과개발도상국의에너지수요증가와맞물려해양에너지발전장치는대형화및단지화되기시작하였으며, 이제는원해 ( 遠海 ) 에서사용가능한기술이개발되고있다. 그러나아직까지해양에너지발전시스템은해양이라는특수한환경을극복하고안정적인전력생산을위해많은기술적검증이필요하다. 기업 FloWave Test tank (Scotland) EU Ocean Energy Forum Carnegie Wave Energy (Australia) Nova Innovation (Scotland) Tocardo (Netherlands) Atlantis Resources (UK/Singapore) OpenHydro (France) 내용 년애딘버러대학 (University of Edinburgh) 에해양시뮬레이션설비 - 모의실험을통해실해역실험중발생하는막대한비용및잠재적리스크를감소 - 목적 : 해양에너지개발에서잠재적인위험요소를해결, 협력하기위한방안모색, 정부와개인사업의연구개발강화와투자위험성의공유 - Perth Project : 상호연결된파력발전장치인 CETO 5 를설치함. CETO5 는전력생산과해수담수화기능이포함된파력발전장치 - 30kW 조류발전장치가 Shetland 의 bluemull Sound(Scotland) 에설치되었는데, 주목할점은정부의지원을받고지역사회가소유하게된최초의조류발전기 - Nova Innovation 과협력업체인 ELSA(Belgium) 는같은지역에 100kW 조류발전단지 (500kW) 를건설할예정 - 네덜란드조류시험센터 (Dutch Tidal Testin Center) 와 Tocardo 가협력해서계통연계형조류발전장치설치하고 300kW 설비를 2MW 까지확장할계획 - Zhejiang 성해양사업의일환으로 Dongfang Electrical Machinery( 중국 ) 과함께 1MW AR1000 의시험을위해계약체결 - Dongfang Electrical Machinery 는 Atlantis Resources 와 Lockheed Martin(USA) 가설계한 AR1500(1.5MW, active rotor pitch control and full nacelle yawing capbility) 을생산예정 - MeyGen project(scotland) 에참여하면서계통연계용해저케이블설치를위한육상시설건설 - M e y G e n 1 단계사업에 3 기의 1. 5 M W 조류발전터빈을 A n d r i t z H y d r o Hammerfest(Norway) 와공급하기로계약체결 - Openhydro( DCNS 의자회사 ) 로 Alderney 신 재생에너지와 300MW 조류발전사업에협력하기로하고, Race Tidal Ltd. 를합작투자회사를설립하여 2MW 터빈 150 기를활용할계획 - Brittany( 프랑스 ) 의테스트결과를활용하여 EDF( 프랑스 ) 와 2 기의 Turbine 을 2015 년시범사업에활용하기로결정하고향후준상업화단계로이를것으로기대 < 표 3/2/8-13> 년주요해양에너지개발현황 기업 Pelamis Wave Power (Scotland) Aquamarine Power (Scotland) 내용 년파력발전장치개발을위한재원마련에실패하면서파산관리에들어감. - 스코틀랜드정부는파력발전장치의개발을위해정부예산에서일부직원의보수를지원 - 이에스코틀랜드정부는 2,200 만달러를지원해지적재산권및 Pelamis 유형자산을획득 - EMEC(European Marine Energy Center) 에 Oyster 800 을운용하기위한팀을제외한나머지사업축소 - Oyster 800 의기대이상의실적을나타내고있으며, WavePOD 와함께다른기관과협력하여차세대장치도개발할계획 Alstom (France) Nautricity (Scotland) Magallanes Renovables(Spain) - Brittany( 프랑스 ) 에서 GDF Suez( 프랑스 )dhk 함께 Raz Blanchard(Alderney Race) 조류시범사업에새로운 4 기의터빈을공급하기로결정 - 500kW Dual-rotor contra-rotating marine turbine(cormat) 시험을완료 - EMEC 의 Fall of Warness 부지에서계통연계시험을검증 - EU 의지원을받은 Marinet 사업에서부유식 ATIR 터빈을해상시험을실시 많은보고서에따르면국가별 R&D 투자와정책의반영으로 2020 년이후에는조 류, 파력등해양에너지의상용화가가능하다고밝히고있다. 하지만 2014 년해양에 너지발전기술의선도기업인펠라미스웨이브 (Pelamis Wave) 와아쿠아마린 (Aqua Marine) 의파산관리와해양에너지사업축소는해양에너지개발을하고있는국가 510 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 511

270 및산업계가생각해야할중대한문제이다. < 표 3/2/8-13> 은 2014 ~ 2015 년사이해 양에너지개발의주된쟁점을요약하였다. < 표 3/2/8-14> 에서나타난것처럼해양에너지개발의선진국들은스케일시험장 (Flowave 등 ) 및실증시험장 (EMEC, NARAC 등 ) 을운용하며그기술력을발전시 켜왔다. 우리나라의 R&D 정책은 2013 년이전에는발전기술개발에집중된경향이있 었지만, 2012 년해양에너지실해역실증시험장개발을위한타당성조사연구 [ 그림 3/2/8-1] 이후부터스케일및실증시험에대한중요성이계속적으로부각되고있다. < 표 3/2/8-14> 국가별해양에너지실증시험장운영현황 영국 국가 아일랜드 캐나다 포르투갈 EMEC 시험장명 실증사이트프로모터 Neil Kermode Orkney, Scotland 위치계통연계상태 가능 (11MW) 운영중 WaveHub Claire Gibson Hayle, Cornwall 가능 (20MW) 운영중 FabTest Solent Ocean Energy Centre Galway Bay Quarter Scale Wave Energy Test Site Atlantic Marine Wave Energy Test Site FORCE -Tidal Energy CHTTC -River Current Energy Oceanplug Falmouth Harbour Commissioner Isle of Wright Council Falmouth, Cornwall St. Catherine s Point, Isle of Wright 불가능 가능 (20MW) 운영중 계획중 (2015 년구성시작 ) Marine Institute Galway Bay 불가능운영중 SEAI Belmullet 가능개발중 FORCE University of Manitoba REN/ ENONDAS Nova Scotia, Canada Winnipeg River, Manitoba S. Pedro de Moel 가능 (64 MW) 2014 년계획시작 가능 운영중 운영중 계획중 국가 스페인 스웨덴 덴마크 중국 벨기에 뉴질랜드 Bimep PLOCAN 시험장명 Lysekil wave power research site Soderfors marine currents research site DGO - Deep Green Ocean DanWEC Nissum Bredning Wave Energy and Tidal Current Energy Test Site FlanSea test site at Ostend NZ Marine Energy Centre 실증사이트프로모터 EVE PLOCAN Consortium Uppsala University Uppsala University Minesto DanWEC Aalborg University National Ocean Technology Center Port of Ostend AWATEA and HERA Armintza, Bilbao 위치계통연계상태 Canary Islands 가능 (20MW) 가능 (15 MW) 운영중 Islandsberg 불가능운영중 Soderfors, Dalalven river Strangford Lough, UK North Sea Hanstholm 불가능 불가능 2015 년계획시작 계획중 (2014 년말부터 ) 운영중 운영중 운영중 Benign site 가능 (20 kw) 운영중 Shandong Province Ostend, Belgium Wellington region 가능 (0.3MW) 불가능 계획중 운영중 1 MW 계획중계획중 (2015 년 ) 출처 : OES analysis; ANNUAL REPORT Implementing Agreement on Ocean Energy Systems, 우리나라의해양에너지정책은 2000 년부터해수부 - 산업부를중심으로투자되어 왔다. 해양에너지변환기술이발전되면서전문적으로그기술을시험및적용을할 수있는장소의중요성이강조되면서 2012 년해양에너지실해역실증시험장개발을 위한타당성조사연구가시작되었고, 2016 년에는파력발전실해역시험장구축을위 한연구가시작되었다. 조력발전은시화조력발전소를통해운영능력및건설능력은 확보하였지만, 발전설비설계기술은아직미비한수준으로국산화및 R&D 투자가 시급한실정이다. 조류발전은울돌목시험조류발전소 ( 수직축조류발전시스템, 1MW) 는실증에는성공하였고능동제어형조류발전기술개발사업을통해시설이활용되 512 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 513

271 고있다. 하지만조류발전은정책적인측면에서민간투자를촉진하기위한제도적장치 (REC 가중치 ) 가미비하며지지구조물설치비용 ( 육상대비 2.5 배 ) 등경제성을이유로기업참여가미흡한실정이다. 파력발전은 2003 년에시작된파력발전실용화기술개발사업을통해제주시험파력발전소 ( 진동수주형, 500kW) 가설립및운영중이며, 이를기반으로소형파력발전시스템을개발 (30~50kW, 2016~) 및에너지저장시스템 (ESS) 연계하여도서지역독립전원으로활용을계획하고있다. 해수온도차발전기술은냉난방적용을중심으로 2014 년미국일본, 프랑스에이어세계 4번째로 20kW 급해수온도차파일럿플랜트제작에성공하였으며, 200kW 급해수고 ( 高 ) 온도차발전기 (High Temperature Difference Ocean Thermal Energy Conversion) 을제작에성공하였다. 그리고 1MW급해수온도차발전상세설계가프랑스선급 (BV: Bureau Veritas) 의실용인증 (AIP) 을획득하였고, 도서국가 ( 키리바시등 ) 에서건설될예정이다. 해수온도차발전냉낭방시스템을해수플랜트연구센터 ( 강원고성 ) 에설치하여기존디젤발전냉난방시스템을해양심층수로교체하여난방비용을절감하였고, 1000RT 급플랜트성능평가를완료하여 2014 년부터시범보급사업을시작하고있다. 5. 향후추진계획재생에너지는에너지밀도가낮은분산형자원이지만화석연료와같이지리적으로편재되어있지않아, 어느나라라도이용기술만확보한다면신 재생에너지개발을통해에너지자급률을개선할수있고화석연료사용에따른환경문제도줄여나갈수있다. 이에따라지난수십년간선진국을중심으로신 재생에너지개발을위한노력이점증되어왔으며, 그결과세계신 재생에너지산업은최근도약단계에접어든것으로판단된다. 우리나라의경우는동 서 남해역이모두해양에너지개발유망지역으로개발가능한부존량은발전방식과입지조건에따라에너지원별로부존량이산정되어있다. 우선조력발전은조석에의한발생하는수위차를이용한발전방식으로우리나라에서는서해안의시화호 254MW, 가로림만 520MW, 인천만 1,500MW, 강화만 800MW, 해주만 2,300MW 등총 6,500MW 의풍부한부존량을보유하고있다. 조류발전은조석에의해빠른유속 ( 조류 ) 에의한수차발전기로발전하는방식으로서남해안울돌목 (50MW), 장죽수도 (150MW), 맹골수도 (250MW) 등총 1,200MW 부존량을보유하고있다. 파력발전은파랑에너지를터빈같은원동기의구동력으로변환하여발전하는방식으로제주도연안부존량총 1,950MW 를포함하여동해안등에서 6,500MW 로평가되고있다. 해양에너지는자원량이풍부하고, 밀도도높은편이며, 에너지원에따라서는발생시기가일정하고항시적이용도가능하여많은장점을가진차세대에너지원으로주목받고있다. 해양에너지개발을위한본격적인투자는다른신재생자원에비해늦게시작되었지만, 해양에너지가갖는이러한여러가지장점으로인해최근에는유럽국가와미국, 캐나다등을중심으로실해역성능시험이급속히확대되고있다. 하지만기술적인측면에서는해양의높은부식성과가혹한물리적환경에견디는발전시스템의개발과이러한시스템의설치 운영 유지 보수등을위한공법의확보등극복해야할과제가여전히많이남아있다. 이를위해지식경제부 ( 현. 산업통상자원부 ) 는 1단계 (~2010) 기술자립및기반구축, 2 단계 (2011~2020) 기술실증및고도화, 3단계 (2021~2030) 고부가가치산업화를목표로해양에너지를개발 보급한다는장기목표를수립한바있으며 ( 제4차신 재생에너지기술개발및이용보급기본계획, 산업통산자원부, 2014), 국토해양부와산업통산자원부를중심으로조력, 조류, 파력및해수온도차등해양에너지원별 R&D를강화하고있고, 핵심요소기술의실용화를추진하고있다 년해양수산부의해양에너지중장기개발계획에는 2025 년해양에너지강국도약을위해세계최고수준의해양에너지기술력을확보하고, 세계해양에너지플랜트시장선점을적극적으로추진할것을밝혔다. 이러한해양에너지인프라구축을통해 2025 년에는신 재생에너지의 1.6% 에해당하는약 840MW 규모의전기를해양에너지를통해공급할것으로전망했다. 특히, 세계최고수준의국내조선해양과해양토목기술을연계한해양에너지플랜트개발을통해 2030 년약 55조원규모의세계해양플랜트시장에적극진출하여 20% 이상의점유유을확보한다는계획이다. 따라서기술및시장여건의변화와우리의연구개발역량, 가용자원, 현재까지의연구개발성과등을종합적으로고려하여우리에게적합한목표시장을설정하고필요에따라해외파트너와의기술협력을추진하는등, 글로벌경쟁체제에서시장을확보하기위한다각적인방안을연구개발단계에서부터강구하여야할것이다. 514 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 515

272 아직세계적으로도해양에너지이용을위한투자가초기단계에있으므로, 우리나 라는선도국가들과의기술격차를줄여나가기위한방안을적극모색할필요가있다. 현재로서는기술과시장에관련된높은불확실성이존재하는것이사실이지만, 조선 산업, 중공업등과같이우수한산업기반을보유하고있는우리나라로서는해양에너 지상용화에성공할경우기대할수있는편익이매우크기때문이다. 하지만선도국 가들의집약적인투자로기술개발에소요되는기간이크게단축될것으로예상되므 로, 국내관련산업이성장기에진입하기까지공공부문의적극적인역할이요구된다. 이와관련하여기술개발측면과입지선정측면, 그리고시장조성측면에서해결해 야할과제가적지않다. 먼저기술개발측면에서신 재생에너지분야는단기간에성 과가나타나는것이아니므로장기적이고일관된정책하에서의지속적인지원이필 요하다. 특히해양에너지분야는신 재생에너지중에서도상대적으로후발주자에속 한분야로시장형성이미흡한단계이다. 시장경제체제하에서해양에너지와같은경 쟁력이없는상품은시장을통해서는자발적으로생산되지않기때문에해양에너지 의연구개발은초기단계에서는정부와같이공공성을지닌기관의개입과지원이필 요하다. 선진국에서는과다한초기투자의장애요인에도불구하고화석에너지의고갈 문제와환경문제에대한핵심해결방안이라는점에서일찍부터과감한연구개발과 보급정책을추진해오고있다. 이러한선진국의사례를참고하여우리나라도해양에너 지에대한연구개발지원을확대하고공적인지원이충분한성과를맺을수있는구체 적인방안을고민해야할것이다. < 표 3/2/8-15> 신 재생에너지공급인증서가중치 구분 기타신 재생에너지 공급인증서가중치 0.25 IGCC, 부생가스 0.5 폐기물, 매립지가스 1.0 대상에너지및기준 설치유형 세부기준 수력, 육상풍력, 바이오에너지, RDF 전소발전, 폐기물가스화발전, 조력 ( 방조제有 ), 자가용발전설비를통해전력을거래하는경우 1.5 목질계바이오매스전소발전, 해상풍력 ( 연계거리 5km 이하 ), 수열 2.0 연료전지, 조류 구분 기타신 재생에너지 공급인증서가중치 대상에너지및기준 설치유형 세부기준 2.0 고정형해상풍력 ( 연계거리 5km초과 ), 지열, 조력 ( 방조제無 ) 1.0~2.5 변동형 년 5.0 ESS설비 ( 풍력설비면제 ) 16년 년 출처 : 한국에너지공단, 마지막으로해양에너지의시장조성을위한몇가지해결방안들을제안한다 년 산업통상자원부는신 재생에너지보급확대와산업육성을위해처음으로조류발전에 대한가중치를부여하였고, 해상풍력 조력등대규모투자가필요한발전원에는변동 형가중치를도입해기업들의투자를유도할계획으로관련규제및제도개선을추 진하였다. 신 재생에너지공급의무제도와함께해양에너지원별적절한공급인증서의 가중치를책정하되, 해당자원의개발잠재력을감안하여초기에는민간투자를유인 할수있도록가급적높은가중치를부여할필요가있다. 또한해양에너지상용화와 관련된시장장애요인의개선을위해공공부문과민간부문의협의체를구성하여운 영하고, 현재국제전기기술위원회를중심으로논의되고있는해양에너지기술의국 제표준화논의에국내전문가가적극적으로참여할수있도록지원해야할것이다. 그리고해양에너지발전시설의구축에높은진입장벽이되고있는인허가문제를개선 하여인허가및불필요한민원을해결하는데소요되는노력을줄여야한다. 이밖에 도선진국의사례들을참고하여적절한송전인프라구축과계통연계비용일부지원 등의방안을마련한다면해양에너지발전의경제성을개선하고발전사업자의초기 투자비용을낮춰개발을활성화하는데많은도움이될것이라사료된다. 기후변화협약후속논의에서보는것처럼청정에너지자원의확보가발등에떨어진 문제임을감안하면해양에너지자원기술개발은더이상늦출수없는시급한국가 적과제가아닐수없다. 516 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 8 절해양 517

273 제 9 절지열에너지 한국지질자원연구원책임연구원송윤호 ㅇ지각이생성되는대양중앙해령 (mid-ocean ridge) 이나지각판 (plate) 경계면의화산지대에서는마그마의대류로인해지표근처에서도매우높은온도를보이기때문에, 대부분의고온열수지열발전소가이곳에위치하며최근에화산활동이빈번히발생하고있는환태평양화산대또는불의고리 (ring of fire) 가대표적인예이다. 가. 지열에너지원및기술의개요 2) 지열에너지의활용분야와기술의분류 1) 지열에너지원정의와특성ㅇ지열에너지는지하를구성하는토양, 암반, 그리고지하수가가지고있는열에너지를말한다. 지하로내려갈수록온도가높아지는특성때문에지열이라하면일반적으로높은온도의열을생각하기쉽지만, 대기와의온도차만있으면에너지원으로사용될수있다. ㅇ지열에너지는온도에따라발전, 지역난방, 온실, 양어, 냉난방등매우다양하게활용될 수있으며, 온도별대표적인활용분야는 [ 그림 3/2/9-1] 과같이 Lindal 도표에서보여진다. ㅇ지열에너지는날씨나기후조건과관계없이개발 활용이가능하므로재생에너지원중에서유일하게기저부하 (base load) 를담당하며, 또한부하조건에맞게출력의조절이쉬운운전특성을갖는다. 여기서기저부하란시간이나계절과관계없이최소한으로꼭필요한부하를말한다. ㅇ한편, 지열에너지는재생에너지임과동시에지하자원의속성을가진다. 특히열수자원의경우에자원의편재성, 높은개발리스크와초기투자비, 그리고투자비회수까지긴소요시간의특성을갖기때문에많은나라에서재생에너지지원보조금에더하여리스크를경감해주는지원제도를갖추고있다. ㅇ지열의원천은지각을구성하고있는암석내의방사성동위원소가붕괴하면서발생하는열과지구내부고온의핵이식으면서방출하는열이다. 주요한열원이되는방사성동위원소는 235 U, 238 U, 232 Th, 40 K으로지각및맨틀에서의열생산이전체의약 2/3 로알려져있다. ㅇ지구중심의온도는약 6,000 로추정되며, 따라서지하로내려갈수록온도는올라가는데이러한정도를지온증가율또는지온경사라하며지열자원의유용성여부를판단하는근거가된다. 화산지역이아닌경우에지온증가율은지하 10 km 깊이까지 25~30 /km 범위이며우리나라의평균지온증가율은약 25 /km 이다. [ 그림 3/2/9-1] 온도별로다양한지열에너지활용분야를나타내는 Lindal 도표 출처 : Geothermal Education Office 518 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 519

274 heat pump: GHP 또는 GSHP) 를별도로분류하기도하는데, 이는 GSHP 의경우에추가적인에너지원의공급이있어야만열에너지의활용이가능하기때문이다. ㅇ부존깊이별분류 : - 심부지열 : 지하 500 m 깊이이상의지열수또는높은암반의열을활용 - 천부지중열 : 지하 300 m 깊이이내의연중일정한지하온도와대기의온도차를활용 [ 그림 3/2/9-2] 심부지열수순환모식도 출처 : International Geothermal Association, Dickson and Fanelli (2004) 를수정. 땅속으로스며든빗물이심부열원에의해가열되면밀도가낮아져암반내파쇄대를따라상승하는현상을설명한다. 출처 : Rybach (2012) 를수정 [ 그림 3/2/9-3] 천부지중열의개념도와지표근처의온도분포 ㅇ지열에너지는자원의특성에따라심부의고온성지열자원과천부의지중열로 분류하기도하고, 또한활용방식에따라열에너지로부터전기를생산하는간접이 용 ( 지열발전 ) 과열에너지를직접이용하는직접이용으로분류된다. 최근에는직 접이용기술에서도지열원열펌프 (geothermal heat pump 또는 ground source ㅇ활용방식별분류 : - 지열발전 : 지하에부존하는열수또는증기를이용해전기를생산하는간접이용방식이다. 고온열수자원의부존방식에따라건증기 (dry steam), 플래쉬 (flash), 바이너리 (binary) 발전방식으로분류된다 ([ 그림 3/2/9-4] 모식도참조 ). 지열저류층이존재하기위해서는열원, 저류구조, 유체 ( 지열수 ) 의조건을갖추어야하며주로화산지대가여기에해당한다. a) 건증기방식 : 지열저류층의온도가높아저류층에증기만부존하는경우에적용하는방식이다. 생산정을통해고압의증기가분출하여이를곧바로터빈에보내어발전을하게되며단위생산정당출력이 5 MW이상으로매우높다. b), c) 플래시방식 : 지열저류층에열수또는열수와증기가혼합되어있을경우에적용하는방식이다. 생산정을따라지표로올라올때압력강하에의해증기로변한부분만을터빈에보내어발전하는방식으로, 증기와열수를분리하는단계에따라 1단, 2단, 3단플래시방식이있다. d) 바이너리방식 : 저류층온도가 180 이하일경우플래시압력이충분하지않기때문에끓는점이낮은작동유체 ( 통상적으로냉매 ) 에열을전달해서작동유체의증기압을이용해발전하는방식이다. 작동유체를냉각 ( 응축 ) 하는데별도의에너지가필요로하며냉각수의온도에따라낮은온도의열수를이용해서도발전이가능하다. 예를들어미국 Alaska 주 Chena Hot Springs의경우 75 의지열수로 200 kw 급발전기 2대를가동하고있다. 고온열수발전에비해발전소의규모가작아통상 3~5 MW 급터빈을사용한다. - 직접이용 ( 열펌프제외 ): 발전에이용할만한고온열수가부존하지않을때에지열수의열에너지를직접적으로난방, 양어, 온실이나산업에이용한다. 최근유럽에서는열병합발전또는단계별활용 (cascade use) 의개념으로발전기를거친지열수를지역난방, 온실이나산업응용에활용하는방식이많이추진되고있다. 520 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 521

275 (a) 건증기지열발전 (b) 1 단플래쉬지열발전 출처 : 미국 Geo-Heat Center [ 그림 3/2/9-5] 지열수의다단계활용 (cascade use) 모식도 (c) 2 단플래쉬지열발전 (d) 바이너리지열발전 [ 그림 3/2/9-4] 고온열수자원의부존특성에따른지열발전플랜트모식도 출처 : 미국 Geo-Heat Center. 초창기지열발전에서는냉각탑을이용한응축을거치지않고터빈을거친증기를그대로 대기중에방출하는 back-pressure 방식을사용하였지만현재는거의모든지열발전소가응축기를적용하고있다. - 지열원열펌프 (GSHP): 지하와대기의온도차를이용해냉난방에활용하는기술로서, 고온열수를필요로하지않으므로지역적인제약이없는유비쿼터스 (ubiquitous) 에너지기술이다. 단, 열펌프를가동하기위해서는외부에너지원 ( 전기 ) 의공급이필수적이며, 결과적으로생산되는난방에너지는지열에너지와전기에너지의합이다. 따라서단위설비당지열에너지생산량계산에있어서전기의기여분을제외하여야한다. 땅으로부터열을얻거나 ( 난방 ), 땅으로열을방출하는 ( 냉방 ) 방 식에따라밀폐형 ( 수직, 수평, 에너지파일등 ) 과개방형 ( 지하수이용 ) 으로분류한다. 한편, 우리나라에는보급되어있지않지만지하에매설된동파이프를통해냉매를 직접적으로순환시키는방식도일부적용되고있다. 출처 : 한국지질자원연구원 [ 그림 3/2/9-6] 지열원열펌프를이용한냉난방원리개념도 522 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 523

276 의갱도에고인지하수를이용해계간축열개념을접목해서인근도시에지역냉난방을공급하는 Mine water 프로젝트가진행중이다 ( ㅇ열에너지직접이용분야에서는대표적으로독일 M u.. nchen 시가 2040년까지모든지역난방을재생에너지로공급한다는비전하에야심찬프로젝트를진행하고있으며이러한추세는유럽국가를위주로활발히진행될전망이다. 또한프랑스 Alsace 지방에서는 EGS기술을적용해서발전대신에산업에직접적으로열에너지를공급하는 ECOGI 프로젝트를진행중이며 24 MW의열에너지공급플랜트가최근에준공되었다 ( [ 그림 3/2/9-7] 난방또는급탕모드에서지열원열펌프의에너지흐름모식도 출처 : 한국지질자원연구원. 생산되는에너지는지열과전기에너지의합이다. 여기서 COP는성능계수 (Coefficient of Performance) 이다. 냉방모드에서는에너지흐름의방향이반대가된다. 수직밀폐형의경우 COP는통상적으로 3.5~4.5 범위로알려져있다. 3) 최신이슈및동향 ㅇ지열발전분야에서는비화산지대에서의인공저류층생성기술 (Enhanced 또는 Engineered Geothermal System; EGS) 을이용한지열발전기술의규모확대 (10 MW 급 ) 로경제성확보를위한연구가미국과유럽에서진행중이다. 특히유럽에서는 GeoElec 프로젝트 ( 를통해체계적인연구를수행한바있다. 또한고온열수발전분야에서는마그마까지의시추를통해생산정당 30~40 MW의고출력을달성하기위한프로젝트가아이슬랜드 (IDDP 프로젝트 ; 와이탈리아 (DESCRAMBLE 프로젝트 ; 를위주로진행되고있다. ㅇ지열원열펌프를이용한냉난방분야에서는겨울철난방과여름철냉방이필요한지역에서계간축열 (seasonal storage) 을위한지중열저장 (underground thermal energy storage; UTES) 기술을접목해서이를스마트열그리드 (smart thermal grid) 로확장하는방향으로유럽위주로프로젝트들이추진되고있다. 대표적인것이 ReGeoCities 프로젝트 ( 이며, 이프로젝트에서는아직도일반인들이지열원열펌프의이점에대한인식이부족하다는것에주목하여 The heat under your feet 이라는슬로건으로대중인식확산운동을벌이고있다 ( 또한네덜란드에서는폐석탄광산 나. 국내 외시장동향과전망ㅇ전세계지열분야의보급및시장현황에관하여미국지열협회 (Geothermal Energy Association; GEA; 유럽지열에너지위원회 (European Geothermal Energy Council; EGEC; 에서매년보고서를발간하고있으며, 세계에너지위원회 (World Energy Council; WEC; www. worldenergy.org) 와 EU산하 Joint Research Center (JRC; ec.europa.eu/jrc) 에서도시장분석보고서를발간하고있다. 각기관마다시장분석이나전망은약간다르나, 보급현황에대해서는국제지열협회 (International Geothermal Association; IGA; 에서매 5년마다개최하는세계지열학회 (World Geothermal Congress; WGC) 에서집계하여발표하는자료에기초하고있으며, 최근에는 2015 년에호주 Melbourne 에서개최된 WGC 2015 에서의보고자료를기반으로분석하고있다. ㅇ [ 그림 3/2/9-8] 은 EU산하 JRC 시장보고서에서 WGC 2015 의자료에근거하여 2015 년현재전세계지열보급현황을분야별, 대륙별로분석한것이다. 지열원열펌프 (GSHP) 의보급용량이 50 GW수준으로, 발전이나기타직접이용에비해월등히높은것을알수있다. 또한지난 5년간연평균 10% 이상의증가율을보이고있어서 GSHP 는지열에너지활용방식에서매우중요한위치를차지하고있음을알수있다. 특히, GSHP 는현재까지북미, 서유럽과북유럽, 그리고동아시아에국한되어있으므로경제개발에따라기타국가에서의시장확대가기대되고있다. 524 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 525

277 [ 그림 3/2/9-8] 전세계지열발전및직접이용보급현황을대륙별로정리한시장상황자료 출처 : JRC 2015 보고서 ; [ 그림 3/2/9-10] 현재진행중인국가별지열발전프로젝트의발전용량목표 출처 : GEA 2016 시장보고서. 인도네시아의막대한발전량은현재진행되는것보다는국가기관의개발허가를받기위 해신청된계획에기초하고있다. 1) 지열발전분야시장동향 ㅇ지열발전은 2016 년 1월현재 13.3 GW가보급되었으며, GEA에따르면 5년후에는최소 14.8 GW에서최대 18.3 GW까지보급이확대될것으로전망된다 [ 그림 3/2/9-9]. 한편, [ 그림 3/2/9-10] 은현재진행중인국가별지열발전프로젝트의설치용량계획을정리한것이다. [ 그림 3/2/9-11] 2030 년까지의지열발전장기전망 출처 : GEA 2016 시장보고서. 전체열수발전잠재량이 200 GW 이상이며, UNFCCC 목표가 2030 년에 65 GW 임에도 불구하고국가별 INDC 제출량이나계획의합산은아직이에많이미치지못하고있다. ㅇ전세계지열발전의잠재량에대해서는 EGS 기술을포함할때명확하지않으 [ 그림 3/2/9-9] 미국지열협회 (GEA) 가발표한지열발전보급전망 출처 : GEA 2106 시장보고서. 하늘색실선은현재까지의보급용량, 점선은과거 GEA 의 2013/2014 전망이고, 옅은초록 색은현재진행중인프로젝트에기반한전망, 그리고짙은초록색은발표된자료에근거한전망치를나타낸다. 나, 고온열수발전의잠재량은 200 GW 를상회한다. 국제재생에너지협회 (IRENA) 와 UNFCCC 에서는 2030 년까지 65 GW 를지열발전의목표로설정하고있으나, 기 526 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 527

278 후변화협약에제출된국가별자발적감축목표 (Intended Nationally Determined Contribution; INDC) 와국가별발표량을합한목표는아직이에크게못미치고있다. 따라서 GEA 에서는각국정부가좀더적극적으로지열발전의지원에나서야한다고강조하고있으며, 이는지열발전시장의전망을밝게하는지표중하나이다. ㅇ지열발전의주요기술부품인 turbine 은일본의 Toshiba, Mitsubishi, Fuji 3개사가전세계시장의 70% 이상을점유하고있으며, 그다음으로이탈리아의 Ansaldo-Tosi, 미국의 ORMAT 이주요제작사이다. 특히, ORMAT 사는바이너리발전만으로전세계시장의 10% 이상을점유하고있다. [ 그림 3/2/9-13] 지열발전지대운영권자별설비용량 출처 : Bertani, 2016 년 ㅇ지열개발은여타지하자원의개발과동일한특성을가지고있다. 즉, 높은개발리스크와높은초기투자비, 그리고계획에서가동까지많은시간을요구하는특성이그것이다. 따라서여러나라에서이러한리스크를줄임으로써산업계가시장에활발히참여할수있는제도를마련하고있다. [ 그림 3/2/9-12] 지열발전 Turbine 제조사별공급용량 출처 : Bertani, 2016 년 ㅇ지열발전지대 (geothermal field) 의운영권자는미국 California 주 Geysers 지열지대를운영하는 Chevron과 Calpine, 필리핀의 Energy Development Corporation (EDC), 멕시코의국영전기회사 CFE, 이탈리아의 Enel Green power 가주요회사이고미국 ORMAT 이전세계적으로분산되어바이너리발전만으로전체의 10% 가량을점하고있다. [ 그림 3/2/9-14] 지열개발의단계별리스크및비용소요모식도출처 : ESMAP 보고서ㅇ지열발전사업은다양한분야의기술이종합적으로적용되고또한초기투자비가매우크며자본회수까지많은시간이소요되는특성으로인하여예비타당성 528 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 529

279 조사에서부터발전소건설, 운영까지수직계열화를갖추고있는회사는미국의 Chevron 과이탈리아의 Enel 정도를꼽을수있다. 반면, 각개발단계별로매우전문화된국제적기업들이활동하고있어사업추진단계에서부터각단계별 Portfolio 를면밀히준비하여야함을알수있다. 개발단계예비조사 탐사 탐사시추 지열저류층개발 엔지니어링 발전소건설 운영 / 관리 Chevron( 미국 ), Enel( 이탈리아 ) < 표 3/2/9-2> 지열발전방식별 LCOE 범위 ( 단위 : Euro-Cents/kWh) 자료출처플래쉬방식 ORC 바이너리 ORC EGS 비고 JRC 2014 보고서 EGC ( 미국 ) 4.4 ( 인도네시아, 뉴질랜드, 필리핀 ) 6.0 ( 미국 ) 9.5 (EU) 출처 : JRC 보고서, European Geothermal Congress 2013 년 10.0 ( 미국 ) 21.3 (EU) 유럽의경우 7% 할인율적용 GeoElec 프로젝트결과 CFE( 멕시코 ), EDC( 필리핀 ) Power Eng( 미국 ), Mannvit / Verkis ( 아이슬랜드 ) Mitsubishi, Fuji, Toshiba( 일본 ) UTC Power( 미국 ), Alstom( 프랑스 ) CFE, EDC West-JEC( 일본 ), Geo-t( 독일 ), SKM( 뉴질랜드 ), GeothermEx( 미국 ), ISOR( 아이슬랜드 ) ThermaSource( 미국 ), Baker Drilling( 미국 ), Iceland Drilling Co.( 아이슬랜드 ) ORMAT( 이스라엘, 미국 ) Reykjavik Energy( 아이슬랜드 ), PT Pertamina( 인도네시아 ) [ 그림 3/2/9-15] 지열발전시장의주요업체출처 : ESMAP 보고서. 예비타당성조사에서부터발전소운영까지모든단계에수직계열화된회사는거의없으며, 분야별전문업계가활동하고있다. ㅇ지열발전의투자비용 (CAPEX) 및단가 (Levelized cost of electricity; LCOE) 는지 역별, 자원의특성 ( 고온열수, 바이너리및 EGS), 그리고발전소의규모에따라다 르나일반적으로고온열수자원의발전단가는계통한계가격이하, 바이너리발전은 계통한계가격수준이며, EGS 발전은아직까지보조금지원이필요한수준이다. 특 히 EGS 지열발전은아직까지매우제한된수의프로젝트만이상업적가동단계이 므로투자비용이나발전단가추정에큰차이를보이고있다. < 표 3/2/9-1> 지열발전방식별투자비용 (CAPEX) 범위 ( 단위 : 백만 Euro/MW) 자료출처플래쉬방식 ORC 바이너리 ORC EGS 비고 JRC 2014 보고서 2.5~ ~ ~12.6 유럽의경우 EGC ( 미국 ) 2.3 ( 인도네시아, 뉴질랜드, 필리핀 ) 3.1 ( 미국 ) 4.5 (EU) 자료 : JRC 보고서, European Geothermal Congress 2013 년 6.2 ( 미국 ) 11.6 (EU) GeoElec 프로젝트결과 [ 그림 3/2/9-16] 여러가지할인율에따른 EGS 지열발전의 LCOE 구성출처 : JRC 2015 보고서. 왼쪽 : 할인율 7%, 가운데 : 할인율 12%, 오른쪽 : 다양한할인율을가정한 US DOE GETEM모델. ㅇ지열발전의발전단가는시추기술의발달에따라시추비용이감소하는학습효과의영향으로꾸준히감소할것으로전망되며, EGS 지열발전의경우에도 2030 년에는 10 Euro-cents/kWh 수준으로경쟁력을갖출것으로전망하고있다. ㅇ이와같은학습효과를달성하기위해서는현재의높은초기투자비및리스크의영향에서벗어나산업계의활발한투자를유도하는것이절대적으로중요하다. 따라서많은나라에서발전차액보조금 (FIT) 제도와사업실패시정부에서일정부분을부담하는 risk-guarantee 제도를도입하고있다. < 표 3/2/9-3> 은대표적인유럽국가들의 FIT 제도를요약한것인데흥미로운것은지열발전이전혀이 530 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 531

280 루어지지않고있는나라들에서도산업계의투자를유인하기위해서 FIT를도입하고있다는점이다. 또한이탈리아를포함한일부나라에서는전력판매가와연동되는방식인 FIP (Feed-In-Premium) 제도를도입하고있다. [ 그림 3/2/9-17] 2050년까지의지열발전발전단가감소전망 출처 : JRC 2014 보고서 < 표 3/2/9-3> 유럽국가들의 FIT 및 FIP 제도 나라명 FIT / FIP ( 단위 : Euro-cents/kWh) 비고 ( 적용기간등 ) 오스트리아 년간 크로아티아 15 14년간, 15% 보너스적용가능 프랑스 ( 효율에따른보너스 ) 15 년간 독일 (EGS지열발전 ) 20년간 그리스 9.5 (90 이상 ) 다른지원이없으면 20% 추가 헝가리 최대 3.9 계절및용량에따라변동 포르투갈 8.4 Azores 섬에만적용 슬로바키아 19 정부지원프로젝트는감액 슬로베니아 (5 MW 이하만적용 ) + FIP 년간 에스토니아 FIP 년간 이탈리아 FIP 9.9 (1 MW 이상 ), FIP 13.5 (1 MW 이하 ) 지역별시간요금에연동 네덜란드 FIP 년불변가격 자료 : JRC 2015 보고서 2) 지열직접이용분야시장동향 ㅇ WGC 2015 에보고된자료에따르면 2014 년말에전세계적으로 82 개국가에서다 양한방식으로지열에너지를직접적으로이용하고있고총설치용량은 70,885 MW 로서 5년전에비해 46.2% 증가하였다. 이러한급격한증가는주로지열원열펌프의 활발한보급증가에기인하고있으며지열원열펌프는 5년전에비해 1.52 배나증가 하여용량면에서전체직접이용의 70% 을점하고있다. [ 그림 3/2/9-8] 참조 ㅇ지열원열펌프를제외한직접이용중에서가장많은용량을차지하는것이목욕 / 수 영의전통적인온천활용인데, 이부분은국가별자료의신뢰도면에서큰차이가있 으며실제시장활성화와는거리가있다는것이전문가들의견해이다. 또다른중요 한직접이용분야는지역난방으로전통적으로아이슬랜드, 독일, 프랑스, 헝가리, 터 키와중국이큰시장이지만시장의확장성면에서본다면지열원열펌프에비해떨 어지는데그이유는열수자원의편재성에있다고할수있다. 즉, 지열발전과달리 열에너지이용은수요처와의거리가경제성을좌우하는중요한변수이므로아이슬 랜드와같이모든도시의지역난방을지열로공급하는지역을제외하고는원거리 수송이어렵기때문이다. 다만, 독일의 Mu.. nchen 을비롯한유럽내도시에서중저온 열수가풍부한지역에서는대단위지역난방프로젝트를통해서직접이용개발이계 속활발히진행될것이다. < 표 3/2/9-4> WGC 2015 에서발표된연도별, 분야별전세계직접이용설비량및이용량분포 설비용량 (MWt) 직접이용량 (TJ/yr) 지열원열펌프 49,898 33,134 15,384 5,275 1, , ,149 87,503 23,275 14,617 지역 / 개별난방 7,556 5,394 4,366 3,263 2,579 88,222 63,025 55,256 42,926 38,230 온실 1,830 1,544 1,404 1,246 1,085 26,662 23,264 20,661 17,864 15,742 양식 / 양어 ,097 11,958 11,521 10,976 11,733 13,493 농산물건조 ,030 1,635 2,013 1,038 1,124 산업응용 ,453 11,745 10,868 10,220 10,120 목욕 / 수영 9,140 6,700 5,401 3,957 1, , ,410 83,018 79,546 15,742 냉방 / 제설 ,600 2,126 2,032 1,063 1, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 533

281 설비용량 (MWt) 직접이용량 (TJ/yr) 기타 , ,045 3,034 2,249 합계 70,329 48,493 28,269 15,145 8, , , , , ,441 출처 : Lund and Boyd, 2016 년 젝트보고서, 2015). ㅇ유럽에서는열펌프판매실적에기초해서보급량에대한통계를작성하고있다. 열펌프중에서는공기열원 (air-source) 열펌프의비중도크므로, 판매량중에서지열원열펌프를별도로구분해서집계하고있다. 또한스위스의경우에는 GSHP 보급의오랜역사를반영하듯, 신규건축물에대한설치와기존건물의시스템대체를별도로집계하기도한다. < 표 3/2/9-5> EU 국가들의지열직접이용 NREAP 목표와진척도 ( 단위 : GWh/year) [ 그림 3/2/9-18] 분야별직접이용량증가추이출처 : Lund and Boyd, 2016 년ㅇ따라서앞으로지열에너지직접이용의시장확대는지열원열펌프시스템이주도할것이명백하게예상되며 < 표 3/2/9-5> 는 EU국가들의재생에너지계획 (National Renewable Energy Action Plan; NREAP) 상지열직접이용목표와 2014 년현재진척도를나타낸것이다. 지열원열펌프에덧붙여, 열수자원이풍부한지역을포함하는독일, 프랑스, 헝가리, 이탈리아및네덜란드에서는열수를이용한지역난방에도매우적극적인보급정책을피고있다. ㅇ EU의지열원열펌프시스템설치시장가격은 10 kw급가정용의경우수직밀폐형이 1,500~2,500 Euro/kW 수준이며, 대형건물등에 100 kw급이상이설치될경우에는개방형의가격이 500~800 Euro/kW 범위이다 ( 출처 : ReGeoCities 프로 지열직접이용 (GSHP제외) GSHP 2014 생산 2014 목표 2020 목표 2014 생산 2014 목표 2020 목표 오스트리아 , 벨기에 ,710 불가리아 체코 독일 925 2,256 7,978 4,200 4,350 6,059 덴마크 ,849 2,314 그리스 스페인 프랑스 1,380 3,140 5,815 2,775 4,652 6,629 헝가리 2,659 1,663 4, ,244 이탈리아 1,995 2,942 3, ,303 2,814 리투아니아 네덜란드 396 1,303 3, ,698 2,814 폴란드 , 포르투갈 루마니아 스웨덴 ,200 5,687 9,478 슬로베니아 슬로바키아 , 영국 ,175 11,083 EU 합계 10,120 13,976 30,589 27,080 24,409 49,340 자료 : JRC 2015 보고서 534 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 535

282 으로알려지고있다. 또한지열수의직접이용도부곡온천과동래온천에서의건물난방, 인천광역시강화군석모도에서의소규모온실및지역난방에활용되고있을뿐, 2010 년이후새로운프로젝트가진행되지않고있다. 따라서현재우리나라지열에너지시장은지열원열펌프보급을위한시장이거의모두에해당한다. ㅇ지열원열펌프시장은정부의강력한공공의무화제도시행과다양한보급보조금제도의시행에힘입어매년 100 MW 이상의신규설비가보급되고있으며따라서연간 1,000 억원이상의시장이형성되어있다. 신 재생에너지협회에지열전문시공업체가 100 여개이상등록되어있는것으로알려져있으나대부분이영세 [ 그림 3/2/9-19] 유럽국가의전체열펌프판매량과 GSHP 의비중 하고대형프로젝트에참여하는업체는 10 개이내수준으로알려져있다. 출처 : EGEC 2015 시장보고서. GSHP 는매년 10 만대수준을유지하다가 2014 년에약간줄어든것으로나타나고있다. < 표 3/2/9-6> 한국에너지공단신 재생에너지보급보조사업에의한지열분야보조금지원현황 구분주 1) ~ 주 2) 2015 주 2) 계 보급개소 1, ,320 1,875 1,965 1,848 9,634 주택 보급량 (kw) 18,544 16,005 22,734 32,770 34,331 32, ,490 지원금 ( 백만원 ) 15,239 11,743 17,235 22,789 21,062 18, ,808 보급개소 건물 보급량 (kw) 66,722 8,263 11,082 10,935 10,618 7, ,401 지원금 ( 백만원 ) 38,576 4,601 5,844 4,671 4,648 3,259 61,599 보급개소 지역 보급량 (kw) 127,988 6,163 9,793 2,531 3, ,603 지원금 ( 백만원 ) 100,166 3,848 6,254 1,592 2, ,461 [ 그림 3/2/9-20] 스위스에서지열원열펌프설치를위해서시추한지중열교환기누적깊이추세출처 : EGEC 2015 시장보고서. 최근에매년 2,500 km에달하며기존건물시스템의대체 (retrofit) 도상당한수준임을알수있다. 3) 우리나라지열에너지시장동향ㅇ우리나라에는아직지열발전에대한연구가일부진행될뿐이고가동되는발전소가없어서지열발전시장이형성되어있지않다. 다만, 일부기업에서해외의지열발전플랜트시공에참여하고있으며외국의개발프로젝트에참여를검토하는수준 자료 : 한국에너지공단신 재생에너지센터 주 1) 2013 년부터과거의 ' 일반보급사업 ' 은 ' 건물지원사업 ', ' 지방보급사업 ' 은 ' 지역지원사업 ', ' 그린홈 100 만호보급사업 ' 는 ' 주택지원사업 ' 으로명칭변경주 2) `14 년, `15 년실적은승인사업기준 ( 현재미완료된사업으로사업종료후정산실적변동가능 ) ㅇ산업통상자원부와별도로농림축산식품부에서도 2010 년부터시설원예및축산 업에 ' 농어업에너지이용효율화사업 ' 을추진중에있으며매년수십 MW 이상이보 급되고있다. 이사업은중앙정부와지방정부의보조금을합쳐전체설치비용의 최대 80% 까지지원되며우리나라시장확대의또다른하나의중요한동인이되 고있다. 536 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 537

283 ㅇ최근들어가장대표적인지열원열펌프설치사례로는세종시정부청사를들수있다. 1, 2, 3 공구합쳐서 20 MW이상으로단일규모로세계최대수준이며건물전체연면적 607,555 m 2 냉난방부하의 38% 이상을담당한다. 지열냉난방시스템중약 70% 를차지하는수직밀폐형설치를위한시추공은 200 m 깊이로 1,190 개가굴착되어총길이가 238 km에달한다. < 표 3/2/9-7> 공공건물설치의무화법에따라한국에너지공단에제출된지열분야시공계획 ~ 계지열설비용량 (kw) 254, , , ,553 98, , ,394 자료 : 한국에너지공단신 재생에너지센터 ; 실제설치는계획제출에비해 2~3 년지연되며일부취소되는경우도있음. 다. 국내 외보급현황 1) 전세계지열발전보급현황ㅇ [ 그림 3/2/9-22] 는 WGC 2015 에서발표된 5년단위의전세계지열발전설비량및발전량증가추이를보여준다 년 1월현재전세계지열발전설비보급량은 GW이고 2014 년말의발전량은 73,549 GWh이다 년의발전설비량 12.6 GW는 5년전 WGC 2010 에서예측했던설비량 18.5 GW에는크게못미치지만, 5년간 GW (16%) 가증가하였고, 연평균 350 MW의증가율을보이고있다. [ 그림 3/2/9-22] 에나타난증가추세와각나라에서보고한 2020 년예측자료를근거로 2020년의설비량이 GW에이를것으로전망하고있다 년현재 26개국에서지열발전소가가동되고있으며, 2020 년까지현재의프로젝트가마무리되어새롭게지열발전국가의반열에합류할것으로전망되는나라도 25개에이른다. [ 그림 3/2/9-21] 세종시정부청사지열냉난방시스템트렌치시공 ( 왼쪽 ) 과기계실내부 ( 오른쪽 ) 출처 : 주식회사티이엔 ㅇ지열원열펌프설치단가는한국에너지공단 2012 년기준단가가시장의기준이되고있으며, 일반건물은 kw당 1,260 천원, 주택의경우 10.5 kw이하는 kw당 1,981 천원, 10.5~17.5 kw는 1,690 천원이적용되고있다. 그러나실제시장에서는낙찰율과하도급의영향으로이보다훨씬낮은가격에서계약이이루어지고있어일부측면에서는부실시공의우려를야기하기도한다. 물론, 공공건물이아닌민간보급의경우에는높은단가로시공이이루어지는경우도종종있다. [ 그림 3/2/9-22] WGC 2015에서발표된 2015년 1월기준전세계지열발전설비용량및발전량증가추이출처 : Bertani, 2016 년ㅇ [ 그림 3/2/9-23] 은각나라별지열발전설비의분포도를나타낸것이다. 대륙별로본다면필리핀, 인도네시아, 뉴질랜드및일본이속한아시아 -태평양지역이가장많고, 그다음으로미국, 라틴아메리카, 유럽, 아프리카의순이다. 나라별로본다면미 538 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 539

284 국이 3.45 GW로단연앞서고있고, 필리핀이 1.87 GW로그다음이나필리핀은지난 5년간오히려설비량이줄었으며현재새로운법령에근거하여지열발전을획기적으로늘리는방안을모색중이다. 한편 [ 그림 3/2/9-24] 는 2015 년에새롭게가동을시작한지열발전소를추가하여 2016 년 GEA 보고서에서발표한자료이나일부분에서는 WGC 2015 자료보다적은문제를보이고있다. GEA 에따르면 2015 년말전세계지열발전보급용량은 13.3 GW에이른다. ㅇ < 표 3/2/9-8> 은현재프로젝트가활발히진행되는국가를반영하는지표인지난 5년간증가량이높은나라를정리한것이다. 설비량의증가면에서는동아프리카열곡대 (East African Rift Valley) 에서의지열개발을선도하는케냐에서가장많은설비량을추가했고, 증가율면에서는터키가무려 336% 를추가하였음을알수있다. 또한뉴질랜드도상당한양을추가해서총설비량 1 GW를초과하는나라에합류하였으며, 우리나라와같은비화산지대국가에서는유일하게독일이 280% 로증가율 2위에올랐다. 독일의경우에총발전설비량이 27 MW에불과하지만, 모든지열발전소가 EGS기술이나저온지열수를이용한열병합발전이라는점에서기술력면에서는매우앞서있다고평가된다. < 표 3/2/9-8> 지난 5 년간발전설비증가량 ( 절대량및비율 ) 상위 5 위국가 출처 : Bertani, 2016 년 [ 그림 3/2/9-23] 2015 년 1 월기준전세계국가별지열발전설비보급현황 국가 설비량증가상위 5 위국가 총설비 (MW) 증가량 (MW) 증가율 (%) 국가 증가율상위 5 위국가 총설비 (MW) 증가량 (MW) 증가율 (%) 케냐 터키 미국 3, 독일 터키 케냐 뉴질랜드 1, 니카라과 인도네시아 1, 뉴질랜드 1, 출처 : Bertani, 2016 년 ㅇ발전방식별설비량과발전량을도표로나타낸것이 [ 그림 3/2/9-25] 에보여진다. 그림의왼쪽에서볼수있다시피 1단플래쉬 (5,079 MW), 2단플래쉬 (2,544 MW) 및 3단플래쉬 (182 MW) 등의플래쉬방식지열발전소가 62% 를차지하며, 다음으로건증기 (2,863 MW), 바이너리발전 (1,790 MW) 의순이다. 이러한발전방식은기술의차이가아닌지열자원, 그중특히지열저류층의온도에따라좌우된다. 바이너리발전은전체보급량의 14% 를차지하여 5년전에비해높은증가를보이고있는데, 이는그만큼중저온지열수를이용한발전이중요해지고있음을보여준다. [ 그림 3/2/9-24] 2016 년 1 월기준국가별지열발전설비보급현황 출처 : GEA, 2016 시장보고서. 뉴질랜드의경우 WGC 2015 의자료에비해낮게나타나고있으나총 13.3 GW 로집계하고있다. 540 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 541

285 2) 전세계지열직접이용보급현황 [ 그림 3/2/9-25] 발전방식별설비량분포 ( 왼쪽 ; 단위 MW) 와발전량점유율 ( 오른쪽 ; 단위 %) 출처 : Bertani, 2016 년 ㅇ < 표 3/2/9-9> 는각발전방식별로터빈의평균용량및발전량을보여주는자료이 다. 온도가낮은지열유체를사용하는바이너리발전의경우터빈한기 (unit) 당용 량이작으며, 새롭게등장하는 3 단플래쉬방식을제외한다면저류층의온도가높 은건증기방식의한기당용량이크다. 흥미로운사실은기당발전량을용량으로 나눈평균용량당발전량에서바이너리방식이여타방식에비해작다는것이다. 이는바이너리발전소가유지보수를위한정지기간이상대적으로길었기때문으로 해석할수있으나현재의자료만으로는정확히판단할수없다. 또한 MW 당연간 최대발전량은 8.76 GWh (24 시간 365 일 ) 인데반해대기중에증기를직접방출하 는 back pressure 방식은 으로높게나타난다. 이는저류층압력이높아서실 제가동시의발전량이명목 (name plate) 용량보다높게가동되는이유로해석된다. < 표 3/2/9-9> 발전방식별단위발전기 (turbine unit) 의용량과연간발전량평균 (hybrid 방식제외 ) 발전방식 평균연간발전량 (GWh/unit) 평균설비용량 (MW/unit) 발전량 / 설비용량 (GWh/MW) 바이너리 대기중증기방출 단플래쉬 단플래쉬 단플래쉬 건증기 출처 : Bertani, 2016 ㅇ지열에너지의직접이용은지열발전에비해매우높은증가율을보이고있는데, [ 그림 3/2/9-26] 은 WGC 2015 에서발표된 1995 년이래직접이용설비량및에너지이용량의증가추세를보여준다 년 1월현재지열직접이용설비량은총 70,329 MW로집계되고있으며이는 5년전에비해 45% 증가 ( 연평균증가율 6.8%) 된양이다. 한편, 이용량면에서는 587,786 TJ/yr 로 5년전에비해 38.7% 증가하였는데, 증가율이설비용량에비해적은것은설비의증가가대부분지열원열펌프시스템의보급증가에기인하여연간가동시간 ( 또는가동율 ) 이다른직접이용분야보다작기때문이다. 지열직접이용이이루어지는국가는총 82 개국으로 5년전에비해 4개국이추가되었다. [ 그림 3/2/9-26] 전세계지열직접이용증가추이 출처 : Lund and Boyd, 2016 년 ㅇ [ 그림 3/2/9-27] 은 2015 년 1월현재분야별설비용량및에너지이용량의상대적분포를보여준다. GSHP 는설비용량면에서 2005 년에전체직접이용설비의과반을넘어섰으며, 2015 년에는에너지이용량에서도전체의과반을넘어서서지열직접이용의대표적인분야로확실하게자리매김하고있다. 다음으로중요한분야는온천수를직접이용하는목욕과수영 (bathing and swimming) 이다. 그다음으로지역난방을포함한 space heating 이많은활용분야이다. 그외분야는상대적으로중요성이떨어지고있으나, 몇몇나라에서는온실재배, 농산물건조나양어 / 양식이아직도매우중요한적용분야이다. 542 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 543

286 [ 그림 3/2/9-27] 2015년 1월기준지열직접이용설비 ( 왼쪽 ) 및이용량 ( 오른쪽 ) 분포출처 : Lund and Boyd, 2016 년ㅇ < 표 3/2/9-10> 은지열직접이용설비용량및이용량상위 5위국가를나타낸것인데, 이제는용량뿐만아니라직접이용량에서도중국이미국을앞질러전세계에서가장큰지열직접이용국가가되었다. 높은직접이용설비용량및에너지사용량은역시 GSHP의활발한보급에힘입은바가크지만, 터키의경우에는대부분이지열수를이용한지역난방, 개별난방, 온천및온실재배에의한것이다. 일본의경우에는전통적으로온천활용이대부분을차지하고있다고보고되지만, 온천의경우입출구온도를어떻게잡느냐에따라에너지사용량산정값이달라지므로실질적으로지열직접이용량상위 5위국가인지에대해서는의문이다. 온천에대한통계는국가별로신뢰도에의문이드는경우가많은점에유의해야한다. ㅇ지열발전이나지열수를이용한전통적인직접이용과달리지열원열펌프는이론적으로자원의편재성에따른제약이없다. 따라서직접이용에서는인구대비또는국가의면적대비직접이용보급량을따져보는것도의미있는접근이다. < 표 3/2/9-11> 은인구대비설비용량과이용량, 그리고면적대비설비용량과이용량면에서상위 5위국가의순위를분석한것이다. 인구대비로봤을때, 자원이풍부하면서인구가매우적은아이슬랜드가단연 1위이다. 그러나그다음을차지하는나라들은모두고온자원이부존하지않는북유럽국가들로서이는곧 GSHP 의보급이그만큼앞서있다는것을입증하고있다. 이러한사실은면적대비보급량에서도나타난다. 스위스가면적당 GSHP 보급량이세계최고이므로전체직접이용설비용량이나이용량에서도 1위이다. < 표 3/2/9-11> 인구대비및면적대비지열직접이용상위 5 위국가 순위 인구대비직접이용설비 인구대비직접이용량 면적대비직접이용설비 1 아이슬랜드아이슬랜드스위스스위스 면적대비직접이용량 2 스웨덴스웨덴아이슬랜드아이슬랜드 3 핀란드핀란드네덜란드네덜란드 4 노르웨이뉴질랜드스웨덴스웨덴 5 스위스노르웨이오스트리아헝가리 출처 : Lund and Boyd, 2016 년 < 표 3/2/9-10> 지열직접이용상위 5 위국가의설비및이용량 국가 직접이용설비용량상위 5 위국가 총설비 (MWt) 이용량 (TJ/yr) 이용량 (GWh/yr) 국가 직접이용량상위 5 위국가 총설비 (MWt) 이용량 (TJ/yr) 이용량 (GWh/yr) 중국 17, ,352 48,435 중국 17, ,352 48,435 미국 17,425 75,862 21,075 미국 17,425 75,862 21,075 스웨덴 5,600 51,920 14,423 스웨덴 5,600 51,920 14,423 터키 2,886 45,126 12,536 터키 2,886 45,126 12,536 독일 2,847 19,531 5,426 일본 2,186 26,130 7,259 출처 : Lund and Boyd, 2016 년 3) 우리나라지열에너지직접이용현황ㅇ한국에너지공단신 재생에너지센터에서집계하는우리나라의지열에너지직접이용현황은국제적인기준과달리온천수이용을포함하지않고있다. 또한 GSHP 보급통계에서도보조금사업이나공공의무화와무관하게민간에서자체적으로설치한것은집계되지않고있다. 따라서한국지질자원연구원에서는행정자치부의온천통계를이용하고, GSHP의민간부분의보급량을별도로추정한결과를 WGC 에발표해오고있다. ㅇ < 표 3/2/9-12> 는 WGC 2015 에보고된우리나라의분야별지열직접이용현황을보여준다. 우리나라도 GSHP 가주직접이용분야로서설비용량면에서전체 544 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 545

287 의 90% 이상을차지하고있으며, 이용량면에서는 78% 가량이다. 개별난방은부곡및동래온천에서온천수를이용한건물난방에의한것이고, 지역난방은인천광역시강화군석모도의 21가구지역난방에해당한다. 온실또한석모도의지열수를이용한난방이고목욕은우리나라온천중토출온도 42 C 이상으로별도가열이필요치않은양만을산정한것이다. GSHP를제외한이러한전통적인직접이용은행정자치부의온천수활용집계를활용한것으로 2008 년도에집계한이후에갱신되고있지않다. ㅇ한편, GSHP 는한국에너지공단의신 재생에너지통계에개별적으로조사된부분을추가한것으로서, 우리나라의공식통계와달리난방에의한부분만에너지이용량에포함하였으며또한열펌프가동을위한전력부분을제외한실제지열에너지이용량만을통계에포함시켰다. 우리나라의공식통계에서는지열냉난방시스템의가동시간을주택위주로기준을잡고있어서, 실제로주보급분야가사무실용건물인만큼연간가동시간이과다추정되는문제점이있다. < 표 3/2/9-12> 의이용량추정에서는나름대로건물용도별가동시간을별도로적용하여이러한오차를줄이고자노력하였는데, 앞으로정확한에너지이용량산정을위한체계적인모니터링수행에기초하여새로운통계기준이마련되어야할것이다. [ 그림 3/2/9-28] 우리나라토출온도 42 이상온천분포및열에너지직접이용현황출처 : 행정안전부온천통계자료, 화강암반및지체구조도는한국지질자원연구원자료. 1: 동래, 2: 해운대, 3: 석모도, 4: 유성, 5: 척산, 6: 수안보, 7: 아산 ( 온양 ), 8: 덕산, 9: 백암, 10: 포항, 11: 청도, 12: 마금산, 13: 부곡온천 라. 국내 외기술개발현황 < 표 3/2/9-12> WGC 2015 에보고된 2014 년 12월 31일우리나라의직접이용현황 직접이용량 이용분야 설비용량 (MWt) GWh/yr TJ/yr 개별난방 지역난방 온실 목욕 / 수영 지열원열펌프 ,088.7 합계 ,682.3 출처 : Song and Lee, 2015 년 1) 지열발전분야국외기술개발현황ㅇ지열발전분야의기술개발, 특히연구개발투자는인공지열저류층생성기술 (EGS) 을통한지열발전의상업적경쟁력을조기에확보하는것이주된추세이며, 일부유럽국가를중심으로마그마까지굴착하여초임계지열수를개발하는기술개발과제도추진되고있다. ㅇ대표적인최근연구과제로는 EU 국제공동연구개발과제로수행된 GeoElec 프로젝트를들수있다 ( GeoElec 프로젝트는 EU의 IEE (Intelligent Energy Europe) 계획의일환으로지원하고 EGEC 를비롯해유럽 8개나라의기관들이참여해 2011 년 6월부터 2013 년 11월까지 30개월간진행된프로젝트로서, 그목적은 1 정책입안자들의지열에너지에대한인식을증진시켜의사결정자들에게유럽의지열발전잠재량을확신시키고, 2 지열프로젝트가높은선행투자 546 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 547

288 비용, 장기개발기간 (3-6년), 그리고자금지원의혁신적메카니즘을요구하는점을인식하여지열발전에대한금융기관과투자자를자극하며, 3 지열프로젝트가자본집중적이므로석유, 가스회사및전력회사와같은주요잠재투자자들이지열발전에투자할수있도록유인하고자함으로요약된다. 어내는데에반해, EGS의경우비용절감전략에서부터지하에관한부분인자원특성화와시추공개발분야가절반을차지하고있기때문에특정제품의원가절감을통한경쟁력강화가아니라지역적으로다른지질특성에적합한기술의개발에초점이맞추어져있다고봐야할것이다. ㅇ 2013 년 11월에최종보고서를발간하고마무리한 GeoElec 프로젝트의가장큰성과는유럽내지열발전의경제적잠재량평가를시도하여미래의발전단가분포도를작성한것이다. 또한, 잠재량평가뿐만아니라투자, 규제와환경, 교육및고용, 그리고사회적수용성까지지열발전프로젝트를추진하기위해고려해야할모든측면에대해분야별로심도있게분석함으로써매우실용성이높은성과물을내놓았다. 여기서성과물이라함은 factsheet, 지침서, 보고서및소프트웨어들로서이른바 deliverables ( 산출물 ) 의형태로연구결과를내고있으며 (www. geoelec.eu 에서무료다운로드가능 ), 우리나라에서도지열뿐만아니라여타재생에너지의보급정책수립에좋은본보기가될것으로판단된다. [ 그림 3/2/9-30] 미국에너지부 EGS 전략로드맵의세가지상위기술분야와각목표 ( 위 ) 및기술분야별 출처 : Ziagos et al., 2013 년 2030 년까지의개발목표 ( 아래 ) [ 그림 3/2/9-29] 유럽에서경제적잠재량을평가하기위한 EGS 지열발전최소 LCOE 전망분포도출처 : GeoElec 프로젝트최종보고서. 우리나라에서도이미이론적및기술적잠재량에대한분포도가발간되어있지만 (2014 신 재생에너지백서참조 ), 경제적잠재량산정에있어서참고할만한접근방법이다. ㅇ미국에너지부 (US DOE) 에서는 2011 년부터집중적인분석과여러차례의워크숍을거쳐 2013 년에 EGS 지열발전기술에대한전략로드맵을발표하였다 (Ziagos et al., 2013; Phillips et al., 2013). 이전략로드맵은 EGS 기술이지하자원의개발이라는점과, 아직까지상업화이전단계라는점에서기존의여타재생에너지원에대한 DOE 의로드맵수립과다른접근방법을택하고있다. 즉, 일반적으로비용절감전략에맞추어목표를달성하기위한개별기술분야의체계를엮 ㅇ [ 그림 3/2/9-30] 와같은로드맵하에미국에너지부에서는 FORGE (Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy) 라는프로젝트를통해 Coso (California 주 ), Fallon (Nevada 주 ), Milford (Utah 주 ), Newberry Volcano (Oregon 주 ), 그리고 Snake River Plain (Idaho 주 ) 의 5개현장을시작으로 EGS 기술의대표적인연구개발공동플랫폼을선정하는작업에착수하였다. 이 FORGE 프로젝트는궁극적으로미국내에서 100 GW 이상지열발전을달성하기위한현장연구시설의확보를목표로 2015년상반기에착수하여단계별로각각현장의적합도를평가해서최종적으로하나를선정하는계획을가지고있다 ( forge). ㅇ EGS 지열발전의상업적경쟁력을조기에확보하기위해서는가장큰비용을차지 548 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 549

289 하는시추분야의신기술개발을통해비용절감을달성해야한다. 따라서각나라의정부뿐만아니라메이저기업들에서새로운시추기술의개발을위해노력하고있으며, 시추굴진속도를높이는방향의연구개발이주를이루고있다. 한예로독일을위주로굴진속도를높이기위한새로운타격식시추 (DTH hammer), Water Jet 시추, 소구경용 Coiled Tubing Drilling, 그리고레이저나플라스마, 고온수 Jet 등열시추에대한연구들이진행중이다 ( 이중플라스마를이용한시추에대해서는미국에너지부나스위스에서도지난 10 년간계속적으로연구개발에투자하고있는데, 아직까지상용화에이르기까지는긴시간을요구한다고보고있다. ㅇ또다른중요한기술개발분야로서단일생산정당생산유량을늘리는과제를들수있다. 유럽에서는현재까지진행되었거나진행중인전세계의 EGS 프로젝트를대상으로저류층의특성을분석하고유발지진이적은수리자극기술을개발하는 DESTRESS (Demonstration of Stimulation Treatments of Geothermal Reservoirs) 프로젝트를착수하였고우리나라에서도서울대학교를비롯한연구기관에서참여중이다. 또한, 지질학적으로우리나라와비슷한조건에있는스위스 Haute-Sorne EGS 프로젝트에서는단일공에서다수의저류층을생성하는기술의입증을추진하고있다. [ 그림 3/2/9-31] Molasse 분지의지질구조모식도출처 : Hecht, 남쪽알프스로갈수록지열수대수층 (Malm 층 ) 의깊이가깊어져서 Sauerlach 지역에서 140 의지열수로 5 MW급의지열발전소가최근완공되는등인근에 4개가가동중에있고 Mu.. nchen시에서는 93 의지열수로지역난방을공급하게된다. 2) 지열직접이용분야국외기술개발현황 ㅇ지열수를이용한지역난방프로젝트의대표적인것으로현재독일의 Mu.. nchen 지역에서진행되고있는 GRAME 프로젝트를들수있다. GRAME은 Optimized and Sustainable Reservoir Development for Deep Geothermal Plants in the Bavarian Molasse Basin 의독일어약자를모은것으로서 Mu.. nchen 이위치한지역의특징적인지질구조인 Molasse 분지에서지열수를개발하여 50 MW 의발전과 400 MW의지역난방네크워크를구성하는것이다. 이지역에서는 2040년까지모든지역난방을재생에너지로공급하는야심찬목표아래집중적 인조사및개발프로젝트가진행되고있다. 그외유럽의지열지역난방에대해 서는 EU 공동연구프로젝트로지원된 Geothermal District Heating 웹사이트 ( 에잘정리되어있다. 출처 : Link, 2016 년 [ 그림 3/2/9-32] FGZ 프로젝트의계간축열을이용한지역냉난방모식도 550 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 551

290 ㅇ지열원열펌프를이용한냉난방시스템에대한기술개발은계간축열을통한냉난방의밸런스와더나아가지역냉난방을공급하는스마트열그리드 (smart thermal grid) 의방향으로추진되고있다고요약할수있다. 대표적인예가스위스 Zu.. rich 지역의 Familienheim-Genossenschaft Zu.. rich (FGZ) 프로젝트로서 2,300 가구의아파트및주택 ( 인구 5,700 명 ) 과상업시설을연계해연간 35 GWh 의난방및 80 GWh의냉방을공급하는계획으로진행중이다. ㅇ이러한기술개발과더불어지방정부의정책결정자들에게천부지중열의중요성을알려서올바른보급정책수립에도움을주기위한프로젝트도체계적으로진행되고있는데, 대표적인프로젝트가 2012 년부터 2015 년까지 EU 공동연구로수행된 'Developing Geothermal Heat pumps in Smart Cities and Communities'(ReGeoCities) 프로젝트이다 ( 이프로젝트는지열원열펌프가막대한잠재력을가지고있음에도아직도많은지역에서보급이활발하지못한원인을분석하고이에대한정책적, 제도적해결책을제시하고새로운기술개발을 ( 스마트열그리드등 ) 유도하는목적으로수행되었으며, 우리에게도큰도움이될만한성과들을제시하고있다. 3) 우리나라지열기술연구개발현황ㅇ우리나라의지열기술에대한연구개발은한국에너지기술평가원의신 재생에너지개발사업연구비지원으로추진되는것이대표적이다 년부터시작된지열분야연구개발사업은대부분기업주관또는기업의공동참여형태로이루어져왔으며, 지열원열펌프시스템의성능향상이나실증연구가주를이루어왔고, 2010 년이후로지열발전분야의실용화및원천기술개발에대한연구과제가진행되고있다 (< 표 3/2/9-13, 3/2/9-14> 참조 ). < 표 3/2/9-13> 최근 5년간신 재생에너지기술개발사업지열분야연구개발비지원현황 ( 단위 : 백만원 ) 총과제수 정부 6,860 10,065 4,515 8,880 7, 민간 5,154 3,979 1,350 15,279 6,232 합계 12,014 14,044 5,865 24,159 13,406 자료 : 한국에너지기술평가원 < 표 3/2/9-14> 지난 10 년간한국에너지기술평가원을통해지원된지열분야연구개발과제리스트 과제시작연도 과제명 ( 기간 ) - 공동주택 ( 아파트 ) 의지열냉난방시스템적용성에관한연구 (5년) - 용량가변형지열원다중공간냉난방시스템 (2년) - 저가, 고효율지중열교환기그라우팅재료개발및 DB 구축 (2년) - 지하수축열을고려한대수층냉난방시스템개발 - 단일관정을활용한충적대수층이용냉난방시스템개발 - 저심도지열을활용한에너지파일및환기병용형냉난방시스템개발 - 친환경무기질계지열에너지회수용충진재료의개발 - 자연냉매를적용한고효율지열냉난방및급탕시스템개발 - 광역부하대응친환경대체냉매적용지열원냉난방유닛설계및최적화에관한연구 (3년) - 에너지텍스타일의국내터널에서의적용성연구 (2년) - 한국형지열발전시스템의기술개발타당성연구 (1년 ) - 전열성능분석을통한수평형지중열교환기설계데이터및시공기법구축 (2년) - 건물하부구조물에설치되는지중열교환기및지열히트펌프시스템의실증평가 (2년) - 직접순환식 (DX) 수직밀폐형지열원열펌프시스템기술구축 (3년) - R410A 원심압축기를이용한지열히트펌프시스템 (3년) - 앵커 (anchor) 와로우프를이용한고심도고열량지중열교환기장치개발 (2년) - 소규모분산형지열시스템개발 (3년) - MW급지열발전상용화기술개발 (5년) - 저온지열원 100kW급 ORC 발전기술개발 (5년) - 내식형직접순환식지중열교환시스템기술개발 (2년) - 대구경현장타설콘크리트말뚝에적합한지열교환시스템의설계및시공법개발 (3년) - 개방형지열냉난방시스템의설계시공기준확립및신뢰성확보를위한실증연구 (3년) - 비주거용지열히트펌프시스템의보조히트싱크활용기술개발 (3년) - EGS 인공지열저류층생성시뮬레이터개발 (3년) - ICT 융합지열시스템의지능형통합유지 관리기술개발 (3년) - 지열저류층 4차원영상화기술개발 (3년) - 열성능이우수한지중열교환용고차수성벤토나이트소재개질기술및저분리성혼합그래뉼그라우팅재개발 (2년) - 건물에너지자립을위한 Geo-PVT 하이브리드시스템개발 (3년) 552 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 553

291 과제시작연도 과제명 ( 기간 ) - 울릉도지열발전을위한심부지열자원평가기술개발 (2년) - 지열에너지활용판넬구조물지붕융설시스템개발 (3년) - 분산열원이용지열냉난방시스템상용화기술 (3년) - 심부지열직접열활용을위한 Co-axial ( 동축 ) 단일대구경지중열교환기개발 (3년) - 300~450m 고심도수직밀폐형지중열교환기장치사업화개발 (2년) - 기존지하공간시설에지열에너지성능부여를위한에너지구조체와최적화기법기반설계 시공기술개발 (3년) - 용수활용이가능하고소구경에서 115.5kW, 대구경에서 525kW 이상성능을가진지하수정호결합밀폐-개방형복합지열시스템 (CWG 시스템 ) 개발 (3년) 자료 : 한국에너지기술평가원 년 ~2005 년까지의과제는 2014 신 재생에너지백서참조. ㅇ 2010 년에들어서는우리나라와같은비화산지대에서지열발전을현실화할수있는 EGS 기술을통한지열발전상용화과제나 ORC 발전기술, 그리고이에필수적인요소기술에대한기술개발과제들이추진중에있다 년부터대표적인대형과제인 'MW급지열발전상용화기술개발 ' 이수행되고있으며, 우리나라에서지온증가율이가장높은지역으로알려진경상북도포항시북구흥해읍일원에서지하 4.5 km 깊이까지의굴착을통해온도를확보하고수리자극기술을적용하여지열저류층을생성함으로써 MW급의파일롯발전소를건설하는것으로목표로하고있다. [ 그림 3/2/9-33] MW 급지열발전상용화기술개발과제의 EGS 지열발전추진개념도및 1,500 마력급시추기기 그림출처 : 한국지질자원연구원, 사진출처 : 주식회사넥스지오 ㅇ한국지질자원연구원에서는 2004 년도부터자체사업 ( 일반, 기본, 주요사업 ) 을통해지열에너지활용을위한기초및응용연구를수행해오고있으며, 경상북도포항시일원의심부지열수자원개발및실용화기술연구, 인천광역시강화군석모도지역의심부지열수자원개발, 우리나라지열부존특성연구등이추진되었다. 특히, 오랜기간동안의우리나라지열부존특성연구를통해우리나라의평균지온증가율과지열류량분포도작성, 지역별지열이상대분석을수행했으며, 이러한모든연구자료들이지열자원정보시스템으로공개서비스중이다 ( re.kr). 이지열자원정보시스템에서는행정구역명이나경위도좌표입력만으로지온증가율뿐만아니라지중열전도도및연평균지표온도값도얻을수있어지열원열펌프시스템의기본설계변수로도활용가능하다. 이외에국토교통부에서도지하수열원을이용한냉난방시스템에대한연구과제를일부지원하고있다. 마. 향후전망ㅇ지열에너지는날씨와기후조건에무관하게 365일 24시간가동될수있어기저부하를담당하는유일한재생에너지원이며, 또한부하조건에따라출력을조절할수있는유용한에너지원이다. 그러나지하자원의특성상높은초기투자비와긴개발기간의단점을가지고있으며또한심부지열자원의경우개발리스크가존재해세계많은나라에서자기나라의지질특성및에너지환경에적합한보조금제도나리스크경감제도등의지원제도를마련해개발을지원하고있다. ㅇ우리나라의경우에신 재생에너지보급을위한보조금제도와공공의무화제도를통해재생에너지보급을적극적으로지원하고있고지열원열펌프의높은보급증가는이러한활발한지원제도에힘입고있다. 그러나지열발전의경우에는 2015 년도에 RPS에포함된것을제외하고는지열자원의특성을반영한법적, 제도적지원이전혀없어산업계의활발한참여를유도하지못하고있는실정이다. 우리나라에서의지열발전기술적잠재량이 20 GW에이르고또한온실가스감축기술로드맵 ( 한국에너지기술평가원, 2011) 에따르면 2030년까지 200 MW의지열발전보급이가능하다고전망하고있으나아직까지단하나의실증프로젝트만이진행중인현실에서볼수있듯이지열발전을위한법적, 제도적지원확충이 554 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 555

292 절실한과제이다. 지열발전전문가들은높은초기투자비와개발리스크라는장애요인이제거된다면우리나라에서도산업계의활발한참여를통해조기에시장이활성화될것이고또한이를통해동남아시아나중남미등으로해외플랜트진출이가능할것으로전망하고있다. [ 그림 3/2/9-34] 지열에너지자원의 SWOT 분석. 유럽의 Enermed 프로젝트의분석을참조하였으며 ( 우리나라현황에대한분석추가 ㅇ한편, 보급량면에서선진국수준을바라보고있는지열냉난방분야에서도, 여름철에는냉방, 겨울철에는난방이필요한우리나라기후조건의이점을살려지금보다냉난방효율이높은시스템의개발보급이가능하다. 최근유럽에서많이연구되고있는스마트열그리드나계간축열의성공사례는이를입증하고있으므로외국과경쟁할수있는기술에대한연구개발과업계의기술력향상노력이필요하다. 또한공식통계방식을국제기준에맞게개정하고시스템의모니터링및사후관리제도가제대로작동되어야만국제수준의보급및이용량통계작성이이루어질수있다. 이는장기적으로우리업계의기술력및시장경쟁력향상으로이어질것이며, 현재전체신 재생에너지공급량의 1% 수준인지열에너지보급량이 2030년에는그 10배수준까지성장하는기반이될것이다. 참고문헌한국에너지기술평가원 (2011). 온실가스감축기술전략로드맵 지열, 86p. Bertani, R. (2016). Geothermal power generation in the world update report, Geothermics, 60, Dickson, M. H., and Fanelli, M. (2004). What is geothermal energy?, geothermal-energy.org. Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP) (2012). Geothermal handbook: Planning and finacing power generation, Technical Report 002/12, The World Bank, European Geothermal Energy Council (2016). Market Report 2015, egec.org. GEOELEC (2013). GeoElec final project report, Geothermal Energy Association (2016) Annual U.S. & global geothermal power production report, Hecht, C. (2016). Deep geothermal district heating in Munich: From vision to realization, presented at the International Technology Collaboration Program of the IEA Central and South American Workshop of Geothermal Energy, April 18-19, 2016, IIE, Cuernavaca, Mexico. Karytas, C., and Mendrinos, D., (2013). Global geothermal power market, Presented at the European Geothermal Congress 2013, Pisa, Italy, 3-7 June Link, K. (2016). Minimization of primary energy consumption and CO2 emissions by smart geothermal applications - Examples from Switzerland, presented at the International Technology Collaboration Program of the IEA Central and South American Workshop of Geothermal Energy, April 18-19, 2016, IIE, Cuernavaca, Mexico. Lund, J. W., and Boyd, T. L. (2016). Direct utilization of geothermal energy 2015 worldwide review, Geothermics, 60, Phillips, B. R., Ziagos, J., Thorsteinsson, H., and Hass, E. (2013). A roadmap for 556 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 9 절지열 557

293 strategic development of geothermal exploration technologies, Proc. Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, February 11-13, 2013, SGP-TR-198. REGEOCITIES (2015). Developing geothermal heat pumps in smart cities and communities, Rybach, L. (2012). Shallow systems: Geothermal heat pumps, in Sayigh Ed., Comprehensive renewable energy, Vol. 7 Geothermal energy, Elsevier, pp Sigfússon, B., and Uihlein, A., (2015) JRC geothermal energy status report, JRC Science and Policy Reports, European Commission, Sigfússon, B., and Uihlein, A., (2016) JRC geothermal energy status report, JRC Science and Policy Reports, European Commission, Song, Y., and Lee, T. J. (2015). Geothermal development in the Republic of Korea: Country update , Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, April Ziagos, J., Phillips, B. R., Boyd, L., Jelacic, A., Stilman, G., and Hass, E., (2013). A technology roadmap for strategic development of enhanced geothermal systems, Proc. Thirty-eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, February 11-13, 2013, SGP-TR-198. 제10 절바이오에너지한양대학교부교수상병인가. 개요 1) 바이오에너지정의ㅇ곡물, 목질계바이오매스, 유기성폐기물등을원료로하여열화학또는생물공정을이용하여열, 전기및바이오연료를생산하는기후변화대응에필요한대표적인신 재생에너지원이다. ㅇ열, 전기만을생산하는태양광, 풍력, 태양열, 지열등다른신 재생에너지원과는달리기존화석연료에서생산가능한모든에너지원형태인열, 전기, 연료를생산할수있는대체에너지원이다. ㅇ대표적인화석연료인석유나석탄은한번사용하면이산화탄소를발생시키며없어지지만바이오에너지는재생성을가져자원의고갈문제가없을뿐만아니라바이오에너지를사용함에의해발생한이산화탄소는식물이자라면서광합성에의해흡수되므로대기중으로의이산화탄소배출효과는크지않아국제사회에서는지구온난화대처에직접적으로도움이되는최상위신 재생에너지로인정받고있다. 2) 최신이슈및동향 ㅇ국내의경우, 정제된바이오가스를도시가스배관망에연결할수있는 ' 도시가스사업법 ' 일부개정법률이 2014 년 1월공포되어바이오가스에너지화를위한법적근거가마련되었다. ㅇ바이오디젤을이반석유계디젤에 2.5% 의무혼합하는 ' 신재생연료의무혼합제도 (RFS)' 가 2015 년 7월 31 일부로시행되어바이오알코올연료와바이오가스와같은 558 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향 제 10 절바이오 559

294 바이오수송연료의의무혼합을위한첫법률적단계에진입하였다. ㅇ폐바이오매스의당화공정과연계된준상용규모의바이오부탄올생산공장이 GS-Caltex 에의해 2016 년 6 월여수에착공될예정으로목질계바이오매스를 원료로한바이오수송연료생산과연관된국내관련산업의활성화가예상된다. ㅇ국외의경우, 목질계바이오매스를원료로한바이오에탄올생산공장이지속적 으로증가하고있으며세계최대규모인 DuPont 사의연산 1.14 억리터규모의공 장이 Iowa 주 Nevada 에서 2016 년사용생산을위한가동을시작하였다. 나. 국내 외시장동향 ㅇ바이오에너지는현재전세계재생에너지의 72% 를차지하고있으며, 2035 년까지전체공급량의약 52% 를차지하여재생에너지중가장핵심적인역할을할것으로전망된다. 향후바이오에너지시장은수송용바이오연료중심으로성장할것으로예상된다. - 수송용바이오연료는 2010 년약 6천만 toe에서 2020년과 2035 년각각 1.5 억toe, 4억 toe로증가할것으로예상되며열에너지는 2010 년약 7.5 억toe 에서 2035 년 6.5 억toe 로감소할것으로예상되고전기에너지는 2010 년약 3천만toe 에서 2020 년과 2035 년각각 0.8 억toe, 1.8 억toe 로증가할것으로예상된다. ('12 산업기술로드맵신 재생에너지 ( 열 )) [ 그림 3/2/10-1] 이산화탄소의재순환을통한바이오에너지의재생성과바이오에너지범위 ㅇ기후변화대응을위한정부차원의대응기술중하나로 ' 바이오에너지 ' 기술이 6 대기후변화대응기술로선정되었으며관련기술개발을위한국가연구개발사업과 관련산업체의시장확대에필요한지원활성화를위한근거가마련되었다. 자료 : IEA, World Energy Outlook, 2012 년 [ 그림 3/2/10-2] 신 재생에너지원별기여도예측 560 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 561

295 ㅇ미국 - 세계최대생산국인미국에서는옥수수를주원료로하여생산한발효알코올을자동차용연료로공급하고있으며, 생산량은 2006 년기준 198 억리터수준이다. - 바이오부탄올을재생항공유와연료로생산하고관련기술의상업화를진행하는미국의코발트테크놀로지스 (Cobalt Technologies) 는미국해군과연구개발협력관계 (Coorperative Research And Development Agreement, CRADA) 를맺었으며, 바이오부탄올을알킬화또는올리고머화 (Oligomerization) 과정을통해휘발유, 항공연료및경유로전환시키는기술을개발하고있다. - 바이렌트에너지시스템주식회사 (Virent Energy System, Inc) 와쉘사 (Shell) 는에탄올이아닌휘발유대체첨가물들과휘발유를다당류로부터전환시키는최초의시연플랜트를성공적으로가동시킴에따라, 최대 1년에 38,000 리터의바이오가솔린이생산가능하다. - UC Berkeley 연구팀은당류의생물전환에의한케톤생산방법과케톤의화학전환에의한탄화수소생산기술을융합하여바이오매스로부터바이오탄화수소를생산하는기술로추출배양기법을사용하여배양액내의아세톤을배양중에추출하는동시에팔라듐촉매를사용하여이를전환하여바이오탄화수소를생산하는데성공하였다. - 미국의 GE, Shell, Primenergy, Community power 등의기업들이석탄가스화생산공정을목질계바이오매스가스화공정에적용하기위해개발한공정을이용한바이오가스생산공정이상용화단계에와있다. ㅇ EU - 주로열별합 (CHP) 을통해바이오가스를에너지화하고있으며, 2009 년기준총 25,167GWh 의전기를생산하고있다 년까지총 186개소의바이오가스고질화플랜트가설치되어운영되고있으며, 설치현황으로는독일 (56 개 ) 과스웨덴 (52 개 ) 이가장많은고질화플랜트가설치운영중이다. 특히스웨덴은바이오가스를고질화하는데필요한핵심기술인이산화탄소 / 메탄분리기술을보유하고있는업체가다수이며, 스웨덴이외의국가로사업영역을넓히고있는실정이다 ~2010 년유럽의혐기성소화시설의추이를보면, 1990 년 2개에불과하던 것이 2000년에는 58개, 2010 년에는 197개소로증가하였으며, 이에따라시설용량은 1990 년연간 87,000톤이었던것이 2010 년 5,900,000톤으로늘어났다 년바이오디젤생산점유율이 49.8% 인유럽은바이오디젤시장의선두주자이나점유율은 2001 년이후계속감소하는추세이다. - 북유럽의노르웨이, 덴마크등의나라는 2015 년까지경유차량은무조건 100% 바이오디젤인 BD100 의사용을공표하였으며, 독일은당초연료계재료등을수정한전용차량을사용해서 BD100 을보급하여 300 만대이상이운행중에있다. - 미국산바이오디젤에대하여 EU와미국에서주는이중보조금으로유럽바이오디젤시장에부정적전망을개선하고자, 최근 EU는유럽시장보호를위하여현재미국산바이오디젤에관해수입관세를부여하고있다. - 유럽에서 7번째로큰바이오디젤생산국인스페인은 28개이상생산공장을건설중이며, 스페인정부는일정량의바이오디젤에대해세금완전감면혜택을주어바이오디젤시장확대를위한노력을하고있다. - 재생가능에너지이용촉진지침 (Directive 2009/28/EC) 의최대목적은관리및규제상장벽을제거하는것과바이오연료에대해서는지속가능한체제를구축하는것이며, 재생가능에너지에서가스로분류된것은매립지가스, 하수처리가스, 기타바이오가스를포함시키고있다. - 21개국의국가재생에너지행동계획 (NREAPs) 에의하면, EU는 2020년까지바이오가스의열이용, 전력, 수송각부문에서의촉진계획에의거, 열이용은 2005년 6,000만톤에서 2020년까지 44,000만톤 ( 재생가능에너지전체에서차지하는비중은 4.6%), 전력은 2005년 10,000 만톤에서 2020년에 49,000만톤 (4.9%), 수송부문에서는 2005년 1,900 만톤에서 2020년에는 6,290 만톤까지늘리는것을목표로하고있다. ㅇ국내 - 바이오에너지국내시장규모는 2007 년이후점차증가하고있으며특히수송용바이오연료인바이오디젤과고형바이오연료시장의성장이두드러지고있다. 현재바이오디젤을포함한수송용바이오연료보급의무화정책 (Renewable Fuel Standards, RFS) 의입법화 (2015년 7월 ) 이후수송용바이오연료의사용량은지속적으로증가할것으로예상된다. 562 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 563

296 - 현재의국내유기성폐자원중바이오가스는최소 31만 toe/ 년, 최대 98만 toe/ 년의잠재적에너지를보유하고있는바, 소규모국지형단순에너지활용에서통합소화, 대형화가이루어질경우시장은확대될것으로전망된다. - 고형바이오연료시장은 2011 년부터 RPS 제도가시행됨에따라발전부문에서고형바이오연료수요가가파르게증가하고있으며향후에도성장세는유지될것으로전망된다. ( 12 산업기술로드랩신 재생에너지 ( 열 )) [ 그림 3/2/10-3] 국내바이오에너지보급현황 자료 : 신 재생에너지센터, 2012 년 - 한국가스공사는 2000 년부터자체연구로천연가스와이산화탄소로부터 DME 제조공정기술개발사업을수행하여하루평균 10kg 의 DME 제조소형 Bench Plant 를구축하였다. - 바이오탄화수소정제, 공정기술등은해외기술및시스템에의존하고있는실정이며, 국내정부기관, 대학및산업연구시설등에서탄소와수소를이용한연료물질생산과개발연구에주력하고있다. - 바이오탄화수소와관련국내연구진및산업체의독자적기술의개발및연구개발이한창진행중에있으나상업화는미미한실정이며, 상업화단계의기술들은바이오알코올및바이오디젤시장과의연계성이강하다. < 표 3/2/10-1> 국내외바이오에너지기술개발동향 국외 국내 국내 구분 액상바이오연료 바이오가스 고형바이오연료 액상바이오연료 바이오가스 고형바이오연료 기술개발동향 ^ EU 는목질계원료를열화학적으로전환하여경유대체연료를생산하는데모플랜트구축및실증운전 ^ 미국은목질계원료와미세조류를원료로석유계차량연료 ( 가솔린, 디젤 ) 대체용바이오연료생산에연구집중 ^ EU 는유기성폐자원의통합처리기술분야에서혐기성소화에집중 ^ 미국은유기성폐기물및매립가스의바이오가스생산및활용확대노력 ( 바이오발전, 바이오연료, 바이오제품 ) ^ EU 는연료의산업적활용용도에따른품질기준안제정 ^ 펠릿보일러의효율향상및안전성향상을위한기술개발진행 ^ 발전소의혼소발전연료로고형바이오연료연소효율을높이기위한기술개발진행 ^ 폐식용유로부터바이오디젤생산기술개발및상용화, 바이오디젤보급확대중 ^ 2011 년말지식경제부 ( 현. 산업통상자원부 ) 그린에너지전략로드맵 ( 수송용바이오연료 ) 발표 ^ 비식용원료 ( 목질계원료 ) 로부터바이오알콜 ( 에탄올, 부탄올 ) 생산공정상용화에필요한핵심기술개발을위한산 - 학 - 연협력연구가진행중임 ^ 출연연중심으로목질계원료의열분해에의한바이오오일전환기술개발연구가진행중임 ^ 미세조류의대량생산기술및조류의고효율연료전환공정개발에대한연구가진행중임 ^ 유기성폐기물의통합소화기술개발로바이오가스생산성향상기술개발및파일럿실증연구가진행중임 ^ 고순도정제바이오가스의차량연료로실증보급확대중임 ^ 고에너지효율의펠릿성형기술개발이진행중임 ^ 고형바이오연료사용한고에너지효율펠릿보일러개발이진행중임 ^ 발전소에서의고형바이오연료활용한혼소기술개발이추진중임 ^ 2012 년지식경제부 ( 현. 산업통상자원부 ) 에서는바이오매스에너지로드맵 ( 바이오가스및고형연료 ) 를발표함 - 바이오에탄올자동차연료실증평가사업이 2009 년에진행되어주유기까지의 문제점을검토한결과 E5 까지는큰문제가없이혼합사용가능한것으로확인 되었다. 무수에탄올 (99.3% 공비증류후 ) 을 10~25% 까지블랜딩한바이오에탄 564 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 565

297 올혼합가솔린이가장현실성이있다고보고목질계등원료가격저감과바이오리파이너리 ( 기초화학원료생산 ) 기술개발에의한원가절감을위한기술개발연구가추진중이다. - 전북대와한국생명공학연구원이바이오리파이너리세포공장융합기술연구를목적으로학연공동연구센터 (DRC) 를설립하였으며, 석유를대체할바이오리파이너리산업의원천기술개발과관련분야인력양성에협력하고있다. - 도시가스사업법이 2009 년 3월 25일개정됨에따라기존 LNG, LPG+Air 외에바이오가스, 나프타부생가스등이도시가스의범위에새로이포함되어 2009 년 9월 26일부터시행되었다 년 2월 18일지식경제부고시제 호에의거, 도시가스품질기준이개정되었으며이는천연가스배관망연결을위한품질기준을마련한것이다 년 3월 31 일대기환경보전법이개정됨에따라바이오가스를자동차연료로활용할수있는규정이마련되었다. 바이오가스의조성으로는메탄이 95% 이상이며, 수분이 32mg/Nm3 이하, 황분이 10ppm 이하, CO2, N2 등과같은불활성가스함량이 5% 이하로정해졌다. - 환경부, 농림부, 산업부등음식물쓰레기, 가축분뇨, 하수슬러지처리와관련하여혐기성처리방식의공공시설확대및개선을통해정부차원에서지원하고있다. 환경부는음식물쓰레기의사료화와퇴비화위주의자원화정책을추진하고있으며, 가축분뇨의공공정화처리시설에대한지원, 하수슬러지육상처리시설확충및슬러지발생량억제정책을추진중이다. - 농림부는개별농가의가축분뇨처리시설설치에대하여지원하고있으며, 자연순환농업활성화대책의일환으로가축분뇨자원화확대정책을추진하고있으며, 가축분뇨자원화시설지원에중점을두고있다. - 산업부는신 재생에너지전략 2030을통해기술개발로드맵을발표하고, 2030 년까지유기성폐자원과바이오매스및매립지가스로부터총 120만 toe/ 년의에너지생산 공급을계획중이다. - 석유이외의대체에너지보급을높이려는정부의신재생연료혼합의무화 (RFS) 정책에따라시중에판매되는경유에바이오디젤과같은신 재생에너지원료를일정비율혼합하도록하는제도가시행되었으며, 2015 년 7월부터바이오디젤혼합이의무화되었다. 다. 국내 외보급현황ㅇ미국은 2010 년 US EPA 에서수정, 발효한 RFS2 에서는온실가스감축량이높고, 비식량계원료기반 ( 특히목질계바이오매스 ) 의선도바이오연료를중심으로보급확대추진하며, 기존옥수수유래바이오에탄올보급확대를금지하고있다. ㅇ유럽은 2010 년바이오연료에지속가능성기준 (Sustainability Criteria) 을도입하여실질적온실가스감축효과가있고, 생물의다양성을훼손하지않으며식량경합성이없는바이오연료에대해서만보급확대가능하도록하고있다. ㅇ일본에서도유럽과유사하게지속가능성기준을도입하여석유계연료대비 50% 이상의온실가스저감효과가있는바이오연료에대해서만보급이가능하도록하였으며, 2012 년발표된바이오매스산업촉진을위한전략에서바이오매스에대한세제혜택으로바이오에탄올연료 (E3, E10) 에대해리터당 58엔의면세혜택과바이오연료생산시설에대한재산세 50% 감면 (3년동안 ) 과법인세혜택을부여하고있다. ㅇ국내 2차에너지기본계획 ( 14.1) 에서는상대적으로열악한신 재생에너지보급여건에도불구하고에너지안보온실가스감축효과등을고려하여, 신 재생에너지보급비중을 12 년기준 3.18% 인것을 35 년 11% 로확대하는것으로수립하고있다. 또한, 정부는 2015 년부터바이오디젤연료혼합의무제실시및 RPS( 신 재생에너지의무사용제 ) 제도를전격적으로시행하고있으며 2019년부터는 RFS(Renewable Fuel Standard : 신 재생에너지연료혼합의무제도 ) 를확대하여단계적으로바이오에탄올도포함시키는것을검토하고있다. ㅇ미국 년 National Biodiesel Board 가설립된이래, 2001 년부시대통령이바이오디젤을포함한신 재생에너지의보급확대를천명하였고, 이러한정부차원의적극적도입책에따라보급실적이매년증가하고있다. - 세계바이오디젤생산국 2위인미국은 2009년세계바이오디젤생산량의 17.7% 를생산하였고, 2010년 29억리터, 2020년에 65억리터규모를생산할것으로예상되고있다. 566 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 567

298 - 전세계바이오에탄올생산량은약 500억리터로추정되며, 그중약 70% 는미국과브라질에서차지하며이들양국에서는자동차용연료인가솔린에바이오에탄올을 10%(E10) 이상직접혼입하는방식을이용하고있다 년까지바이오연료를 350억갤런 ( 전체수송용에너지의 15%) 까지끌어올린다는목표를설정하였으며관련산업의활성화를위한노력을경주하고있다. - 원유의중동의존도를낮추고옥수수농가의보호를위해, 2005 년 8월에너지정책법 (Energy Policy Act of 2005) 이설립되었으며, 자동차연료에바이오에탄올등의사용을의무화한재생가능연료기준 (Renewable Fuels Standards) 이정해지고, 2012 년까지 280억리터의바이오에탄올을가솔린과혼합시킨 E10 과 E85 보급을추진하였으며 E85를약 1,000 여개주유소에서판매하고있다. - 바이오에탄올에대한물품세공제와보조금지급, 소규모에탄올생산업자에대한세금공제등에탄올혼합가솔린에대한보조정책또한활발히실시되고있으며, 이를통해가솔린과의가격차를좁혀에탄올의가격경쟁력을확보하여사업투자를촉진하고있다 년부터상업적공급계획에있으며, 다양한에너지식물및풍부한산림자원의활용도를높이기위해리그닌, 셀룰로오스등식물섬유질을이용한기술개발투자가확대되어 2050 년까지바이오에너지로해외석유수입분완전대체를목표로두고있다. - 수송부문바이오에너지혼합의무제도 (Renewable Fuel Standard, RFS) 는 2007 년에너지부 (Department of Energy, DOE) 가제시한에너지자립및안보법 (Energy Independence & Security Act) 의요구조건을충족한프로그램으로, 의무이행기간을 1년단위로수행하고평가하고있다. RFS 1 프로그램은 2007 년 9월 1일부터발효하여 2010 년 11월 30일까지적용되어시행되었으며, RFS 2 프로그램이 2010 년 12월 1일부터발효되어모든수송용연료에대하여의무혼합되는바이오연료에대한기준을제시하고있다. RFS 2 프로그램에제시된 4개의바이오연료영역에서바이오연료혼합의무기준중바이오매스기반디젤의기준은 1.10% 이며, 재생연료사용목표는 2020년 360 억갤런을목표로하고있다. - 이외에도, 혼합경유에대하여과제경감을시행하고있으며, 소규모제조사업을보조해주며, 재생에너지사용에대한법률을제정하는등여러가지정책및프로그램을시행중에있다. ㅇ EU - 신 재생에너지지침 (2009/28/EC) 에의해회원국에게 2020년까지 1990 년대비신 재생에너지를최소 20% 사용하기위해 2010 년 12월부터혼합의무사용을정식적으로설정하였다. - 원료작물생산으로인해산림파괴및식량문제가유발됨에따라신재생연료의지속가능성기준필요성이제기되어, 바이오연료의합리적인생산과사용에대한지속가능성기준 (sustainability criteria) 를도입하였고, 전주기분석 (LCA) 를통해온실가스배출량도산정하여온실가스감축기여가큰바이오연료사용을권고하고있다. - 독일, 프랑스, 이탈리아는혼합경유에대하여과세경감조치및에너지작물재배를국가에서보조해주는프로그램을시행중이며, EU는에너지작물재배를보조해주고조세감면허용에대한법제화를시행중에있다. ㅇ브라질 - 세계적으로 2번째로많은양의바이오에탄올을생산하는브라질의주원료는사탕수수이며, 2006 년기준 178 억리터수준이고 1999년사탕수수착즙액으로부터생산된 95%(v/v) 에탄올 105 억리터와휘발유블렌딩용 (22% 이상 ) 무수에탄올 (99.3%(v/v) 에탄올 ) 65억리터를자동차연료로사용하고있다. - 저가의사탕수수를이용한바이오에탄올생산에주력하고있으며, 브라질전체수송용연료중 20% 를점유, 전세계공급량의 44% 를점유하고있다 년기준세계최대바이오디젤소비국으로전년 24억리터대비 17% 상승한 28억리터수준이며 2020 년까지바이오디젤혼합비율을 20% 까지높일계획이며, 바이오디젤생산확대를위해 281 억헤알 ( 약 18 조 121 억원 ) 의투자가이루어질예정이다 년부터에탄올생산량 1위자리를미국에양보했으나, 에탄올이용률은여전히세계 1위이며, 2006 년에탄올생산량은미국에이어 억리터로브라질국내에서 E20과 E100( 함수에탄올 ) 이유통되고있다. - 국가농업에너지계획 (The National Plan of Agroenergia) 를통해바이오에탄올의수출확대정책강조와더불어바이오에탄올생산경지확대를 2010 년까지 200만 ha, 2014 년까지 100 만ha로증가시킬계획을발표하였다. 568 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 569

299 년에탄올사용을증진하는공공정책이최초로수립되었으며, 정부차량의 10% 에대해에탄올혼합가솔린이사용되었고, 공공차량에최소 5% 의에탄올혼합가솔린사용및바이오연료에대한조세감면을실시하였다 년 11월부터자국내경유수입을줄이고농가소득증대를도모하기위하여공식적으로국가바이오디젤프로그램이시작되었으며, 2005 년초에내수시장에바이오디젤이도입되었다. - 대두유, 팜유, 해바라기유등을원료로한바이오디젤이 2008 년 BD2 가의무사용되었으며, 2013 년도부터 BD5 가의무사용되었으며, 혼합경유에대하여과세를경감하고있다. ㅇ일본 - 일본의경우, 전국 7개지역에서바이오에탄올을생산하여 E3(3% 혼합가솔린 ) 제조이용에관한실증사업이전개되고있다. - 경제성및유통, 제조설비와같은공급적이유로일부지자체에서실증적대응에한정되어있는실정이며, 기술개발측면에서식량이외에목질등셀룰로오스를이용한에탄올생산공정의상용화방안을위해브라질에서부터바이오에탄올을수입하였으며, 실증연구단계에있다 년 4월 ' 바이오가스구입요령 ' 을발표하고 ' 바이오가스의도시가스도관네트워크 ' 를추진, 새로운에너지이용촉진을통해지구온난화대책에기여하는것을목적으로 2011 년 1월, 도쿄가스와바이오에너지사는일본에서처음으로하수처리 / 식품가공공장의바이오가스를도시가스배관망에주입하여공급하고있다. - 약 2,000 여가구의연간사용량에해당하는연간약 80만m2의가스를도시가스배관망에연결함으로서연간약 1,360 톤의이산화탄소감축이기대되고있다. - 교토의정서목표달성계획에의하면, 2010 년도까지원유환산 5억리터의바이오연료를일본산수입불문도입한다는목표가기재되어있으며, 일본은바이오에탄올이용할경우자동차안전성확보및배출가스성상, 인체에대한영향등환경면에서휘발율등의품질확보등에관한법률을제정하여혼합상한기준이규정되어있다. - 에탄올혼합가솔린을 3%(E3) 으로상한기준을정해놓았으며, 전국 7개지역에서바이오에탄올생산, E3제조이용에관한실증사업이전개중이며, 브라질의 Petrobras 와합작하여안정적연료용에탄올공급체계확립을도모하고태국과에탄올생산모델사업에대한기본협정을체결하였다. ㅇ중국 년부터석유수입국으로전환되면서미국에이어제 2의석유소비국으로부상함에따라, 2004 년 ' 차량용에탄올확대시험계획 ' 이발표되었고, 옥수수를원료로하는 E10 보급을추진중에있으며, 중국전체에 E10 도입이의무화되면, 연간총 70 억리터가필요한실정이다 년기준중국에탄올생산량은 38.5 억리터로연간필요량인 70억리터를보충하기위해에탄올생산설비가증설되고있으며, 2020 년까지휘발유및디젤소비의 10% 인 2,280 만톤을바이오연료로공급할예정이나, 옥수수수급안정성문제로인하여, 2007 년곡물원료바이오에탄올생산이전면중지됨에따라, 단수수, 카사바, 사탕수수등새로운원료발굴에주력하고있다 년기준중국의바이오가스생산량은 170 억m2에달하며, 바이오가스생산에필요한활용원료의생산잠재력은충분한상황으로연간 1,500 억m2에달하는바이오가스를생산할수있는것으로예산되고있다. - 옥수수를원료로하는 E10 보급을추진하고있으며, 2004 년차량용에탄올확대시험계획을통해흑룡강성, 길림성, 하남성, 안휘성등 27 개도시에대한에탄올혼합가솔린도입이계획되어추진되고있고 2005 년부터 E10 의무화로사용공표및보조지원을하고있으며, 에탄올생산업자에대해부가가치세반환, 에탄올소비세 5% 면제, 에탄올톤당 100 위안전후의이윤보증등에탄올에대한간접세환급등정부차원에서의세금혜택을제공하고있다. - 중국국가에너지국은 ' 바이오매스에너지산업육성 12차 5개년 (2011~2015 년 ) 계획 ' 실시를통하여 12차 5개년계획기간에난방공급에사용하는바이오매스에너지를 220 억m3규모로도달시킬계획이며그중메탄가스사용규모를 190 억m3로확대하고대형농업잉여물질, 유기물산업폐수와오수처리시설의슬러지를이용한메탄가스사용규모를 30억m2으로만들계획이다. ㅇ스웨덴 년부터 Lingkoping 지역에서부터 Vostervik 까지 600km 구간에세계최초 570 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 571

300 바이오가스열차를운행하였으며, 2002 년이후시전체버스를바이오가스로운영하고있다. - SBI 사는이지역에 12개의바이오가스공공충전소를운영중이며, 연간메탄 97% 수준의고순도바이오가스를 470,000m3를생산하며 9,000 CO2ton 이상배출저감효과를보이고있다. ㅇ국내 년신 재생에너지공급량은 11,537 천toe로전년대비 16.8% 증가하였고 1 차에너지대비신 재생에너지공급비중은 2014 년 4.08% 로전년대비 0.56% 증가하였다. 원별비중을보면바이오에너지가 15.8% 에서 24.5% 로비중이크게증가하고있음을알수있다. [ 그림 3/2/10-6] 연도별신 재생에너지생산량추이및 2014 년지역별생산량비중 [ 그림 3/2/10-4] 1 차에너지대비신 재생에너지생산량증가추이 [ 그림 3/2/10-5] 2014 년원별생산량비중및전년대비생산량비교 [ 그림 3/2/10-7] 총발전량대비신 재생에너지발전량 572 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 573

301 년하반기부터수도권매립지바이오가스자동차연료공급사업과울산시하수처리장바이오가스화사업등본격상업생산및도시가스로서연료용으로공급추진중에있으며인천, 상암동, 대구, 광주, 부산등각지역의매립지가스자원화사업소에서혐기성미생물에의한유기물분해를통해바이오가스를생산, 공급중에있다. - 국내바이오디젤시장은제조사가 23개사 ( 중소업체 21개사 ) 이며대기업은 SK케미칼과애경유화가있고, BD2.5 의무혼합제가실시되면서바이오디젤은현재가장보급이활발한바이오에너지이다. [ 그림 3/2/10-8] 2014 년원별발전량비중및전년대비발전량비교 [ 그림 3/2/10-9] 연도별신 재생에너지발전량추이및 2014 년지역별발전량비중 - 국내총발전량대비신 재생에너지발전비중은 2014년 4.92% 로전년대비 0.97% 증가하였으며이중바이오에너지에의한발전비중은 17.3% 로전년대비 153% 증가하여신 재생에너지발전량중폐기물에너지를제외하고가장높은발전량기여도를보이고있다. 라. 국내 외기술개발현황ㅇ미국 - 바이오연료분리공정을개선하여생산비용을낮추고, 성능을개선하며, 연료에적합한비식용공급원료와연료변환기술을개발하기위한계획으로 4가지프로젝트가진행중에있다. 전기화학탈산화공정 (Electrochemical Deoxygenation Process) 을활용하여바이오연료에서산소를분리하는기술로, 기존정제공정에서추가적으로처리할수있는탄화수소제품을생산하는데필요한기술이다. - 미생물전기분해공정을활용하여바이오오일 (Bio-oil) 에포함된물에서수소를분리해내는기술로, 수소및바이오매스의탄화수소변환효율개선에사용될수있을것으로기대된다. - 열분해 (Thermal Fractionation) 와초임계용매추출 (Supercritical solvent extraction) 공정을개발하여바이오매스에서추출한탄소와수소의양을최대화하여수송용연료에사용하는기술개발을추진중이다. 이기술은리그노셀룰로오스계바이오매스 (Lignocellulosic biomass) 의탄소를효율적으로연료로변환시키는바이오포밍 (BioForming) 기술을이용한분리공정기술로, 기존수송연료인프라에적합한바이오연료인 drop-in fuel 개발을통해탄화수소기반의바이오연료생산비용을저감하고신재생의무혼합제도 (Renewable Fuel Standard, RFS) 를충족할수있을것으로기대되고있다. - 미국에너지부 (DOE) 산하공동바이오에너지연구소 (Joint BioEnergy Institute, JBEI) 의과학자들은식물의당을녹색수송연료생산에이용가능한탄화수소성분으로변환시키는핵심적인세균효소 3종을발견하였으며 (2010 년 6월기준 ), Micrococcus iuteus에서효소 3종의유전자를분리하 574 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 575

302 여 Escherichia coli에도입, 유전자변형된 E. coli 에서효소가생산되어당성분을긴사슬의알켄탄화수소로변환, 이러한알켄탄화수소는열분해 (cracking) 방식을통해엔진에적합한짧은탄화수소로이용될수있다. - 식용작물뿐아니라척박한땅에서도재배가쉬운대마를이용한바이오디젤생산연구가활발한데, 이는산업용대마를이용한바이오디젤은추운환경에강하며전환효율도 97% 수준으로매우높기때문이다. 하지만, 미국에서재배가불법이기때문에산업용대마재배를위한법적조치마련을위해여러방안을모색하는중이다. - 미국에너지성주관으로추진하고있는 GTL(Genome to Life) /20 장기연구프로그램으로미생물의유전체연구를통하여, 지구온난화와에너지고갈등여러환경문제해결을목표로추진되고있다. 최근지질함량이높은 Botryococcus braunii 의유전체분석을시작하였고, Greenfuel Technology는광생물반응기를개발하여바이오디젤생산용조류배양시범사업을진행중이다. - 에너지부 (DOE) 는캘리포니아등소규모바이오프로젝트가진행될 6곳에바이오연료생산효율및제품개발분야에 3천 6백만달러지원계획을발표, 바이오연료및셀룰로오스계열바이오제품등과관련된 R&D분야를지원할계획이다. - 국립재생에너지연구소 (NREL) 주도로대통령특별명령에따라 Biobased Products and Bioenergy Program을추진하여 2020년까지자동차연료의 10%, 화학연료의 25% 를생물산업제품으로대체한다는계획이다. 옥수수단일작물에대한의존도가높기때문에현재에탄올의주원료인옥수수에집중하기보다바가스 (Bagas), 폐지, 볏짚및에너지작물인버드나무, 포플러등목질계바이오매스로전환하는것에주력하고있다. - 환경보호청 (Environmental Protection Agency, EPA) 의관리감독하에혼합의무제도 (Renewable Fuel Standard, RFS) 를시행중에있으며, 2011 년부터신종차량에대해에탄올혼합비율을기존의 10%(E10) 에서 15%(E15) 로상향조정하여시행하고있다. 전분질계에탄올플랜트는감소되는반면온실가스감축효과가우수한셀룰로오스계에탄올의사용이 2010 년이후지속적으로증가, 목질계바이오에타올연구개발관련투자가확대될전망이다. - 환경보호청 (Environmental Protection Agency, EPA) 은농림부 (USDA), 에너지부 (DOE) 와협력하여혐기성소화기술보급과축산분뇨에너지화플랜트보급 을위해 AgSTAR 프로그램을운영하고있으며, 2012 년기준 201 개의플랜트를운영중이다. ㅇ EU - 바이오매스의가스화공정은전통적으로화석연료등으로부터가스화를상용화하여높은기술력을보유하고있는유럽이주도적으로상용화노력중이다. 덴마크공대에서는급속열분해공정과가스화공정을융합한 2-Stage 가스화공정개발중으로 80kWth/20kWe 이하의소규모 2단계가스화반응기를이용하여무인자동조작및장기간작동가능성을테스트하고있으며, 나아가중간규모와대규모의 2단계바이오매스가스화공정을시범운전중이다. - 핀란드국가연구소인 VTT에서는기존바이오매스가스화공정효율을높일수있는새로운방식의가스화반응기개발과기존반응기의개선, 또는여러유형의바이오매스자원의효율적가스화를위한투자가진행이다. - 독일은화석연료의사용을줄이고이를신 재생에너지로충당한다는에너지정책을기반으로목질계나유기성폐기물원료를이용해가스화공정을통해열에너지생산, 바이오연료생산및수소연료전지를개발중에있으며, 독일의 Lurgi 사에서는기존석탄의가스화기공정설비를바이오매스에응용하여상용화단계에있다. - 네덜란드는현재옥수수나곡물의발효공정으로생산되는 1세대바이오연료 ( 바이오에탄올 / 바이오디젤 ) 를합성가스를화학적또는생물학적으로변환시켜액상의바이오연료 ( 합성디젤 / 가솔린 ) 를생산하는 2세대바이오연료화기술개발을목표로다양한바이오매스를활용할수있는가스화공정개발에주력하고있으며, 네덜란드 Geetruidenberg 지역의건축폐목재를원료로 85MWth 급 CFB바이오매스가스화공장을가동중에있다. 덴마크 - BioScan 은바이오가스생산및소화액처리시스템인혐기발효공정기술을이용하여바이오가스와열, 전기를얻고정수된물과비료를얻는시스템을개발하였으며 1989 년전세계적으로가장규모가큰생산시설인 Linkogas Ambas 라는공동바이오가스시설을만들었으며, 1999 년재건축되어중온균발효에서고온균발효과정으로전환하였다. 576 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 577

303 - 이러한재건축을통해바이오가스생산량이약 50% 증가되어, 현재바이오가스 생산량은연 960 만톤이며 2,400 톤규모의대형발효조 4 기로운영되고있다. 을지원하여농기계트랙터바이오연료실증사업을통해현재수송용디젤차에도확대보급하고있다. < 표 3/2/10-2> 수송용바이오연료생산기술특허수준분석표 국가 자본경쟁력 GDP ( 백만 $) R&D/ GDP(%) 무형자본경쟁력 월평균출원수 ( 건 ) 바이오에탄올재료 바이오에탄올미생물 특허수준 (15 점만점 ) 바이오에탄올공정기술 바이오디젤재료 바이오바이오디젤디젤촉매 / 공정기술산화안정제 캐나다 1,116, 중국 2,855, 독일 2,755, 프랑스 2,087, 영국 2,112, 이탈리아 1,716, 일본 4,565, 한국 782, 미국 12,393, 특허서지정보 (2000~2009) 10 년간이용 독일 - 유채가주원료이며, 식물유를직접연소하는최신공법을이용한기술로유채유 의지방성분중올레인산함량을 70% 수준으로개량한유채씨를저온압착고 효율의착유및정제공정의생산기술로연료화하였으며, 순수식물연료를디 젤기관에적합하게해주는연료활성화장치를개발하여트렉터및비닐하우스 난방등농기계용연료로사용하고있다. - 폐식용유를수거하여정제정련공정기술과같은친환경전처리기술을이용 하여생산된식물성기름에품질향상용첨가제를더하여농민용연료를생산하고, 바이오연료컨버터장치를통해농기계디젤기관, 난방및발전용디젤연료에적합하게사용할수있다. - 에너지작물인유채의자국재배를통해곡물가상승에대비하고, 생산공정이저렴하고친환경적인순수식물유연료와컨버터장치연구개발에필요한자원 브라질 - 브라질에서는사탕수수를원료로연간 154억리터를생산, 세계시장의 40% 를차지하고있으며, 320 개공장이사탕수수 3.89 억톤을처리하여설탕 2,740 만톤을만들고, 나머지 50% 를활용하여 154억리터를생산, 2010 년기준 240억리터생산, 생산기술은대부분효소당화를사용, 발효는대부분회분식공정을사용하고있다. - 대두, 피마자, 해바라기등채유식물과튀김용기름찌꺼기등을이용, 원료비중은대두가 85% 를차지하고있으며, 2011 년부터는바이오에탄올의원료인사탕수수를이용한바이오디젤도생산하고있다. 일본 - 일본의시츠오카대학의연구팀이대나무로부터바이오에탄올생산기술을성공하였으며, 이는대나무를초미세입자로정제하여기존효율이 2% 에불과해분해가어려웠던섬유성분인셀룰로오스를 75% 의효율로글루코스로전환시켜발효전단계인글루코스및단당으로분해하는과정의효율성을높인기술과레이저기술및분해공정을통해식물세포에서두번째로큰성분인리그닌을제거하는방법등을포함하고있다. - 일본농업환경기술연구소는농지에서베어낸사료용곡물 ( 벼 ) 과식용벼의볏짚을절단하여이용, 셀룰로오스계자원을효소와미생물을첨가하여낮은수분상태로저장, 당화, 발효시키는고체발효법을개발하였다. - 신일본제철엔지니어링과기타큐슈환경기술센터가함께참여하는프로젝트사업장인에코타운에서는시내학교, 병원, 편의점등에서수거한음식물쓰레기의탄수화물을당화하여에탄올을발효, 매일약 400리터의에탄올을생산하고있으며, 이에탄올 3% 와휘발유 97% 를혼합하여기타큐슈시공용차에주유하여사용하고있다. - 일본의이시카와지마중공업 (IHI) 이갈조류등바닷말을원료로하고대량으로배양한바닷말을독자적으로개발한분리장치처리를이용하여항공기용바 578 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 579

304 이오디젤양산기술을개발하였으며, 2018년양산에들어가 2020 년연 3억리터, 300억엔 (3,390 억원 ) 의매출을목표로하고있다. 중국 - 중국과학기술부 973계획, 국가자연과학기금위원회, 중국과학원, 보잉회사등의지원을받아, 남조류와지방족탄화수소를합성하여고효율바이오액체연료를연구성과를발표하였다. - 지방족바이오합성채널을변형시켜아실기 (Acyl) APC 환원효소와지방족알데히드탈포르밀옥시제나이제등의유전자핵심요소인남세균최적화시스템을구축하여지방족탄화수소의생산량을기존연구보다 8배증가시킨것으로보고되고있다. ㅇ국내 - 경기도보건환경연구원에서고가의곡물위주의바이오에너지연구에서벗어나비식용작물인왕겨 / 갈대를이용하여실험실규모로연구진행하였으며, 그결과바이오에너지기질인당생성실험을통해갈대및왕겨로부터각각건조무게의 55% 및 52% 의고효율당생성률이확인되었고, 생산된포도당에서건조무게의 44% 및 47% 수준의높은에탄올생성률을얻었다 - 해조류는 1세대곡물바이오원료와 2세대목질계바이오원료에비해생산효율이훨씬높다는점에서그분야가각광받고있으며, 한국생산기술연구원은해조류중에서도우뭇가사리, 김, 꼬시래기같은홍조류에탄수화물함량이높아 3세대바이오에탄올원료로적합하다판단하여연구개발중이다. - 폐목재, 볏짚, 잉여사탕수수, 해조류등비식용바이오매스를이용한바이오부탄올생산연구가산업부와환경부의연구개발사업을통하여진행중이다. - KAIST 는시스템대사공학기법을이용해새로운대사회로모델을고안하여생산경로를직접경로 (hot channel) 과간접경로 (cold channel) 로정의, 직접경로를이용하여이론수율대비 49% 의생산수율을나타내던기존균주를 87% 까지향상시킨바이오부탄올생산균주개량에성공하였다. - 산업체와 KAIST 의공동연구끝에개발한발효분리공정기술은포도당 1.8kg 을이용해 585g 의부탄올을생산했고, 한시간에 1.3g 이상생산하였으며, 이는현존 하는세계최고수준의농도, 수율, 생산성으로발효공정생산성을 3배이상향상시키는동시에분리정제비용은기존대비 70% 까지절감할수있는기술이다. - 미생물에서휘발유를생산하는기술이 KAIST 연구진에의하여세계최초로개발되었으며, 이는세포의유전자를조작해원하는형태의화합물을대량생산하는대사시스템공학을이용해미생물을원유공장으로전환시키는획기적인기술이다. KAIST 연구팀은대장균이옥수수, 나무등바이오매스에서추출한포도당을먹여서사슬길이가짧은알케인 (alkene, 사슬형태탄화수소화합물 ) 형태의가솔린을배출하도록하는기술을개발하였고지방산길이를원하는목적에맞게조절할수있는효소를새로발견하고, 개량된효소를대장균에적용해미생물에서는생산하기어려운짧은길이의지방산을생산하는데성공하였으며, 이기술을이용하여대장균배양액리터당약 580mg 의가솔린을생산하였다. 이렇게생산된가솔린은휘발유와같은성능을보유하고있으나, 대장균의연속배양및리터당휘발유 3g을생산해야산업적가치를갖게되어지속적인연구가필요하다. - 바이오메탄상업화기술로는주로흡착법 (Adsorption method), 흡수법 (Absorption method), 막분리법 (Membrane separation) 과같은기체바이오메탄정제기술이있고, 이외에혼합법 (Membrane+Absorption mixed method), CO2 wash process, 초저온액화기술, 가스하이드레이드등과같은신기술의연구개발이필요한분야이다. 최근농촌진흥청발표에의하면, 한우나젖소의분뇨를이용해바이오가스를생산하는기술이개발되었는데, 이는소분뇨과톱밥이섞인원료를혐기소화시켜바이오가스를만드는건식소화방법을이용하였다. 건식소화를돕기위해뒤섞음작업인교반장치를덧붙인수평교반식바이오가스발효조를개발하였으며교반장치가더해진발효조에서는일반건식소화보다 28% 이상바이오가스생산이증가하였다 년한국환경공단은중소기업과의공동연구로취득한특허신기술인바이오가스에너지기술화를베트남에이전하는것을추진, 베트남기술혁신청과양해각서를체결하였으며이는 2009 년처음개발에나선바이오가스에너지화기술로, 바이오가스를정제해서고농도의메탄가스를만든뒤메탄을수소로변환해연료전지에공급함으로써전기를생산하는혁신적인기술이며, 2011 년 1 월이기술과관련하여특허권을취득하였다. 580 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 581

305 [ 그림 3/2/10-10] 신 재생에너지원별기업체수및비중 - 국내의폐목재및산림바이오매스관련산업은주로바이오매스원료를직접연소하여에너지를회수하는펠릿보일러나우드칩보일러가있으며목질계원료를이용하여가스화및전처리기술이나당화, 생물학적기술을통해에너지나화학물질을생산하는기술은아직연구개발단계이다. 바이오매스의가스화기술은직접연소에비해거쳐야하는공정이많기때문에, 유럽처럼가스화기술이발달되지않은우리나라에서는그기술수준이낮으며, 가스화공정의기술력확보가우선시되어야한다. 최근순환유동층방식 (Circulating Fluidized Bed, CFB) 가스화기를이용하여한국생산기술연구원과한국에너지기술연구원은공동으로파일럿설비를가동중에있다. - 현재시장에보급되고있는바이오디젤은식물성유지를원료로사용하여알코올과촉매를이용하여생산된지방산에스테르화화합물인 1세대바이오디젤이다. 저렴한바이오디젤원료를확보하기위해국내에서확보가능한다양한농작물뿐만아니라석유, 석탄, 폐플라스틱, 폐유지등모든탄화수소를원료로사용하고알코올과촉매가필요없는 2세대바이오디젤기술개발이국내연구진에의해진행되고있다. - 현재바이오디젤의원료는대두유가주류이고폐식용유도일부사용되고있으 나대두유는수입에의존하고있고국내식물원료의확보는당분간기대하기 어렵기때문에바이오디젤업체는저가원료의안정적수급을위해러시아, 라 오스, 미얀마등지에서해외플랜테이션구축을추진하고있다 년부터농 림부는제주도, 남해안일대에유채재배시범사업을진행하며국산유채생산 을늘려갈계획에있으나, 농가소득이대체경종작물에비해저조함에따라다 양한방안과기술연구가진행중이다. - 동물성유지즉, 닭고기, 쇠고기, 돼지고기의가공과정에서발생하거나최종소 비후발생하는기름을이용하여바이오디젤을생산함으로써국내바이오에너 지원료수입의존도를크게개선할수있는이점이있다 년, 한국에너지기술연구원은연소배기가스 R&D 실증설비로부터배출되는 석탄발전연소배기가스와저가광생물반응기를이용해고지질녹조류를생산, 생산된녹조류로부터오일추출및화학적전환을통해바이오디젤을생산하는 차세대기술을확보하였다. 녹조류바이오디젤생산공정은연간단위면적 ( m2 ) 당 4L 의바이오디젤을생산할수있는국내최고수준의바이오디젤생산기술 로, 기존식용작물에비해 50~100 배이상생산할수있으며, 식용작물과달리 대량배양뿐아니라매일수확할수있는장점이있다. < 표 3/2/10-3> 바이오에탄올 Supply Chain 분류세부기술별국내기업해외주요기업 1 차품목바이오에탄올 2 차품목 3 차품목 ( 미생물개발 ) 원료물질전처리및당화시스템 미생물개발 SK 에너지, GS 칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL CJ 제일제당, 대상, 창해에탄올, 진로발효, SK 에너지, GS 칼텍스 창해에탄올, 진로발효, 마크로젠 Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP Danisco, Novozymes 분리 / 정제시스템창해엔지니어링, 코오롱엔지니어링 Ajinomoto, Dupont, Cargill 연료유저장및혼합시스템 발효설비 출처 : 12 년도발전전략보고서 ( 바이오 폐기물 ) SK 에너지, GS 칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL 창해엔지니어링, 코오롱건설, 코바이오텍, 바이오트론, 퍼멘텍 Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP 582 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 583

306 < 표 3/2/10-4> 바이오부탄올 Supply Chain 분류세부기술별국내기업해외주요기업 1 차품목바이오부탄올 2 차품목 3 차품목 ( 미생물개발 ) 원료물질전처리및당화시스템 미생물개발 분리 / 정제시스템 연료유저장및혼합시스템 발효설비 출처 : 12 년도발전전략보고서 ( 바이오 폐기물 ) SK 에너지, GS 칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL CJ 제일제당, 대상 ( 주 ), 창해에탄올, 진로발효, 신동방 CP, 삼양제넥스, 하이덱스, 삼성종기원, SK 에너지, GS 칼텍스 CJ 제일제당, 대상 ( 주 ), 창해에탄올, 진로발효, SK 에너지, GS 칼텍스, 바이오니아, 마크로젠 CJ 제일제당, 대상 ( 주 ), SK 에너지, GS 칼텍스 SK 에너지, GS 칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL 창해엔지니어링, 코오롱건설, 코바이오텍, 바이오트론, 퍼멘텍 Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP Danisco, Novozymes, Bluefire Gevo, DuPont(Butamax) Ajinomoto, Dupont, Cargill Exxon Mobil, Royal Dutch Shell, BP < 표 3/2/10-5> 바이오디젤 Supply Chain 분류세부기술별국내기업해외주요기업 1 차품목바이오디젤 2 차품목 3 차품목 ( 고체촉매 ) 3 차품목 ( 미세조류 ) 고체촉매이용 BD 생산기술 ( 주 )SMPOT, 한국종합기술, KAIST, 한국에너지기술연구원, ( 주 ) 바이오트론 ( 주 )SMPOT, ( 주 ) 한텍엔지니어링, 한국에너지기술연구원, SK 에너지, GS 칼텍스 IFP, BDI, Solarzyme IFP, BDI 미세조류이용 BD 생산한국종합기술미국 Solarzyme 세라믹고체촉매제조기술 ( 주 )SMPOT, 한국에너지기술연구원 IFP 고효율바이오디젤공정기술 모듈화양산기술 미세조류균주 SK 에너지, GS 칼텍스, 현대오일뱅크, S-OIL ( 주 ) 월크론, 한텍 한국종합기술, 한국에너지기술연구원, KAIST 광생물반응기 ( 주 ) 바이오트론, 한국에너지기술연구원독일 IGV 미세조류수확설비 한국종합기술 발효조한국발효기술 Vogel 출처 : 12 년발전전략보고서 ( 바이오 폐기물 ) < 표 3/2/10-6> 바이오가스 Supply Chain 분류세부기술별국내기업해외주요기업 1 차품목바이오가스 2 차품목 3 차품목 ( 고부하 ) 3 차품목 ( 생산율 ) 고부하바이오가스플랜트기술 바이오가스생산율증대기술 고부하바이오가스플랜트기술 운전최적화및혐기소화예측모델 가수분해가속화기술 생화학적활성도향상기술 출처 : 12 년발전전략보고서 ( 바이오 폐기물 ) 대우건설, 현대건설포스코건설, 태영건설 대우건설, 서희건설, 현대건설, 화인이테크, KEC 시스템 현대건설, 대우건설, 안나비니테즈, 이레기술 대우건설, 현대건설 화인이테크, KEC 시스템 현대건설, 대우건설 안나비니테즈, 이레기술 Schmack, Kompogas, OWS, Valorga 584 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 585

307 마. 향후전망ㅇ최근정부에서는기후변화대응과석유자원고갈에대비해야할필요성이높아짐에따라신 재생에너지기술개발및보급확대를추진중이며최근 2035 년까지 1차에너지소비의 11% 를재생에너지로대체한다는제4 차신 재생에너지보급기본계획을수립하였다 년신 재생에너지보급목표의약 18% 를바이오에너지가담당할예정이므로현실성있는바이오에너지보급로드맵을마련하는것이필요하다. ㅇ바이오에너지로드맵을작성하기위해고려해야할중요변수는 1) 바이오매스의수급방안, 2) 바이오에너지기술개발전략, 3) 바이오에너지보급지원정책수립등이다. 앞에서기술한바와같이현재국내부존바이오매스자원으로는보급확대에한계가있는만큼새로운바이오매스자원의발굴, 활용과해외바이오매스자원의활용등이필요하다. 해외바이오매스자원확보의경우국내일부기업들이해외에서진행중이거나추진예정인해외농장사업과연계하는방안이가장현실적일것으로판단된다. 따라서국내기업들이보다적극적으로해외농장사업에참여할수있도록지원하는것이필요하며, 이러한측면에서최근해외자원개발법의지원대상에바이오매스가포함된것은매우시의적절한조치로판단된다. ㅇ두번째로바이오에너지기술개발전략과관련하여서비식용원료를활용한수송용바이오연료 ( 차세대바이오연료 ) 생산기술이향후가장중요한핵심기술로나타났지만, 국내기술수준은해외선진국에비해상당한격차가존재한다. 향후국내바이오에너지기술 R&D 지원은비식용바이오매스를원료로하는수송용바이오연료전환기술개발에보다집중적으로지원해야할것으로나타났다. ㅇ마지막으로바이오에너지는앞으로도당분간화석연료에대해경제성을갖기힘들것으로예상되는만큼바이오에너지의보급을위한지원정책의마련이필요하다. 이러한측면에서신 재생에너지사용의무화정책 (RPS 및 RFS) 시행은바이오에너지의보급확대에큰도움이되는것으로판단된다. 마지막으로 2035 년바이오에너지보급목표달성을위해서극복해야할과제가많이있지만정부가중장기바이오에너지기술개발및보급에대한구체적인청사진을제시하여민간부문의적극적인참여를이끌어낸다면충분히해결가능할것으로판단된다. < 표 3/2/10-7> 바이오에너지 SWOT 분석 Strength ^ 생명공학기술강국 ^ 동남아바이오매스자원에대한유리한접근성 ^ 바이오연료기술개발경험축적 ^ 일부국내기업의세계적수준의바이오연료플랜트기술보유 Weakness ^ 빈약한바이오매스부존자원 ^ 산림경영인프라부족에따른산림부산물수집의비경제성 ^ 차세대바이오연료분야 R&D 연구경험부족 ^ 해외플랜트수출경험부족 ^ 열악한바이오에너지관련국내인프라 ^ 국내바이오에너지내수시장부족및관련기업의영세성 Opportunity SO 전략 WO 전략 ^ 바이오연료수요증대 ^ 정부의신 재생에너지보급목표달성을위한정책적지원강화및바이오에너지수요증가 ^ 기후변화대응을위한국내외바이오연료플랜트수요증가 ^ 2012 년유기성폐기물해양투기금지에따른바이오가스처리시설수요증가 ^ 국제유가의급등 ^ 유기성폐기물의에너지화기술개발에집중 ^ 해외시장수요가있는국내보유우수 ^ 바이오연료플랜트기술발굴및수출산업화추진 ^ 국내바이오매스폐자원활용을극대화할수있는정책수립 ^ 석유화학산업기술을바이오기술과융합하여수송용바이오연료시장조기선점 ^ 수송용바이오연료보급확대를위한자원정책시행 ^ CDM 사업시행을통한바이오에너지경제성확보지원 ^ 동남아국가와바이오매스자원공동개발협력체제구축 ^ 국내개발신기술을바탕으로한플랜트수출지원정책시행 Threat ST 전략 WT 전략 ^ 선진국의바이오에너지분야지원확대 ^ 차세대바이오연료 R&D 에대한선진국들의점진적인투자확대 ^ EU, 일본등의해외농장사업진출에따른바이오매스자원선점 ^ 외국기술및자본의국내유입 ( 셰일가스와타이트오일개발본격화 ) ^ 미국, 중국중심의셰일가스사업확대로인한바이오가스사업위축 ^ 타이트오일의채굴기술발달로인한생산단가하락으로바이오연료경제성악화 출처 : 12 년발전전략보고서 ( 바이오 폐기물 ) ^ 차세대바이오에너지 R&D 지원강화 ^ 선진기술습득을위한국제공동연구활성화 ^ 국내강점기술의데모실증지원으로수출산업화지원 ^ 국내기업간공동연구활성화 ^ 시너지가가능한이종업체 ( 석유화학업체 - 바이오업체 ) 간공동연구지원 ^ 해외바이오매스자원확보를위한국제협력강화 ^ 국내개발기술의실증및시범사업지원을통한상용화추진 ^ 신기술의가치에의거한재무적지원정책수립및시행 ^ 미래유망고부가가치바이오연료기술에대한체계적인정책지원 586 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 10 절바이오 587

308 제11 절폐기물공주대학교교수오세천 1. 개요 폐기물에너지는일상생활이나산업활동으로인하여필연적으로발생되는폐기물을이용하여에너지화기술로부터생산된에너지를의미하며, 폐기물에너지화기술 (WTE, Waste to Energy) 이란에너지함량이높은폐기물을다양한에너지원으로전환시키는기술을의미한다. 또한이러한폐기물에너지는기본적으로폐기물의발생량에따라기술과시장이형성되며, [ 그림 3/2/11-1] 에전세계대륙별폐기물의발생비율현황을나타내었다 년을기준으로전세계폐기물발생량은약 150억톤, 그리고 2023 년도에는 220 억톤까지증가될것으로예측되고있다. [ 그림 3/2/11-2] 는발생되는폐기물을각국가의경제여건에어떻게처리하고있는지의경향을보여주고있다. [ 그림 3/2/11-2] 를보면대표적인선진국인미국의경우전체폐기물발생량대비폐기물에너지화에의한처리비율이약 13% 에이르는반면, 개도국수준인폴란드의경우폐기물에너지화에의한처리비율이거의없는것으로나타난다. 이에따라선진국으로갈수록폐기물의에너지화에의한처리가증가하는경향을볼수있다. 이러한폐기물에너지화기술은생물학적또는열화학적그리고물리적인방법으로나뉜다. 생물학적방법은대부분유기성폐기물에적용되는기술로매립지로부터발생되는매립가스와협기성소화공정을통하여생산되는바이오가스등이해당되며, 또한열화학적방법으로는소각, 가스화및열분해액상연료화기술그리고물리적방법으로는고형연료화기술등이해당된다. 그러나유기성폐기물로부터생산되는매립지가스또는바이오가스는실질적으로는바이오에너지로고려되어, 폐기물에너지는물리적또는열화학적방법을통하여가연성폐기물로부터생산된에너지로정의되고있다 년기준으로폐기물에너지는국내신 재생에너지공급량의약 59.8%, 발전량비중으로는 53.3% 를차지하고있어 2), 2020년이후에도국내의중요한신 재생에너지원으로고려될가능성이높다. 고형연료 (SRF, Solid Refuse Fuel) 화기술은생활또는산업폐기물중가연성폐기물을선별 분리하여발열량, 수분및회분과염소, 중금속등품질기준을만족하는고형연료를생산하는기술로성형공정의적용여부에따라성형및비성형 SRF로구분된다. 고형연료화기술은앞에서언급한바와같이물리적방법에의한에너지화기술의하나이며, 최종적으로열또는전기와같은에너지를생산하기위해서는연소공정을활용한다. 소각에의한폐기물에너지화기술은가장전통적인폐기물에너지화방법중하나로, 지방자치단체가중심이되는대형생활폐기물소각로와민간사업자가중심이되는사업장폐기물소각로를통하여폐기물을소각하는과정에서발생되는폐열을에너지로활용하는방법이다. 소각열이용방법에는폐열보일러에의하여스팀을생산한후수요처에열로공급하거나생산된증기를이용하여증기터빈으로부터전기를생산하는방법등이있다. 고형연료화및소각의경우최종적으로에너지를생산하기위하여연소공정을사용한다는유사성이있다. 그러나가스화또는열분해유화기술은열분해방식을통하여합성가스를생산하거나액상의연료유를생산한다는측면에서, 기존의연소방식에의한전통적인폐기물에너지화기술과명확히차별화되며, 생산된에너지의활용방법또한다양하여많은기술개발이진행되고있다. [ 그림 3/2/11-1] 전세계폐기물발생량에대한대륙별발생비율및전망 1) 1) Smart Waste: Advanced Collection, Processing, Energy Recovery and Disposal Technologies for the Municipal Solid Waste Value Chain, NAVIGANT RESEARCH, ) 2014 년신 재생에너지통계, 한국에너지공단신 재생에너지센터, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 589

309 기물에너지화기술로평가되고있으나안정적인시스템의운전성확보등상용화공정에대한기술적신뢰성검증이필요하다. 4) [ 그림 3/2/11-2] 경제수준에따른국가별폐기물처리방법의경향 3) [ 그림 3/2/11-3] 은연소공정에의한전통적인폐기물에너지화기술과열분해에의한폐기물에너지화기술의비교를보여주고있다. 폐기물의가스화 (Gasification) 및열분해유화 (Pyrolysis) 기술은기본적으로연소기술과는달리환원성분위기에서가연성폐기물을열분해하여다양한에너지원료를생산한다는측면에서유사하나, 공정의운전온도와조건그리고생산된에너지의형태는매우다르다. 폐기물로부터액상의연료유를생산하는열분해유화기술은탄화수소로이루어진고분자화합물의폐기물을무산소분위기에서열을가하여분해시켜 2차오염물질을최소화시키며, 에너지를회수하는기술로약 에서폐기물을가스상의탄화수소화합물로이루어진합성가스로분해한후응축기를통하여액상의연료유를생성하는기술을말한다. 다른폐기물에너지화기술과는달리현재열분해유화기술을적용할수있는폐기물로는열가소성폐플라스틱, 폐타이어및폐비닐등석유화학제품관련폐기물에한정되어있으나, 폐기물로부터저장성이나연료의효율성등에있어서효용가치가높은액상의에너지를회수할수있다는측면에서장점을가지고있다. 이러한열분해유화기술은원료의전처리, 원료투입, 용융, 열분해반응, 생성유의정제시스템등의단위공정으로구성되어있다. 또한열분해과정에서다이옥신과같은유해물질이발생하지않아 2차환경오염을최소화할수있다. 또한저급의합성수지류의폐기물이보유한에너지잠재량을부가가치가높은연료유의형태로회수하는고급폐 [ 그림 3/2/11-3] 전통적폐기물에너지화기술과최신열분해폐기물에너지화기술의비료 5) 폐기물가스화기술은기존소각처리와는달리고온의환원조건 ( 부분산화조건 ) 에서공급된폐기물을가스화반응을이용하여일산화탄소와수소가주성분인합성가스를생산하여이를활용하는기술로합성가스를생산하는가스화반응기술과생산된합성가스중의오염물질을제거하는합성가스정제기술그리고합성가스를이용하는복합발전기술및합성가스이용기술등으로분류될수있다. 또한가스화반응후발생되는잔재물을안정적으로처리하거나재활용하기위하여고온의용융기술을함께적용할경우폐기물가스화용융기술로분류되기도한다. 폐기물가스화기술의경우다른폐기물에너지화기술과비교하여고효율의발전과폐기물로부터고부가가치의합성가스를생산, 이용할수있다는측면에서많은관심의대상이되고있으며기술개발또한활발히진행중에있다. 폐기물가스화기술의주요세부기술은합성가스를생산하는가스화반응기술, 합성가스냉각, 폐열회수장치, 연료공급장치및열교환기술등으로구성되며, 합성가스 3) Smart Waste: Advanced Collection, Processing, Energy Recovery and Disposal Technologies for the Municipal Solid Waste Value Chain, NAVIGANT RESEARCH, ) 신 재생에너지백서 2014, 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) Waste to Energy Background Paper, morrisonhershfield, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 591

310 중에포함된 H2S, HCl, 미세입자등의오염물질을제거하는합성가스정제기술은탈황기술, 탈진기술및탈염기술등이포함된다. 고효율의전력생산을위한정제된합성가스의발전기술로는가스발전 ( 가스엔진, 가스터빈발전 ), 스팀발전및열병합발전기술등이해당되며, 또한정제된청정연료가스를고부가기치의화학원료로전환하는기술로서수성가스전환기술, 액화기술, 수소생산기술등이있다. 6) < 표 3/2/11-1> 에폐기물에너지화기술별사용대상폐기물과최종생산되는에너지지의유형을정리하여나타내었다. < 표 3/2/11-1> 전통적폐기물에너지화기술과최신열분해에의한폐기물에너지화기술비교 폐기물에너지화기술사용연료생산에너지 [ 그림 3/2/11-4] 전세계폐기물관리시장전망 7) 소각열이용 가연성혼합폐기물 스팀, 전기 폐기물고형연료 고형연료제조가연성혼합폐기물고형연료고형연료이용고형연료스팀, 전기 열분해유화 폐합성수지류의폐기물 산업연료유 폐기물가스화 가연성혼합폐기물 스팀, 전기, 화학원료 2. 국내 외시장동향 가. 해외시장동향 [ 그림 3/2/11-4] 는 2022 년까지의세계폐기물관리시장의예측전망치를보여주고있다. [ 그림 3/2/11-4] 를보면폐기물의자원화또는에너지화를위한많은노력에도불구하고여전히매립에의한처리가상당부분차지하고있음을볼수있으나, 폐기물의에너지화에의한처리또한꾸준히증가하고있음을확인할수있다. 이러한폐기물에너지시장의전망을 [ 그림 3/2/11-5] 에나타내었다. [ 그림 3/2/11-5] 로부터 2020 년기준으로폐기물관리시장의여건에따라약 260 억불에서 650 억불의폐기물에너지관련시장이형성되는것으로예측되고있음을볼수있다. [ 그림 3/2/11-5] 전세계폐기물에너지시장전망 8) [ 그림 3/2/11-6] 은 2011 년도기준으로전세계폐기물관리시장을처리량이아닌시장의투자규모로분석한결과를보여주고있다. [ 그림 3/2/11-6] 으로부터전세계폐기물관리시장의투자규모를보면수집및운반이약 37% 로가장높은비율을차지하고있는것으로나타나있으나, 폐기물전처리 (MBT, Mechanical and Biological Treatment) 또한고형연료생산또는바이오가스생산과관계되는기술임을고려하면, 폐기물에너지화시장의총투자규모는약 40% 가넘는것으로나타난다. 따라서전세계적으로폐기물관리시 6) 신 재생에너지백서 2014, 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) Waste to Energy Technology Markets, PikeResearch, ) Waste to Energy Technology Markets, PikeResearch, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 593

311 장에있어서폐기물에너지화시장에대한투자규모가가장큰것으로볼수있다. 또한 2011 년부터 2020년에걸친전세계의대륙별폐기물관리시장의투자전망을 < 표 3/2/11-2> 에나타내었다. (1) 유럽유럽은 MBT를포함한폐기물에너지시장의투자규모가약 61% 로전세계에서폐기물에너지화의투자비율이가장높게나타나고있음을볼수있다. 특히유럽은소각시설로부터폐열을회수하여증기를생산하는높은수준의원천기술들을보유하고있다. 유럽에서규모가가장큰소각열회수시설은 1998 년에이태리브레시아에건설된 A2A사의 3,000톤 / 일소각시설로독일 Martin사의스토커식방식이며, 생산된열은인근지역으로판매되고있다. 또한유럽은생활폐기물중유기성폐기물의매립을금지하는정책을제정, 시행함에따라 MBT 시설이증가하고있으며, 생산되는고형연료는성형보다는비성형고형연료를대부분생산하고있다. 또한고형연료의연소설비를광역화하여인근의여러지자체에서생산된비성형고형연료를수거하여일괄연소하고전기와열을생산하는경우가많은것으로나타난다. 특히유럽은석탄화력발전소에서보조연료로 5~10% 혼소하거나시멘트제조공장의소성용보조연료로사용되는경우가많으며, 최근전용보일러건설이활발히진행되고있다. 동유럽국가들은매립금지등의폐기물정책으로인하여소각시설시장이점차증대되고있다. (2) 북미 [ 그림 3/2/11-6] 전세계폐기물관리시장의투자전망 9) < 표 3/2/11-2> 전세계대륙별폐기물관리시장의투자전망 10) Method Asia Europe North America South Americal Waste to Energy 23% 32% 19% - Mechanical & Biological Treatment 16% 29% 25% - Collection & Transfer 43% 25% 33% 53% Landfill & Composting 12% 10% 23% 37% Dump Upgrade & Closure - 4% - 10% 9) UNRCD, "Investing in Resources and Waste Management: Policy Context and Challenges", ) REPORT: D 1.2 Global analysis of the Waste-to-Energy field. coolsweep 북미의가장기본적인폐기물관리정책은매립으로, 미국의경우약 54% 가매립에의하여처리되고있으며, 폐기물에너지화를위한소각처리는약 12% 인것으로조사되었다. 따라서폐기물에너지화시장에대한투자비율도유럽에비하여상대적으로낮은것을볼수있다. 그러나고형폐기물의소각폐열을이용한대규모발전사업이일찍이도입되어활성화되어있다. 11) 하지만한때전력회사에서매입하는가격이점차하락하면서 1990 년후반부터신규설비가크게감소하기시작하여 1995년부터 2006 년까지신규소각로건설은거의없었다. 그러나근래다시소각정책이장려되고있으며, 2010 년 2천 9백만톤의생활폐기물이폐기물에너지화시설에서이용되고있는것으로나타나있다. 12) 또한미국의고형연료시장의경우 Rochester 시의설계용량 2,000 톤 / 일의초대형고형연료제조시설이건설되었으며, 일부가동이중단된시설도있다. 이는기술적문제보다는경제성문제때문인것으로알려져있어고형연료 11) 2012 산업기술로드맵에너지산업신 재생에너지 ( 열 ), 산업통상자원부, ) Waste-to Energy and Materials Recovery, ASME, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 595

312 는수요처와관계되는주변여건이매우중요한요소로작용하고있음을볼수있다. 미국의고형연료시설은소각시설에포함되어있는경우가많으며, 이는처리공장에서폐기물이반입되면파쇄와이물질선별등의간단한전처리과정만을거쳐유럽과같이성형보다는비성형고형연료로제조한다음, 같은부지내에존재하는소각시설에서연소하는경우가많기때문이다. (3) 남미남미의경우 < 표 3/2/11-2> 부터폐기물에너지화시장에대한투자가거의없는것으로볼수있으며, 이는높은처리비용등의문제로인하여폐기물을에너지화할수있는소각시설이실제시장에진입하기어렵기때문으로파악되고있다. (4) 아시아아시아의폐기물관리시장에있어서일본은전세계시장의약 30% 에이르는가장큰시장규모를가지고있는국가중하나이다 년대이후가장많은소각로를개발하고건설한세계제1의소각시설보유국으로서생활폐기물의 90% 정도를 1 만여개가넘는소각시설에서소각처리하고있으며, 대형소각시설의경우대부분소각폐열을활용하고있다. 그러나인구의감소와폐기물처리시설이거의포화되어신규소각로시장은거의없고낡은소각로를교체하는정도의시장이형성되어있다. 현재아시아의총폐기물에너지시장은약 200억불인것으로파악되고있으며이중약 90% 가동아시아국가들의시장에의한것으로나타나고있다. 폐기물에너지화기술의하나인고형연료시장의경우아직일본과우리나라를중심으로시장이형성되어있으며, 특히일본은 1990년대중반에중소도시의중소형소각시설에서배출되는다이옥신이사회적으로심각한문제가되었다. 이에중소형소각시설을고형연료시설로대체하고생산된고형연료를대형고형연료전용발전소에서일괄적으로처리하는광역화처리개념을정하여고형연료시장을확대하였다. 나. 국내시장동향 [ 그림 3/2/11-7] 은국내전체폐기물발생량대비폐기물의처리방법별변화추이를보여주고있다. [ 그림 3/2/11-7] 로부터 2013 년기준으로국내전체폐기물발생량대비약 6.4% 가소각처리되고있음을볼수있으며, 1996년이후크게변화하지않음을볼수있다. 따라서 2013 년이후에도기본적으로국내전체폐기물발생량의약 6% 이상은소각처리될것으로예측된다. 현재국내소각시설의경우소각폐열을회수하여에너지를생산하는시설과에너지를회수하지않는시설이동시에운전중에있다. 이에따라정부는일정수준이상의에너지를회수하는소각시설을에너지회수시설로인정하여인센티브를부여하는정책을추진하고있다. 따라서추후소각시설은점차단순소각시설에서에너지를회수하는소각시설로변화될것으로예측된다. 이러한폐기물의소각처리에있어서현재생활폐기물의소각열을이용하는시설은대형및중형생활폐기물소각시설을포함하여 122 개소의시설이운영중에있으며, 사업장폐기물을대상으로하는소각열이용시설은 131 개소인것으로조사되고있다. 13) [ 그림 3/2/11-7] 국내폐기물처리방법별변화추이 14) (2) 폐기물고형연료분야국내폐기물고형연료는 2006 년에처리량기준으로 80톤 / 일규모의원주시생활폐기물고형연료제조시설에의하여최초로생산되기시작하였다. 이후수도권매립지, (1) 소각열이용분야 13) 한국에너지공단신 재생에너지센터, 2012 년신 재생에너지통계, ) 2013 전국폐기물발생량통계, 환경부, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 597

313 부천시및가평군등지방자치단체중심으로생활폐기물대상의폐기물고형연료제조시설이건설되기시작하였으며, 이와동시에사업장폐기물을대상으로하는폐기물고형연료제조시설이민간기업을중심으로사업화되기시작하였다. 폐기물고형연료분야의시장은이러한제조시설과함께사용시설로구분되어형성되고있다. 따라서국내고형연료제품관련시설은 2015 년 6월을기준으로제조시설 224 개소, 그리고사용시설 127개소로총 351 개소가가동중에있다. 15) [ 그림 3/2/11-8] 은최근 6 년간의고형연료생산량변화를보여주고있다. 또한현재생산된폐기물고형연료는제지회사, 시멘트회사, 화력발전소, 염색산업보일러등다양한사용시설에의하여사용되고있는것으로나타났다. < 표 3/2/11-3> 은최근 5년간의폐기물고형연료의제품종류별생산현황을보여주고있다 년에폐합성수지류중심의폐기물로부터제조된 RPF(Refuse Plastic Fuel), 도시고형폐기물로터제조된 RDF(Refuse Derived Fuel), 폐타이어로부터제조된 TDF(Tire Derived Fuel) 는 SRF로그리고폐목재로부터제조된 WCF(Wood Chip Fuel) 는 Bio-SRF로고형연료제품의품질기준이개정됨에따라 2013년도부터는 SRF 와 Bio-SRF 로조사되었다. < 표 3/2/11-3> 로부터 2013 년도폐기물고형연료는전년도대비크게증가한것을볼수있다. 또한 2013 년도대비비성형 SRF의생산량이크게증가한반면에성형 SRF의생산량은감소한것으로나타났으며, Bio-SRF 는비성형제품만생산되는것으로나타났다. < 표 3/2/11-3> 국내폐기물고형연료제품별생산현황 17) ( 단위 : 톤 ) 년도 RPF RDF TDF WCF SRF Bio-SRF 성형비성형성형비성형 총생산량 ,522 16,044 53, , , ,206 16,363 78, , , ,110 21,433 83, , , , , ,375 1,022, , , ,915 1,192,440 (3) 열분해유화분야 폐기물에너지화기술의하나인열분해유화기술은기본적으로액상형태의연료유 를생산하는기술로폐플라스틱또는폐타이어등의고분자합성수지물질을대상으 로사업화가진행되었다. 한때고유가와정부의 EPR제도에의한정부지원금그리고 포장재관련협회의적극적인사업화등에의해수십개의중소기업이열분해유화사 업에참여하였다. 그러나현재원료확보의어려움과경제성및공정의안정성부족등 으로현재사업을유지하고있는기업은극히제한적이며, 일부타이어제조사를중심 으로폐타이어를대상으로열분해액상유와카본잔류물을생산하는열분해유화시 설의사업화가추진중에있다. (4) 폐기물가스화분야 15) 환경관리공단통계자료, ) 환경관리공단통계자료, 2015 [ 그림 3/2/11-8] 국내폐기물고형연료생산현황 (2009~2014) 16) 국내폐기물가스화공정은기술도입초기에폐기물가스화용융소각시설로기존의스토커식소각로의공해문제를해결하기위한대안기술로도입되어, 2005 년에국내최초로생활폐기물을대상으로양산시에서 200톤 / 일, 고양시에 300톤 / 일등의설비가외국기술로건설되었다. 그러나이러한초기의폐기물가스화용융시설은폐기물을가스화한후생성된합성가스를연소로에서직접연소하여폐기물을처리함으로써가스화시설보다는소각시설의성격이강하여현재소각시설로규정되어있다. 따라서현재실질적인폐기물가스화기술은폐기물을열분해하여합성가스를생산한후이를가스엔진을통하여발전하거나합성가스로부터산업원료를생산하는시설을의미하기 17) 환경관리공단통계자료, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 599

314 도한다. 이러한측면에서국내폐기물가스화기술의본격적인시장은아직형성되지 않은상태이나가연성산업폐기물을대상으로하는가스화기술에대하여많은업계 에서관심이고조되고있어상용화플랜트의시장도입이가능할것으로예측된다. 물전용발전기술의개발이상당히진행되어상용화공정또한크게증가하고있다. < 표 3/2/11-4> 에해외폐기물고형연료전용발전기술의대표적인기술개발사례를나타내었다. (3) 폐기물가스화분야 3. 기술개발현황가. 해외기술개발현황 (1) 소각열이용분야해외폐기물에너지화기술개발은주로유럽, 미국및일본등선진국을중심으로진행되어왔다. 소각기술의경우에초기폐기물의처리를목적으로유럽과미국을중심으로기술개발이진행되었으나, 최근소각열이용분야기술개발에서는에너지회수율을높이기위한기술개발이매우활발히진행되고있다. 미국의경우에너지회수율을향상시키기위하여대용량중심의소각시설이개발되어운전중에있으며, 특히폐기물의발열량을높이기위하여반입된폐기물을전처리한후생산한고형연료를현장에서바로연소하여발전효율을향상시키고있다. 일본은초기에유럽으로부터소각기술을도입한후국산화하여현재는세계적으로경쟁력이높은기술력을보유하고있다. 또한발전효율을증가시키기위하여 LNG 가스터빈을함께적용하는소각시설도운영하고있으며, 폐열의활용도를높이기위한다양한요소기술들을개발하여꾸준히소각기술을발전시키고있다. (2) 폐기물고형연료분야폐기물고형연료화기술개발은유럽과일본을중심으로활발히진행되었으며, 특히생물학적처리기술을함께적용하는 MBT기술은유기성폐기물의매립을엄격하게통제하고있는유럽을중심으로기술개발이진행되었다. 현재의폐기물고형연료생산과관련된최신기술개발경향은고형연료의생산수율확대를위한목적으로진행된다. 최근에는고형연료의품질을보다향상시키기위하여반탄화기술이활발히진행되고있다. 폐기물고형연료의생산기술과함께사용기술또한꾸준히개발되고있으며, 특히순환유동층 (Circulating Fluidized Bed Combustion, CFBC) 기반의폐기 폐기물가스화기술은유럽의기술수준이가장높은것으로나타나고있다. 특히독일, 오스트리아, 스웨덴의기술력이선도적위치에있는것으로알려져있다. 독일은도시폐기물과바이오매스그리고석탄등을대상으로가스화연구개발을활발히추진하고있다. 현재 330톤 / 일급고정층폐기물가스화기를상용화하여, 100,000Nm3/ h의합성가스를공급할수있는능력을확보한상태이며독일 Lurgi사는 SVZ Schwarze Pumpe 에 50MW 가스화시설을건설운영중에있다. 최근에는유해폐기물이나슬러지, 폐플라스틱등을가스화하여생성되는합성가스를이용하여메탄올, 수소또는 S N G (S y nt h e t i c N a t u r a l G a s) 등을제조하는공정을개발하고있다. < 표 3/2/11-5> 에해외폐기물가스화기술의대표적인기술개발사례를나타내었다. < 표 3/2/11-4> 해외폐기물고형연료전용발전기술의개발사례 업체명기술내용 Foster wheeler CFBC 세계최대 CFBC 보일러회사로 200MWe 이상의실적보유 Andritz CFBC 보일러이외에연료전처리등다양한기술보유 Envirotherm CFBC 중소규모 CFBC 보일러기술보유 Lentjes CFBC 중소규모 CFBC 보일러기술보유 Valmet(Metso) CFBC 중소규모 CFB C 보일러기술보유와함께고온부식저감기술상용화 BWE CFBC CFBC 보일러와함께 Grate firing 보일러사업도진행 Vatenfall CFBC 유럽최대의발전사로고온부식저감등다양한운영기술개발 < 표 3/2/11-5> 해외폐기물가스화기술의대표적인기술개발사례 업체명 Austrian Energy & Environment Carbonan 기술내용 CFBC 기반간접가스화열병합발전시스템및합성가스의활용기술 CFBC 기반가스화발전시스템개발 600 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 601

315 업체명기술내용 Foster Wheeler CFBC 기반가스화및합성가스를 topping 하는복합기술개발 Metso (Valmet) FBC 기반가스화및 Bio-SNG plant를공급 Chemrec 분류층가스화기술을이용한펄프공정에서발생되는흑액의가스화기술개발 Repotec 간접가스화기술을이용한열병합발전및수소, SNG 생산기술 (4) 열분해유화분야초창기폐플라스틱을대상으로하는열분해유화기술의경우독일을중심으로유럽에서활발하게기술개발이진행되었으며, 일본또한열분해유화기술을적극적으로개발하여, 1995년경부터약 20여기이상의상용플랜트를건설하였다. 그러나현재대부분의플랜트는공정의안정성및경제성등의문제로운영을중단한상태이며, 이후열분해유화기술은바이오매스계열의폐기물을대상으로하는기술을중심으로개발이진행되고있다. < 표 3/2/11-6> 에해외폐기물열분해유화기술의대표적인기술개발사례를나타내었다 < 표 3/2/11-6> 해외폐기물열분해유화기술의대표적인기술개발사례업체명기술내용 Dynamotive 유동층기반의상용열분해오일생산시스템기술개발 Ensyn 열분해오일용 2.5MW 가스터빈 (OGT2500) 운전 South Dakota State University 열분해오일및바이오촤생산기술 Foturm 유동층열분해기술및열병합발전시스템과연계하여개발 Denmark Technical University 열분해오일과바이오촤동시생산 너지에대한관심이증가됨에따라단순소각시설에서에너지회수시설로변화되고있으며, 특히향후추진될소각부담금등과같은에너지회수장려정책으로인하여소각시설의에너지회수시설로의변화는더욱증가할것으로판단된다. 이러한폐기물소각시설의에너지회수에대한관심의증가로고효율소각일체형보일러의개발이정부의지원하에진행되었으나, 산업체및인허가상의문제로개발사업이중단된상태에있으며, 현재클링커생성및보일러부식등과같은소각시설운영상의문제를해결하기위한요소기술들의개발사업이활발히진행중에있다. 특히스토커식소각로의경우국부적인고온소각시발생되는클링커의생성억제를위한기술개발이산업체를중심으로활발히이루어지고있다. 현재이러한폐기물소각에의한에너지회수의대부분의형태는아직발전보다는스팀과같은열적에너지의회수형태가대부분을차지하고있다. (2) 폐기물고형연료분야국내폐기물고형연료분야의기술개발은크게고형연료의생산기술과고형연료사용기술의개발로구분되어진행되고있다. 국내상용화에성공한최초고형연료생산기술은 1996 년생활폐기물을대상으로산업부의대체에너지기술개발사업으로진행되었으며, 기술개발사업이성공적으로완료된후현재강원도원주시에 1기생산공정이가동중에있으며, 2기생산공정이추가적으로건설되어성공적으로운영중에있다. 이후고형연료의생산수율증가와단위핵심장치의국산화를위한목적으로기술개발이진행중이며, 현재고형연료생산시설에서배출되는잔류물로부터저비용의에너지로추가의고형연료를생산하여최종고형연료의생산수율을증가시키기위한기술개발이 2015 년도에시작되어추진중에있다. 나. 국내기술개발현황 (1) 소각열이용분야국내소각열이용분야의기술개발은해외경향과유사하게에너지회수율의효율향상을위한기술을중심으로진행되고있다. 초기폐기물소각기술은폐기물의처리를목적으로적용되었기에소각폐열활용에대한관심도는낮았다. 그러나점차에 고형연료사용시설에대한대표적인기술개발은한국중부발전의 10MW 급고형연료전용발전시설로 8년간의기술개발사업을통하여국산화에성공한후현재운영중에있으며, [ 그림 3/2/11-9] 에고형연료전용발전시설의전경을나타내었다. 이후현재는고형연료연소보일러의클링커생성및고온부식의억제등과같은연소장애극복을위한기술개발이활발히진행중에있다. < 표 3/2/11-7> 에국내고형연료전용발전시설의기술개발동향을나타내었다. 602 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 603

316 < 표 3/2/11-7> 국내고형연료전용발전기술의기술개발사례 < 표 3/2/11-8> 열분해유화기술의기술개발현황 업체명 기술내용 업체명 기술내용 한국중부발전 원주시고형연료전용발전시설 (10MW) 개발및운영 리엔텍 폐플라스틱류로부터대체연료유생산을위한상용화기술개발 한솔신텍 한국에너지기술연구원의기술이전으로고형연료전용 CFBC 건설 한국기계연구원 농촌폐비닐의열분해유화를위한전처리기술및공정설계기술개발 한국에너지기술연구원 10MW 급고형연료전용 CFBC 개발, 연소장애극복기술개발중 삼신기계 혼합폐플라스틱으로부터대체연료유생산기술에대한실증연구 한국동서발전 Bio-SRF 전용 CFBC 발전소 (30MW) 운영및요소기술개발 한국에너지기술연구원 고분자폐기물열분해오일의고급화기술개발 한국지역난방공사 Bio-SRF 전용발전소운영 기경 IE&C 디스크이동식폐타이어열분해실증공정개발 한국생산기술연구원 고형연료전용연소보일러의고온부식저감, 고효율연소기술개발중 동명 RPF( 주 ) 저급폐플라스틱의킬른형열분해설비를이용한고급정제유생산실증기술개발 경윤하이드로 6,000 톤 / 년규모이상의종말품혼합폐플라스틱열분해화공정개발 (4) 폐기물가스화분야 고형연료전용발전시설폐기물가스화발전시설 [ 그림 3/2/11-9] 국내폐기물에너지기술개발사례 (3) 열분해유화분야 국내폐기물열분해유화분야의기술개발은 1990 년이후정부및산업체를중심으로소규모연구개발이진행된후 2000 년부터정부의기술개발지원하에본격적으로파일럿및실증플랜트규모의기술개발사업이진행되었다. 그러나일부기술의신뢰성문제등으로현재기술개발이중단된상태에있으며, 최근들어폐타이어를대상으로하는파일럿규모의열분해유화시설이민간기업의주도하에개발 완료되어상용화를추진중에있다. < 표 3/2/11-8> 은 2000 년도이후정부의지원하에진행된대표적인열분해유화기술의개발현황을보여주고있다. 폐기물가스화기술개발은 2000 년부터 2007 년까지는 1~5 톤 / 일급규모의파일럿급가스화로및합성가스정제기술개발위주로진행되었다 년이후부터폐기물합성가스를가스화로내보조연료로사용하는기술과합성가스순산소버너, 합성가스의화학원료전환을위한요소기술개발이진행되었다. 특히, 폐기물순산소가스화를통한합성가스의고부가를위하여파일럿급인 0.5toe/ 일규모의폐기물합성가스메탄올전환기술개발이 2011 년부터지식경제부 ( 현. 산업통상자원부 ) 의지원으로진행되었다. 이러한파일럿급폐기물가스화기술의개발이후현재 80톤 / 일급생활폐기물의가스화발전기술에대한상용화기술개발이환경부의지원하에진행중이다. [ 그림 3/2/11-9] 는상용화시설의개발을위하여진행되고있는폐기물가스화발전의파일럿시설을보여주고있다. 4. 보급현황가. 해외보급현황 (1) 유럽유럽의폐기물에너지보급현황은국가별로많은편차를보이며, 이러한원인은앞에서언급한바와같이국가별경제수준의차이에서기인하는것으로판단된다. 604 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 605

317 [ 그림 3/2/11-10] 은 2013 년도를기준으로유럽의전체폐기물관련시장에서폐기물 에너지가차지하는비율을국가별로나타내고있다. 폐기물에너지화의기술중하나 인고형연료화기술은기본적으로소각또는연소기술과매우밀접한연계성을가지 고있다. 즉, 가연성폐기물로부터고형연료화를한후이를최종적으로연소기술을 통하여발전또는열에너지를생산한다. 유럽은기본적으로 EU 매립지침의영향으로 가연성폐기물의고형연료와유기성폐기물의퇴비화를동시에하는 MBT 플랜트가 많이보급되었으며, 독일이가장우수한기술을보유하고있는것으로알려져있다. < 표 3/2/11-9> 는유럽의 MBT 업체및실적을나타내고있으며, 이렇게생산된고형연 료는대부분대형연소시설에서에너지를생산하기위한연료로사용된다. 또한비록 대형시설에비하여효율은약간낮으나중소형규모의전기를생산하는폐기물소각 시설또한각국가별또는지역별상황에따라운영되고있으며이에대한시설사례 를 < 표 3/2/11-10> 에나타내었다. < 표 3/2/11-9> 유럽 MBT 플랜트업체및설치실적 18) 공법사국가개소수공법사국가개소수 Hese Umwelt(Leicester) 영국 1 Varlorga 이탈리아 1 EcoDeco(Leicester) 영국 1 EcoDeco 이탈리아 4 Civic Enviroment Systems(Durham) 영국 1 Herhof 이탈리아 1 New Earth Solution (Dorset) 영국 1 Valorga 스페인 2 CRS(Argyll and Bute, Northumvberland) 영국 2 Linde 스페인 1 Hot Rot(Western Isles) 영국 1 Dranco 스페인 1 Suto 독일 5 BTA/Roediger 폴란드 1 Electrowatt-Ekono 독일 1 Citec 핀란드 1 Herhof 독일 3 Citec/Vagron 네덜란드 1 Dranco 독일 2 Valorga 벨기에 1 ISKA 독일 1 Valorga 프랑스 2 Hortsmann 독일 4 Valorga 네덜란드 1 Wehrle Werk 독일 1 Dranco 스위스 1 BTA 독일 1 Dranco 오스트리아 1 18) 신 재생에너지백서 2014, 한국에너지공단신 재생에너지센터, 2014 공법사국가개소수공법사국가개소수 BTA 이탈리아 1 VkW 오스트리아 1 Dranco 이탈리아 1 VkW 이탈리아 1 Ionics Itabila 이탈리아 1 VkW 터키 1 Snamprogetti 이탈리아 1 < 표 3/2/11-10> 유럽의중소형폐기물소각발전시설 지역 전기판매 (kwhr/ton) 년간용량 (ton/yr) 준공 시공사 Montale/Agliona, Italy , Technitalia Livorno, Italy , SECIT Poggibonsi, Italy , Statte, Italy 86 48, VonRoll Terni, Italy , SECIT Carhaix, France ,000 - Novergie Planguenoual, France ,000 - Novergie Rosier d Egletons, France ,000 - Novergie Averoy, Norway , Energos Sandness, Norway , Energos [ 그림 3/2/11-10] 유럽의폐기물에너지화비율 19) 19) Developments and trends shaping the future for Waste to Energy technology suppliers, ESWET, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 607

318 (2) 북미 세계에서폐기물에너지의생산량이가장많은국가는미국으로현재전기생산만으로도약 2,554MW 의능력을가지고있다 년기준으로미국의폐기물에너지시설의보급현황을 < 표 3/2/11-11> 과 [ 그림 3/2/11-11] 에나타내었다. < 표 3/2/11-11> 로부터미국의경우총 84개소의폐기물에너지화시설이있으며, 소각시설이 64개소그리고고형연료화시설이 13개있는것으로나타나있다. 에너지의종류별생산유형으로는열병합발전시설을포함하여전기를생산하는시설이전체시설의약 95% 이상을차지하고있음을볼수있으며. 스팀만을생산하는시설은매우적은것으로나타나고있다. 또한 [ 그림 3/2/11-11] 로부터 2001년이후 2006년도까지다소폐기물에너지화시설이감소한것으로나타났으나, 이후시설의변화는크게없는것으로나타나고있다. 또한미국의소각시설에대한 2014 년신 재생에너지백서에따르면하루에 1,000~3,000톤정도의폐기물을소각하는초대용량도수십기가가동되고있는것으로나타나있다. 20) < 표 3/2/11-12> 는현재미국의대표적인고형연료화및발전시설의현황을나타내고있다. 미국의경우대부분폐기물로부터고형연료를생산한후바로현장에서전용발전시설을통하여전력을생산하고있으며, 따라서일부고형연료전용발전소를소각시설로고려하는경우도있다. < 표 3/2/11-13> 에는캐나다의대표적인폐기물에너지화시설의현황을나타내었다. < 표 3/2/11-11> 미국의폐기물에너지화시설현황 21) 시설현황기술변현황 Operating Facilities 80개소 Mass Burn 64개소 Inactive Facilities 4개소 RDF 13개소 Total Facilities 84개소 Modular 7개소생산에너지유형에너지생산용향 Electricity 62개소 Daily Throughput 96,249 ton/d Steam Export 4개소 Gross Electric Capacity 2,554 MW CHP 18개소 Equivalent CHP Capacity 2,769 MW [ 그림 3/2/11-11] 미국의폐기물에너지화시설의연도별경향 22) < 표 3/2/11-12> 미국의고형연료화및전용발전시설의현황 23) 회사명 지역 시설용량 (ton/d) 발전용량 (MW) Xcel Energy French Island Generating Plant LaCrosse, WI Ames Municipal Electric Utility Ames, IA Mid-Connecticut Resource Recovery Facility Hartford, CT 2, Miami-Dade County Resource Recovery Facility Miami, FL 3, North County Resource Recovery Facility West Palm Beach, FL 1, Southeastern Public Service Authority of Virginia Portsmouth, VA 2, Honolulu Resource Recovery Venture Honolulu, HI 1, Great River Energy - Elk River Station Elk River, MN 1, SEMASS Resource Recovery Facility West Wareham, MA 2, Greater Detroit Resource Recovery Facility Detroit, MI 2, Xcel Energy - Red Wing Steam Plant Red Wing, MN Xcel Energy - Wilmarth Plant Mankato, MN Maine Energy Recovery Company Biddeford, ME ) ASME, Waste-to-Energy and Material Recovery, ) The 2014 ERC Directory of Waste to Energy Facilities, Energy Recovery Council, ) The 2014 ERC Directory of Waste to Energy Facilities, Energy Recovery Council, ) Waste to Energy Evaluation: U.S. Virgin Islands, NREL, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 609

319 < 표 3/2/11-13> 캐나다의폐기물에너지화시설사례 24) 지역 기술 시설용량 (ton/d) 허가용량 (ton/yr) Burnaby, BC Mass-burn 3 X ,000 Quebec City, QC Mass-burn 4 x ,000 Levis, QC Primary combustion chamber 1 x 80 25,000 Iles de la Madelaine, QC Mass-burn 1 x 31 4,500 Brampton, Ont. 2-stage modular 5 x ,000 Charlottetown, PEI 2-stage modular 3 x 33 25,000 Wainright, Alta 3-stage modular 1 x 29 4,000 (3) 아시아 아시아의폐기물에너지보급은일본이선도적인역할을하고있으며, 현재 70 기의 생활폐기물고형연료화시설과 5곳의고형연료전용발전소가운전중에있는것으로 알려져있다. 또한약 900여개의소각시설에서폐기물에너지를회수하고있으며, 약 1,400MW 규모의발전설비가설치되어있는것으로나타나고있다. 25) < 표 3/2/11-14> 에일본의폐기물에너지화시설의현황을나타내었으며, < 표 3/2/11-14> 로부터 일본은일반소각시설뿐만이아니라가스화용융시설도다수보급되어있음을볼 수있다. 또한일본은열분해유화플랜트의기술개발에도활발히참여하여, 한때 후지리사이클 ( 주 ), 일본이화학연구소, 구보다, 히다찌조선 ( 주 ), 도시바, 치요다화공건설 ( 주 ) 등의회사가약 10 여기를건설한바있으나, 현재가동이되고 있는상용화공정은거의없는것으로나타나고있다. 이는다른폐기물에너지화 시설에비하여경제성및안정성등에있어서경쟁력이낮기때문으로판단된다. 중국의경우 2012년을기준으로전체폐기물발생량의약 15% 가약 100곳의 소각시설에서폐기물에너지화로처리되고있는것으로조사되고있다. 26) < 표 3/2/11-14> 일본의폐기물에너지화시설의보급현황 27) 기술 시설수 시설총용량 (ton/d) 폐기물에너지비중 (%) Martin reverse acting grate (66 plants) 66 71, JFE Volund grate (stoker; 54 plants) 54 10,100 9 Martin horizontal grate (14 plants) 14 7,454 7 Nippon Steel Direct melting (28 plants) 28 6,200 5 JFE Hyper Grate (stoker; 17 plants) 17 4,700 4 Rotary kiln (15 plants) 15 2,500 2 JFE Thermoselect (gasification; 7 plants) 7 1,980 2 All other fluid bed (15 plants) 15 1,800 2 Ebara fluid bed (8 plants) 8 1,700 1 JFE Direct Melting (shaft furnace, 14 plants) 14 1,700 1 Hitachi Zosen fluid bed (8 plants) 8 1,380 1 JFE fluid bed (sludge & MSW; 9 plants) 9 1,300 1 All other Direct Melting (9 plants) Fisia Babcock (2 forward, 1 roller grate) Babcock & Wilcox air cooled grate (43) Total Total tonnes/year (at 330 days-24h/year) % of total MSW to grate combustion plants 84 나. 국내보급현황 [ 그림 3/2/11-12] 는 2009년부터 2014년까지국내폐기물에너지의보급통계를 보여주고있다. 연도별폐기물에너지의보급경향을보면꾸준히증가하고있음을알 수있으며, 2014 년기준으로약 700 만 toe의폐기물에너지가생산 보급된것으로 조사되고있다. 24) Waste to energy Background Paper, Morrison Hershfield Ltd., ) 신 재생에너지백서 2014, 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) Analysis of the economics of Waste-to-Energy plants in China, Earth Engineering Center, Columbia University, ) Municipal Solid Waste Management and Waste to Energy in The United States, China and Japan, 2 nd International Academic Symposium on Enhanced Landfill Mining, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 611

320 < 표 3/2/11-15> 2012 년생활및사업장폐기물소각시설로부터생산된에너지현황 (Gcal/ 연 ) 구분 환경부통계 30) 한국에너지공단통계 31) 생활폐기물소각시설 9,295,220 8,976,951 사업장폐기물소각시설 - 8,548,540 합계 - 17,525,491 (2) 폐기물고형연료분야 [ 그림 3/2/11-12] 국내총폐기물에너지보급현황 28) (1) 소각열이용분야 < 표 3/2/11-15> 에 2012년의생활폐기물및사업장폐기물소각시설부터생산된에너지현황을나타내었다. < 표 3/2/11-15> 에서환경부통계자료의경우소각시설에서생산된스팀의양으로계산된결과이며, 한국에너지공단통계자료의경우소각시설의허가된보일러용량의운전율과연간운전일수로계산된결과이다. 그러나생활폐기물소각시설에대한두통계자료의결과가매우유사한것으로보아소각시설로부터생산된 < 표 3/2/11-15> 의폐기물에너지생산량은매우타당할것으로판단된다. 또한환경부통계자료의경우산업폐기물소각시설에대한자료가없는관계로한국에너지공단의통계자료를활용하였으며, 2012 년국내소각시설로부터생산되는총폐기물에너지생산량은약 1,750 만 Gcal인것으로나타났다. 그러나 2014년한국신 재생에너지통계자료에의하면전체폐기물에너지의생산량은증가한반면소각시설로부터생산된에너지량은약 1,660 만 Gcal 29) 으로조사되어, 2012년에비하여오히려감소하는것으로나타났다. 이는사업장폐기물소각시설의에너지생산량감소에의한것으로, 경제여건에따른산업활동의위축에기인한것으로판단된다. 28) 2014 년신 재생에너지통계, 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) 2014 년신 재생에너지통계, 한국에너지공단신 재생에너지센터, 2015 < 표 3/2/11-16> 은국내폐기물고형연료제품관련시설의보급현황을보여주고 있다 년 6 월기준으로 224 개의고형연료생산시설과 127 개의사용시설이가동 중에있는것으로나타나있으며, Bio-SRF 보다는 SRF 의생산시설이보다많이 보급되어있음을알수있다. 또한 SRF 의경우성형고형연료의생산시설은 2014 년 대비소폭감소한반면에비성형 SRF 의생산시설은크게증가한것으로나타나 비성형 SRF 의보급은보다확대될것으로예측된다. < 표 3/2/11-16> 국내고형연료제품관련시설현황 32) ( 단위 : 개소 ) SRF Bio- SRF 구분 생산시설사용시설합계 성형 비성형 소계 성형 비성형 소계 합계 (3) 열분해유화분야 열분해유화기술은기술의특성상폐플라스틱이나폐타이어등고분자합성수지 30) 2012 전국폐기물발생량통계, 환경부, ) 2012 년신 재생에너지통계, 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) 환경관리공단통계자료, 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 613

321 계열의폐기물을대상으로함에따라기술의보급이매우제한적이며, 특히신뢰성이검증된기술확보가쉽지않아국내상용화에성공한사례가많지않다. 현재국내에서열분해유화기술을통하여액상의연료유를생산하는대표적인사례는부산의 S업체로써투입폐기물량기준으로연간 10,000 톤규모의연속교반식열분해유화플랜트를운전중에있는것으로조사되고있으며, H 타이어제조업체의경우현재폐타이어를대상으로하는열분해유화플랜트를개발하여상용화플랜트건설을계획중에있는것으로조사되었다. (4) 폐기물가스화분야국내폐기물가스화기술의경우일부소각로를대체하기위하여해외로부터기술이도입된가스화용융시설을제외하고, 현재가동중에있는가스화플랜트는없다. 앞에서언급한바와같이국내가스화용융시설의경우대부분생산된합성가스를단순연소시킴에따라가스화기술보다는소각기술로고려되는것이타당하다고생각되며따라서폐기물가스화기술을이용한에너지의보급량은아직미미한것으로나타나고있다. 그러나현재폐기물합성가스의가스엔진발전을통한에너지화플랜트의기술개발과일부민간기업을중심으로화학원료의회수를위한폐기물가스화플랜트의사업화가진행중에있어추후폐기물가스화기술을이용한폐기물에너지지의보급량은점차확대될것으로판단된다. 야의세계시장은아시아국가들을중심으로큰시장이형성될가능성이매우높다. 따라서수출산업화를위한국내기술력확보측면에서도국내고유기술의적용사업등과같은정부지원이매우절실한상황이며, 이러한기술시장의확대를위해서는다음과같은사항들의추진이필요하다고판단된다. - 국내고유개발기술의보급사업활성화정책 - 폐기물고형연료전용연소보일러의국산화및수출산업화지원정책 - 미분탄화력발전소의폐기물고형연료혼소기술개발 - 폐기물소각시설의고효율폐열회수기술개발 - 폐기물고형연료의생산효율향상을위한핵심단위기술개발 - 미활용가연성폐기물의고형연료화기술개발 - 폐기물연소발전시설의연소장애극복기술개발 - 열병합발전및화학원료회수를위한고효율폐기물가스화실증플랜트개발 5. 향후추진계획 현재화석연료의가격하락으로폐기물에너지시장은적지않은영향을받고있다. 이는폐기물에너지가가지고있는화석연료대비가격경쟁력이약화되었기때문으로판단된다. 그럼에도불구하고국내총신 재생에너지에서차지하는비율은여전히높으며발전량을포함하여전체에너지생산량또한꾸준히증가하고있다. 따라서정부는계속적인폐기물에너지의보급확대및관련기술의수출산업화를위하여중장기발전전략을수립하였으며, 이에따라기술개발사업을지원하고있다. 그러나폐기물에너지기술의경우대부분플랜트산업으로기술개발의지원과함께보급사업진행시정부의지원이절대적으로필요한분야이다. 특히, 현재폐기물에너지관련분 614 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 11 절폐기물 615

322 제 12 절수열 선박해양플랜트연구소해수플랜트연구센터장김현주 가. 개요 1) 수열에너지의정의 수열은 ' 해수의표층의열 ' 로정의되고있어, 수열이용기술은 ' 해수의표층의열을히트펌프를이용하여냉 난방에활용하는기술 ' 로정의될수있다. 이는해양의온도차를변환시켜전기또는열을생산하는해양에너지이용기술의하나이다. 따라서, 현재수열은좁은의미에서해양표층수를열원으로이용하는것을대상으로하지만넓은의미에서는해양심층수, 발전소온배수등도포함하는미활용해수열에너지로서정의될수있다. 신 재생에너지로이용할수있는수열 ( 해수온도차 ) 에너지는 1) 해수의온도와대기의온도차이및 2) 해양표층수와심층수간수온의차이라고할수있다. 해수온과기온의차이는계절별냉난방부하에대응하기위한가용자연열원으로서해수가이용될수있음을의미한다. 우리나라주변해역의수심 10m층에대한해수수온분포는위도에따라다르며계절적변화를보이고있지만겨울철표층수온은 8~12 로기온보다따뜻하며, 여름철표층수온은 22~26 로기온보다차가운편이다. 이는히트펌프의응축열이나증발열로해수열을이용하여냉방이나난방에효과적으로이용할수있음을의미한다. 한편, 깊은수심에서취수가가능하고, 수심 100m~200m 이상에서수온 5 이하의차가운해수를이용할수있을경우에는직접열교환에의한냉방이용이가능하다. 또한, 해저온천이나해저에서분출되는열수가가용하다면직접열교환에의한난방도가능할것이다. [ 그림 3/2/12-1] 우리나라주변해역의겨울및여름철수심 10m에서의해수온분포도출처 : 해양자료센터 수열이용기술을 ' 표층해수를열원으로히트펌프를이용하여냉 난방에활용하는기술 ' 로정의하고있는것처럼핵심장치는해수열원히트펌프라고할수있다. 해수열원히트펌프는저온의해수열원에서열을흡수하여고온의열을생산하는기기로적은구동에너지를이용하여보다많은에너지를열의형태로공급하는열변환기기이다. 마찬가지로적은구동에너지로해수열원으로열을방출하고저온의열을생산하는것도가능하다. 여기서, 공기열원이나지열원히트펌프와다른점은열을교환 ( 흡수또는방출 ) 하는접촉면인열교환기 ( 증발기, 응축기 ) 가해수와접촉하므로내식성을가져야하며, 대량으로이용이가능하여효율이상대적으로좋은터보압축기를이용할수있다는장점이있다. 해수열원히트펌프를이용하는수열이용시스템은증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브및계측 제어시스템은히트펌프와해수취배수관및펌프, 제어장치로이루어지는해수열원이용시스템, 생산열 ( 가온또는냉각담수 ) 을건물등의부하측으로송환수하고공급하는물배관및펌프, FCU( 팬코일유니트 ) 등으로이루어진생산열공급시스템이다. 해수열원히트펌프는규모에따라적당한압축기를채택하고있으며, 소형은왕복동식이나스크롤식, 중형은스크류식, 대형은원심 ( 터보 ) 식이적용되고있다. 616 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 617

323 용량이커질수록단위규모당가격은상승하지만터보압축기를이용할수있어 서성적계수가좋을뿐아니라수명도길어지는것으로알려져경제적타당성은 좋아지는것으로평가된다. 감축목표를 2030 년배출전망치대비 37% 로제시하였다. 이를달성하기위하여, 국내감축 25.7% 및해외감축 11.3% 를달성하기위한에너지신산업계획을수립하고있다. 우리나라의냉난방에너지이용은총에너지비용 (2013년, 약 200조원 ) 의 15%(30 조원 ) 를차지하고있어서, 신 재생에너지를이용한열공급, 에너지이용효율화기술개발이강조되고있다. 국토해양부 ( 현, 해양수산부 ) 는 2011 년부터 ' 친환경에너지사업 ' 으로해수열원히트펌프를수산양식장에국고보조사업으로추진하고있으며, 2025 년까지 722 천 kw 설치를목표로하고있다. [ 그림 3/2/12-2] 해수열원열펌프를이용한냉난방시스템구성요소 < 표 3/2/12-1> 해수열원열펌프의종류및특성 열펌프용량 용량범위 (RT) 소형 5 30 압축기종류 스크롤 (scroll), 왕복동식 (reciprocating) 중형 스크류 (screw) 사용냉매 R407C R410A R134a R407C R134a 성적계수 (COP) 난방 냉방 가격 ( 천원 /RT) 비고 실용 실용 대형 300 4,000 터보 (turbo) R134a 개발 2) 최신이슈및동향 최근국가에너지기본계획 (2014) 에서우리나라의신 재생에너지공급목표는 1차에너지의 11% 로설정되었고, 달성을위해가용한신 재생에너지의개발및실용화기술개발과보급촉진에매진하고있다. 현재해양에너지의이용은시화호조력발전소가가동되면서신 재생에너지의 1.1% 정도를충당하고있는것으로알려진다. 그러나, 해수온도차 ( 수열 ) 를포함하면약 2% 에달할것으로추정되고있다. 작년에개최된파리기후변화당사국회의에서우리나라는온실가스의자발적 산업통상자원부는 2014 년부터 ' 해수온도차 ( 현재, 수열 ) 에너지설비기준 ' 을마련하여신 재생에너지보급사업대상이될수있는기반을마련하고, 2015 년에공공건물신 재생에너지설치의무화대상으로포함시켰다. 또한, 2016 년부터신에너지및재생에너지개발이용촉진법 에의한보급 ( 주택, 건물, 지역등 ) 대상이되어보급확산의길이열리게되었다. 신재생열에너지공급의무화 (RHO) 는건축물열에너지사용량의일정비율을신재생열에너지로공급하도록의무화하는제도이다. 그간전력부문에비해정책적지원이부족했던열부분신 재생에너지보급활성화를위해 RHO 추진방안을검토중이며, 연면적 1만m2이상의신축건축물을대상으로의무비율 10% 에서연면적 3천m2이상의신 증축건축물을대상으로의무비율 16~20% 까지확대될전망이다. 신 재생에너지공급의무화 (RPS) 는일정규모 (500MW) 이상의발전설비 ( 신 재생에너지설비는제외 ) 를보유한발전사업자 ( 공급의무자 ) 에게총발전량의일정비율이상을신 재생에너지를이용하여공급토록의무화한제도이며, 2016 년의무공급량은 3.5% 이다. 현재외국에서는히트펌프를 RPS 에포함시키기도하므로우리나라도도입이필요하다는의견이강조되어왔다. 최근산업부는발전소에이용된해수열원을재이용하는발전소온배수를발전사업자의 신 재생에너지이용의무화 (RPS) 를실효적으로이행할수있도록 REC 1.5 를인정하였다. 이는수요발굴만가능하다면대규모신 재생에너지이용이가능한전환점이될전망이다. 618 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 619

324 산업부는에너지신산업활성화를위해 2030 년까지미활용열 2,900 만Gcal/ 년을실용화하겠다는목표를제시하여, 에너지신산업금융지원사업대상으로발전소온배수열활용을포함하고있어서농어업, 관광및산업등으로수열이용이확대될전망이다. 한편, 히트펌프는작동유체 ( 냉매 ) 를이용하는신 재생에너지이용시스템으로작동유체의지구온난화영향에따라지구온난화지수 (GWP) 가높은냉매에대한이용규제가국제협약으로강화되고있다. 따라서, 지속가능한이용을위한친환경냉매의개발및이를적용한히트펌프의개발이중요한기술적과제로떠오르고있다. 나. 국내 외시장동향 1) 국내시장동향 우리나라는세계 5위의냉동공기조화기계생산국으로주요수출국이나국산해수열원히트펌프는주로소형제품이며, 중대형제품은수입되어이용되고있다. 현재, 해수열원히트펌프제작업체는 16개사 ( 월간히트펌프 공조 ) 에이르며, 해수열원시공기술을보유한전문기업은 4개사정도로조사되었다. 여기서, 300RT 이상의대형해수열원히트펌프는 3개사정도가제작가능한상황으로알져지고있으며, 이는국내수요가아직기술개발을촉발시킬정도에미치지못하기때문으로추측된다. ' 해수표층의열 ' 로정의되고있는수열은해양에너지의하나로서법적지위를이미가지고있었지만신 재생에너지로포함된것은 2011 년부터라고할수있다. 해양수산부는 2011 년부터 ' 친환경에너지사업 ' 으로해수열원히트펌프를수산양식장에국고보조사업으로추진해왔고, 관련시장이형성되기시작하였다. 수산양식장용해수열원히트펌프는지난 5년간매년 300억원규모의해양수산부의 ' 친환경에너지사업 ' 에서일정부분을차지하고있을것으로추정된다. 개별사업비의약 20% 가히트펌프시장이라고가정하면 60억원정도의해수열원히 트펌프시장이형성되었을것이며, 이를포함한시스템설치시장은연간 300억원으로보아도무리가없을것이다. 해양수산부는해수열원히트펌프개발및해수냉난방이용기술개발을위하여 2010 년부터연구개발을시작하였고, 500RT 해수열원터보히트펌프를개발하여 2014 년시범사업을실시하였다. 한편, 산업통상자원부는 2014 년부터 ' 해수온도차 ( 현재, 수열 ) 에너지설비기준 ' 을마련하여신 재생에너지보급사업의대상이될수있는기반을마련하였다 년에는공공건물신 재생에너지설치의무화대상으로 2016 년부터일반보급 ( 주택, 건물, 지역등 ) 대상으로포함되면서 2개건물보급사업에착수하였다. 건물용해수열원히트펌프는지난 7년간약 21억원의매출로추정되며연간 3억원규모의시장이조성되었던것으로추정된다. 올해, 일반보급사업으로약 20억원의설치시장이조성되고, 보급이확산됨에따라국내시장은확대될전망이다. 또한, 우리나라에서는 24시간연중무휴하는저온창고, 냉장창고, 편의점및대형마트의확장등으로냉동냉장및공조용전력사용량이급격히증가하였으며, 교체시기가되었거나고효율시스템으로의교체를위한수요가증가할전망이다. 2) 국외시장동향 세계히트펌프시장은 2014 년에 54억달러에이르러 2013 년에비해 1.7% 확대되었다 (SRIA, 2015). 이는중국경제의침체와일본의가격경쟁심화로감소하기시작하였지만유럽과북미의성장률에힘입은결과였다. 일본은가격경쟁으로생산대수에비해매출액이비례하여늘어난것은아니지만세계최대시장을유지하여 14억달러에이르렀다. 그중해수열원히트펌프시장을구분해내기는쉽지않지만히트펌프 2014 년세계히트펌프시장에서지열 / 수열히트펌프의판매댓수는 87.4 만대로전체의 5% 에불과하였지만매출액으로는전체의 22% 를점하였다. 이는지열 / 수열히트펌프는주로중대형이많이팔렸음을알수있다. 해수열원히트펌프의시장규모는이부분중일부일것으로추정된다. 620 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 621

325 전체시장규모의 70% 이상은중국과일본에서생산되고있는것으로알려진다. 한편, 이산화탄소를적게배출시키는청정발전이필요하여전력요금은상승하겠지만히트펌프효율의향상과종합제어및에너지관리시스템의향상에따라히트펌프생산대수는계속증가할것으로전망되고있다. World Heat Pump market, by product & value, 2014 World Heat Pump market, by product & volume, 2014 [ 그림 3/2/12-3] 히트펌프세계시장생산댓수, 금액및용량 ( 다. 국내 외보급현황 1) 국내보급현황 국내에서해수열원을건물에이용하기시작한것은 2006 년해양심층수의직접냉방을시도한한국해양과학기술원부설선박해양플랜트연구소해수플랜트연구센터의적용성평가였다. 2 의해양심층수를열교환기로담수로전달하여차가운담수를팬코일유니트 (FCU) 로보내어냉방을하는것으로에너지비용이약 90% 절감되는효과를확인하였다. [ 그림 3/2/12-4] 국가별히트펌프시장점유율 ( [ 그림 3/2/12-6] 해수플랜트연구센터해양심층수직접냉방실험 ( 선박해양플랜트연구소 ) [ 그림 3/2/12-5] 세계히트펌프시장의규모및전망 ( 한국에너지기술연구원은 2008년에캐스케이드식히트펌프 ( 난방 70kW, 냉방 20RT) 를강원대학교삼척캠퍼스해양관광 레저스포츠센터에설치한바있다. 냉매 R-410A 와 R-134a 를적용한스크롤압축기의히트펌프 2대를 2단으로구성하여이용하였다. 출구온도난방 50, 냉방 7 기준에서성적계수는난방시 3.3, 냉방시 4.7 로나타났다. 622 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 623

326 선박해양플랜트연구소해수플랜트연구센터는 2011 년에탠덤식히트펌프 ( 난방 210kW, 냉방 60RT) 를개발하여, 적용성평가를겸한장기운전실험을거쳐실용화하였다. 스크류압축기와 R-134a( 신냉매적용시험용 ) 를적용하였다. 냉방은히트펌프이용시성적계수가 6이었고, 해양심층수직접이용시성적계수가 12로상승하였다. 난방시성적계수는해수열원에따라 2.8~3.5 로나타났다. [ 그림 3/2/12-7] 강원대학교해양관광레저스포츠센터해수열냉난방시설 ( 한국에너지기술연구원 ) 한국해양대는 2009 년에해수열원히트펌프 ( 난방 262.5kW, 냉방 75RT) 를국제교류협력관에적용하여효율적으로이용하고있다. 냉매는 R-410a 를이용하고, 압축기는스크롤형의지열인증제품을적용하여구축하였다. 선박해양플랜트연구소는연구결과물을이용하여, 2014 년부터 2015 년까지해수냉난방시범보급사업으로민간수산양식장에 500RT 해수열원터보히트펌프를, 한수원원성원자력발전배출수양식장에 100RT 탠덤히트펌프시스템을설치하여운영중이다. (a) 500RT 터보히트펌프시범사업 (b) 100RT 탠덤히트펌프시스템시범사업 [ 그림 3/2/12-10] 해수냉난방테스트베드시범사업 ( 금오수산, 한수원월성원전 ) [ 그림 3/2/12-8] 국제교류관해수냉난방시스템 ( 한국해양대 ) [ 그림 3/2/12-11] 롯데타운마트동해수냉난방시스템 ( 부산롯데타운 ) [ 그림 3/2/12-9] 해수플랜트연구센터해수냉난방시스템 ( 선박해양플랜트연구소 ) 한편, 부산롯데타운마트동은지상 12 층, 지하 8 층의연면적 61,775 m2으로냉 624 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 625

327 난방부하는냉방 10,351Gcal/ 년, 난방 4,869Gcal/ 년이다. 이에대응하기위해 R134a 를이용한 1,600RT (5,600kW) 의해수열원히트펌프가설치되었다. 에너지 저감율은 54% 이며, 투자비회수기간은약 9 년으로추정되고있다. 이러한해수냉난방연구개발및시범사업, 보급사업을통해현재까지보급된히 트펌프는약 2,465RT, 8,628kW 에이르고, 2016 년일반보급사업으로 600RT, 2,100kW 가추가될전망이다. < 표 3/2/12-2> 건물냉난방용해수열원히트펌프의보급설치현황 설치연도 발주처또는시행처 에너지관리공단 ( 현. 한국에너지공단 ) 지역보급사업 국토해양부 ( 현. 해양수산부 ) 연구개발사업 국토해양부 ( 현. 해양수산부 ) 에너지관리공단 ( 현. 한국에너지공단 ) 지역보급사업 에너지관리공단 ( 현. 한국에너지공단 ) 신 재생융자사업 해양수산부시범사업 해양수산부시범사업 설치장소 한국해양대학교기숙사 ( 부산 ) 해수플랜트연구센터 ( 강원고성 ) 수열에너지구분 RT 설치용량 kw 비고 해양표층수 냉난방 해양표층수 냉난방 여수엑스포한국관해양표층수 냉난방 JGRC 건물해양표층수 냉난방 부산롯데타운마트동해양표층수 1,600 5,600.0 냉난방 해남군금오수산해양표층수 500 1,750.0 월성원전온배수양식장 ( 경주 ) 해양표층수, 온배수 수산양식, 터보히트펌프 수산양식 합계 2,465 8,627.5 한편, 해양수산부는신 재생에너지이용기술을활용한에너지절감시설을양식어 가에보급하고에너지의효율적이용을통해친환경녹색성장을선도하고, 에너 지이용비용절감등으로어가경영안정을도모하기위하여 2011 년부터 ' 친환경 에너지보급사업 ' 을실시하고있다. 해양수산부는 2025 년까지 220,571RT (772,000kW) 를보급하는목표로추진 중이며, 2011 년부터 2015 년까지 1,261 억원이지원되었고, 금년 (2016 년 ) 에도 232 억 원이투입되어 8,857RT (31,000kW) 이보급될전망이다. 정부는국비보조 60% 와지방비보조 20% 를지원하여보급을촉진하고있다. 한편, 친환경양식단지육성사업도올해부터착수하여, 강원도및경북에 1 개 소씩발전소온배수를이용한신재생양식타운으로추진될계획이다. < 표 3/2/12-3> 해수부친환경에너지사업에의한해수열원히트펌프설치현황 구분 어가수 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년총계 용량 (kw) 어가수 용량 (kw) 어가수 용량 (kw) 어가수 용량 (kw) 어가수 용량 (kw) 어가수 용량 (kw) 강원 , , ,722 경기 , , ,871 경남 1 1, , , , , ,163 경북 , ,383 전남 , , , , ,960 전북 6 1, , , , ,163 제주 10 3, , , , ,135 충남 , , , , ,761 합계 20 6, , , , , ,158 자료 : 한국농어촌공사제공 < 표 3/2/12-4> 해수열원냉난방시스템설치현황및신 재생에너지생산량 구분 해수부, 친환경에너지사업 (kw) 해수부, 연구 / 시범사업 (kw) 산업부, 보급사업 (kw) 설치용량 (kw), 신 재생에너지생산량 (MWh) 및 CO 2 배출저감량 (ton) 2009 년 2010 년 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년 총계 0 0 6,763 50,113 46,714 34,059 48, , ,750 2,100 4, , , 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 627

328 구분 설치용량 (kw) 합계 신 재생에너지생산량 (MWh) 이산화탄소배출저감량 (ton) 설치용량 (kw), 신 재생에너지생산량 (MWh) 및 CO 2 배출저감량 (ton) 2009 년 2010 년 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년 총계 ,973 50,848 46,784 41,409 50, , , ,755 95,462 84, , , ,642 11,975 11,017 9,752 11,918 46,366 지금까지보급또는설치된해수열원히트펌프시스템은약 197MW 에달하며, 이를통한신 재생에너지생산량은약 402GWh/ 년이며, 이산화탄소배출저감량 은약 46.4 톤 / 년에달하는것으로추정된다. 2) 국외보급현황 해수 ( 해양심층수 ) 의직접냉방은현재해양심층수취수시설을건설한우리나라 뿐아니라미국하와이, 일본코우치, 오키나와등지에서취수관리동, 사무실및 연구실험동등에적용되어활용되고있다. 한편, 상업시설로서는태평양보라보라 섬에 447RT 설비가설치되어객실냉방에이용중에있으며, 매년에너지비용 US$ 72 만또는디젤유 2.5 백만리터가절약되어 2,500 톤의이산화탄소배출저감 효과가있는것으로보고되고있다. 호놀룰루, 큐라소, 러유니온섬등에서대규 모지역냉방에적용하기위한설계및건설이진행중이다. 이경우, 취수및순환 동력만소요되므로 80~90% 의에너지비용이절감되는것으로알려지고있다. 스톡홀름시전체열수요의약 70% 를지역난방으로충당하며, 그중에서 17% 는해수, 하수, 호수등의수열원히트펌프로부터공급되고있다. 그중에서로브스텐지역난방시스템은 1985 년부터 1986년에설치된 27MW 6 대와 25MW 4 대로부터총 262MW 의히트펌프를이용하여 80 의고온수를 500km 의배관으로공급하여지역난방을하고있다. 여름에는수심 5m, 동계에는수심 15m 로부터취수하고, 이용후수심 5m에배수하며, 그온도차는 2 로알려졌다. 스웨덴스톡홀름시리딩그플랜트는 SCBR( 스웨덴건축물연구개발추진기관 ) 의프로젝트중하나로서해수이용히트펌프에의한지역냉난방을실시하고있다. 14.7MW 출력의터보및스크류히트펌프를설치하여, 80 의온수를생산하여리딩그지구에 60마일의배관을매설하여주택, 공장, 사무실등약 1,500 세대에공급함으로써건물의약 50% 에열공급을하고있다. 해수취수는 2 단으로여름에는수심 2~3m 에서 15~18 의해수를, 겨울에는수심 15m 에서 1~5 의해수를취수하여이용한다. [ 그림 3/2/12-13] 스웨덴로브스텐지역냉난방시스템의취배수시설및히트펌프 출처 : [ 그림 3/2/12-12] 보라보라섬인터컨티넨탈리조트및시설 노르웨이오레슨시는북위 63 의고위도이지만난류의영향으로해수온도가비교적높아 ( 난방기간중에 5 이상 ) 해수를이용한지역냉난방을하고있다. 플랜트는해안에설치되어있으며열원이되는해수의취수와배수에적당한위치에설치되어있다. 12MW(2646RT 급 ) 해수열히트펌프시스템으로 60~90 의온수를생산하여공급하고있다. 외기온도가 0 이상일때는 60, 외기온도가 -12 일때는 90 로공급한다. 해수취수는해안선으로부터 130m 지점의수심 40m로부터플라스틱관 ( 직경 500mm) 을이용하고, 대상지역의면적은약 15km2 628 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 629

329 이고, 총연장 3km 의배관으로연간 300GWh 를공급하고있다. 핀란드헬싱키시에너지공사 (HEB) 는인구 48만명을대상으로전기및지역난방을공급하는시영회사이다. HEB는헬싱키시내에열병합발전소 (CHP) 및열공급플랜트, 그리고운반가능형열공급플랜트를이용하여열을공급하고있다. 해수열원을이용하여 12MW 급 5대로구성된 60MW 급히트펌프를이용하여, 5707GWh/ 년을 70~120 로공급하여지역난방을하고있다. [ 그림 3/2/12-15] 일본의해수냉난방시스템적용지구 ( 좌 : 모모치지구, 우 : 코스모스퀘어 ) 라. 국내 외기술개발현황 1) 국내기술개발현황 [ 그림 3/2/12-14] 핀란드핼싱키시의해수냉난방시스템자료 : 일본에는 16개소의해양심층수취수시설이있으며, 대부분해양심층수냉기를이용하여관리동, 생산시설등의냉방에활용하고있다. 해양표층수를이용한히트펌프냉난방도모모치지구, 코스모스퀘어지구등에설치되어효과적으로이용되고있는것으로알려지고있다. 후쿠오카시사이드모모치지구에는해수열원 3,000RT급히트펌프 3대와수축열조 (4,000m3) 등이설치되어있으며, 3.5km의냉온수관을통해호텔, 야구장, 빌딩등의 43.5ha 면적에냉난방열을공급하므로써기존방식에비해연간 48,000Gcal 의에너지절감과 11,100 톤의이산화탄소배출저감효과를거두고있다. 한편, 오사카남항의코스모스퀘어에는 2,500RT 터보히트펌프와 1,060RT 스크류히트펌프가설치되어있다. 시간당 13,100 m3의해수를취수하여 13.9ha 에달하는빌딩, 호텔등에냉난방열을공급하고있다. 시코쿠의다카마츠역주변의선포트다카마츠지구에도 13.9ha 의빌딩및호텔등에히트펌프를이용한해수냉난방열이공급되고있다. 해수열원히트펌프는국산품및수입품이다양하게이용되고있지만주요핵심부품의수입의존도가높은편이다. 따라서, 단위장치에대한기술개발과시스템효율화기술개발이정부지원의연구개발사업으로추진되어왔다. 그리고, 관련기업들의기술제휴및자체연구를통해제품개발이이루어지고있다. 국제적환경규제에선제적으로대응하기위한노력들이진행되고있다. 선박해양플랜트연구소는한국에너지기술연구원등과터보압축기를이용한 500RT급해수열원히트펌프와 1,000RT 해수열원해수열원탠덤히트펌프시스템을개발하여실용화하였다. 여기서, 적용된냉매와터보압축기는 R134a 를대상으로하였으며, 쉘앤튜브열교환기를이용하였다. 성능평가를거쳐시범사업까지실시하고, 일반보급단계로넘어가고있으나대상냉매인 GWP(Global Warming Potential) 가 1430으로비교적높은편이어서향후환경규제에대비하여낮은 GWP 냉매를이용하는친환경히트펌프개발을검토하고있다. 지금까지해수열원히트펌프를비롯한냉동공조기기에널리이용되고있는 CFCs, HCFCs 및 HFCs 등은장수명온난화가스의약 12% 를차지하고있다. CFCs( 프레온 ) 가스는몬트리올의정서에의해규제되면서감소하고있으나, 대체물질이나 GWP가높은 HFCs의사용이증가하면서규제가강화될것으로점쳐 630 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 631

330 지고있다. 이로부터, 저 GWP 냉매를이용하는터보압축기개발이한국기계연구원을중심으로추진되고있으며, R1234yf, R1234ze, R1233zd 등이검토되고있다. 향후저GWP 냉매를선정하고적정압축기를개발하여친환경고효율히트펌프의개발이이루어져야할것이다. 히트펌프에이용되는압축기는소형및중형에는왕복동, 스크롤및스크류가주로이용되고있으며, 대형에는터보압축기가이용되고있다. 대부분의압축기는전기모터의회전력을이용해냉매를압축하는전기구동방식이므로회전체의마찰을줄이기위해윤활유를사용하고있어지속적관리와일정주기마다교체가필요할뿐아니라누유에따른문제점이발생할수있다. 마그네틱베어링은축의위치를실시간감지해고속제어를하는다소복잡한센서및제어기술이필요하며, ( 주 ) 센츄리등국내몇몇기업이이를해결하기위하여마그네틱베어링과에어포일베어링등을이용한무급유압축기를개발해왔다. 한편, 에어포일베어링을이용한압축기설계기술은 ( 주 ) 진솔터보기계등에의해연구개발되어왔고, 최근 LG전자는 100RT 냉동기에적용하여정격효율 ( 성적계수, COP) 6.4 에달하는세계적수준에도달하였다고발표하였다. 대형히트펌프에적용된열교환기는대부분셀앤튜브였으며, 최근판형열교환기가적용되기시작하였다. 외국에서는 120RT 히트펌프까지판형열교환기를적용하여개발된것으로알려지고있으며, 롯데타운마트동에적용된해수열원히트펌프는 700RT 로대형이지만판형열교환기를적용한것으로알려지고있다. 판형열교환기를적용하려는것은설치면적이상대적으로작기때문이지만해수에의한파울링등의문제를해결해야하는것이과제로남고있다. 해수열원히트펌프의지속가능한이용을위한열교환기의세정은파울링저감을위한살균및세척으로검토되고있으나화학적세정보다는물리적세정기법들이중요하게대두될전망이다. 물리적세정기법들은셀앤튜브열교환기에대한브러시또는스폰지볼세정, 판형열교환기에대한스폰지볼세정기술등이연구개발중인것으로보인다. 해수열원이용시스템은건물뿐아니라시설농업및수산양식등에활용하기위한사물인터넷, 빅데이터등과통합기술로개발되고있고, 에너지절약을위한중소기업형고효율히트펌프개발로드맵이수립되었다. [ 그림 3/2/12-16] 고효율히트펌프의중소기업형로드맵 ( 해수열히트펌프개발포함 ) 자료 : 2) 국외기술개발현황 외국의해수냉난방이용기술은해양심층수직접냉방및해수열원히트펌프냉난방으로주로개발되어왔다. 전자의경우, 해양심층수취수기술과내식성열교환기의비용저렴화및대용량화기술을중심으로개발되고있다. 후자의경우, 히트펌프가냉동, 냉장및공조분야에서급탕분야로급격히확대가이뤄지면서고수온토출형히트펌프개발에대한경쟁이진행되고있고, 수열원히트펌프의고효율화및친환경화가주요기술개발의대상이되고있다. 유럽에서는 2010 년부터 R22 사용을완전히중단했으며, GWP가비교적높은 632 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 633

331 R404도수년내사용이중지될계획이다. 불소 (F) 를함유한기체를총칭하는 F-Gas 에대한규제를시행하고있으며, 그중 HFCs 의단계적감축을통해 EU시장으로의도입량을 2030 년까지현재보다 79% 로줄이기위한규제를시행하고있다. 지구온난화지수 (GWP) 150 을초과하는 HFCs 상업용밀폐냉동장치들은 2020 년부터 EU내시장판매가금지되며, 지구온난화지수 150 을초과하고 40kW 이상의상업용중앙집중식냉동장치들도 2022 년부터판매가금지될예정이다. 따라서, 지금까지해수열원히트펌프를비롯한냉동공조기기에널리이용되고있는 CFCs, HCFCs 및 HFCs 등은장수명온난화가스의약 12% 를차지하고있다. CFCs( 프레온 ) 가스는몬트리올의정서로규제되면서감소하고있으나, 대체물질이나 GWP 가높은 HFCs 의사용이증가하면서규제가강화될것으로점쳐지고있다. 출시되고있다. 따라서이들친환경냉매를이용한히트펌프의개발및고효율화가집중적으로진행되고있다. 핵심장치인압축기개발은무급유압축기개발에집중하고있다. 냉장용이나대용량히트펌프에적용할수있는압축기는미쯔비시등일본계기업뿐아니라냉동공조글로벌부품기업인댄포스, 에머슨, BITZER 등이각축을벌이고있다. 댄포스는무급유자기베어링을이용한상업용인버터스크롤압축기등을개발하며강세를이어가고있다. 에머슨클라이메이트테크놀로지는다양한속도로에너지사용을 20% 까지감소시키며, 정확한제어로효율성을최대화하는기술을개발하고있다. BITZER 는소형왕복동및스크류압축기를고도화하고있으며, 마에카와제작소는자연냉매인 CO2를적용한냉동공조제품개발에적극적으로나서고있다. 친환경고압냉매및고온수토출형히트펌프의실용화를위하여고집적및내고압열교환기의개발이진행되고있다. 현재주로소형은브레이징, 중대형은쉘앤튜브가이용되고있지만, PCB 열교환기, 반용접및용접식판형열교환기등을적용하기위한연구개발이진행되고있다. 또한, 해수용열교환기는내식성이요구되므로비싼티타늄소재를이용하고있다. 이를해결하기위해알루미늄합금, 신소재코팅등이시도되고있다. [ 그림 3/2/12-17] 냉방기기냉매, HFOs 등친환경냉매전환자료 : 이로부터낮은 GWP 냉매를이용한히트펌프등냉동공조장치의개발이추진되고있다. 최근다이킨이주도하여 R32(GWP 640) 의적용을주도하고있으며, HFO(R1234yf, R1234ze, R1233zd 등 ) 또는이산화탄소를이용한히트펌프가 히트펌프시스템은토출온도가 120 이상인증기생산까지확대되고있고, 냉난방과냉장및냉동의수요가동시에발생하는편의시설의에너지사용량및 CO₂ 배출량의감소를위한하이브리드히트펌프시스템이개발되고있다. 또한, 잠열축열식히트펌프및암모니아 -물흡수식히트펌프또는흡착식히트펌프가개발되고있고, 이들을기존히트펌프와복합하는차세대히트펌프시스템이개발되고있다. 이에적합한친환경작동유체, 고효율압축기, 무착상열교환기등요소부품및기기등에대한연구개발도활발히이루어지고있다. 이처럼히트펌프시스템기술은가격인하와효율향상을목표로다양한기술개발이추진되고있으며, 일본은냉매와열교환기의효율향상을통해 2030 년까지효율은 150% 향상, 가격은현재보다 3/4 까지저감시키는것을목표로하고있다. 또한 2050 년까지효율은 200% 향상, 가격은현재의 1/2 까지저감시키겠다는중장기목표속에기술개발에매진하고있다. 634 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 635

332 마. 향후전망 참고문헌 해양에너지로서해수열이용은수산분야를중심으로보급되어왔지만건물등에수열이신 재생에너지로활용될수있게되면서수요가점증하여기술개발과산업발달에순영향을줄것으로전망된다. 이를위해서는다음과같은약점과위협을극복하고, 강점과기회를살리는정책개발과지원이필요할것이다. < 강점 > 우리나라는수열이용을위한냉동공조핵심기기및소재기술은다소미흡하지만상대적으로발달한전자및정보통신기술을보유하고있다. 이는빅데이터및사물인터넷등의 ICT 기술을접목한능동제어형시스템효율을향상시킬수있는잠재력을갖추고있다. 또한, 우리나라는 3면이바다로싸여있고, 인구의 27%, 산업단지의 71% 가임해지역에위치하고있어서해수열을이용하기유리한여건이조성되어있다. < 약점 > 우리나라는세계 5위의냉동공조기기생산국이지만친환경작동유체, 고효율압축기, 무착상열교환기등의핵심기술을충분히확보하고있지못하여, 국제적환경규제를선제적으로극복하고세계시장을개척하기에는충분하지못하다. 한편, 해수열이이용될수있는제도적장치가최근에마련되어서사회적인식뿐아니라기술신뢰성도아직은부족한편이다. < 기회 > 우리나라가달성해야하는자발적이산화탄소배출저감목표 (37%/2030 년 ) 와신 재생에너지공급목표 (11%/2035) 달성은위기이자기회라고평가되고있다. 이로부터, 해수열을중심으로한수열도공공건물설치의무화에포함되었고, 신 재생에너지보급대상이되었다. 그일종이라할수있는발전소온배수는신 재생에너지공급의무제도 (RPS) 에포함되는등수요가급증할가능성이있다. < 위협 > 수월성있는히트펌프시스템및첨단핵심장치기술을확보하지못한시점에서선진국에대한추격및추월이곤란할수있고, 신흥국에의한일반단위장치및부품소재의저가공세가국내산업계를위축시킬가능성이있다. 또한, 수열이신 재생에너지로서최근진입함에따라선결해야할제도적문제로서환경영향평가및해역이용협의등을적절히정비하지않으면조기실용화및보급확산을저해할우려가있다. 1) 도서 조철희, 이영호, 김현주, 최영도, 김범석 (2016), 해양에너지공학, 다솜출판사, 317p. 홍석원, 김현주, 강윤구 (1998), 해양에너지공학, 신기술, 231p. 2) 보고서, 논문및저널 김현주, 2013, 해수열원이용기술개발현황, 설비저널 30(4), 김현주, 2014, 해수온도차에너지실용화기술의현황및전망, 설비저널 31(8), 박준택, 2014, 해수열이용현황및부산롯데마트해수열공급계획, 설비저널제43 권 4월호, 박준택, 박성룡, 해수온도차에너지이용기술, 기술현황분석 ( 에너지시스템기술 ), ETIS 분석지제22 권. 박진영, 김삼열, 이호생, 김현주, 2013, 해수냉방시스템의빙상경기장적용방안및 LCC분석, 한국태양에너지학회, vol.33(2), p. 50~55. 이호생, 정영권, 2013, 해수열원을이용한냉방히트펌프의성능특성, 설비저널 30(4), 장기창, 2013, 해수열원이용탠덤히트펌프성능특성, 설비저널 30(4), IRENA, 2013, Heat pumps - Technology Brief-, Technology Brief E12 3) Internet Site 한국해양자료센터홈페이지 ( NEDO 홈페이지 ( BSRIA 홈페이지 (ww.bsria.com) IRENA 홈페이지 ( 칸 (Kharn) 홈페이지 ( 히트펌프 공조홈페이지 ( 중소기업기술로드맵홈페이지 ( 636 제 3 편제 2 장신 재생에너지원별기술동향제 12 절수열 637

333 제 4 편 신 재생에너지산업육성및보급확대 제1장신 재생에너지산업육성 제2장신 재생에너지보급확대 제3장신 재생에너지국제협력및해외진출 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER

334 신 재생에너지산업육성 신^재생에너지센터신^재생에너지육성실장하경용제1 절개요 1. 우리나라의신^ 재생에너지산업육성전략 오늘날국제사회는저성장장기화우려와신흥개도국을중심으로한인구증가및산업화개발가속화에따른환경변화, 그리고저유가상황으로인해에너지소비구조의다변화가어려운환경적여건에직면하고있다. 이러한상황속에서에너지문제는단순히경제적관점을넘어기후환경과후손에게물려줄미래, 그리고인류의생존과관련된중요한관점에서바라볼필요가있다. 따라서세계각국은자원의효율적이용과환경오염의최소화에국력을집중하고에너지원의다각화와신 재생에너지의개발확대를위해적극적인정책을개발하고펼치는것이그어느때보다중요한시기라고할수있다. 우리나라가신 재생에너지육성을범정부차원에서본격적으로추진한것은 1987 년으로거슬러올라간다. 대체에너지개발을종합적으로추진하기위해 1987 년 12월에 대체에너지개발촉진법 을제정 공포하고본격적으로신 재생에너지기술개발을지원하기시작하였다. 이후 1992 년기후변화협약이발효되고태양에너지등일부대체에너지가그동안의기술개발성과로상업화됨에따라, 대체에너지의이용 보급촉진을위해 1997 년 12월, 대체에너지개발촉진법 을 대체에너지개발및이용 보급촉진법 으로개정하여대규모에너지관련사업자에대한신 재생에너지이용권고제, 시범보급사업, 신 재생에너지이용에대한보조, 융자및세제지원등의지원근거를마련하여지원을강화하였다 년 12월에는 대체에너지개발및이용 보급촉진법 을 신에너지및재생에 너지개발 이용 보급촉진법 으로전문개정하여 대체에너지 를 신 재생에너지 로법명칭을변경하고신 재생에너지기술의국제표준화지원, 신 재생에너지설비및부품의공용화제도도입, 신 재생에너지전문기업제도도입, 신 재생에너지통계전문기관지정, 신 재생에너지기술의사업화지원제도등의지원근거를마련하여신 재생에너지사업화에대한지원을강화하였다. 한편 2008년에는온실가스와환경오염을줄이는지속가능한성장, 녹색기술과청정에너지로신성장동력과일자리를창출하는 저탄소녹색성장 을대한민국의신국가발전패러다임으로제시하였고, 2010 년 10 월에는 신 재생에너지산업발전전략 을발표해폭발적으로성장하는해외시장을선점하고글로벌경쟁력을확보하기위한토대를마련하였다 년 9월에는제4 차신 재생에너지기본계획을확정 발표하여중장기신 재생에너지보급및육성전략을위한로드맵을수립하였다. 2016년에는에너지신산업의성과확산방안으로해상풍력등신 재생에너지 R&D 사업과신 재생에너지관련산업을주력산업으로육성하는종합대책을수립하였다. 2. 신 재생에너지산업현황세계신 재생에너지투자산업동향은 2015 년처음으로개도국이선진국을능가하였으며, 앞으로도중국, 인도, 브라질을중심으로개도국의영향은지속적으로확대될것으로전망된다. 한편, 저유가와경기둔화에도불구하고 2015 년도투자규모는 2014 년대비 5% 증가한 2,859 억달러를기록하였다. 이는 2004 년투자규모의 6배이상증가한값으로, 2011 년이래최대의투자가이루어진것이다. 투자의가장많은부분을차지하는설비는 1MW 이상의대규모설비로, 1,990 억달러의투자가이루어져약 69.6% 를차지한것으로나타났으며, 소규모분산형설비투자는 2014 년대비 12% 증가한 674 억달러로전체투자액의약 23.6% 로나타났다. 원별산업현황을살펴보면풍력과태양광에너지가전체투자규모의 94.6% 로대부분을차지하고있어지속적으로관련산업이발전할것으로전망되고있다. 반면, 이외에너지원에대한투자규모는전반적으로하락추세를보이고있어특정에너지원 640 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 641

335 에대한편중됨이당분간지속될것으로예상된다. 제 2 절신 재생에너지설비 KS 인증제도 신 재생과관련된고용현황은국제유가의하락으로세계석유가스분야고용이둔화되는것과는대조적으로재생에너지분야의고용은꾸준히증가하여, 2015 년기준관련산업종사자수는 808만명으로집계되어 2014 년 767 만명대비 5.3% 증가한것으로나타났다. (IRENA, '16.5 월 ) 우리나라의신 재생에너지산업현황을각원별로살펴보면, 태양광산업은 2012~2014년간지속된공급과잉과구조조정등침체기에서벗어나 2014년하반기부터서서히경기가회복되고있으며, 수출또한견조한성장세를나타내고있다. 아울러 2016 년은제조공장신 증설과장기공급계약체결등으로 2015년대비약 40% 증가한 37억불 ( 예상 ) 규모이상의수출실적이전망된다. 풍력발전산업은 2015 년국내신규설치량 224MW 로역대최대를기록하였으며, 누적설치용량 834MW 로 2016 년 1GW 시대진입이전망되고있다. 그러나국내제조업체의경영악화등으로풍력사업이축소 폐지되고있어국내산터빈의설치증가세는다소둔화될전망이다. 연료전지산업은발전용연료전지가 2012 년부터활성화되기시작해서 2015 년까지총 180.6MW( 비중 94%) 가보급되었다. 반면건물용연료전지는 3.0MW 로보급률이낮은편이며, 공공기관설치의무화등보급정책을통해시장확대를추진하고있다. 우리나라는 2015 년 12월체결된파리기후변화협약에따라전세계국가들과같이탄소배출량저감필요성을인식하고, 화석연료사용을줄이는한편신 재생에너지사용을점차늘려나가기위해 2035 년까지 1차에너지의 11% 를신 재생에너지로보급하는것을목표로설정하고있다. 또한에너지신산업확산과규제개혁등보다적극적인정책을통해전기차, ESS 등과연계된신 재생에너지발전산업이크게성장할것으로전망된다. 1. 개요국가의장기신 재생에너지정책목표달성을위해보조금을투입하거나의무적으로설치할필요성이있는신 재생에너지설비를대상으로제조공장심사및제품심사를실시하여정부가규정한인증심사기준과제품의성능및품질기준을모두충족하는경우제조자에게인증서를발급하고 KS마크표시를허용하는국가인증제도이다. 정부는품질이확보된제품의시장보급을통한소비자의신뢰를확보하는동시에, 제조기업의기술력향상및산업발전을위한기반을구축하는데역점을두고있다 년 9월 9일산업자원부고시 ( 제 호 ) 대체에너지설비인증에관한규정 의제정을통해신 재생에너지설비에대한최초인증제도가실시되었으며, 정부의인증통합정책의일환으로 일부터 KS인증제도로전환하여시행하고있다. 2. 추진근거 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제13 조 ( 신 재생에너지설비의인증등 ) 산업표준화법제15~22 조 ( 제품인증, 인증심사, 인증취소등 ) 산업표준화법제24 조 ( 제품의인증등 ) 산업표준화법시행규칙 ( 인증신청, 인증절차, 수수료등 ) 산업표준화법시행규칙운용요강 ( 인증심사기준, 인증절차등 ) 국가기술표준원고시 KS Q 제품인증에대한일반요구사항 국가기술표준원고시 KS Q 신 재생에너지설비인증에대한일반요구사항 3. 인증제도운영체계 산업통상자원부국가기술표준원은 KS 인증제도관련법규제 개정과인증기관의지 642 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 643

336 정및인증제품 KS 제 개정등 KS인증제도운영을관장하고있다. 신 재생에너지센터는 월국가기술표준원으로부터 KS인증기관으로지정을받아신 재생에너지설비의 KS인증업무를수행하고있다. [ 그림 4-1] 신 재생에너지설비 KS인증업무추진체계그리고신 재생에너지기술향상에따른신규개발제품의시장진입이용이하도록인증표준제 개정및제품의성능시험장비구축지원을위한 R&D사업도 KS인증제도와병행하여추진되고있다. 4. 추진내용가. 신 재생에너지설비 KS인증 2004 년도제도도입초기에는태양열집열기및온수기, 태양광발전용인버터, 소형풍력발전시스템등 4개품목을대상으로인증을시행하였으며, 태양광모듈및지열 원열펌프유닛, 중대형풍력터빈등의인증대상품목을지속적으로확대하여 2015 년 12 월말기준으로 16 개품목까지확대하였다. < 표 4-1> 신 재생에너지설비 KS 인증대상품목 (16 개 ) 및제품시험위탁시험기관 (14 개 ) 구분 KS 인증대상품목 (16 개 ) 표준번호시험기관 (14 개 ) 태양열설비 태양광설비 풍력설비 지열설비 1) 태양열집열기 ( 평판형, 진공관형, 고정집광형 ) 2) 태양열온수기 ( 자연순환식, 강제순환식, 진공관일체형 ) KS B 8295 KS B 8296 에너지기술연구원, 산업기술시험원 에너지기술연구원, 산업기술시험원, 생산기술연구원 1) 소형태양광발전용인버터 2) 중대형태양광발전용인버터 KS C 8564 KS C 8565 에너지기술연구원, 산업기술시험원, 기계전기전자시험연구원 3) 결정질실리콘태양광발전모듈 KS C 8561 건설생활환경시험원 ( 모듈 ) 전기연구원 ( 중대형인버터 ) 4) 박막태양광발전모듈 KS C ) 소형풍력터빈 KS C 8570 산업기술시험원, 건설생활환경시험원 에너지기술연구원, 강원대학교 2) 소형풍력터빈용인버터 KS C 8571 산업기술시험원 3) 중대형풍력터빈 ( 육상용 ) KS C 8572 한국선급, 표준과학연구원, 에너지기술연구원, 전력연구원 4) 중대형풍력터빈 ( 해상용 ) KS C 8573 UL코리아, 재료연구소 1) 물 - 물지열원열펌프유닛 KS B ) 물 - 공기지열원열펌프유닛 KS B ) 물 - 공기지열원멀티형열펌프유닛 KS B 8294 냉동공조인증센터 연료전지 1) 고분자연료전지시스템 KS C 8569 에너지기술연구원 바이오 1) 목재펠릿보일러 KS B 8901 산업기술시험원, 에너지기술연구원, 에너지기기산업진흥회 기타설비 1) 축전지 KS C 8575 전기연구원 KS인증심사는공장심사와제품심사로구분하여진행된다. 공장심사의경우인증심사원은 KS인증신청기업의제조공장을방문하여품질경영, 자재관리, 공정 제조설 644 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 645

337 비관리, 제품관리, 시험 검사설비관리, 소비자보호및환경 자원관리등 6개분야에대해적합여부를평가하고결과를보고하게된다. 공장심사결과가적합한경우에는인증심사원은 KS인증신청제품의시료를채취하여인증기관과위탁계약이체결된시험기관에제품시험을의뢰한다. 인증기관은시험기관이실시한제품시험결과가적합할경우인증심사결과 ( 공장심사및제품심사 ) 를인증기관이구성한 KS인증위원회심의를통해인증서발행을최종결정한다. KS인증제품은매 3년마다공장심사방식의정기심사를실시하며정기심사결과가적합으로판정되는경우인증기간을연장할수있다. 2004년인증제도시행이후 2015 년 12월말기준으로태양광모듈및인버터, 지열설비, 태양열설비및풍력터빈등 16 품목을대상으로 1,417 개모델에대해인증을실시하였으며, 156개의업체가인증제품의생산및판매등국내보급시장에참여하고있다. KS인증신청 공장심사 제품시험 인증서발급 ( 제조기업 ) ( 인증기관 ) ( 시험기관 ) ( 인증기관 ) [ 그림 4-2] 신 재생에너지설비 KS인증절차나. 중대형풍력발전설비인증과거국내중대형풍력발전설비제조기업들은인증을위해해외민간인증기관에전적으로의존했으며, 해외기관의인증은소요기간및비용의과다발생및기술종속등의우려를낳았다. 이러한상황을타개하고풍력산업의경쟁력강화등의이유로 2014 년 3월 26일부로정격출력 30kW( 또는회전자면적 200m 2 ) 이상의중대형풍력발전설비를대상으로국내인증제도가시행되었다. 중대형풍력발전설비는기계, 재료, 전기등다양한분야의융복합기술로여타다른신재생인증대상설비와달리인증과정에서설계평가와제조평가를수행한다. 으로해당설비의설계관련문서를전달하고, 설계평가기관은설계검토전용소프트 웨어등을통하여인증심사기준충족여부를검증한다. 또한, 안전및성능에직접적 인연관이있는주요부품 ( 블레이드, 타워, 증속기등 ) 에대해서는인증기관에서해 당부품의생산공장을직접방문, 설계문서에따른제조적절성을확인하기위한제 조평가를실시한다. 이와같이설계평가와제조평가가완료된시제품은계획한대로 성능을발휘하는지를확인하는형식시험을거치게된다. 형식시험은지정된성능검 사기관에의해진행되며설계평가에사용된소프트웨어의검증, 설비의안정성및출 력성능등을최종검증한다. 설계평가, 제조평가, 형식시험이완료된중대형풍력발전 설비에한해인증기관의최종평가후인증서가발급된다. 인증신청 설계평가 제조평가 성능검사 ( 형식시험 ) 최종평가및인증서발급 ( 제조기업 ) ( 설계평가기관 ) ( 인증기관 ) ( 성능검사기관 ) ( 인증기관 ) [ 그림 4-3] 중대형풍력발전설비인증절차 인증서는 1 개의최종평가보고서와 3 개의적합확인서로구성되며, 3 개의적합확인서 는각각항목별평가보고서로구성된다. [ 그림 4-3] 은인증서구성요소를보여준다. 인증기준은중대형풍력터빈 KS 인증심사기준 ( 육해상용중대형풍력터빈설계요 구사항 ) 이며, 해당한국산업표준 (KS) 은 KS C 8572 ( 육상용중대형풍력터빈설계요구사항 ) 및 KS C 8573( 해상용중대형풍력터빈설계요구사항 ) 이다. 설계평가와성능검사 ( 형식시험 ) 는인증기관과위탁업무협약을체결한설계평가기관과성능검사기관에서진행되고있다. UL(DEWI-OCC) 와한국선급은설계평가를담당하며 UL(DEWI), 한국에너지기술연구원, 재료연구소는성능검사 ( 형식시험 ) 를담당하고있다. < 표 4-2> 는설계평가기관, 성능검사기관현황및검사항목을보여준다. 중대형풍력발전설비는개발및제작에시간과비용이많이소요되며, 인증과정중성능검사단계에서문제가발생할경우제조기업은큰비용과시간의손실을입게된다. 따라서제조기업은설계초기부터설비의개발과인증을연계하여진행하는경우가많다. 인증을받고자하는기업은인증기관에인증신청을마친후설계평가기관 646 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 647

338 인증서 최종평가보고서 설계평가적합확인서제조평가적합확인서형식시험적합확인서 설계평가보고서 -1 설계근거평가 설계평가보고서 -2 하중 ( 하중가정 ) 설계평가보고서 -3 안전계통 / 매뉴얼 설계평가보고서 -4 블레이드 설계평가보고서 -5 기계 / 구조부품 설계평가보고서 -6 타워 설계평가보고서 -7 전기시스템 설계평가보고서 -8 하부기초 ( 선택 ) 제조검사보고서 -1 블레이드제조공장 제조검사보고서 -2 타워제조공장 제조검사보고서 -3 너셀 허브조립공장 공장심사보고서너셀 허브조립공장 : 인증기관 : 설계평가기관 : 성능검사기관 * 형식시험중성능검사기관해당항목은인증용평가보고서가아닌, 성능검사기관의측정보고서임 * 증속기 Field Test 는증속기사용설비에한함 형식시험평가보고서 시스템성능검사보고서 -1 안전및기능시험 시스템성능검사보고서 -2 기계적하중측정 시스템성능검사보고서 -3 출력성능 시스템성능검사보고서 -4 소음측정 ( 선택 ) 시스템성능검사보고서 -5 전력품질특성 ( 선택 ) 부품성능검사보고서 * 블레이드 ( 정하중, 피로하중 ) 기타성능검사보고서증속기 Field Test < 표 4-2> 설계평가기관, 성능검사기관지정현황및검사항목기관명검사항목 UL (DEWI-OCC) 설계평가출력시험하중시험 UL (DEWI) 소음시험 ( 선택 ) 전력품질시험 ( 선택 ) ( 사 ) 한국선급설계평가출력시험한국에너지기술연구원소음시험 ( 선택 ) 전력품질시험 ( 선택 ) 재료연구소블레이드시험중대형풍력발전설비인증은정부의인증통합정책의일환으로 일부터신 재생에너지설비인증제도에서 KS인증제도로전환하여시행되었다. '15 년 12월말까지 19건의인증서가발급되었으며향후, 서남해안풍력발전단지조성과연계하여국내중대형풍력발전설비인증수요가증가할것으로예상된다. 5. 향후추진계획신 재생에너지기술향상에따른신제품의출시와대용량화에따라차세대태양광모듈, 대형연료전지등보급잠재량과산업화기여도가큰설비에대하여 KS인증이가능하도록관련제품표준 (KS) 제정과시험장비구축지원등 KS인증시스템을지속적으로확충해나아갈예정이다. 아울러, 기업의인증부담을줄이는동시에인증제품이시장에확대보급되도록 KS인증제도의불필요한규제요인을해소하는등지속적으로제도를개선하고보완해나아갈계획이다. [ 그림 4-4] 중대형풍력발전설비인증서구성요소 * 보고서구성형태는평가내용이빠지지않는한다소변경가능 648 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 649

339 제 3 절신 재생에너지표준화및인증지원사업 3. 추진내용 1. 개요 가. 추진체계 신 재생에너지분야는끊임없이신기술이개발되고제품화되고있어, 신규제품의보급사업진입등을통한초기시장형성, 일정수준이상의신뢰성있는신 재생에너지설비공급등이필요함에따라기업등신 재생에너지산업이해관계자들이신규제품의인증을요구하는경우가많이있다. 특히신 재생에너지보급사업, 공급의무화 (RPS) 참여시인증제품을사용토록하고있어신재생에너보급및관련분야의산업육성, 수출산업화를위해서는신규제품의인증기반마련이필요하다. 따라서정부에서는 '06 년부터신 재생에너지표준화및인증지원사업 (R&D) 를통해최신기술, 시장수요를반영한인증표준 ( 안 ) 개발. 시험장비구축등을통해인증인프라를구축하고인증범위를확대하고있다. 또한전세계적으로국제표준에따른기술개발및인증이진행되고있으며, 각국은자국의기술을국제표준화하기위해노력을기울이고있다. 이에국내신 재생에너지기술국제표준선점, 국제표준의국내표준부합화등을위해본사업을통해국제표준화활동을지원하고있다. 2. 추진근거 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제10 조 ( 조성된사업비의사용 ), 제13 조 ( 신 재생에너지설비의인증등 ), 제20 조 ( 신 재생에너지기술의국제표준화지원 ) 산업통상자원부 전담기관 ( 한국에너지공단 신 재생에너지센터 ) 주관기관 산업통상자원부 : 신 재생에너지표준화및인증지원사업총괄 전담기관 : 사업수행및관리 ( 수요조사 과제평가 협약체결, 사업비지급등 ) 평가위원회 : 신규평가, 연차평가, 최종평가등 주관기관 : 전담기관과협약체결및과제수행 나. 추진절차 수요조사및제안서평가 [ 그림 4-5] 표준화및인증지원사업추진체계 신규지원대상과제사업공고 사업계획서접수및평가 평가위원회 평가결과확정 ( 신재생센터 ) ( 산업부 ) ( 신재생센터 ) ( 산업부 ) 사업비정산 평가결과확정 연차평가및최종평가 협약체결및사업비지급 ( 센터 위탁정산기관 ) ( 산업부 ) ( 신재생센터 ) ( 센터 & 주관기관 ) [ 그림 4-6] 표준화및인증지원사업추진절차 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법시행령제23조 ( 신 재생에너지기술의국제표준화를위한지원범위 ) 다. 추진내용신 재생에너지표준화및인증지원사업은 '06 년부터지속적으로추진되고있으며, 전력산업기반기금으로 '15년도까지약 35,708 백만원을지원해왔다. 전담기관인신 재생에너지센터는인증기반구축및국제표준화지원을위해과제수요조사부터사업비정산까지전주기과제관리를통해성과물을도출하고, 과제를통해개발된인증기 650 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 651

340 술표준 ( 안 ) 은표준제 개정, 인증품목추가, 시험기관지정등후속조치를통해신 재생에너지설비 KS인증시스템으로반영되고있다. 신 재생에너지센터는국가기술표준원으로부터신 재생에너지분야표준개발협력기관 (COSD) 으로지정받아개발된표준 ( 안 ) 검토, 공청회및전문위원회개최등을통해마련한표준 ( 안 ) 을국가기술표준원에제안하고, 국가기술표준원에서는기술심의위원회, 최종고시등의절차를통해표준을제 개정한다. 이렇게제정된인증표준과본사업을통해구축된시험장비는신 재생에너지설비 KS인증을위해지정시험기관에서제품심사의기준과제품시험장비로활용하고있다. 제4절신 재생에너지연료혼합의무화제도 (RFS) 1. 개요 신 재생에너지연료혼합의무화 RFS(Renewable Fuel Standard) 제도는혼합의무자 * 에게일정비율이상의신 재생에너지연료를수송용연료 ** 에혼합하여공급하도록하는의무화제도이다. * 혼합의무자 석유 : 및석유대체연료사업법 제 2조에따른석유정제업자및석유수출입업자중수송용연료를생산또는수입하는자 ** 수송용연료 : 자동차용경유, 신 재생에너지연료 : 바이오디젤 < 표 4-3> 연도별혼합의무비율 해당연도 ' ~ '16년 '17년 '18년 '19년 '20년이후 혼합의무비율 (%) * 연도별혼합의무비율은 ' 일기준으로 3년마다재검토 2. 추진근거및절차 가. 추진근거 1) 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제23조의 2 ( 신 재생에너지연료혼합의무등 ) 2) 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법시행령제26 조의2 ( 신 재생에너지연료혼합의무 ) 3) 산업통상자원부고시제 호 신 재생에너지공급의무화제도및연료혼합의무화제도관리 운영지침 나. 추진경위 신 재생에너지수송용연료 ( 바이오디젤 ) 은 2002 년온실가스감축등환경개선을 목적으로수도권지역을대상으로시범보급사업을추진하여국내보급여건을점검하 652 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 653

341 였으며, 2006 년부터전국적으로보급을시작하였다 년부터바이오디젤중장기보급계획을수립하여혼합비율을 0.5% 로최초설정하고면세인센티브를통해정유사의자발적혼합을유도하였으며, 바이오디젤원료의국산화율제고와안정적인수급을위해폐식용유수거체계를구축하기시작했다. 2012년부터의무혼합제도를도입하였으며, 가격경쟁력과국내원료수급개선시까지혼합비율 2% 를유지하기로하였다. 의무혼합제도는 석유및석유대체연료사업법경유제품고시 에따라경유에바이오디젤 2~5% 혼합을시행중이었고, 2013년신 재생에너지연료혼합의무화 ( R F S) 제도를담은신 재생에너지법을개정하여 년 7월 31일부터혼합비율 2.5% 로본격적으로시행하였다. 다. 추진절차신 재생에너지연료혼합의무화 (RFS) 제도는혼합의무자별로의무혼합량을산정하고혼합의무자는월별로혼합의무이행실적을 RFS통합관리시스템에등록 ( 한국석유관리원확인 ) 하고신 재생에너지센터의검증을통해최종혼합의무이행실적을산업통상자원부에보고한다. 혼합의무자가혼합의무를이행하지못할경우불이행분에대해서는산업통상부자원부에서과징금을산정하여부과하게된다. 제 5 절전력정보화및정책지원사업 ( 신 재생에너지기반구축 ) 신 ^ 재생에너지센터신 ^ 재생에너지정책실장최창기 1. 개요신^ 재생에너지산업은정부지원에힘입어시장형성이좌우되고있는분야로세계각국은신^ 재생에너지를온실가스감축및경기부양의핵심수단으로인식하여정부지원을한층강화하고있는추세이며, 온실가스감축^ 에너지원의균형발전 ^신 재생에너지보급확대에대한당위성은확보되었으나아직신 재생에너지발전설비건설에대해지역주민의사회적수용성이많이부족한실정이다. 또한정부정책수립에민감하게반응하는산업의특성상산업및보급여건등을고려한정책수립에대한현장의요구도증가하고있기때문에이를반영한정책을마련하기위해 2011 년부터전력정보화및정책지원사업을추진하고있다. 2. 추진근거및절차 의무혼합량산정 ( 정부 ) 혼합의무이행실적등록 ( 혼합의무자등 ) 혼합의무이행실적확인및검증 ( 관리기관 ) 과징금산정및부과 ( 정부 ) 가. 추진근거ㅇ신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제9 조 ( 신^ 재생에너지기술개발 의무혼합량산정및안내 신재생연료혼합실적등등록 등록된실적자료를통해확인및검증 불이행분과징금부과 및이용 ^보급사업비의조성 ) 및제10 조 ( 조성된사업비의사용 ) ㅇ전기사업법제49 조 ( 기금의사용 ) 및같은법시행령제34 조 ( 기금의사용 ) [ 그림 4-7] 신재생에너지연료혼합의무화 (RPS) 제도추진절차 3. 추진내용 2015 년 7월31 일부터시행하여총 11개혼합의무대상업체가총내수판매량 만kl에바이오디젤을 22.4만kl을혼합하여혼합의무비율 2.5% 보다 0.08% 높은 2.58% 를달성했다. 또한친환경연료인바이오디젤혼합으로 201,824 천toe 의에너지절감및 582,400tCO2의온실가스감축효과가나타났다. 나. 사업추진절차ㅇ사업추진방식 - 급변하는에너지환경에대응하고, 제2차에너지기본계획 * 에따른신 재생에너지보급활성화와에너지원별균형발전을위해적기에정책 ^제도^ 법령등이마련될수있도록정책과제를기획 ^선정하고있다. * 제2차에너지기본계획수립 ( 14.1 월 ) 을통해 35 년까지 1차에너지대비신 재생에너지 11% 보급목표설정 654 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 655

342 ㅇ사업추진체계 - 지원과제의성격에따라정책적으로필요하다고판단하여주관부처에서수행과제와수행기관을지정하여시행하는정책지정과최종목표, 수행내용등을명기한과제요구서 (RFP) 를기준으로한개의수행기관을선정하는지정공모방식을통해시장수요를반영한과제발굴및다양한사업시행자의참여를유도함으로써사업의다양성을확보하고있다. 기초자료로적극활용하고있다. 이러한예로는신 재생에너지보급확대를위한사회적기반을조성하기위해소비자수용성확보 * 방안마련을위한과제, 기후변화대응 ^에너지안보 ^수요관리등에너지분야의주요현안을효과적으로해결하기위해에너지신산업관련정부정책지원과제 ** 들을적극추진해오고있다. 시행계획수립 산업부 수행기관지정 통보 산업부 ( 전담기관 ) 사업계획검토 전담기관 협약체결 사후관리 전담기관 주관기관 산업부 ( 전담기관 ) < 지원과제리스트 > * 신 재생에너지보급에따른소비자수용성확보방안연구, 풍력단지에의한소음영향분석및기준설정에관한연구 등 ** 발전소온배수등폐열활용촉진을위한제도개선방안연구, 태양광모듈리사이클체계수립연구, 태양광대여사업기반확대를위한조사연구및전략수립 등 시행계획수립 [ 그림 4-8] 전력정보화및정책지원사업정책지정추진절차 과제공고 ( 안 ) 작성 보고 사업시행공고 사업계획접수 산업부전담기관전담기관전담기관 사업계획평가 수행기관선정 협약체결 사후관리 ㅇ전력정보화및정책지원사업 ( 신 재생에너지기반구축 ) 은신 재생에너지관련법령, 고시, 규정제^ 개정및정부발표문건등정책에채택되어실적을성과목표로삼고있으며, 13~15 년까지의연도별정책채택실적은 < 표 4-4> 와같다. 신 재생에너지신규제도도입검토, 제도개선, 기술개발등을지원하기위한정책과제들을수행함으로써신 재생에너지보급달성을위한실효성있는정책을수립^ 반영하여신 재생에너지공급환경의기반을조성하였고, 에너지원별균형발전및기후변화대응에기여해왔다. 전담기관 ( 평가위원회 ) 3. 추진내용 산업부 ( 전담기관 ) 총괄관리기관 주관기관 [ 그림 4-9] 전력정보화및정책지원사업지정공모추진절차 전담기관 ㅇ정부는자원고갈, 기후변화등신 재생에너지의정책^ 환경변화에효율적으로대응하기위해 5년마다신 재생에너지기본계획을발표하여중장기비전을제시하고있는데, 전력정보화및정책지원사업은 제 4차신재생에너지기본계획 중장기비전에따라지원분야및내용을설계하여신 재생에너지정책수립을위한 < 표 4-4> 전력정보화및정책지원사업연도별정책채택실적 (2013 년 ~2015 년 ) 과제명반영내용개정내용 수요자대상신 재생에너지의무화정책도입방안연구 ( , 1 억원 ) 주택용등소형태양광발전사업활성화방안연구 ( , 0.8 억원 ) ESS 부가설치형 RPS 가중치산정에관한연구 ( , 0.5 억원 ) 에너지의무화대상을에너지다소비사업장등수요자까지확대 태양광대여사업 도출 풍력설비와연계된 ESS 설비에공급인증서가중치부여기준신설 신 재생에너지활성화방안 ( 13.8 월 ) 발표 13 년시범사업, 14 년본사업추진 신 재생에너지공급의무화제도관리및운영지침개정 ( 14.9 월 ) 656 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 1 장신 재생에너지산업육성 657

343 과제명반영내용개정내용 신 재생에너지주민발전소추진방안연구 ( , 0.51 억원 ) 발전소온배수등폐열활용촉진을위한제도개선방안연구 ( , 0.5 억원 ) 지열이용검토기준개선방안연구 ( , 0.5 억원 ) 송전선로주변지역에주민참여형태양광발전소건설시 REC 가중치부여기준신설 신 재생에너지원으로 ' 수열 ' 포함 신 재생보급사업의 ' 지열이용검토서기준 ' 개정 신 재생에너지공급의무화제도관리및운영지침개정 ( 14.9 월 ) 신 재생에너지개발 ^ 이용 ^ 촉진법시행령개정 ( 15.3 월 ) 신 재생에너지설비의지원등에관한지침개정 ( 월 ) 제 1 절개요 신 재생에너지보급확대 신 재생에너지센터신 재생에너지보급실장임용재 4. 향후추진계획신기후체제출범, 2030 에너지신산업확산정책등으로인해전세계적으로신 재생에너지산업에대한중요성이부각되고, 신 재생에너지산업에대한투자가확대되는에너지정책 ^환경변화에적기대응할수있도록미활용에너지의이용검토, 친환경에너지타운조성확대등과관련된과제들을적극지원할계획이다. 또한신재생공급의무자의의무이행환경조성, 규제개선, 민관투자활성화, 해외진출지원등에대한 R&D 과제룰기획^ 지원하여제2차에너지기본계획상의신 재생에너지보급목표 (2035 년까지신 재생에너지 11% 보급 ) 달성을위한정책기반을조성해나갈예정이다. 에너지 환경변화에세계신 재생에너지시장은급성장하고있으며, 해외선진국들은신 재생에너지보급확대를통해온실가스와환경오염을줄이고, 자국의신 재생에너지산업경쟁력을강화하여세계시장선점에박차를가하고있다. 이에정부에서도 2014 년 9월제4차신 재생에너지기본계획을수립하여 2035 년까지 1차에너지의 11% 를신 재생에너지로공급한다는목표를설정하였다. 이를위하여주택지원사업, 건물지원사업 ( 일반보급보조사업 ), 융복합지원사업, 지역지원사업 ( 지방보급사업 ) 등보조사업, 공공기관신 재생에너지설비설치의무화, 발전차액지원제도, 설비인증및표준화등을적극적으로추진하고있다. 2015년 12월말까지보급보조사업 ( 주택지원, 건물지원, 융복합지원, 지역지원 ) 으로 1조 8127 억원, 금융지원사업으로 1조 6,902 억원이지원되었으며, 이를통해 1990 년 0.4%(335 천toe) 에불과한신 재생에너지공급비중이 2014 년 4.08% 로증가하였고, 2014년신 재생에너지분야기업체수가 485 개, 매출액은 10.1 조원, 수출액은 3.2 조원으로증가하고있다. 658 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 659

344 < 표 4-5> 연도별신 재생에너지공급비중 연도 사용량 ( 천 toe) 1 차에너지신 재생에너지 전년대비증가율 (%) 공급량 ( 천 toe) 전년대비증가율 (%) 신 재생에너지공급율 (%) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 주 : '03 년부터수력에대수력포함 제 2 절주택지원사업 1. 개요 주택지원사업은 2008 년 8 월 15 일대한민국건국 60 주년기념식에서 저탄소녹 색성장 을우리나라의새로운국가비전으로선포하였고, ' 집집마다신 재생에너지 ' 를쓸수있도록그린홈 100 만호프로젝트를전개하겠다는정부의의지를반영하여 2009 년추진되었다. 본사업은화석연료의고갈및기후변화에대응하고청정에너지인신 재생에너지산업 을신성장동력으로육성하기위해신 재생에너지의보급확대필요성이높아짐에따라 '04 년부터시행한태양광발전설비에국한된 태양광주택 10 만호보급사업 을확대 개 편하여지역별 주택별특성에적합한가정용신 재생에너지를보급하는사업이다. [ 그림 4-10] 그린홈개념도 그린홈의개념태양광, 태양열, 지열등신 재생에너지를도입하고고효율조명및보일러, 친환경단열재를사용함으로써화석연료사용을최대한억제하고, 온실가스및공기오염물질의배출을최소화하는저에너지친환경주택을말함 660 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 661

345 2035 년까지 2005 년기준전체주택 1,250 만호중 100 만가구에태양광, 태양열, 지 열, 연료전지등신 재생에너지를보급할계획이며, 전국의일사량, 풍속, 수량등지 역 주택별특성과산업적파급효과, 일자리창출등과연계하여추진된다. 세부적으로 1 단계기간 (2009~2012) 에는지역별계획수립, 원별보급모형개발등 을통한신 재생에너지성장동력기반을구축하고, 2 단계 (2013~2016) 에는민간주도 보급방식유도, 보조율조정등자발적참여를유도하고, 3단계 (2017~2020) 에대량보급체계구축, 민간주도보급방식정착을통해성장동력산업화를완성할계획이다. < 표 4-6> 단계별주택지원사업추진방향및세부내용 구분 1 단계 ('09~'12) 2 단계 ('13~'16) 3 단계 ('17~'20) 추진방향 세부내용 신 재생에너지신성장동력기반구축 - 지역별보급계획수립 - 원별보급모형개발 - 기반조성정비 신 재생에너지신성장동력육성기반 - 민간주도보급방식유도 - 보조율조정을통한자발적참여유도 신 재생에너지신성장동력산업화 - 민간주도보급방식정착 - 원별단가등의조정을통해대량보급체제구축 이를통해신 재생에너지산업의시장규모가확대되고, 기술수준이높아져신성장동력의핵심축으로발전할것이며, 2020년에이르면그린홈의신 재생에너지공급량은 1,558천toe 로신 재생에너지공급량의 9.4% 를담당할것으로예상하고있다. 참여기업모집공고ㅇ참여기업모집공고진행 ㅇ신재생설비시공기업또는제조기업이홈페이지신청참여기업사업참여제안 * 참여제안홈페이지 : 참여기업평가및선정ㅇ기술인력, 시공실적등참여기업평가및선정 참여기업확정공지ㅇ기준점수이상참여기업은센터사업협약체결 신청자사업신청ㅇ신청자는참여기업과공사금액, 사업적합성등검토후사업신청 지원대상승인및선급금신청ㅇ신청서류검토후승인 ( 센터 ) 및선급금신청 ( 지급 ) 시공완료및설치확인신청ㅇ신청자는설치완료결과확인후참여기업은설치확인신청 ( 센터 ) 설치확인및보조금지급ㅇ설치확인 ( 센터 ) 결과설치가적합한경우보조금지급 [ 그림 4-11] 주택지원사업추진절차 3. 추진내용 2. 추진근거및절차주택지원사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제27 조 ( 보급사업 ), 산업통상자원부고시 신 재생에너지설비의지원등에관한규정 및신 재생에너지센터 신 재생에너지설비의지원등에관한지침 에의해실시되고있다. 사업의추진은먼저사업에참여할참여기업을평가후선정하고, 신청자의사업신청에대한적합성을검토후신 재생에너지센터에서사업을승인하게된다. 다음으로신 재생에너지설비의설치가완료되면현장설치확인을통해설치기준에적합여부를확인한후보조금을지급한다. 그간의보급사업을통해신 재생에너지에대한대국민인식이높아졌으며, 고유가및기후변화협약에대응할수있는환경친화적에너지공급시스템기반이조성되었다 년부터 2015 년까지주택에 7,297 억원이투입되어, 태양광 186,580 호, 태양열 24,296 호, 지열9,634 호등전체 223,459 호가보급되었고, 102,816toe 의신 재생에너지생산효과를거둔것으로분석된다. 가. 사업내용주택지원사업은단독및공동주택에태양광, 태양열, 지열, 소형풍력등신 재생에너지설비설치시설치비의일부를지원한다. 662 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 663

346 그리고대량보급을위해 10가구이상 ( 도서지역 5가구 ) 의마을단위에중점적으로보급중이며 ( 마을단위지원사업 ), 이를위해시 도는수요자발굴및자체계획에의한사업비를지원하고, 신 재생에너지센터가사업을총괄하는대량보급시스템을구축하였다. 나. 추진실적및성과 2004년태양광주택 310 호를시작으로 2005년 907호, 2006년 5,964 호, 2007년 7,467 호, 2008년 10,021 호, 2009년 19,193 호, 2010년 29,822 호, 2011년 35,602 호, 2012년 52,356 호, 2013년 31,658 호, 2014년 14,342 호, 2015년 15,817 호를보급하여총누적으로 223,459호에 7,297 억원의보조금이지원되었다. 여기에는 2007년, 2008 년일반보급사업예산으로추진한태양열주택 1,029 호가포함되어있다. 그간태양광위주의보급정책을 2009 년부터태양열, 지열, 풍력, 연료전지등다양한신 재생에너지원으로확대 보급하고, 국립과천과학관내태양광, 지열, 수소연료전지등신 재생에너지및첨단에너지효율기술을구현한그린홈모델하우스를준공하여사업홍보를강화하였다. 또한주택용전기요금체계 ( 누진제 ) 개선을통해지열주택활성화기반을마련하고, '13년부터보조금지원방식을정률 (%) 지원방식에서정액지원방식으로변경하였으며, 태양광대여사업등민간주도의보급사업추진을통해보급확대를계획하고있다. 1) 연도별지원예산및실적주택지원사업예산은에특회계에서 2,123억원, 전력기금에서 5,174 억원총 7,297 억원이지원되었다. 특히주택지원사업이추진된 2009 년부터는에특회계와전력기금에서예산지원을받아예산규모가증가되었다. 2) 연도별보급실적 2015 년까지 7,297 억원이투자되어 223,459 호가보급되었고, 태양광이 185,433kW, 태양열이 227,920 m2, 지열이 156,490kW, 소형풍력 66kW, 연료전지 1,498kW 보급되었다. 주택형태별로보면단독이 79,138 호, 공동주택이 22,903 호, 국민임대주택 121,418호보급되었다. < 표 4-8> 주택형태별주택지원사업지원실적 ('15 년말기준 ) 단독주택 민간공동주택 국민임대주택 구분 ~ 주 주 1 계 주택수 17,911 8,739 7,451 14,715 9,619 10,787 9,916 79,138 지원액 245,581 82,166 75,624 81,152 59,416 55,944 50, ,378 주택수 2,144 5,482 7,623 2,774 2,718 1,116 1,046 22,903 지원액 2,894 4,653 3,212 4, ,230 주택수 23,807 15,601 20,528 34,867 19,321 2,439 4, ,418 지원액 27,527 7,588 9,384 11,712 5, ,550 기타주 2) 지원액 계 주택수 43,862 29,822 35,602 52,356 31,658 14,342 15, ,459 지원액 276,002 94,969 88,220 97,499 64,984 56,521 51, ,720 주1) '14년, '15년실적은승인사업기준주2) 기타실적은 `10년도신 재생에너지설비사후관리및제로하우스 ( 과천 ) 소요비용임 < 표 4-9> 에너지원별주택지원사업지원실적 ('15 년말기준 ) ( 금액 : 백만원 ) 태양광 구분 ~ 주 주 1 계 주택수 38,535 26,364 28,990 43,280 25,875 10,860 12, ,580 보급량 (kw) 43,716 22,434 19,104 36,222 20,625 22,340 20, ,433 < 표 4-7> 연도별주택지원사업예산지원실적 ( 단위 : 억원 ) 구분 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 '14 '15 계 에특회계 ,123 전력기금 ,174 계 ,297 태양열 지열 지원금 227,919 59,661 49,993 54,824 26,045 21,197 18, ,767 주택수 4,677 1,075 5,397 7,184 3,676 1, ,296 보급량 ( m2 ) 93,314 27,033 27,034 30,548 18,082 19,052 12, ,920 지원금 43,098 13,379 14,493 17,321 8,209 7,727 5, ,003 주택수 292 1, ,320 1,875 1,965 1,848 9,634 보급량 (kw) 5,024 13,520 16,005 22,734 32,770 34,331 32, ,490 지원금 3,868 11,371 11,743 17,235 22,789 21,062 18, , 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 665

347 바이오펠렛 구분 ~ 주 주 1 계 주택수 보급량 (kw) 8, ,811 지원금 지역설치호수 ( 호 ) 보조금 ( 백만원 ) 비율 (%) 비율 (%) 울산 3, , 세종 소형풍력 연료전지 주택수 보급량 (kw) 지원금 주택수 ,249 보급량 (kw) ,498 지원금 - 9,760 11,991 8,075 7,941 6,535 8,881 53,183 경기 39, , 강원 12, , 충북 19, , 충남 17, , 전북 15, , 전남 17, , 기타주 2) 지원금 경북 14, , 합계 주택수 43,862 29,822 35,602 52,356 31,658 14,342 15, ,459 지원금 276,002 94,969 88,220 97,499 64,984 56,521 51, ,720 경남 25, , 제주 2, , 주 1) '14 년, '15 년실적은승인사업기준 주 2) 기타실적은 `10 년도신 재생에너지설비사후관리및제로하우스 ( 과천 ) 소요비용임 * '07 년, 08 년태양열은태양열주택보조급보조사업임 4) 설치사례 계 223, , ) 지역별보급실적지역별설치호수는경기 17.7%, 경남 11.4%, 충북8.8% 순으로지원되었고, 지원금액으로는경기 169,876 백만원, 경남이 96,396 백만원, 전남 57,888 백만원순으로지원되었다. < 표 4-10> 지역별주택지원사업지원실적 지역설치호수 ( 호 ) 보조금 ( 백만원 ) 비율 (%) 비율 (%) 서울 18, , < 단독주택 ( 태양광 )> < 경남창원블루아템 ( 태양광공동주택 )> [ 그림 4-12] 주택지원사업설치사례 부산 5, , 대구 3, , 인천 11, , 광주 10, , 대전 4, , 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 667

348 제 3 절건물지원사업 3. 추진내용 1. 개요 신 재생에너지설비에대하여설치비의일정부분을정부에서보조 지원함으로써새 로이개발된신 재생에너지기술의상용화를유도하고상용화된기술에대하여는보 급활성화를통하여신 재생에너지시장창출및확대유도 2. 추진근거및절차 건물지원사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제 27 조 ( 보급사업 ) 에의하여실시되고있다. ㅇ신청자는참여기업과사업적합성등을검토지원대상자사업신청ㅇ센터홈페이지 ( 에서사업신청 신청서류검토ㅇ신청서류검토 보완 ( 센터 ) 지원대상평가 ( 에너지원별 ) ㅇ ' 검토기준 ' 에따라에너지원별평가 ( 센터 ) 지원대상자확정ㅇ에너지원별지원대상자확정 공지 지원대상승인및선급금신청ㅇ사업승인에따른선급금지급신청 시공완료및확인신청 설치확인및보조금지급 ㅇ신청자는시공완료상태를확인하고, 센터에설치확인신청 ㅇ설치확인 ( 센터 ) 결과설치가적합한경우보조금지급 지금까지의건물지원사업을통해신 재생에너지자원확보와신 재생에너지산업의활성화로고유가및기후변화협약에대응할수있는환경친화적에너지공급시스템보급기반이조성되었으며, 1993년부터 2015년까지신 재생에너지시설설치를통해약 48,584toe 의신 재생에너지보급성과를거두었다. 가. 사업내용주거건물 ( 주택 ) 을제외한일반건물의신 재생에너지보급확대및신규개발기술의보급기반조성을위해설치비의일부를보조하는사업이다. - 건물지원 : 상용화된설비의대량보급을통해시장확대, 관련기업의중장기투자유도및고용효과를창출키위해설치비의일부를보조 - 시범보급 : 개발된신 재생에너지기술의상용화를위한시범보급설비 ( 정부지원 R&D 활용 ) 로설치비의최대 80% 이내지원나. 추진실적및성과건물지원사업은지난 1993년부터 2015년까지 3,477 개소에 2,703 억원을태양광, 태양열, 지열등여러신 재생에너지분야에지원하였고지원대상은상용건물, 대학교, 사회복지시설등으로다양하며상용화된설비의대량보급을통해시장확대, 관련기업의중장기투자유도및고용효과창출에기여하고있다. 1) 연도별지원실적 2015년까지 2,703억원이투자되어태양광 30,251kW, 태양열 121,701 m2, 지열 115,401kW 등이보급되었다. 사업참여신청 참여기업선정 설치희망자신청 신청서평가 선정 시설확인및보조금지급 ( 시공기업 ) ( 센터 ) ( 건물소유자 ) ( 센터 ) ( 센터 ) [ 그림 4-13] 건물지원사업추진절차 668 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 669

349 < 표 4-11> 연도별건물지원사업지원실적 ( 금액단위 : 백만원 ) 태양광 태양열 지열 수열 풍력 바이오 연료전지 태양열냉난방 구분 ~ 주 ) 2015 주 ) 계 보급개소 ,498 보급량 (kw) 11, ,433 2,292 3,536 5,043 6,044 30,251 toe 3, ,103 1,572 1,886 9,409 지원액 70,448 1,995 4,590 3,969 5,098 6,604 8, ,874 보급개소 ,376 보급량 ( m2 ) 56,862 8,759 13,416 14,386 8,753 12,294 7, ,701 toe 3, ,789 지원액 25,756 4,594 7,143 6,921 3,958 4,920 3,711 57,004 보급개소 보급량 (kw) 61,609 5,113 8,263 11,082 10,935 10,618 7, ,401 toe 10, ,459 1,957 1,931 1,875 1,374 20,379 지원액 35,511 3,065 4,601 5,844 4,671 4,648 3,259 61,599 보급개소 보급량 (kw) toe 지원액 보급개소 보급량 (kw) toe 지원액 3, ,182 보급개소 보급량 (kw) 5,891 4,727 2, ,488-17,399 toe 6, ,858 지원액 1, ,383 보급개소 보급량 (kw) toe ,756 지원액 ,307 5,478 11,734 7,644 28,451 보급개소 보급량 ( m2 ) 4,549 2,109 1,938 1,313 2,041 2,138 2,693 16,781 toe ,117 지원액 4,339 1,991 1,790 1,209 1,158 1,735 2,100 14,322 집광채광 태양열발전 기타 합계 구분 ~ 주 ) 2015 주 ) 계 보급개소 보급량 ( m2 ) toe 지원액 보급개소 보급량 (kw) toe 지원액 보급개소 보급량 toe 지원액 보급개소 1, ,477 toe 24,954 2,411 3,229 3,972 4,031 5,561 4,426 48,584 지원액 141,882 13,990 19,804 19,387 20,410 30,014 24, ,371 주 ) '14 년, '15 년실적은승인사업기준 2) 시범보급지원실적 2015 년까지신 재생에너지의새로운사업발굴을위한시범보급사업에대한지원은 총 128 건 235 억원이지원되었다. 3) 성과분석 건물지원사업은 2015 년까지규모있는신 재생에너지설비지원및보급에따라약 48,584toe 의성과를달성하였고학교, 상업시설등과같은다중이용시설에신 재생 에너지를보급함으로써대국민홍보에큰효과를거둔것으로보고있다. 특히, 시범보급사업을통해새로운신 재생에너지분야 ( 태양열냉난방, PTC 형태양열등 ) 의보 급활성화를선도하여기술신뢰성, 기술국산화및국내기업의초기시장점유를유도하였다. 670 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 671

350 제4 절지역지원사업 1. 개요 국제적으로지역적인에너지개발이가속화되기시작하던 1990 년대중반상공자원부에서는 ' 지역에너지계획활성화방안 ' 을수립하고최초의지역적인에너지절감및활성화방안을제시하였다. 그러나당시는중앙집권적인행정제도로말미암아구체적인실행계획은나타나지못하였고, 이에대한근거법령도부족한실정이었다. 그러나정부의법개정으로인하여 1994 년 12월에본격적으로지방자치제도를시행하게되었으며, 거의동시에지구환경문제를극복하기위해에너지이용합리화법을개정고시하게되었다. 이에대한세부실행으로 에너지이용합리화법 제5 조에의하여지자체가관할지역의지역적특성을참작하여지역에너지계획을수립토록하였으며시범적으로 3개시범시 도 ( 대전, 경남, 제주 ) 지역에너지기본계획을수립완료하였다. 또한한국에너지공단주관으로지역에너지담당공무원교육을최초로시작하였다. 그러나지방자치단체의빈약한재정형편으로인하여중앙정부의재정적인도움이없이는혁신적인에너지체계정비가힘들다는판단으로 1996 년부터지역에너지사업을위한국고보조금지원을실시하기시작하였다. 초창기에는고효율조명기기와태양광가로등등의기본적인시설에대하여통상산업부의임의적인배정에의한시범사업이주류를이루었으며, 원래의취지인지자체의자발적인에너지분야에대한참여는미흡한실정이었다. 이에대하여 1999 년 4월산업자원부는 지역에너지사업자금지원지침 ( 산자부공고제 호 : ) 을제정 공고하면서한국에너지공단을 사업지원기관 으로지정하고지역에너지사업에대한평가업무를사업지원기관에위임하였다. 이후보조금에대한자금성격뿐만아니라지자체가자체적으로수립하는 ' 지역에너지사업 5개년계획 ' 등의지원을위하여 2000 년 3월동사업자금지원지침을 지역에너지사업운용지침 ( 산자부공고제 호 : ) 으로개정 공고하여공단에사업수요조사실시와지자체세부실시계획수립시에사전협의제도를신규로도입하게되었다. 이후신 재생에너지분야와절약분야로구분하여추진되던지역에너지사업은 2006 년부터지자체별지역특성과신 재생에너지자원잠재량과부합되는환경친화적인에 너지체계구축및지역경제활성화를위해신 재생에너지지방보급사업으로분리되었 으며, '13 년부터지역지원사업으로명칭을변경하여추진하고있다. 이후, 고시제정및제도개선등을바탕으로지역지원사업은지자체가소유또는관 리하는건물및시설물에신 재생에너지를자원화하기위한주요사업으로자리매김 하고있으며, 향후기후변화협약에대한강력한수단으로활용될것이다. 2. 추진근거및절차 가. 법적근거 ㅇ지역지원사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제 27 조 ( 보급사 업 ), 산업통상자원부고시 신 재생에너지설비의지원등에관한규정 및신 재 생에너지센터 신 재생에너지설비의지원등에관한지침 에의해추진되고있다. 나. 추진절차 ㅇ광역지자체가수립하는차년도사업계획서 ( 기초지자체사업계획서통합본 ) 에대해 평가 ( 공개평가, 총괄평가 ) 를한다. 이를통해사업을심의, 조정한후에차년도지원 사업을확정하고이를바탕으로사업을시행한다. 사업계획서접수 사업계획서평가 사업계획서심의및확정 사업추진및점검 보조금지급 ( 지자체 ) ( 센터 ) ( 산업부 ) ( 지자체 센터 ) ( 센터 ) 3. 추진내용 가. 사업내용 [ 그림 4-14] 지역지원사업추진절차 ㅇ지역지원사업은지방자치단체가소유또는관리하는시설물에신 재생에너지설비보 672 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 673

351 급으로환경친화적인신 재생에너지공급체계구축을위해다양한사업을지원한다. ㅇ지역지원사업은신 재생에너지의초기시장형성과더불어지자체의환경친화적인에너지체계구축을위한실질적인사업이다. - 초기시설보조사업은고효율기자재보급과태양광가로등및시계탑등에너지절약부문과신 재생에너지설비보급부문이혼재하였으나, 아래 [ 그림 4-15] 에나타난것처럼 2000 년도에들어서는신 재생에너지의비중 ( 보조금기준 ) 이현저히증가되었다. 이는대외적으로지구온난화에따른기후변화협약중요성대두, 해외신 재생에너지설비의보급정책변화등과더불어대내적으로신 재생에너지설비에대한사회적인식제고, 설비의국산화증가, 활용에너지원의다양화및신 재생에너지설비의사회적요구증가등의영향으로인한결과라고추정된다. < 표 4-12> '96 '15 년신 재생에너지원별지원사업수 지원연도 ~' 계 태양광 ,785 태양열 지열 풍력 바이오 수력 연료전지 폐기물 기타 2) 합계 ,010 주1) 사업수 : 에너지원별지원계획기준 ( 그린빌리지, 복합등은에너지원별로분리 ) 주2) 기타 : 기반구축사업, 홍보관건립, 타당성조사, 집광채광, 기본계획수립등 나. 추진실적및성과ㅇ주요추진실적 1996 년부터신 재생에너지설비분야의보급사업의초창기사업은태양광가로등, 고효율기기등비교적접근이간단한사업부터시작이되었다. 그러나지자체의요구가늘어나고해외의벤치마킹에의한에너지사업에대한분야도태양광, 태양열, 풍력등의대단위사업으로확장되었다. ( 단위 : 백만원 ) 지원연도 ~' 계신재생 149,555 38,000 38, ,652 71,766 70,000 69,000 69,000 37,000 26,000 24, ,625 절약 22,044 9,500 12,473 39,473 33,473 35,427 32,200 35,308 35,409 21,490 21, ,902 [ 그림 4-15] '96 '15년에너지절약및신 재생에너지설비분야비교 ㅇ또한신 재생에너지지역지원사업은태양광, 태양열, 소수력, 풍력, 바이오, 폐기물등이용할수있는에너지원이다양해 < 표 4-12> 에서와같이전분야에걸쳐매년지속적으로지원되고있다. < 표 4-13> 지역지원사업연도별지원사업수및예산 ( 단위 : 백만원 ) 지원연도 ~' 계 사업수 ,010 보조금 149,555 38,000 38, ,652 71,766 70,000 69,000 69,000 37,000 26,000 24, ,625 -기반조성 3, ,005 -시설보급 145,850 37,870 38, ,222 71,126 69,200 69,000 69,000 37,000 26,000 24, ,620 주1) 지방자치단체의부담금은별도. ( 국고보조금만명시 ) < 표 4-13> 에서보는바와같이 1996~2015 년까지지역지원사업에대한국고보조금 674 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 675

352 은총 7,716 억원이지원되었다. < 표 4-14> 지역지원사업에너지원별지원실적 ( 단위 : 백만원 ) 지원연도 ~' 계 태양광 54,069 18,691 13,222 40,497 30,481 39,807 39,571 48,607 27,934 22, ,632 태양열 15,810 6,903 4,589 19,606 16,667 5,152 6,597 7,000 2,491 1, ,586 지열 5,934 3,740 2,266 73,384 9,093 5,769 3,848 6,254 1,592 2, ,481 풍력 47, ,200 35,646 1,800 8,488 8,328 3,000 2, ,878 바이오 4,500-5,875 2,985 2,525 4,825 2,450 1, ,410 수력 6,580 3,119 6,561 1,425 2, , , ,132 폐기물 7, , ,962 2, ,794 기타 2) 7,953 5,490 1,588 3,886 8,860 4, ,731 합계 149,555 38,000 38, ,652 71,766 70,000 69,000 69,000 37,000 26, ,625 < 표 4-14> 는그간지원된지역지원사업을원별로구분한결과이며원별로지원액 비중을살펴보면, 태양광 (46.3), 지열 (14.8), 풍력 (14.5), 태양열 (11.2) 순으로나타났다. < 표 4-15> 지자체별지역지원사업지원현황 ( 단위 : 백만원 ) 지원연도 ~' 계 강원 25,328 3,340 6,334 15,683 8,726 8,347 6,649 6,397 4,035 1,958 3,059 89,856 경기 6,419 3,683 3,332 15,768 2,673 5,488 4,747 10,021 2,379 1,947 2,288 58,745 경남 8,940 2,919 3,815 19,877 8,834 7,513 6,731 7,510 2,338 2,451 1,992 72,920 경북 9,562 2,320 1,631 11,267 7,207 4,938 4,279 5,597 3,812 3,251 3,076 56,940 광주 20,062 5, ,121 3,682 2,060 1, ,500 대구 10,179 2,736 2,588 4,708 2,133 3,200 1,860 1, ,969 대전 2, ,323 2,642 2,121 1,329 4,602 1,093 1, ,818 부산 360 1, ,532 4,459 2,067 1,636 1, ,030 2,536 18,266 서울 100 2, ,865 4,391 3, ,102 2, ,687 세종 ,447 울산 5,830 1,476 1,476 1,808 1,258 1, ,747 인천 1, ,204 1,855 2,247 1,522 3,580 2,482 1,081 1,003 18,061 지원연도 ~' 계 전남 11,112 6,940 5,263 26,743 8,118 6,807 8,876 8,436 3,243 2,363 2,014 89,915 전북 15,890 2,988 3,666 25,781 3,461 5,009 4,165 2, ,583 1,248 67,267 제주 24, ,974 31,054 4,511 5,818 12,548 1,137 3, ,641 충남 4,310 1,266 1,839 8,529 4,003 4,817 4,482 3,877 5,110 3, ,928 충북 3,291 1,211 3,500 4,389 3,813 4,819 7,163 9,769 2,606 2,886 2,472 45,919 합계 149,555 38,000 38, ,652 71,766 70,000 69,000 69,000 37,000 26, , ~2015 년까지지역지원사업으로총 3,010 개사업에 7,716 억원이지원되었으며, 지역별로는전남 (11.7%), 강원 (11.6%), 제주 (11.4%) 등의순이다. ㅇ주요성과 - < 표 4-16> 에서보여지는바와같이 1996~2015 년까지지역지원사업으로각에 너지원에총 7,716 억원을지원하였으며, 그효과는총 131,228toe 의에너지절감 효과가예상된다. 이는 383,533t CO2 가절감된다. 분야별예상절감량은태양 광 (22.5%), 풍력 (21.7%), 지열 (20.3%), 폐기물 (13.7%) 등의순으로나타났다. < 표 4-16> 지역지원사업주요지원현황 구분 보조금 예상절감가능량 ( 억원 ) % (toe) % 추진성과 태양광 3, , 청사등공공건물등에태양광발전시스템보급 지열 1, , 사회복지시설등에보급 풍력 1, , 제주, 전북, 강원, 경북등에보급 태양열 , 사회복지시설등에태양열급탕시스템보급 수력 , 정수장및농업용저수지등에수력발전시설보급 바이오 , 바이오디젤연료 (BDF) 시범보급, 하수처리장바이오가스연료화사업등 폐기물 , 소각열폐열활용시스템, 매립가스자원화등 기타 타당성조사, 홍보관조성사업, 연료전시사업등 합계 7, , 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 677

353 또한제주행원과같이풍황자원이좋은주요지역에풍력발전단지조성사업, 사회복지시설에중 대형규모의태양열급탕시스템설치사업등지자체가직접추진한사업을지원하여신 재생에너지보급사업의공공성및홍보성제고하고지역경제발전에기여하였다. 4. 향후추진계획ㅇ지역지원사업담당공무원을대상으로한교육을통해신 재생에너지에대한이해도를높여담당공무원의전문성을확보해나갈것이다. ㅇ지역의자연환경, 에너지잠재량과같은지역적특성을반영한지역사회주도형프로젝트발굴을강화하여신 재생에너지보급뿐만아니라지역경제발전에도지속적으로기여할예정이다. 제5절융 복합지원사업 1. 개요 융복합지원사업은신 재생에너지원융합과구역복합등을만족하는성과통합형지원사업으로, 태양광 풍력등상호보완이가능한에너지원설비를특정지역의주택 공공 상업 ( 산업 ) 건물등에설치하여전기와열을공급하는사업의신 재생에너지설치비일부를지원하는사업이다. 2. 추진근거및절차융복합지원사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제10 조 ( 조성된사업비의사용 ) 및제27 조 ( 보급사업 ) 에의하여실시되고있다. 기획재정부의재정관리협의회에서신 재생에너지보급사업을수요자가알기쉽게사업명을주택 건물 지역 융복합으로개편 ( '12.10 월 ) 하여, ' 신 재생에너지보급사업개편방안 ('13.1 월 )' 의 ' 보급사업의체질강화 ' 전략에서 ' 융 복합지원프로그램 ' 신설 ('13.1 월 ) 하여 2013 년 5월최초의사업공고가시작되었다. 사업계획수립및예산반영 사업안내및신청서접수 사업평가 ( 공개 현장 종합 ), 선정 협약체결, 시설설치추진 사업진행및관리설치확인 보조금지급 [ 그림 4-16] 융복합지원사업추진절차 3. 추진내용 가. 사업내용 (1) 신청자격 678 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 679

354 지방자치단체또는공공기관, 신 재생에너지설비제조 설치기업과민간등이합동으로 컨소시엄 을구성하여신청하고, 주관기관은 지방자치단체또는공공기관 이어야한다. 공공기관 : 공공기관운영에관한법률 제4 조에따라지정된기관에한정한다. - ( 감점대상 ) 설치대상이주택 ( 마을회관, 경로당포함 ) 이면서, 태양광 태양열 지열설비에의한에너지생산량이, 전체신 재생에너지생산량의 50% 이상인경우평가시감점처리 ( 5 점 ) - ( 지원제외 ) 수송용연료전지 / 전기자동차및충전스테이션등사업은지원제외 (2) 지원규모총사업비는해당시설물등에설치되는신 재생에너지설비의설치비와시스템설계비로구성되며, 지원범위는총사업비의 50% 내에서지원가능하다. 단, 연료전지사업은 70% 내에서지원한다. 선정된컨소시엄은총사업비의 50% 이상을자부담예산으로매칭하여확보해야한다. 지자체 공공기관컨소시엄은정부지원금외의신 재생에너지설비설치비등에대한매칭과보조설비 ( 에너지절약설비등 ) 설치비용을부담하고, 컨소시엄부담사업비중신 재생에너지설치비의비중이높을경우평가시우대하며, 보조설비인정범위는평가위원회심의등을통해조정가능하다. (3) 지원대상태양광, 풍력, 태양열등 2종이상의신 재생에너지원을동시에투입하는 에너지원간융합사업 과특정지역의주택, 공공 상업 ( 산업 ) 건물등지원대상이혼재되어있는 구역복합사업 추진시신 재생에너지설비설치비및시스템설계비일부를지원한다. 자가용으로사용하는신 재생에너지설비만지원하며, 수송용연료전지 / 전기자동차및충전스테이션등사업은지원제외된다. 가점대상, 감점대상및지원제외 - ( 가점대상 ) 풍력, 소수력, 바이오, 부생수소를활용한연료전지설비 에의한에너지생산량이, 전체신 재생에너지생산량의 20% 이상인경우평가시가점 (+5 점 ) 부여 - ( 가점대상 ) 대규모복합사업또는원간융합효과가뛰어난사업을집중지원하기위해자부담금이 5억원이상인경우평가시가점 (+5 점 ) 부여 - ( 가점대상 ) 친환경에너지타운모델로구성할경우평가시가점 (+5 점 ) 부여 < 표 4-17> 융복합지원사업모델 계통연계를할수없는지역의에너지원 (2 종이상 ) 융합 계통연계가가능한지역의에너지원 (2 종이상 ) 융합 특정지역의구역복합 ( 주택, 상업 공공건물등 ) [ 그림 4-17] 융복합지원사업개념 ( 내용 ) 발전원가가높은특정지역 ( 도서 벽지등 ) 에태양광, 풍력등을함께설치 지원하여기존디젤발전기등을대체 ( 특징 ) 독립형 Small Grid 형태로수출상품전략화를위한 Track Record 구축과대체에너지원으로운영비절감이가능 ( 에너지저장장치용량이증대되고, 설비유지관리등사후관리에한계 ) ( 내용 ) 주택단지 ( 신규포함 ) 등에태양광 소형풍력 연료전지등의전기설비와태양열 지열등의열설비를함께설치 지원 ( 특징 ) 에너지절약시설과병행시에너지자급 자족달성가능하나, 다양한에너지원의융합으로최적화설계에어려움 ( 내용 ) 주택, 상업 공공건물등이혼재된특정지역에태양광, 풍력, 연료전지등의설비를설치 지원 ( 특징 ) 지역여건에적합한최적의신 재생에너지원을집중적으로공급가능 680 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 681

355 계간축열조를활용한에너지원융합 친환경에너지타운 (4) 사업기간 ( 내용 ) 봄 ~ 가을에남는태양열을계간축열조에저장하였다가동절기에사용하는방식으로태양열, 지열등의열설비와함께설치 지원 ( 특징 ) 설비투자의효율성을고려하여대용량규모 (4 천 ~10 천m2 ) 의집열면적확보가필요 ( 내용 ) 기피시설또는유휴부지등에신재생설비와주민편익시설등을설치하여주민수익모델과에너지사용료절감효과를동시에구현 ( 특징 ) 상기의융복합모델과연계하여지역특성에적합한수익모델을창출하고문화 관광및주민편의시설등을유치 나. 추진실적및성과융복합지원사업은 '13 년시범사업으로총 9개컨소시엄사업을선정하여지원을시작하였으며, '14 년부터는본사업으로전환하여 42개사업을지원대상으로선정하였다. (1) 지역별 / 연도별지원실적 '13년 ~'15년까지총 51개사업에정부보조금 410 억원을지원하고있다. 또한, 인천및전남지역의계통연계가안되는도서지역에태양광, 풍력및전력저장장치를설치하여독립마이크로그리드를지원하여에너지자립섬을구축하는데기여하고있다. 지원대상으로선정된사업은센터와컨소시엄간의협약체결후부터 12개월이내사업을완료해야한다. 단, 천재지변등불가피한사유로사업기간내에사업을완료할수없을경우에는시행기관의승인절차를거쳐협약변경이가능하다. (5) 사업선정및관리절차 ( 사업계획서신청 ) 사업대상지역과범위등을기획 선정한후, 이를사업계획서 ( 제안서 ) 로수립하여신 재생에너지센터에제출한다. ( 평가 ) 관련분야산 학 연전문가로평가위원회를구성 운영한다. - ( 공개평가 ) 사업추진방법등사업내용과참여시공기업적정성등시공능력에대하여평가하고, - ( 현장평가 ) 사업계획서 ( 제안서 ) 의사실여부와사업추진여건등을확인 점검 조사하기위해사업예정지역현장평가한다. ( 지원대상컨소시엄선정 ) 공개 현장평가결과등을종합하여지원예산범위내에서컨소시엄선정한다. 선정된컨소시엄은신 재생에너지센터와협약체결후사업추진 ( 사업비지급 관리 ) 사업착수시선급금을지급 ( 정부보조금의 50% 이내 ) 할수있으며, 설비설치완료 ( 합격 ) 후잔여보조금지급한다. - 사업완료후컨소시엄주관기관은총사업비에대해자체정산을실시하고정산결과를신 재생에너지센터에보고한다. < 표 4-18> 융복합지원사업지역및연도별지원현황 ( 단위 : 백만원 ) 구분 계 비중 (%) 사업수 서울 지원금 toe 사업수 인천 지원금 2,117 1, , toe 사업수 울산 지원금 toe 사업수 경기 지원금 - 2,998 3,024 6, toe , 사업수 강원 지원금 886 2,696 5,803 9, toe ,104 1, 사업수 충북 지원금 1,318 1,973 1,117 4, toe 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 683

356 구분 계 비중 (%) 사업수 충남 지원금 ,257 2, toe 사업수 전북 지원금 1, , toe 사업수 전남 지원금 1,672 1, , toe 사업수 경북 지원금 - 3, , toe 사업수 경남 지원금 ,397 4, toe 사업수 제주 지원금 , toe 사업수 계 지원금 8,026 16,016 17,000 41, toe 1,020 2,843 2,664 6, * 승인사업기준으로작성 (2) 에너지원별 / 연도별지원실적 신 재생에너지설비의총보급개소는 4,131 개소이며, 에너지생산량은 6,527toe 이고, 그중태양광설비는 2,530 호로가장많이분포하고있다. < 표 4-19> 융복합지원사업에너지원연도별지원현황 ( 단위 : 백만원 ) 구분 계 비중 (%) 보급개소 557 1, , 태양광 보급량 (kw) 2,070 5,754 4,679 12,503 - toe 646 1,795 1,460 3, 지원금 ( 백만원 ) 3,064 8,574 6,873 18, 보급개소 , 태양열 보급량 ( m2 ) 2,670 3,735 3,353 9,757 - toe 지원금 ( 백만원 ) 1,024 1,422 2,675 5, 보급개소 지열 보급량 (kw) 990 3,930 4,310 9,230 - toe , 지원금 ( 백만원 ) 638 3,017 2,728 6, 보급개소 연료전지 보급량 (kw) toe 지원금 ( 백만원 ) 보급개소 소수력 보급량 (kw) toe 지원금 ( 백만원 ) 보급개소 풍력 보급량 (kw) toe 지원금 ( 백만원 ) 575 1, , 보급개소 ESS 보급량 (kwh) 2,325 1,000 2,690 6,015 - 지원금 ( 백만원 ) 1, ,704 4, 기타주1) 지원금 ( 백만원 ) ,282 2, 보급개소 1,010 1,809 1,312 4, 합계 toe 1,020 2,843 2,664 6, 지원금 ( 백만원 ) 8,026 16,016 17,000 41, 주 1) 기타는설계, 모니터링등제반비용 * 승인사업기준으로작성 684 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 685

357 4. 향후추진계획 제 6 절태양광대여사업 가 년추가신청사업 사업공고 (5 월 ) 사업계획서신청 ( ~6.15 일 ) 공개평가 (7.6~8 일 ) 센터컨소시엄 센터평가위원회 현장평가 (7.18~22 일 ) 선정 (7.26 일 ) 협약체결및사업추진 (7.31 일 ) * 사업기간 : ~ 개요태양광대여사업은대여사업자가주택에태양광발전설비를직접설치하고일정기간동안설비의유지 보수를이행하는조건으로주택소유자에게대여료를징수하는사업으로서, 그간정부의보조사업위주로추진해온태양광설비보급을발상의전환을통해별도의예산없이도신 재생에너지보급확대가가능하도록한시장기반의비즈니스모델이다. 센터센터, 컨소시엄컨소시엄 [ 그림 4-18] 2016 년융복합지원사업추가신청사업 2. 추진근거및절차 나 년신청사업 사업공고 (1 월 ) 사업계획서신청 (2.1~6.15 일 ) 공개평가 (7.6~8 일 ) 센터컨소시엄 센터평가위원회 현장평가 (8.1~31 일 ) 선정 (9.30 일 ) 협약체결및사업추진 ('17. 1 월 ) * 사업기간 : ~ 태양광대여사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제 27 조 ( 보급 사업 ), 산업통상자원부고시 신 재생에너지설비의지원등에관한규정 및신 재 생에너지센터 신 재생에너지설비의지원등에관한지침 에의해실시되고있다. 대여사업자선정 ( 한국에너지공단신 재생에너지센터 ) 센터센터, 컨소시엄컨소시엄 [ 그림 4-19] 2017 년융복합지원사업추진계획 계약체결 설비설치 사용전검사 대여료납부 유지 보수 설치대상검토및표준계약서체결 신 재생에너지센터인증제품사용의무 설치완료후전기안전공사에사용전검사요청 약정기간중월간대여료를사업자에게납부 약정기간에걸쳐태양광발전설비유지관리 소비자 대여사업자 대여사업자대여사업자소비자대여사업자 [ 그림 4-20] 태양광대여사업추진절차 686 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 687

358 사업추진절차는매년평가를통해태양광대여사업자를선정하고, 선정된대여사업자는소비자와의계약을체결하고태양광발전설비의설치및유지 보수를이행하며소비자는주택의종류, 사업기간, 설치용량에따라산정된상한액이내의대여료를납부하는구조이다. 3. 추진내용 나. 추진실적및성과태양광대여사업은제도도입 ('13 년 ~) 이후 '15 년까지총 10,862 가구에보급을통해소비자의전기요금절감효과및국가전체적으로태양광보급의확대를견인하고있으며, 약 13,207 백만원의정부예산절감효과등에너지신산업의대표사업으로자리매김하고있다. - 연도별태양광대여사업실적 ( 가구 ) : ('13 년 ) 60 ('14 년 ) 2,006 ('15 년 ) 8,796 가. 사업내용태양광대여사업의지원대상은단독주택 ( 월평균 350kWh 이상 ) 및공동주택으로월평균전기사용량이 600kWh 이상인단독주택의경우최대 9kW 까지설치가능하며, 사업기간은기본 7년 ( 연장최대 8년 ) 으로약정전기간에걸쳐대여사업자가유지관리를책임지는사업이다. 소비자의경우줄어드는전기요금의일부를대여료로납부하며, 대여사업자는대여료와신 재생에너지생산인증서 (REP) 판매로수익을거두는사업구조로정부에서는일정대여료상한액만제시하고시장에서는경제원리에의해자율적으로운영되고있다. 4. 향후추진계획태양광대여사업은보조금의존형체계에서벗어나는정책구조를지향하는측면에서신 재생에너지보급사업이민간주도의새로운비즈니스로전환할수있도록공동주택의비중이큰우리나라주거형태에맞추어 16년부터공동주택에대한대여사업을점진적으로확대할예정이며, 사업의경제성제고를통해 2030 년까지 40만가구에대여사업을추진하며그리드패리티시대의대표사업으로성장할수있도록지원을강화할계획이다. < 대여사업구조도 > [ 그림 4-21] 태양광대여사업구조도 688 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 689

359 제 7 절공공기관신 재생에너지설비설치의무화 공공기관신 재생에너지설비설치의무화사업은국가및공공기관이발주하는건축연면적 1,000 m2이상의신축 증축 개축건물에대하여예상에너지사용량의 18%( 16 년기준 ) 이상을신 재생에너지설비로공급토록의무화한제도이다. 공공기관주도로대체에너지보급확대에대한사회적공감대형성및시장육성을통해시스템비용저감유도를목적으로하고있다. 1. 추진근거및추진절차설치의무화사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제12 조 ( 신 재생에너지사업에의투자권고및신 재생에너지이용의무화등 ), 산업부고시 신 재생에너지설비의지원등에관한규정및지침 에의해실시되고있다. 2. 설치의무대상가. 설치의무대상기관공공기관신 재생에너지이용의무화사업의적용대상기관은국가및지방자치단체, 공공기관의운영에관한법률제4조에따른공공기관, 정부가대통령령으로정하는금액 ( 연간 50억원 ) 이상을출연한정부출연기관, 국유재산법제2 조제6 항의규정에의한정부출자기업체, 지방자치단체및공공기관 정부출연기관 정부출자기업체가대통령령이정하는비율 ( 납입자본금의 100의 50) 또는금액 ( 납입자본금으로 50억원 ) 이상을출자한법인, 그리고특별법에의하여설립된법인으로지정되어있다. 나. 해당건축물용도 ( 학교시설 : ' 일포함 ) 공공용 : 교정시설, 방송통신시설, 업무시설 ( 군사시설제외 ) 문교 사회용 : 문화및집회시설, 종교시설, 의료시설, 운동시설, 교육연구시 설, 노유자시설, 수련시설, 묘지관련시설, 관광휴게시설, 장례식장 상업용 : 판매시설, 숙박시설, 위락시설, 업무시설, 운수시설 ( 위험물저장처리시설및자동차관련시설제외 ) 주거용, 공업용, 농수산용및기타 ( 창고시설, 분뇨및쓰레기처리시설 ), 발전시설 (' 시행 ) 등은제외 설치계획 설치확인 3. 추진내용 ( 지열설비 ) 지열이용검토서신청 검토 설치계획서온라인신청 설치계획서검토 검토결과서설치 완료확인신청 서류, 현장확인 설치확인서발급 설계변경 설치보완 [ 그림 4-22] 설치의무화추진절차 온라인으로신청 ( 건축허가전 ) 담당자서류검토 ( 특이건은심사위원회검토 ) 발급기한 30 일 검토결과서는온라인출력 설치후 30 일이내신청 신청후 15 일이내발급 설치확인서는온라인출력 제도가시행된이후 2011년까지 1,412 건의설치계획서를검토하여총건축공사비의 5.92% 인 8,302 억원의투자계획및제도변경 (' ) 이후예상에너지사용량의 13.04%(2,762 건 ) 를신 재생에너지로생산할예정임, 210,757toe 의신 재생에너지보급잠재량을확보하여온실가스저감에상당한기여를하였다. 690 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 691

360 < 표 4-20> 설치계획서검토현황및설비투자계획현황 ( 단위 : 개소, 백만원, %) 신 재생에너지투자비 구분 설치계획개소 총건축공사비 (A) 신재생투자비 (B) 비율 (B/A) ,140 16, ,700 53, ,260,114 67, ,062,661 55, ,124,989 64, ,938, , ,039, , ,456,468 86, 계 1,412 14,020, , ( 단위 : kwh/yr, %) 신 재생에너지생산량 구분 설치계획개소 예상에너지사용량 (C) 신 재생에너지생산량 (D) 비율 (D/C) ,744,663, ,496, ,212,689, ,251, ,522,049, ,338, ,268,616, ,956, ,309,634, ,356, 합계 2,762 13,057,652,925 1,702,400, < 표 4-21> 연도별원별신 재생에너지설치의무화사업보급잠재량 구분 용량 (kw) 신 재생에너지설비용량 태양광지열태양열집광채광기폐기물연료전지 toe 용량 (kw) toe 용량 ( m2 ) toe 용량 ( m2 ) toe 용량 (kcal/h) toe 용량 (kw) 합계 (toe) ,346 1,297 1, , , ,773 4,727 3, , , ,583 5,753 1, , , ,921 3,164 2, , ,017 1,173 20,161 3,560 1, ,238, , ,319 3,889 70,683 12,481 8, , ,066 4,983 78,701 13,896 6, , ,621 4, ,035 20,135 6, , ,228 10, ,788 21,151 3, , ,311 13, ,553 23,758 13, , ,024 8,743 98,313 17,359 3, , ,943 10, ,537 19,863 1, ,426 합계 193,250 59, , ,144 53,782 3,442 1, ,238, ,757 toe 692 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 693

361 제 8 절신 재생에너지공급의무화제도 (RPS) 2. 추진근거 1. 개요 신 재생에너지센터 RPS 사업실장한영배 신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도는신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제12 조의 5( 신 재생에너지공급의무화등 ), 제12 조의 6( 신 재생에너지공급불이행에대한과징금 ), 제12조의 7( 신 재생에너지공급인증서등 ), 제12조의 8( 공급인증기관의지정등 ), 제12 조의9( 공급인증기관의업무등 ), 제12 조의10( 공급인증기관지정의취소등 ) 에규정되어있다. 신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도란일정규모 (50 만 kw) 이상의발전사업자 ( 공급 의무자 *) 에게총발전량의일정비율이상을신 재생에너지로공급토록의무화하는제도이다. * 공급의무자 ('16 년 ) : 한수원, 남동, 중부, 서부, 남부, 동서발전, 지역난방공사, 수자원공사, SK E&S, GS EPS, GS 파워, 포스코에너지, 씨지앤율촌전력, 평택에너지서비스, 대륜발전, 에스파워, 포천파워, 동두천드림파워등 18개발전사 적용대상에너지원으로는태양광, 풍력, 수력, 바이오, 연료전지, 조력등이있으며, 의무공급량은 '12년총발전량의 2% 에서 '24 년에는 10% 이내로정하고있다. 3. 추진체계신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도추진체계는아래와같다. 정부는 50만kW 이상발전사업자에대하여공급의무자로선정하며, 선정된공급의무자는개별적으로의무공급량을할당받는다. 해당공급의무자는할당받은의무공급량에대하여공급인증서 *(REC) 를확보하여이를정부에제출함으로써이행하게된다. < 표 4-22> 연도별의무공급량비율 구분 ' '18 '19 '20 '21 '22 '23 '24~ 비율 (%) 이들공급의무자에대하여연도별로 '12년도 6,420GWh, '13년도 9,210GWh, '14년 도 11,578GWh, '15 년도 12,375GWh 의의무공급량을부과하였으며, 태양광의경우, 산업육성및보급확대를위하여의무공급량중 '15 년까지초기 4년간신규설비기준 총 1,971GWh (1.5GW) 에대하여별도의무공급량을부과하였다. < 표 4-23> 연도별별도의무공급량 연도 '12 '13 '14 '15 의무공급량 (GWh) ,353 1,971 신규설비용량 (MW/ 년 ) * 태양광별도의무공급량은 2015 년 12월 31일까지적용하며, 2016 년이후에는태양광과비태양광을통합하여운영 ( 제4차신 재생에너지기본계획 ) 발전사업자가공급인증서를확보하는방법에는자체적으로신 재생에너지발전소를건설하여 REC를조달하는방법 ( 자체조달 ) 과 REC거래시장에서구매하는방법 ( 외부조달 ) 로구분할수있다. 신 재생에너지발전사업자는신 재생에너지발전량에해당하는공급인증서 (REC) 를공급인증기관으로발급받아인증서거래시장을통해판매하여인센티브를얻을수있다. 공급의무자는할당받은의무공급량의의무이행에따라의무이행비용을보전받으며, 의무이행의유연성확보차원으로공급의무자는의무공급량중미이행량에대하여의무공급량의 20% 이내에서 3년의범위내에서의무이행을연기할수있다. 또한, 당해의무공급량을초과이행시차년도의무이행에활용할수있다. 의무공급량미이행분에대해서는불이행사유등을고려하여평균거래가격의 150% 이내범위에서과징금을부과받는다. 694 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 695

362 < 표 4-24> 신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도추진체계 공급의무자선정 의무공급량부과 의무이행 이행신고 이행평가 - 의무대상자 ( 공급의무자 ) : 일정규모 (50 만 kw) 이상발전사업자 - 의무공급량공고 (%, MWh) - 이행방법 : 자체조달 : 외부조달 - REC 제출 ( 비용보전 ) 인증서거래시장 신 재생발전사업자 공급인증기관 - 의무이행검증 - 과징금산정 * 공급인증서 (REC) : 신 재생에너지설비로부터전기를생산 공급하였음을증명하는인증서로, MWh의전력량단위에가중치를곱하여산정 (REC = MWh 가중치 **) ** 가중치 : 에너지원별로균형발전을도모 ( 특정전원으로의편중현상방지 ) 하기위해발전원가등을고려하여공급인증서발급시반영하는가치로써, 시행령제18 조의9에따라 1 환경, 기술개발및산업활성화에미치는영향 2 발전원가 3 부존잠재량 4 온실가스배출저감에미치는효과 5 전력수급의안정에미치는영향 6 지역주민의수용정도등을고려하여정함 < 표 4-25> 신 재생에너지원별공급인증서가중치 구분 태양광에너지 기타신재생에너지 공급인증서가중치 1.2 설치유형 대상에너지및기준 100kw 미만 1.0 일반부지에설치하는경우 100kW부터 세부기준 0.7 3,000kW 초과부터 1.5 3,000kW이하건축물등기존시설물을이용하는경우 1.0 3,000kW초과부터 1.5 유지등의수면에부유하여설치하는경우 1.0 자가용발전설비를통해전력을거래하는경우 0.25 IGCC, 부생가스 0.5 폐기물, 매립지가스 1.0 수력, 육상풍력, 바이오에너지, RDF 전소발전, 폐기물가스화발전, 조력 ( 방조제有 ), 자가용발전설비를통해전력을거래하는경우 1.5 목질계바이오매스전소발전, 해상풍력 ( 연계거리 5km 이하 ), 수열 2.0 연료전지, 조류 구분 기타신재생에너지 공급인증서가중치 설치유형 대상에너지및기준 2.0 고정형해상풍력 ( 연계거리 5km초과 ), 지열, 조력 ( 방조제無 ) 1.0~2.5 변동형 추진실적및성과 '15 년 5.0 ESS설비 ( 풍력설비연계 ) '16년 4.5 '17 년 세부기준 신 재생에너지공급의무화 (RPS) 제도시행으로 '12년도 4,154 천REC(64.7%), '13 년도 7,325 천REC(67.2%), '14년도 10,078 천REC(78.1%), '15년도 12,486 천REC(90.2%) 를이행하였다. '12 년도 RPS 시행이후 '15.12 월말까지발전차액지원제도 (FIT) 에의해 10년간건설된발전설비용량의약 6.2 배수준의신규발전설비를증설 (6,041MW, 17,803 개소 ) 하였다. < 표 4-26> RPS 신규설비증설실적 ('15.12 월말기준 ) 구분 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년합계 발전소수 ( 개 ) 1,745 1,944 5,568 6,995 16,252 - 태양광 1,671 1,900 5,501 6,944 16,016 - 비태양광 발전소용량 (MW) 1, ,741 1,427 6,041 - 태양광 ,484 - 비태양광 1, ,557 * FIT('01~'11 년 ) 실적 : 2,067 개소약 980MW 발전설비설치 ('15 년기준 ) 또한, 태양광판매사업자선정제도 * 를통한정책적지원으로소규모태양광발전사업자에투자활성화유도하였다. * 태양광판매사업자선정 : 태양광발전사업자가고정가격의장기계약 (12 년이상 ) 으로공급의무자에게 REC를판매할수있도록하는 태양광판매사업자선정제도 운용 ( 상, 하반기연2회 ) 696 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 697

363 < 표 4-27> 연도별태양광판매사업자선정제도추진실적 ( 용량단위 : kw 가중치 ) 구분 2011 년하반기 2012 년상반기 2012 년하반기 2013 년상반기 2013 하반기 2014 년상반기 2015 년상반기 2015 년하반기 선정용량 32,300 16, ,500 61, , , , ,000 참여용량 ( 발전소수 ) 선정용량 ( 발전소수 ) 평균가격 ( 원 ) 95,808 (448) 32,583 (88) 114,046 (633) 16,017 (93) 290,004 (1,585) 115,308 (765) 268,308 (1,475) 61,254 (211) 499,330 (3,022) 101,036 (375) 685,097 (4,530) 162,090 (843) 1,797,095 (9,817) 160,063 (1,002) 1,228,508 (7,115) 182,976 (1,257) 219, , , , , ,591 70,707 73,275 * 동제도를통해선정된 4,634 개소중 4,038 개소 (87.1%) 가 100kW 이하소규모발전소 제9절발전차액지원제도 (FIT) 신 재생에너지센터 RPS사업실장한영배 1. 추진배경 발전차액지원제도 (FIT: Feed in Tariff) 는신 재생에너지초기투자비과다에따른경제성부족으로발전에의하여공급한전기의전력거래가격이정부에서고시한기준가격보다낮은경우그전기를공급한신 재생에너지발전사업자에대하여기준가격과전력거래가격의차액을지원하는제도이다 년 3월도입시행 (2001 년 10월 11 일소급적용 ) 되어신 재생에너지투자및보급을초기확대하고산업화기반을마련하였지만, 과도한재정부담및원간 사업자간가격경쟁메커니즘부재등의문제점을노출함에따라 2011년 12월종료되었다. 2. 추진근거 신 재생에너지발전차액지원제도는 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제 17 조 ( 신 재생에너지발전전력의고시및차액지원 ) 를근거로하고있으며, 산업통상자원부고시 신 재생에너지이용발전전력의기준가격지침 을통해세부내용을규정하고있다. 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제17 조 신 재생에너지이용발전전력의기준가격지침 ( 산업부고시제 호 ) 전기사업법제49조 698 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 699

364 3. 추진절차 전원 적용설비용량기준 구분 기준가격 ( 원 /kwh) 고정요금 변동요금 비고 사업감독및고시운용산업통상자원부 사업비교부승인 사업비교부및정산처리 사업비관리및설치확인, 통계관리및사후관리 사업비교부승인요청 승인 전력기반조성사업센터 ( 전담기관 ) 사업비신청 사업비교부 공단신 재생에너지센터 ( 총괄관리기관 ) 사업비신청 한전, 전력거래소 ( 주관기관 ) 사업비교부승인요청 ( 산업부 ) 사업비교부 사업비신청내역 ( 한전, 거래소 ) 검토및사업비신청 ( 기반센터 ) 전력량확인 지원금교부 신 재생에너지발전사업자 바이오에너지 폐기물 수력 LFG 바이오가스 5MW 이하 50MW 이하 50MW 이하 일반 기타 1MW 이상 SMP+15 1MW 미만 SMP+20 1MW 이상 SMP+ 5 1MW 미만 SMP+10 20MW 이상 SMP+ 5 20MW 미만 SMP kW 이상 SMP kW 미만 SMP+25 바이오매스 50MW 이하목질계바이오 SMP+15 폐기물소각 20MW 이하 - - SMP+ 5 RDF 50MW 이하 - - SMP+15 화석연료투입비율 : 30% 미만 4. 지원분야및기준가격 [ 그림 4-23] 발전차액제도 (FIT) 추진절차 FIT 제도에서는신 재생에너지법에서정한 11 개의에너지원중태양광, 풍력, 수력, 조력, LFG, 폐기물, 연료전지발전에대하여기준가격을산정하여지원하고있다. 신 재생에너지원별기준가격은산업통상자원부고시 신 재생에너지이용발전전력의기 준가격지침 에근거하며, 제도종료시점인 2011 년기준가격은 < 표 4-28> 과같다. 제 도는종료되었지만, 지원기간은발전차액지원개시일로부터 15 년간 ( 태양광은 15 년과 20 년선택 ) 지속되어 2031 년최종지원이종료될예정이다. < 표 4-28> 적용대상전원의적용기준및기준가격 전원 적용설비용량기준 구분 기준가격 ( 원 /kwh) 고정요금 변동요금 풍력 10kW 이상 감소율 2% 비고 해양에너지 연료전지 조력 50MW 이상 200kW 이상 최대조차 8.5m 이상 최대조차 8.5m 미만 방조제유 방조제무 방조제유 방조제무 바이오가스이용 기타연료이용 감소율 3% 주1) 화석연료투입비율은월단위를기준으로하며, 발전에소요된열량에대한화석연료의열량비율임주2) 풍력, 연료전지의발전차액지원개시일별기준가격은별표 1-3과같음주3) 수력의일반은수력발전을주목적으로하는설비이며, 기타는수력발전이부가적인목적의설비임. 주4) 용량은동일사업자가인근지역 ( 설치장소의경계가 250미터이내의지역을의미한다 ) 에서설치한용량의합을기준으로적용함. < 표 4-29> 신 재생에너지발전차액지원제도기준가격표 ( 태양광전원 ) ( 기준가격 : 원 /kwh) 적용시점 '10 년 설치장소 일반부지 건축물활용 적용기간 30kW 이하 30kW 초과 200kW 이하 200kW 초과 1MW 이하 1MW 초과 3MW 이하 3MW 초과 15 년 년 년 년 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 701

365 '11 년 일반부지 건축물활용 15 년 년 년 년 주 1) 설치장소에서 건축물활용 이란건축법제 2 조제 1 항제 2 호에의한건축물의상부또는외벽에설치한설비를말하 며, 일반부지 라함은 건축물활용 이외의모든장소를의미함. 주2) 적용시점은발전차액지원개시일기준임. 주3) 태양광발전의시설용량은모듈정격용량기준임. 주4) 용량은동일사업자가인근지역 ( 설치장소의경계가 250미터이내의지역을의미한다 ) 에서설치한용량의합을기준으로적용함. 주5) 1MW를초과한건축물활용발전소는일반부지가격을적용함. 4. 지원현황 2002 년제도시행이후 2015 년 12월말현재발전차액지원대상설비는총 2,067 개소, 발전설비용량은 980MW 이다. 또한, 현재까지발전차액지원대상설비의총누적발전량은 18,708GWh 이며, 총누적지원금은 24,821 억원이다. 2008년은특히태양광분야의기술개발및단가하락등의요인으로한해에만 257MW 의신규태양광발전설비가건설되는등일시적쏠림현상이발생하였다. 정부는태양광잔여용량 200MW( 총한계용량 500MW 설정 ) 에대하여연도별기준가격적용상한용량을설정하여잔여용량조기소진및일시적재정부담을막고자하였으나, 2011 년종료당시발전차액지원규모는 3,689 억원으로 2007 년 266억원대비약 13.8 배증가하였다 년이후신규진입은불가하지만, 기존발전차액지원대상은 15 또는 20년간지속되므로발전차액지원금규모는당분간연간 3,000 억원을초과하는수준이될전망이다. < 표 4-30> 신 재생에너지발전차액지원현황 ('15.12 월말 ) ( 발전량 : MWh, 금액 : 백만원, 발전용량 : kw) 구분 ~'09년 '10년 '11 년 '12년 '13년 '14년 '15 년 계 비중 (%) 발전량 1,337, , , , , , ,142 3,227, 수 금액 18,545 3,996 3,907 2,311 2,887 2,905 4,240 38, 력 발전소수 발전용량 77,178 7,198 4, ,960-1,485 81, 구분 ~'09년 '10년 '11 년 '12년 '13년 '14년 '15 년 계 비중 (%) 발전량 1,576, , , , , , ,077 3,550, LFG 금액 11,075 2,450 2,184 1,298 1,197 1,223 1,560 20, 발전소수 발전용량 72,458 2, ,618-2,000-1,000 65, 발전량 1,501, , , , , , ,409 6,070, 풍 금액 25, ,929 35, 력 발전소수 발전용량 314,600 5, , 발전량 657, , , , , , ,985 4,594, 태금액 371, , , , , , ,853 2,238, 양발전소수 1, , 광발전용량 347,246 70,378 79, , 발전량 77, , , , ,189 40,666 28,490 1,096, 연료 금액 13,316 32,010 39,148 33,756 18,887 5,367 4, , 전지 발전소수 발전용량 20,050 16,400 14, ,200-34,200-3,600 7, 바 발전량 10,558 10,725 9,312 7,663 6,132 5,203 4,353 53, 이금액 오가발전소수 스 발전용량 2, , 바 발전량 ,547 21,798 24,359 22,629 13,140 1,789 99, 이금액 오매발전소수 스 발전용량 5, , 발전량 1,225 4,874 4,284 3,960 1, , 폐금액 기발전소수 물발전용량 2, , 발전량 5,161,669 2,446,963 2,520,730 2,459,169 2,320,565 1,926,582 1,872,245 18,707, 계 금액 440, , , , , , ,531 2,482, 발전소수 1, , 발전용량 841, ,036 97, ,123-44,521-6, , 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 703

366 제10절신 재생에너지금융지원사업신 재생에너지센터신 재생에너지정책실장최창기 1. 개요 신 재생에너지보급시설인태양광, 풍력, 소수력, 바이오이용생산시설, 태양열, 폐기물에너지활용시설등신 재생에너지설비설치및신 재생에너지생산시설에대한장기저리의융자지원을통해민간투자를활성화시키고신 재생에너지보급확대를위하여소요자금의 90% 이내 ( 중견기업 70% 이내, 대기업 40% 이내 ), 분기별변동금리 (15 년 4/4 분기 1.75%), 5년거치 10년분할상환 ( 바이오및폐기물분야는 3년거치 5년분할상환 ) 을조건으로지원하고있다. 신 재생에너지설비설치자에대한자금지원으로설비수요를확대하고신 재생에너지관련기업의경쟁력을배양하여 2035 년까지총에너지의 11% 를신 재생에너지로대체할계획이며초기투자비가많이소요되는신 재생에너지생산 이용시설에장기저리의사업비융자지원을통해신 재생에너지보급확대및관련산업육성기반을마련하려한다. 또한신 재생에너지를이용하여전기를생산하는소수력, 풍력, 기타에너지관련발전시설비를지원함으로써화석에너지의존도완화및 CO2 저감에기여하려한다. 비로서태양열설비, 태양광설비, 태양광집광채광시스템, 바이오가스생산 이용설비, 바이오에너지생산 이용설비, 폐기물소각열이용설비, 폐기물에너지생산 이용설비, 석탄을액화 가스화한에너지및중질잔사유를가스화한에너지설비, 수력설비, 풍력설비, 연료전지설비, 수소에너지설비, 지열에너지설비, 신 재생에너지기술사업화지원, 전력저장설비, 수열에너지설비등이해당된다. 신 재생에너지사업자가신 재생에너지센터에자금추천신청을하면, 센터는심사를거쳐자금추천승인통보를한다. 자금추천받은사업자는지정된금융기관을방문하여추천승인액내에서기성에따라대출을신청하고, 금융기관이센터에신청한자금대여를통해사업자대출이이뤄진다. 2. 추진근거및절차 신 재생에너지금융지원사업은 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제10 조 ( 조성된사업비의사용 ) 및산업통상자원부고시제 호 신 재생에너지설비의지원등에관한규정 과신 재생에너지센터공고제 호 신 재생에너지설비의지원등에관한지침 에의해시행되고있다. 신 재생에너지금융지원사업의대상시설은신 재생에너지법에의한신 재생에너지설 704 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 705

367 구분주요내용주체 3. 추진내용 사업계획수립및지원공고 사업계획수립및지원공고 산업통상자원부신 재생에너지센터 가. 사업내용신 재생에너지금융지원사업은신 재생에너지를이용하기위한시설설치비용 ( 시설 자금 ) 과신 재생에너지전용설비의생산 공정라인설치비용 ( 생산자금 ) 및전용설비 신청서접수 사업자의자금신청서접수 ( 온라인신청 ) 사업자 공단 제조업체의운영자금 ( 운전자금 ) 을신청금액의최대 90% 까지지원한다. 서류검토및자금심의위원회개최 접수서류검토 보완 신청액 30 억원이상사업의경우자금심의위원회를통하여추천여부결정 센터및자금심의위원회 자금추천통보 자금추천승인사업추천서발급센터 사업자, 금융기관 대출신청 대여신청 사업자의대출신청 * 최초인출시한 : 추천일로부터 3 개월이내 (20% 이상 ) ** 추가인출시한 : 추천일로부터 6 개월이내 (60% 이상 ) 금융기관의대여신청 * 매주월요일까지신청 사업자 금융기관 금융기관 센터 대여실행 대여액지급센터 금융기관 대출실행 대출액지급금융기관 사업자 < 표 4-31> 신 재생에너지금융지원사업자금지원기준 자금구분이자율대출기간지원비율동일사업자당지원한도액 생산자급 시설자금 분기별변동금리 5 년거치 10 년분할상환 바이오 폐기물분야및주택용설비 3 년거치 5 년분할상환 5 년거치 10 년분할상환 바이오 폐기물분야및주택용설비 3 년거치 5 년분할상환 90% 이내 ( 중견기업 70% 이내, 대기업 40% 이내 ) 운전자금 1 년거치 2 년분할상환 10 억원이내 나. 추진실적및성과 100 억원이내 주택용설비는 1 억원이내 1983 년석유사업기금에서에너지절약시설자금으로지원을시작하여 2006 년부터전 력기반기금을재원으로하는신 재생에너지금융지원사업을신설하여전기및열분야 분리지원 ( 전기분야 : 전력기금, 열분야 : 에특회계 ) 하였으며, 2014 년부터에너지및자 원사업특별회계의신 재생에너지금융지원사업을전력기금으로이관받아통합지원하 고있으며, 2015 년까지 1 조 6,902 억원지원하였다. (1) 연도별지원예산 사후관리 최종자금인출후현장점검실시 ( 설비설치여부확인 ) [ 그림 4-24] 신 재생에너지금융지원사업추진절차 센터 사업자 < 표 4-32> 신 재생에너지금융지원사업지원금액 ( 단위 : 백만원 ) 지원금액 구분 예산 에특 기금 합계 '83~'99-262, , ,800 11,707-11, 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 707

368 지원금액 구분 예산 에특 기금 합계 ,000 8,499-8, ,085 16,980-16, ,816 47,775-47, ,000 49,985-49, , , , ,300 61,773 58, , ,340 56,340 65, , ,340 56, , , ,340 56,340 74, , ,340 71,340 20,000 91, ,800 91,800 20, , ,340 71,340 18,000 89, ,206 64,206 20,000 84, , , , , , ,000 합계 - 1,028, ,866 1,690,207 (2) 최근 5년간에너지원별지원실적 태양광발전사업에대한편중지원을지양하기위해 2010 년이후태양광발전에대 한금융지원을제외하였으나 ('10~13 년까지태양광은생산시설 ( 생산자금 ) 에대한지원 임 ) '14 년부터는태양광시설자금의역차별문제등을해소하기위하여태양광발전 사업 ( 시설자금 ) 에대한지원을재개하였다. < 표 4-33> 신 재생에너지금융지원사업연도별지원건수및금액 ( 금액 : 백만원 ) 시설자금 년도별 ~ 합계 건수금액건수금액건수금액건수금액건수금액건수금액건수금액건수금액 태양열 53, , , ,792 태양광 , , , ,855 바이오 , , , , , , , ,961 폐기물 , , , , , , , ,889 소수력 55 58, ,775-1, , , , ,786 지열 33 13, ,058 LFG 풍력 , , , , , , , ,755 연료전지 10 23, , , , , ,437 ESS , ,840 시설자금소계 54, , , , , , , ,000 54,756 1,218,710 풍력 1 2, , ,706 생산자금 태양광 , , , , , , , ,077 태양열 28 5, ,601 연료전지 4 11, , , , ,751 바이오 , , , ,808 폐기물 , , , , ,782 수소 생산자금소계 , , , , , , , ,140 운전자금 28 10, , , , , , , ,357 합계 54,303 1,051, , , , , , ,000 54,997 1,690,207 [ 그림 4-25] 신 재생에너지금융지원사업지원금액 * 금융기관실집행액을반영하여작성하였음 * 계속 ( 이월 ) 사업의경우당해연도추천건수제외, 금액포함 * 건수는추천건수, 금액은인출금액기준 708 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 709

369 (3) 기업규모별지원실적그간대규모태양광생산설비에대한금융지원으로폴리실리콘, 웨이퍼, 셀, 모듈등국내태양광설비국산화율향상및수출경쟁력을강화하고있으며최근 5년간 ('11~'15) 중소기업평균지원율 72% 를지원하여중소규모의발전사업및제조업체의사업참여활성화에기여하고있다. 제13 조의2, 별표8 의4에해당하는신에너지및재생에너지를생산하기위한시설을제 조하는시설이며, 세액공제를받고자하는자가관할세무서에직접신고하여야한다. 신청자 세무신고 ( 확인서첨부 ) 관할세무서 [ 그림 4-26] 세액공제신청방법 < 표 4-34> 기업규모별지원현황 ( 단위 : 백만원, %) 기업구분 연도 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년 지원액 지원비율 지원액지원비율 지원액지원비율 지원액지원비율 지원액지원비율 대기업 22, , , , , 중견기업 18, , , ,831 6 중소기업 71, , , , , 합계 111, , , , , 세제지원개요및추진현황 가. 세액공제신 재생에너지보급을통한기업의경쟁력강화를도모하기위하여법인이나개인이법에서정한신 재생에너지시설에투자한경우에는조세특례제한법 ( 이하 조특법 ) 규정에따라투자금액의일정비율을세액에서공제하여주는제도이다. 내국인이신 재생에너지시설에 2016 년 12월 31일까지투자하는경우에는당해투자금액의 1%( 중견기업의경우 3%, 중소기업의경우 6%) 에상당하는금액을과세연도의소득세또는법인세에서공제해주며, 소득세공제의경우사업소득에대한소득세에한하며, 중고품에의한투자, 기존설비에대한보수, 기존설비에대한자본적지출, 운용리스조건으로임차하여설치한시설투자는제외한다. 지원을받고자하는자는투자완료한날이속하는과세연도에과세표준신고서와함께세액공제신청서를납세지관할세무서장에게제출하면된다. 투자가 2개년이상에걸쳐서이루어지는경우에는당해투자가이루어지는각과세연도마다당해투자금액에대하여적용받을수있다. 대상시설은기획재정부령이정하는조특법시행규칙 710 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 2 장신 재생에너지보급확대 711

370 신 재생에너지국제협력및해외진출 산업통상자원부신 ^ 재생에너지과사무관장미경 제 2 절국제협력사업 1. 다자간협력사업 가. 국제재생에너지기구 (IRENA) 협력사업 (1) 개요 제 1 절개요 신 재생에너지분야의국제협력은크게다자간협력사업과양자간협력사업으로구분할수있다. 다자간협력사업은다양한국제기구활동을통해국제적인에너지정책논의에참여하고급변하는해외신 재생에너지정세에적극적으로대응함으로써국제사회에서글로벌리더십을확보하고자한다. 양자간협력사업은선진국및개도국을대상으로다양한전략적관계를구축하여, 선진정책및기술정보를교류하고, 국내신 재생에너지기업들과민관합동협력을통해해외진출기반구축및수출촉진을목표로하고있다. 구체적으로, 다자간국제협력사업은국제재생에너지기구 (International Renewable Energy Agency: IRENA), 국제에너지기구 (International Energy Agency: IEA), 수소 연료전지경제파트너십 (International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy: IPHE), 아태경제협력기구 (Asia Pacific Economic Cooperation, Expert Group on New & Renewable Energy Technologies: APEC EGNRET) 등의참여를통해추진하고있다. 양자간국제협력사업은독일, UAE, 오만, 요르단, 포르투갈, 폴란드, 에티오피아등과신 재생에너지분야기술및정책정보교류를지속적으로추진하고있다. 또한정기적인교류이외에도정부간경제공동위, 산업협력위등과연계된다양한후속사업을추진하고있다. 국제재생에너지기구 (IRENA) 는재생에너지의개발및보급확대를위한국제협력추진을목적으로 '04 년세계재생에너지총회에서설립필요성이논의, '09 년설립되어 UAE 아부다비에본부사무국을두고운영되고있는세계최대규모의재생에너지전담국제기구이다. '16 년 6월기준 176 개국 (148 개회원국, 28개서명국 ) 이가입 활동중이며, 연 1회총회, 연 2회이사회, 연 2회이상하부위원회가개최된다. [ 그림 4-27] `16-`17 년 IRENA 조직도 IRENA는 2개기구 (UAE 아부다비본부사무국, 독일본혁신기술센터 ) 로구성되어있으며, 주요업무는 < 표 4-35> 와같다. 712 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 713

371 < 표 4-35> IRENA 의주요업무 부서 전략관리 집행부 Strategic Management and Executive Direction(SMED) 지식 정책 금융센터 Knowledge, Policy and Finance Centre(KPFC) 국가지원 파트너십 Country Support and Partnerships(CSP) 행정및관리서비스 Administration and Management Services (AMS) 혁신기술센터 ( 독일본 ) Innovation and Technology Centre(IITC) (2) 예산 주요업무 - 사무총장을보조하며, 기관관리, 회원국과의커뮤니케이션, 타국제기구와협업등을수행 - 재생에너지정책및금융이슈관련지식보고의중심역할수행 - 국가 지역별재생에너지전략개발및이행지원 - 예산, 인사, 업무절차개선등경영지원담당 - 재생에너지기술및혁신을위한최신정보제공 '16 년예산은 21.5 백만불이며한국의분담금규모는회원국중 11 번째로 468,390 불 (2.2%) 이다. < 표 4-36> 2016 년 IRENA 납부분담금 ( 상위 11 개국 +EU) 순위국가비중 (%) 분담금 (USD) 1 미국 ,604,732 2 일본 ,545,140 3 독일 ,677,780 4 프랑스 ,314,105 5 영국 ,216,800 6 중국 ,214,610 7 이탈리아 ,045,005 8 스페인 ,490 9 러시아 ,177 - EU , 호주 , 한국 , 년총분담금합계 21,467,290 (3) 핵심사업 '16~'17 년도 IRENA 의주제별 분야별주요사업의내용은 < 표 4-37> 과같다. < 표 4-37> IRENA 의주제별 부서별주요사업내용 (2016~2017 년 ) 사업분야사업명담당부서 재생에너지전환을위한계획 재생에너지지식의보고 투자및성장가능성강화 지속가능생계를위한재생에너지접근성 도서지역 : 재생에너지보급을위한등대 지역별실행아젠다 REthinking Energy( 출판 ) 재생에너지통합을위한전력시스템디자인 에너지변환 기술현황및전망 글로벌지열얼라이언스 REpowering 도시 재생에너지통계 글로벌아틀라스 품질보증및기술표준화 환경과자원의지속가능성강화 지식허브 다중이해관계자참여확대 재생에너지의비용 재생에너지의이점 보급확대를위한정책선택 재생에너지파이낸싱 프로젝트촉진 독립형및소규모계통연결재생에너지보급방안 독립형및소규모계통연결재생에너지접근성 GREIN( 글로벌도서국가네트워크 ) SIDS 실행을위한파트너십 도서국가역량강화 아프리카청정에너지통로 중남미청정에너지통로 신흥지역청정에너지통로 지역별실행가능성강화 회원국지원및조언서비스 CSP, IITC, KPFC IITC IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, KPFC KPFC CSP, IITC KPFC KPFC SMED, IITC, KPFC IITC KPFC CSP, KPFC KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC CSP, IITC, KPFC 714 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 715

372 (4) 활동현황한국은사무국선정위원회의장국, 준비위원회부의장국, 행정위원국, 고위직선임위원국, 워크프로그램 예산검토국, 이사국 ('11~'14 년, '16년 ) 으로서신 재생에너지기술 산업협력기반강화및국제사회에서신 재생에너지분야의협력주도권을강화하기위해활발한활동을하고있으며, '10년도에한국-IRENA 아 태지역정책자문워크샵개최, ADFD 자문위원국선정 ('12 년 ~'13 년 ), 보조자문위원국 ('14 년 ~) 등파트너십내주도적역할을지속해오고있다. 나. 국제에너지기구 (IEA) 연구개발협력사업 (1) 개요국제에너지기구 (IEA) 는제1차석유파동다음해인 1974 년, 세계석유시장의안정을도모하고석유공급위기에공동으로대응하고자경제협력개발기구 (OECD) 의산하기구로설립되었으며현재미국, 일본, 영국, 독일등 29개국이가입하여활동중이며, 유럽연합집행위원회 (European Commission: EC) 도 IEA 활동에별도로참여하고있다. 국제에너지기구의에너지연구기술위원회 (Committee on Energy Research & Technology: CERT) 는에너지분야연구개발협력사업을총괄하며에너지기술정책수립과정보교류를위한기술협력프로그램의운영을지원하고있다. 동프로그램은최종이용, 화석연료, 재생에너지, 핵융합기술등 4개의실무위원회에서운영되고있으며 IEA/CERT 회의는연간 2회개최된다. IEA/CERT Committee on Energy Research & Technology EUWP FFWP REWP FPCC 신 재생에너지실무위원회 (Renewable Energy Working Party: REWP) 는재생에 너지보급및시장확대를위한전세계적인전략수립을위해 1982 년 4 월에설립되 었으며, 2016 년기준으로미국, 일본, 영국, 한국등 29 개 IEA 회원국및최근신 재생 에너지트렌드를반영한제휴회원국 (Association Member) 으로중국, 인도네시아, 태 국이활동하고있다. REWP 회의는연간 2 회개최되며 IEA/CERT 의승인을받아하 부기술협력프로그램 (TCP: Technology Collaboration Programme, `16 년부터 실 행합의서 (IA: Implementing Agreement) 를 기술협력프로그램 (TCP) 으로명칭변 경 ) 과세부프로그램인연구개발과제 (Task) 신설및사업연장여부를결정하고, 재생 에너지와관련된다양한정책보고서검토, 정책방향논의등을수행한다. 실무위원 회산하에세부기술별협력프로그램인 10 개의기술협력프로그램 (TCP) 가운영중이며, 한국은이중 6 개에참여중이다. < 표 4-38> IEA/REWP 산하기술협력프로그램 프로그램명 웹싸이트 Bioenergy ( 바이오에너지 ) Geothermal ( 지열에너지 ) Hydropower ( 수력발전 ) Ocean Energy System ( 해양에너지 ) Photovoltaic Power Systems ( 태양광발전시스템 ) Solar Heating & Cooling ( 태양열냉난방 ) SolarPACES (Solar Power & Chemical Energy Systems : 태양열발전및화학에너지시스템 ) Wind Energy Systems ( 풍력에너지시스템 ) Hydrogen ( 수소 ) RETD (Renewable Energy Technology Deployment : 재생에너지기술보급 ) End-Use Working Party ( 최종이용실무위원회 ) Fossil Fuel Working Party ( 화석연료실무위원회 ) Renewable Energy Working Party ( 재생에너지실무위원회 ) Fusion Power Co-ordinating Committee ( 핵융합기술조정위원회 ) (2) 활동현황우리나라는 1993년정보교환분야 3개프로그램 [ 에너지기술정보교환 (ETDE : Energy Technology Data Exchange), 실증에너지기술분석보급센터 (CADDET : [ 그림 4-28] IEA 조직도 Centre for the Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies), 716 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 717

373 온실가스기술정보교환 (GREENTIE:Greenhouse Gas Technology Information Exchange) 에옵져버로가입하면서 IEA 연구개발협력사업활동을시작하였다. OECD 가입을계기로 2002 년 IEA 에공식가입하였으며, 현재재생에너지실무위원회기술협력프로그램중 PVPS, Wind, Hydrogen, Geothermal, SolarPACES, Bioenergy 등 6개기술협력프로그램에가입하여활동중에있다. < 표 4-39> 신 재생에너지참여프로그램기술협력프로그램가입시기가입주체 PVPS 산업통상자원부 Wind Energy Systems 산업통상자원부 Hydrogen 산업통상자원부 Geothermal 지질자원연구원 SolarPACES 산업통상자원부 Bioenergy 산업통상자원부 ( 가 ) PVPS( 태양광발전시스템 ) 기술협력프로그램 1993 년초태양광발전시스템의정보교환및이용기술의공동활용을위해설립되었고우리나라를비롯하여호주, 오스트리아, 캐나다, 중국, 덴마크, 핀란드, 프랑스, 독일, 이스라엘, 이탈리아, 일본, 말레이시아, 멕시코, 네덜란드, 노르웨이, 포르투갈, 스페인, 스웨덴, 스위스, 터키, 미국및 SEIA, EPIA, SEPA, Copper Alliance 등 27 개국 ( 기관 ) 이참여하고있다. 현재진행중인세부사업은태양광발전시스템관련정보교환과배포 (Task 1 : Exchange and Dissemination of Information on PV Power Systems), 원격지에서의대규모태양광발전소건설 (Task 8 : Very large scale PV Power generation systems), 개도국태양광보급확대기술협력 (Task 9 : Deployment of PV technologies: Cooperation with developing countries), 태양광환경적 의료적 안정적활동 (Task 12 : PV Environmental Health and Safety Activities), 태양광시스템의성능, 효율및신뢰성 (Task 13 : PV Performance, quality and reliability), 전력망내태양광시스템확대방안연구 (Task 14 : High Penetration of PV Systems in Electricity Grids), BIPV 보급촉진을위한프레임워크연구 (Task 15 : Enabling Framework for the Acceleration of BIPV) 등 6개이다. 우리나라는 1993 년 11월, 제2차집행위원회에서참가신청서를제출하고 1994 년 4 월부터옵저버로참여하기시작하여, 2002 년이후정회원자격을얻었으며, Task 1, Task 12에참여하고있다. 집행위원회와 Task 회의는각각연간 2회개최된다. ( 나 ) Wind Energy Systems( 풍력발전시스템 ) 기술협력프로그램풍력공동연구개발촉진과회원국및관련업계에게다양한정보제공을목적으로추진되는기술협력프로그램으로서우리나라를포함호주, 오스트리아, 캐나다, 덴마크, EC, EWEA(European Wind Energy Association), 핀란드, 독일, 그리스, 아일랜드, 이탈리아, 일본, 멕시코, 네덜란드, 노르웨이, 포르투갈, 스페인, 스웨덴, 스위스, 영국, 미국등 23개국 ( 기관 ) 이참여하고있다. 현재추진중인 Task는기술정보교환 (Task 11 : Base Technology Information Exchange), 한대기후에서의풍력에너지 (Task 19 : Wind Energy in Cold Climates), 대규모풍력발전시스템설계및운전 (Task 25 : Design and Operation of Power Systems with Large Amount of Wind Power), 풍력에너지비용연구 (Task 25 : Cost of Wind Energy), 소형풍력터빈품질인증개발및보급 (Task 27 : Small Wind Turbine in High Turbulence Sites), 풍력프로젝트의사회적수용성 (Task 28 : Social acceptance of wind energy projects), 풍력측정분석과기체역학모델개선 (Task 29 : MexNext II: Analysis of Wind Tunnel Measurements and improvement of aerodynamics), 해상풍력을위한모델및동력학컴퓨터코드비교 (Task 30 : Comparison of Dynamic Computer Codes and Models for Offshore Wind Energy), 풍력단지모델벤치마킹 (Task 31 : WAKEBENCH - Benchmarking Wind Farm Flow Models), 풍력발전보급을위한윈드라이다시스템연구 (Task 32 : Wind Lidar Systems for Wind Energy Deployment), 풍력발전기의신뢰도, 운영, 유지보수관련데이터수집표준개발 (Task 33 : Standardization of data collection for wind turbine reliability & operation & maintenance analysis), 육 해상풍력시스템관련환경영향평가와모니터링 (Task 34: Assess of Environment Effects & Monitoring Efforts for Wind Energy Systems in Offshore & Land Based Settings), 풍력터빈및구성요소관련실제모델검증 (Task 35: Full-Scale Ground Testing of Wind Turbines & their components), 풍력에너지예측모델 (Task 36: Forecasting for Wind Energy), 풍력시스 718 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 719

374 템통합 (Task 37: Wind Energy System Engineering : Integrated RD&D) 등 15개이다. 우리나라는 2005년 8월에동기술협력프로그램에가입하여 Task 11, Task 27, Task 30에참여하고있다. ( 다 ) Hydrogen( 수소에너지 ) 기술협력프로그램에너지원으로서수소의이용확대를목적으로 1977년설립되었으며, 우리나라를비롯하여호주, 벨기에, 덴마크, EC, 핀란드, 프랑스, 독일, 그리스, 국제수소안전협회 (HySafe), 이스라엘, 이탈리아, 일본, 리투아니아, 독일국립수소연료전지기술연구소 (NOW GmbH), 뉴질랜드, 노르웨이, Shell Global Solutions International BV, 스페인, 스웨덴, 스위스, 네덜란드, 영국, UNIDO, 미국등 25개국 ( 기관 ) 이참여하고있다. 현재진행중인 Task는수소커뮤니티 (Task 29: Distributed and Community Hydrogen), 국제수소시스템분석 (Task 30 : Global Hydrogen Systems Analysis), 수소기반에너지저장 (Task 32 : H2 Based Energy Storage), 에너지활용을위한지역수소공급연구 (Task 33 : Local H2 Supply for Energy Applications), 에너지및환경을위한생물학적수소연구 (Task 34 : Biological Hydrogen for Energy and Environment), 재생에너지수소생산연구 (Task 35 : Renewable Hydrogen Production), 전과정안정성평가 (Task 36 : Life Cycle Sustainability Assessment), 수소안전성 (Task 37 : Hydrogen Safety), 수소발전 (Task 38 : Power to Hydrogen) 등 9개이며현재해양수소연구방안에대해 Task 신설을고려중이다. 우리나라는 2005년 9월동기술협력프로그램에가입하여 Task 33, Task 34에참여중이다. ( 라 ) Geothermal( 지열에너지 ) 기술협력프로그램지열에너지자원의이용증진과지원을위해 1997년 3월시작된프로그램으로우리나라를비롯하여호주, EC, 프랑스, 스페인재생에너지협회 (APPA), 독일, 아이슬란드, 이탈리아, 일본, 멕시코, 뉴질랜드, 노르웨이, ORMAT Technologies, 스위스, 영국, 미국등 16 개국 ( 기관 ) 이참여하고있다. 현재진행중인세부프로그램은지열에너지개발의환경영향 (Annex 1 : Environmental Impacts of Geothermal Energy Development), 지열에너지직접이 용 (Annex 8 : Direct Use of Geothermal Energy), 데이터수집과정보 (Annex 10 : Data Collection and Information), 심부화산지열시스템 (Annex 12 : Deep Roots of Volcanic Geothermal Systems), 지열신기술연구 (Annex 13 : Emerging Geothermal Technologies) 등 5개이다. 우리나라는국내지열에너지탐사와개발에대한선진경험및기술자료획득을위해지질자원연구원에서 2005년 9월지열에너지프로그램에공식가입하였으며, Annex 8, 10, 13에참여하고있다. ( 마 ) SolarPACES( 태양열발전및화학에너지시스템 ) 기술협력프로그램태양열발전시스템의개발과시장개척을위한주요현안이슈논의및기술정보교류를목적으로하는기술협력프로그램으로서우리나라를비롯하여알제리, 호주, 오스트리아, 브라질, 중국, 이집트, EC, 프랑스, 독일, 그리스, 이스라엘, 이탈리아, 멕시코, 모로코, 남아공, 스페인, 스위스, UAE, 미국등 20개국 ( 기관 ) 이참여하고있다. 현재진행중인 Task는태양열발전시스템 (Task 1 : Solar Thermal Electric Power Systems), 태양열화학연구 (Task 2 : Solar Chemistry Research), 태양기술적용 (Task 3 : Solar Technologies and Advanced Applications), 산업공정용태양열 (Task 4 : Solar Heat for Industrial Processes), 태양열자원평가와예측 (Task 5 : Solar Resource Assessment and Forecasting), 태양에너지, 수처리및적용 (Task 6 : Solar Energy & Water Processes and Applications) 등 6개이다. 우리나라는주요기술선도국과의기술정보교류를통해태양열발전기술을조기확보하고, 해외프로젝트에참여기회를확대하기위해 2008년 3월에동기술협력프로그램에가입했다. 세부프로그램에는 Task 1과 Task 2에참여하고있다. ( 바 ) Bioenergy( 바이오에너지 ) 기술협력프로그램바이오에너지의생산과지속가능한이용확대, 비용경쟁력확보를목적으로 1978 년시작된기술협력프로그램으로서우리나라를비롯하여호주, 오스트리아, 벨기에, 브라질, 캐나다, 크로아티아, 덴마크, EC, 핀란드, 프랑스, 독일, 아일랜드, 이탈리아, 일본, 네덜란드, 뉴질랜드, 노르웨이, 남아공, 스웨덴, 스위스, 영국, 미국등 23개국 ( 기관 ) 이참여하고있다. 720 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 721

375 현재진행중인 Task 는바이오매스의연소및혼소 (Task 32 : Biomass Combustion and Co-firing), 바이오매스및폐기물가스화 (Task 33 : Gasification of Biomass and Waste), 직접열화학적액화연구 (Task 34 : Direct Thermochemical Liquefaction), 고형폐기물관리시스템으로부터에너지회수 (Task 36 : Integrating Energy Recovery into Solid Waste Management), 바이오가스에너지 (Task 37 : Energy from Biogas), 바이오매스및바이오에너지의기후변화영향 (Task 38 : Climate Change Effects of Biomass and Bioenergy Systems), 바이오매스로부터액체바이오연료상용화 (Task 39 : Commercialising Conventional and Advanced Liquid Biofuels from Biomass), 바이오기반경제지원을위한지속가능바이오매스시장과국제바이오매스무역 (Task 40 : Sustainable biomass markets and international bioenergy trade to support the biobased economy), 미래바이오사회에서의바이오연료정제 (Task 42 : Biorefining in a future BioEconomy), 에너지시장을위한바이오매스원료 (Task 43 : Biomass Feedstocks for Energy Markets) 등 10 개이며 1개의특별 Task에서과거종료된 Task 41의하부프로젝트 3개를운영하고있다. 우리나라는 2010 년 3월에동기술협력프로그램에가입했으며, Task 37과 Task 39 에참여하고있다. 다. 수소연료전지경제국제파트너쉽 (IPHE) 협력사업 (1) 개요 2003년 4월 IEA 각료회의에서미국에너지부 (DOE) 장관이수소경제국제파트너쉽 (International Partnership for the Hydrogen Economy) 의설립을제안하면서발의가되었고, 같은해 11월에창설되었으며, 우리나라는창립회원국으로가입하였다. 현재우리나라를비롯하여호주, 오스트리아, 브라질, 캐나다, 중국, 프랑스, 독일, 아이슬란드, 인도, 이탈리아, 일본, 네덜란드, 노르웨이, 러시아, 남아공, 영국, 미국등 18개국과 EC가참여중으로수소경제구현을위한효과적실행방안마련및조직구성을목표로수소 연료전지분야협력을추진하고있다. 2009년 12월에 International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy로조직명을변경하였다. IPHE 조직은운영위원회 (Steering Committee: SC) 로 IPHE의전반적인정책방향 에대한우선순위를결정하고다양한활동프로그램을검토하는심의기구의역할을 수행한다. 수소 연료전지관련동기구에서는회원국수소 연료전지협력프로그램의 모니터링, 연구개발 실증협력방안제시, 정책결정에대한기술적평가자료제공과수 소연료전지의코드 표준화관련협력등을추진하고있다. IPHE 사무국은회원국간의연락및정보제공을담당하며한국은 '07 년부터 '09 년까지부의장국으로서활동하였다. 운영위원회 (Steering Committee) 주요논의주제 실증코드및표준화교육 (2) 활동현황 [ 그림 4-29] IPHE 조직도 사무국 (Secretariat) 프로젝트계획 추진 - 수소 연료전지정책 비용보고서등 우리나라는각각연 2 회씩개최되는운영위원회와실행연락위원회에참석하고있으며 각종수소 연료전지관련워크숍과실무그룹회의에도전문가를중심으로지속적으로 참여하고있다. 라. APEC 신 재생에너지협력사업 아시아태평양경제협력체 (APEC : Asia-Pacific Economic Cooperation) 협력활동 은신 재생에너지기술전문가그룹 (EGNRET : Expert Group on New and Renewable Energy Technologies) 활동을해오고있다. 에너지실무위원회 (EWG : Energy Working Group) 산하전문가그룹중하나인 EGNRET 는 1992 년에너지실무위원회의결정으로신 재생에너지기술개발및이용촉진을 위해결성되었다. EGNRET 에서는정보교환과신 재생에너지기술의상업화촉진, 재정지 원, 기술협력등을위한협력프로젝트를추진하고있다. 최근저탄소모델타운, 에너지분 산, 전기자동차보급, 신 재생에너지보급을위한금융인센티브제도논의등협력프로젝 722 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 723

376 트등이회원국간추진되고있다. 우리나라는 1993 년부터한국에너지공단을중심으로 EGNRET 회의에참석하고있으며 '13 년부터부의장국으로활동중에있다. EGNRET 회의는연 2회개최되며우리나라는회원국에신 재생에너지정책정보를제공하는등지속적인협력을추진하고있다. 2. 양자간협력사업가. 한-독협력사업독일은신 재생에너지기술및이용분야에서선도국으로풍력, 태양에너지, 수소연료전지분야등다양한분야에서세계최고의기술수준을보유하고있다. 독일과의교류가본격적으로시작이된것은 2005 년 4월에너지효율향상과신 재생에너지분야협력을위한한국에너지공단과독일에너지공사 (dena) 간의양해각서 (MOU) 가체결된이후부터이다. 같은해 11월한국과독일의신 재생에너지정보교류및양국기업체간기술협력을위한 한 독신 재생에너지공동세미나 개최를시작으로 2008 년까지동세미나를개최하여양국민간및정부관련기관간교류행사의대표적인사례로자리매김하였으며, 2006 년 2월독일노르드라인베스트팔렌주 ( 이하 NRW주 ) 경제에너지부와신 재생에너지와기후변화대응을위한 MOU 를체결하였다. 2007년에는한국에너지공단이주관하는 2007 에너지대전 에 NRW주경제에너지부장관을대표로하는대규모사절단이방한하는등지속적인협력이이루어졌다. 특히, 2009 년 2월에는 NRW주와한 독태양에너지협력포럼및기업상담회를성황리에개최함으로써국내관련기업인들과독일기업체와의협력관계구축에기여하기도하였다. 이후 2012 년에는독일인터솔라전시회한국관지원 (15 개기업 ) 하고, '13 년에는수출, 투자유치, 기술제휴등총 30여건의계약체결성과가있었다. '12년후줌전시회에서는한국관을운영, 한국 10 개社와유럽 34개社가참여, 총 42건의협력가능사업을발굴하였다. 또한후줌전시회에서한-유럽 Wind Power Plaza 포럼을개최, 유럽기업관계자를포함약 100여명이참석하여한국풍력산업 정책에대한유럽산업계의높은관심을확인하였고, 유럽에한국의정책우선순위및산업 기술역량을홍보하고한-유럽간풍력네트워크구축에좋은기회를마련하는등의성과를거두었다. 이후 InterSolar 전시회에지속적으로한국관운영및우리기업의비즈니스상담회를개최하는등양국은지속적협력을추진하고있다. 나. 한-UAE 협력사업세계석유부국인아랍에미레트 (UAE) 는향후미래핵심성장원동력으로서청정에너지개발에그목표를두고, 기술확보및이용 보급확대를위한노력을경주하고있다. 우리나라는 2009 년 12월, UAE와원자력분야에서의협력과함께신 재생에너지분야에서도협력강화를위한 MOU 를체결하였으며, '10 년부터세계미래에너지정상회의와전시회에정부대표단파견및전시회한국관운영 비즈니스상담회개최등, 한국의재생에너지정책 기술홍보를통해 UAE뿐아니라중동국가에진출할수있는교두보를마련하고있다. 다. 기타협력사업오만, 요르단, 포르투갈, 폴란드, 에티오피아등과양국신 재생에너지동반성장의기틀마련을위한핵심정책, 산업역량을포함한친환경에너지타운, 에너지자립섬등다양한분야에서협력가능성을확인하였다. 또한국제기구활동성과보고회의개최, 해외정책, 현황보고서배포등국제협력활동성과및정보를대외공람하여최신글로벌신 재생에너지정책 산업 기업정보등한국의신 재생에너지보급활성화및국내기업의해외진출을돕기위해노력하고있다. 724 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 725

377 제 3 절해외진출지원사업 1. 개요 신 재생에너지해외진출지원사업은신 재생에너지중소 중견기업의수출및해외수주 를촉진하여폭발적인성장세를보이고있는세계시장을선점하기위하여 '11 년부터정부 지원하에해외인증획득, 해외시장타당성조사, 해외유망전시회참가지원, 신 재생에너지전문국제전시회개최, 신 재생에너지해외프로젝트타당성조사지원등국내신 재생에너지기업의해외진출기반을조성하기위한사업을추진하고있다. 2. 추진근거및절차 가. 사업추진근거 ㅇ신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법제10 조 ( 조성된사업비사용 ) 및제31 조 ( 신 재생에너지센터 ) ㅇ신 재생에너지산업발전전략 ('10년 10월 ) 보고 - 신 재생에너지성장동력화를통해 '15년주력수출산업 (500 억불 ) 으로성장할수있도록총력지원하고태양광, 풍력분야를 2015 년까지세계시장점유율 15% 달성할계획 나. 사업추진절차 사업공고 산업통상자원부 신청서접수한국에너지공단신 재생에너지센터 평가 평가위원회 선정 협약체결한국에너지공단신 재생에너지센터 ㅇ사업공고후, 지원접수된사업계획서평가 ( 서면 공개 ) 를통해선정하고, 선정된과제에한해협약을체결하여세부지원사업내용에따라지원을받아수행하도록되어있다. 사업계획공고사업계획수립및공고 과제신청접수우편접수및방문접수 신규과제평가서류검토완료후평가위원회평가진행 평가결과보고평가결과통보 공시및종합평가결과보고 협약체결전담기관, 주관기관간협약체결 중간평가세부사업별사업수행계획에따른중간보고및평가 최종평가사업종료후최종보고및평가 사업비정산세부사업별사업비사용실적보고및정산 성과활용사업결과에따른성과및실적관리 [ 그림 4-30] 해외진출지원사업사업추진절차 3. 추진내용가. 사업내용신 재생에너지해외진출지원사업은크게해외진출기반조성사업과해외타당성조사사업으로나누어져있으며, 총 8개의세부사업을진행하였으며, '16 년현재 5개세부사업을운영하고있다. 1 해외시장조사및프로젝트발굴지원사업 : 신 재생에너지해외시장조사를통한신규프로젝트발굴및국내기업의해외진출기반조성 2 해외설비인증획득지원 : 신 재생에너지설비의해외인증획득소요비용지원 3 해외시장개척지원 : 국내신 재생에너지기업의국제전시회개별 단체참가지원 726 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 727

378 및수출상담회등을통한제품홍보및수출활성화도모 4 전문가해외연수 교육지원 : 신 재생에너지전문가의해외전문기관연수및교 육수료지원을통한전문인력양성 5 국제전시회개최지원 : 신 재생에너지대전 (Renewable Energy Korea) 개최비용 지원 6 신 재생에너지해외진출지원센터운영 : 신 재생에너지협회내에해외진출지원 센터설치 운영 7 해외타당성조사지원 : 해외유망신 재생에너지프로젝트의타당성조사 (Feasibility Study) 지원 8 해외상용화지원 : 개도국현지상황에맞는신 재생에너지적정기술적용및 실적자료축적을통해향후유사프로젝트사업성검증및국내기업의현지 수주기반마련 나. 연도별지원실적 ㅇ 2011 년도사업예산 : 총 90 억원 < 표 4-40> 2011 년도해외진출지원사업지원내역 세부사업명 해외시장조사및프로젝트발굴신 재생에너지설비해외인증획득지원 해외시장개척지원 전문가해외연수 교육 신 재생에너지국제전시회개최지원 해외프로젝트타당성조사지원 지원실적 ㅇ해외시장조사및프로젝트발굴 11 건지원 ㅇ해외인증획득 21 건지원 ㅇ해외전시회단체참가 6회ㅇ해외전시회개별참가 10건ㅇ시장개척단파견 바이어초청수출상담회 8회ㅇ해외연수 3명ㅇ해외교육 77명지원 ㅇ신 재생에너지국제전시회개최 (127 개기업참가 ) ㅇ해외프로젝트타당성조사 25 건및해외수주활동지원 세부사업명 해외진출지원센터운영 ㅇ 2012 년도사업예산 : 총 91 억원 < 표 4-41> 2012 년도해외진출지원사업지원내역 세부사업명 해외시장조사및프로젝트발굴 신 재생에너지설비해외인증획득지원 해외시장개척지원 전문가해외연수 교육 지원실적 ㅇ중소기업 25 개사수출인큐베이션 (B2B 인프라구축및전문가자문지원 ) ㅇ해외시장정보지발간ㅇ수출금융및해외투자상담지원 지원실적 ㅇ해외시장조사및프로젝트발굴 17 건지원 ㅇ해외인증획득 21 건지원 ㅇ해외전시회단체참가 7 회ㅇ해외전시회개별참가 19 건ㅇ시장개척단파견 바이어초청수출상담회 7 회 ㅇ해외교육 21 명지원 신 재생에너지국제전시회개최지원ㅇ신 재생에너지국제전시회개최 (67 개기업참가 ) 해외프로젝트타당성조사지원 해외진출지원센터운영 ㅇ 2013 년도사업예산 : 총 40 억원 < 표 4-42> 2013 년도해외진출지원사업지원내역 세부사업명 신 재생에너지설비해외인증획득지원 해외시장개척지원 ㅇ해외프로젝트타당성조사 25 건및해외수주활동지원 ㅇ중소기업 25 개사수출인큐베이션 (B2B 인프라구축및전문가자문지원 ) ㅇ해외시장정보지발간ㅇ해외진출협의회운영ㅇ해외프로젝트입찰 계약 금융교육 ㅇ해외인증획득 14 건지원 지원실적 ㅇ해외전시회단체참가 4 회ㅇ시장개척단파견 바이어초청수출상담회 4 회 신 재생에너지국제전시회개최지원ㅇ신 재생에너지국제전시회개최 (79 개기업참가 ) 해외프로젝트타당성조사지원 ㅇ해외프로젝트타당성조사 20 건및해외수주활동지원 728 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 729

379 세부사업명 해외진출지원센터운영 ㅇ 2014 년도사업예산 : 총 45 억원 < 표 4-43> 2014 년도해외진출지원사업지원내역 세부사업명 신 재생에너지설비해외인증획득지원 해외시장개척지원 지원실적 ㅇ중소기업 18 개사해외수출전문가자문지원ㅇ해외시장정보지발간ㅇ해외진출세미나개최 ㅇ해외인증획득 10 건지원 지원실적 ㅇ해외전시회단체참가 4 회ㅇ해외전시회개별참가 6 건ㅇ시장개척단파견 바이어초청수출상담회 4 회 신 재생에너지국제전시회개최지원ㅇ신 재생에너지국제전시회개최 (144 개기업참가 ) 해외프로젝트타당성조사지원 해외진출지원센터운영 ㅇ 2015 년도사업예산 : 총 45 억원 < 표 4-44> 2015 년도해외진출지원사업지원내역 세부사업명 신 재생에너지설비해외인증획득지원 해외시장개척지원 ㅇ해외프로젝트타당성조사 18 건및해외수주활동지원 ㅇ중소기업 18 개사해외수출전문가자문지원ㅇ해외시장정보지발간 ㅇ해외인증획득 9 건지원 지원실적 ㅇ해외전시회단체참가 4 회ㅇ해외전시회개별참가 2 회ㅇ시장개척단파견 바이어초청수출상담회 4 회 신 재생에너지국제전시회개최지원ㅇ신 재생에너지국제전시회개최 (262 개기업참가 ) 해외프로젝트타당성조사지원 해외진출지원센터운영 해외상용화지원사업 ㅇ해외프로젝트타당성조사 19 건및해외수주활동지원 ㅇ중소기업해외진출자문 100건지원ㅇ해외시장정보지발간등해외시장정보제공ㅇ해외진출관련포럼또는세미나개최 (1건 ) ㅇ KEA-ADB 공동필리핀분산형전원개발을위한상용화사업실시 (1건 ) ㅇ 2016 년도사업예산 : 총 44.4 억원 < 표 4-45> 2016 년도해외진출지원사업지원내역 (`16. 5 월기준 ) 세부사업명 신 재생에너지설비해외인증획득지원 해외시장개척지원 신 재생에너지국제전시회개최지원 해외프로젝트타당성조사지원 해외진출지원센터운영 4. 향후추진계획 지원실적 ㅇ해외인증획득 5건지원ㅇ해외전시회단체참가 3회ㅇ바이어초청수출상담회 3회ㅇ신 재생에너지국제전시회개최예정 (' ~11 예정 ) ㅇ해외프로젝트타당성조사 3 건및해외수주활동지원 ㅇ중소기업해외진출자문 26 건지원ㅇ해외시장정보지발간등해외시장정보제공ㅇ해외진출관련포럼또는세미나개최 (1 건 ) ㅇ본사업은 '11년부터 '15 년까지해외신 재생에너지설비인증획득지원 ( 총 76건 ), 해외시장개척지원 (89 건 ), 해외타당성조사지원 ( 총 104 건 ), 해외상용화사업등의성과를거두어왔으며, ㅇ향후에도신 재생에너지기업의해외시장진출및수출산업화를촉진하기위해 5개세부사업 ( 해외신 재생에너지설비인증획득, 해외시장개척지원, 국제전시회개최, 타당성조사비용지원, 해외진출지원센터운영 ) 등관련사업을지속추진할예정이다. 730 제 4 편신 재생에너지산업육성및보급확대 제 3 장신 재생에너지국제협력및해외진출 731

380 부 록 제1장신 재생에너지주요통계 제2장신 재생에너지용어 2016 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER

381 국내분야 제 1 장신 재생에너지주요통계 01 국내신 재생에너지생산량현황 구분태양열태양광풍력수력해양지열바이오폐기물연료전지 ( 단위 : 천 toe) 합계 1 차에너지대비비중 (%) ' , 구성비 (%) ' , , 구성비 (%) ' ,335 5, , 구성비 (%) ' ,558 6, , 구성비 (%) ' ,822 6, , 구성비 (%) 국내신 재생에너지발전량현황 구분태양광풍력수력해양바이오폐기물연료전지 합계 ( 단위 : GWh) 총발전량대비비중 (%) ' , , 구성비 (%) ` , , , 구성비 (%) `12 1, , ,027 11, , 구성비 (%) '13 1,605 1,148 4, ,840 11, , 구성비 (%) '14 2,556 1,146 2, ,656 14, , 구성비 (%) 자료 ) 2014 년신 재생에너지보급통계 ( 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) 자료 ) 2014 년신 재생에너지보급통계 ( 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) 734 부록 제 1 장신 재생에너지주요통계 735

382 03 신 재생에너지생산량세부현황 ( 단위 : toe) 구분 '09 '10 '11 '12 '13 '14 총1 차에너지 ( 천toe) 243, , , , , ,938 신 재생에너지공급비중 (%) 신 재생에너지합계 (toe) 6,086,249 6,856,284 7,582,846 8,850,739 9,879,207 11,537,366 태양열 30,669 29,257 27,435 26,259 27,812 28,485 태양광 121, , , , , ,430 사업용 101, , , , , ,975 자가용 20,682 29,120 39,102 57,644 69,696 97,455 풍력 147, , , , , ,847 사업용 146, , , , , ,223 자가용 1,102 1,113 1, ,065 1,624 수력 606, , , , , ,186 사업용 606, , , , , ,882 자가용 ,217 1,304 해양 ,246 98, , ,848 지열 22,126 33,449 47,833 65,277 86, ,472 바이오 580, , ,363 1,334,724 1,558,492 2,821,996 구분 '09 '10 '11 '12 '13 '14 폐기물 4,558,131 4,862,296 5,121,534 5,998,509 6,502,414 6,904,733 폐가스 2,015,279 2,114,825 2,175,167 2,999,138 3,343,253 4,148,491 산업폐기물 802, , , , , ,801 생활폐기물 58,455 94, , , , ,178 대형도시쓰레기 660, , , , , ,420 시멘트킬른보조연료 543, , , , , ,114 RDF/RPF/TDF 45,393 93, , , ,419 - SRF ,935 정제연료유 260, , , , , ,794 폐목재 172, , 연료전지 19,193 42,346 63,344 82, , ,369 사업용 17,578 40,436 60,730 78, , ,714 자가용 1,615 1,911 2,614 3,523 4,068 4,655 자료 ) 2014 년신 재생에너지보급통계 ( 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) 주1) '11 년부터폐목재는폐기물에서바이오로분류변경 주2) '03년부터수력에대수력 (10MW 초과 ) 포함 주3) TDF는 '11 년부터추가됨 주4) '14 년부터 RDF/RPF/TDF 는 SRF로대체조사 주5) '14 년부터우드칩, 목재펠릿중일부는 Bio-SRF로대체분류 바이오가스 50,865 80,343 91, , , ,937 매립지가스 128, , , ,073 97,497 79,918 바이오디젤 254, , , , , ,699 우드칩 20, , , , , ,687 성형탄 24,102 23,053 24,591 23,857 23,517 24,927 임산연료 49,309 23,419 23,665 56,481 49,622 5,163 목재펠릿 53,577 23,766 50, , , ,215 폐목재 , , , ,142 흑액 , , ,304 하수슬러지고형연료 ,159 37,574 41,477 Bio-SRF ,270 바이오중유 , 부록 제 1 장신 재생에너지주요통계 737

383 04 신 재생에너지발전량세부현황 ( 단위 : MWh) 구분 '09 '10 '11 '12 '13 '14 총발전량 433,603, ,660, ,527, ,190, ,098, ,248,948 양수발전 2,827,991 2,789,934 3,232,985 3,683,262 4,104,661 5,068,129 신재생공급비중 (%) 신재생총발전량 4,617,886 5,889,553 17,345,647 19,498,064 21,437,822 26,882,190 사업용 4,508,680 5,731,501 12,712,004 12,768,554 15,348,683 20,910,666 자가용 109, ,052 4,633,643 6,729,510 6,089,139 5,971,524 태양광 566, , ,198 1,103,227 1,605,182 2,556,300 사업용 469, , , ,602 1,302,158 2,132,582 자가용 96, , , , , ,718 풍력 685, , , ,760 1,148,179 1,145,557 사업용 680, , , ,447 1,143,549 1,138,496 자가용 5,125 5,179 5,238 4,313 4,630 7,061 수력 2,821,530 3,685,090 4,490,107 3,862,087 4,228,112 2,753,924 사업용 2,821,157 3,684,075 4,488,929 3,860,364 4,222,822 2,748,254 자가용 373 1,015 1,178 1,723 5,290 5,670 해양 - 1,039 52, , , ,172 사업용 - 1,039 52, , , ,172 바이오 455, , ,623 1,027,251 1,839,568 4,656,237 사업용 455, , , ,430 1,366,716 4,225,476 자가용 - 7,528 54, , , ,761 바이오가스 6,814 17,401 44,860 38,973 99,810 94,930 사업용 6,814 9,873 20,263 15,461 37,480 47,507 자가용 - 7,528 24,597 23,512 62,330 47,423 매립지가스 448, , , , , ,024 사업용 448, , , , , ,543 자가용 ,481 우드칩 - - 8,728 88, , ,168 사업용 - - 8,728 23,057 62, ,908 자가용 ,003 57, 목재펠릿 , ,539 2,764,069 사업용 , ,539 2,764,069 폐목재 ,221 40, ,215 90,472 구분 '09 '10 '11 '12 '13 '14 사업용 ,168 99,211 - 자가용 ,221 8,366 79,004 90,472 흑액 , , ,248 자가용 , , ,248 하수슬러지고형연료 , , ,307 사업용 , , ,307 Bio-SRF ,254 사업용 ,377 자가용 ,877 바이오중유 ,765 사업용 ,765 폐기물 ,203,907 11,737,151 11,554,426 14,334,944 사업용 - - 5,825,528 5,652,440 6,268,771 9,250,869 자가용 - - 4,378,379 6,084,711 5,285,655 5,084,075 폐가스 - - 9,862,615 11,162,731 11,092,956 13,737,289 사업용 - - 5,568,052 5,459,106 6,060,450 8,924,777 자가용 - - 4,294,563 5,703,625 5,032,506 4,812,512 산업폐기물 ,713 27,598 23,410 66,381 사업용 ,708 4,600 11,613 51,158 자가용 ,005 22,998 11,797 15,223 생활폐기물 , , , ,469 사업용 ,298 57,725 92, ,300 자가용 - - 8,410 42,972 88, ,169 대형도시쓰레기 , , , ,230 사업용 , ,165 85,740 61,059 자가용 , , , ,171 RDF/RPF/TDF ,844 18,111 - 사업용 ,844 18,111 - SRF 111,575 사업용 111,575 연료전지 89, , , , , ,056 사업용 81, , , , , ,817 자가용 7,511 8,888 12,158 15,317 17,688 20,239 자료 ) 2014 년신 재생에너지보급통계 ( 한국에너지공단신 재생에너지센터, ) 주1) 총발전량은양수발전포함이며, 사업자 + 상용자가 + 신재생소규모자가용합계임 주2) 수력은양수발전제외 주3) '14년부터 RDF/RPF/TDF 는 SRF로대체조사 주4) '14년부터우드칩, 목재펠릿중일부는 Bio-SRF로대체분류 738 부록 제 1 장신 재생에너지주요통계 739

384 05 주요국의신 재생에너지생산량현황 ('13 년기준 ) ( 단위 : 천 toe) 구분 OECD 한국캐나다덴마크프랑스독일 1 차에너지 5,299, , ,198 17, , ,658 재생에너지 합계 477,960 2,654 47,767 4,377 23,321 33,348 비중 (9.0%) (1.0%) (18.9%) (25.1%) (9.2%) (10.5%) 수력 지열 태양광 태양열 해양 풍력 바이오 재생폐기물 121, , ,062 1,978 (25.4%) (13.9%) (70.5%) (0.0%) (26.0%) (5.9%) 31, (6.6%) (3.3%) (0.0%) (0.1%) (1.0%) (0.4%) 9, ,667 (2.1%) (5.2%) (0.1%) (1.0%) (1.7%) (8.0%) 8, (1.7%) (1.1%) (0.1%) (0.5%) (0.4%) (1.7%) (0.0%) (1.6%) (0.0%) (0.0%) (0.2%) (0.0%) 37, ,379 4,447 (7.9%) (3.7%) (2.1%) (21.9%) (5.9%) (13.3%) 254,522 1,544 12,925 2,850 13,959 20,600 (53.3%) (58.2%) (27.1%) (65.1%) (59.9%) (61.8%) 14, ,173 2,926 (3.0%) (13.1%) (0.2%) (11.3%) (5.0%) (8.8%) 비재생폐기물 23,961 2, ,268 4,107 재생 + 비재생폐기물 합계 501,921 5,465 47,940 4,781 24,590 37,455 비중 (9.5%) (2.1%) (18.9%) (27.4%) (9.7%) (11.8%) 구분호주이탈리아일본스페인영국미국 1 차에너지 129, , , , ,952 2,188,363 재생에너지 합계 7,787 26,368 20,212 17,409 10, ,121 비중 (6.0%) (17.0%) (4.4%) (14.9%) (5.3%) (6.4%) 수력 지열 태양광 태양열 해양 풍력 바이오 재생폐기물 1,563 4,539 6,713 3, ,294 (20.1%) (17.2%) (33.2%) (18.2%) (4.0%) (16.5%) - 5,015 2, ,638e (0.0%) (19.0%) (11.9%) (0.1%) (0.0%) (6.1%) 328 1,857 1,228e ,260e (4.2%) (7.0%) (6.1%) (4.1%) (1.7%) (0.9%) , ,650 (4.0%) (0.6%) (1.6%) (11.3%) (1.9%) (1.2%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) 630 1, ,636 2,445 14,595 (8.1%) (4.9%) (2.2%) (26.6%) (24.2%) (10.3%) 4,958 12,681 8,459 6,768 6,217 88,072 (63.7%) (48.1%) (41.9%) (38.9%) (61.5%) (62.4%) ,613 (0.0%) (3.1%) (3.2%) (0.8%) (6.8%) (2.6%) 비재생폐기물 96 1,138 2, ,675 재생 + 비재생폐기물 합계 7,883 27,506 22,252 17,555 10, ,796 비중 (6.1%) (17.7%) (4.9%) (15.0%) (5.7%) (6.7%) 자료 ) Energy Balances of OECD Countries (IEA, ) * 비중은 1차에너지중차지하는비중, ( ) 내의 % 는재생에너지합계 (100%) 에서차지하는비중임 * 합계는반올림으로인해계산오차가있을수있음 740 부록 제 1 장신 재생에너지주요통계 741

385 06 주요국의신 재생에너지발전량현황 ('13 년기준 ) ( 단위 : GWh) 구분 OECD 한국캐나다덴마크프랑스독일 1 차에너지 10,796, , ,808 34, , ,374 재생에너지 합계 2,296,477 8, ,097 15,989 96, ,366 비중 (21.3%) (1.6%) (62.8%) (46.0%) (17.0%) (24.3%) 수력 지열 태양광 태양열 해양 풍력 바이오 재생폐기물 1,413,229 4, , ,489 22,998 (61.5%) (48.8%) (95.8%) (0.1%) (73.0%) (15.1%) 46, (2.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.1%) 114,816 1, ,661 31,010 (5.0%) (18.3%) (0.1%) (3.2%) (4.8%) (20.4%) 5, (0.2%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (5.5%) (0.0%) (0.0%) (0.4%) (0.0%) 438,941 1,149 11,594 11,123 16,033 51,708 (19.1%) (13.1%) (2.8%) (69.6%) (16.6%) (33.9%) 245,480 1,109 5,225 3,461 3,104 41,154 (10.7%) (12.6%) (1.3%) (21.6%) (3.2%) (27.0%) 31, ,828 5,416 (1.4%) (1.7%) (0.0%) (5.5%) (1.9%) (3.6%) 비재생폐기물 39, ,986 6,578 재생 + 비재생폐기물 합계 2,336,121 9, ,177 16,704 98, ,944 비중 (21.6%) (1.7%) (62.8%) (48.1%) (17.4%) (25.3%) 구분호주이탈리아일본스페인영국미국 1 차에너지 248, ,909 1,038, , ,256 4,286,903 재생에너지 합계 31, , , ,667 53, ,591 비중 (12.6%) (38.9%) (13.0%) (38.9%) (15.1%) (12.6%) 수력 지열 태양광 태양열 해양 풍력 바이오 재생폐기물 18,171 52,774 78,063 36,780 4, ,856 (58.1%) (47.1%) (57.7%) (33.8%) (8.8%) (50.0%) 1 5,659 2, ,422 (0.0%) (5.1%) (1.9%) (0.0%) (0.0%) (3.4%) 3,813 21,589 14,280e 8,297 2,036 14,647e (12.2%) (19.3%) (10.6%) (7.6%) (3.8%) (2.7%) ,395-1,014 (0.0%) (0.0%) (0.0%) (4.0%) (0.0%) (0.2%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) (0.0%) 7,328 14,897 5,201 53,903 28, ,713 (23.4%) (13.3%) (3.8%) (49.6%) (53.0%) (31.3%) 1,944 14,886 32,107 4,697 16,508 58,519 (6.2%) (13.3%) (23.7%) (4.3%) (30.8%) (10.8%) - 2,207 3,085e 595 1,987 8,420 (0.0%) (2.0%) (2.3%) (0.5%) (3.7%) (1.6%) 비재생폐기물 - 2,294 5, ,297 11,232 재생 + 비재생폐기물 합계 31, , , ,262 55, ,823 비중 (12.6%) (39.7%) (13.6%) (39.1%) (15.7%) (12.9%) 자료 ) Energy Balances of OECD Countries (IEA, ) * 비중은총발전량중차지하는비중, ( ) 내의 % 는재생에너지합계 (100%) 에서차지하는비중임 * 합계는반올림으로인해계산오차가있을수있음 742 부록 제 1 장신 재생에너지주요통계 743

386 07 '14 년국가별태양광보급현황 08 '14 년국가별풍력보급현황 순위 국가 신규 (MW) 비중 (%) 국가 누적 (MW) 비중 (%) 1 중국 10, 독일 38, 일본 9, 중국 28, 미국 6, 일본 23, 영국 2, 이탈리아 18, 독일 1, 미국 18, 프랑스 프랑스 5, 호주 스페인 5, 한국 영국 5, 남아공 호주 4, 인도 벨기에 3, 캐나다 인도 2, 태국 그리스 2, 네덜란드 한국 2, 대만 체코 2, 이탈리아 캐나다 1, 기타국가 1, 기타국가 15, 합계 38, 합계 177, 자료 ) Snapshot of Global PV (IEA-PVPS ) 2014년 순위 국가 신규 (MW) 비중 (%) 국가 누적 (MW) 비중 (%) 1 중국 23, 중국 114, 독일 5, 미국 65, 미국 4, 독일 39, 브라질 2, 스페인 22, 인도 2, 인도 22, 캐나다 1, 영국 12, 영국 1, 캐나다 9, 스웨덴 1, 프랑스 9, 프랑스 1, 이탈리아 8, 터키 브라질 5, 멕시코 스웨덴 5, 호주 포르투갈 4, 남아공 덴마크 4, 칠레 폴란드 3, 폴란드 호주 3, 덴마크 한국 한국 튀니지 기타국가 3, 기타국가 34, 합계 51, 합계 369, 자료 ) Global Wind Report Annual Market Update(GWEC, ) 744 부록 제 1 장신 재생에너지주요통계 745

387 제 2 장신 재생에너지용어사전 고온성미생물 에서활동할수있는미생물로서대표적인것으로메탄발효용, 온천에 서서식하는미생물등 가스하이드레이트 (Gas Hydrate) 천연가스가저온 고압하에서응고한드라이아이스형고체물질로석유, 가스의대체연료를말하며, 미국, 일본등주요선진국은 2015 년상업생산목표로연구개발중 ( 전세계추정매장량약 10조톤 ) 가스화복합발전 (IGCC) 석탄, 중질잔사유등의저급원료를고온, 고압하에서가스화시켜일산화탄소 (CO) 와수소 (H2) 가주성분인가스를제조하여정제한후가스터빈및증기터빈을구동하는발전기술 가정용연료전지시스템 (Residential Power Generator) 가정용으로사용되는 1~3kW급의연료전지로주로고분자전해질연료전지 (PEMFC) 와고체산화물연료전지 (SOFC) 를중심으로개발되고있음 감축목표 (QELROs:Quantified Emission Limitation and Reduction Objectives) 기준년도의온실가스배출량과대비, 양적으로설정된배출목표를의미함. 현행교토의정서는각국의사정에따라 '90년배출량대비 8% 감축에서부터 10% 증가까지허용함 개질기 (Reformer) 화석연료인천연가스, 메탄올, 석탄, 석유등을수소연료로변환시키는장치 결정결정이란물질을구성하는원자가일정한규칙성을가지고배열되어있는상태 ( 금속이나수정과같은고체 ) 공공기관신 재생에너지이용의무화국가및공공기관이발주하는건축연면적 1,000 m2이상의신축 증축 개축건물에대하여예상에너지사용량의 18%('16 년기준 ) 이상을신 재생에너지설비로공급토록의무화한제도 공기에의한분리법혼합폐기물을각종류별로분류할때밀도를이용하는방법으로서혼합된폐기물을임의의높이에서낙하시키면서낙하방향과직각방향으로빠른속도의공기를분사하여낙하하는폐기물들을분류함. 이때낙하되는폐기물들은밀도에따라서공기에의한이동거리가다르게되므로밀도별로분리됨 관세경감신 재생에너지생산용및이용기자재 ( 동기자재제조용기계및기구를포함 ) 로서, 산업자원부장관또는산업통상자원부장관이지정하는기관의장이규격및용도를확인한것에한하여, 4개분야 ( 태양열, 태양광, 풍력, 연료전지 ) 26개품목의물품에대해해당관세액의 100 분의 65를경감하는제도 광전효과 ( 광기전력효과 ) 반도체에빛을비추면원자핵에결합되어있던전자가빛에너지를흡수하여자유로운상태가되는데이렇게된전자를 " 자유전자 " 라고하며, 이러한자유전자에의해서재료내부에서전압의차이가생기게되는데이러한반도체를외부회로와연결시키면전기를얻을수있게된다. 이현상을광기전력효과라고함 교류방향이주기적으로변하는전류또는전압. 방향이일정한직류에대응하는말로, 교류는변압기에의해서거의손실없이전압을바꿀수있어송전에편리함 746 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 747

388 교토의정서교토회의에서채택된의정서로법적구속력을갖는국제적합의서로, 총 27 조와부속서로구성 궁극가채매장량석유와가스가지하저유암층 ( 貯留岩層 ) 에존재하는양을매장량이라하지만, 실제로유전을개발한경우, 지표로추출해낼수있는가채매장량은실존하는석유총매장량의일부에지나지않음. 이중에서채취의경제적기술적조건을무시하고물리적으로추출이가능한매장량을궁극가채매장량 ( 穹極加採埋藏量 ) 이라부르고있음 기준년도 (Historical Base Year) 감축목표설정시이용되는특정연도를지칭함. 선진국의경우 '90 년을기준년도로사용함 나노재료 3차원적으로볼때적어도한변의길이가 100나노미터이하크기의물질. 두께가 5나노미터인판상형태의점토판이나나노미터크기의세공 (fine-pore) 을가진물질도포함 날개바람이갖고있는에너지를기계적인에너지로변환시키는장치 그린라운드 (Green Round) 그린라운드란환경과무역의연계에관한다자간협상이란뜻으로사용되는것으로, 이는환경보호를목적으로하는환경정책수단의효율성을높이기위해무역규제조치를시행하는환경정책과무역의연계를의미하는용어이며, '91 년미국상원의원 M. Baucus 가워싱턴의국제경제연구소에서행한연설에서최초사용한용어임 그린빌리지 (Green Village) 신 재생에너지로필요한에너지를자급자족하는약 10호이상규모의환경친화적인시범마을 기계에의한자동분리법혼합폐기물을각종류별로분류하기이전에크기별로 1차로분류하는방법중의한가지로치밀도가다른여러가지체를통과시키면서각크기별로분류하는법 납사, 나프타 (Naphtha) 넓은의미로는휘발성석유류를총칭하며, 좁은의미로는원유에서직접생산되는유분으로, 납사의증류구간은 30 ~210 이며분자당 4 내지 12개의탄소를포함하고있는석유제품으로서개질하여휘발유로도전환될수있음. 우리나라에서는방향족 (BTX) 과올레핀 (NCC) 을생산하기위해투입하는중요한석유화학의원료임. 외국에서는이의생산을위해중질중유, LPG, 천연가스, 정제가스, 디젤등도많이사용되고있음. 납사는석유화학산업의주요원료이며우리나라석유화학산업은세계적으로도큰규모를자랑하고있음. 이에따라우리나라는연간 1억 bbl의납사 ('03 년기준 ) 를순수입하고있음. 정유부문 ( 국내생산및수입 ) 으로부터납사를공급받은석유화학부문은이를 NCC공정 ( 올레핀 ) 과 BTX공정 ( 방향족탄화수소 ) 에서증기분해하여에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔등고부가가치의기초석유화학제품을생산함. 이중끓는점이 100 이하인것을경질납사 (Light Straight Run Naphtha, HSR) 라함 기준배출량 (Baseline) 당사국의배출량추이 (Trends) 를의미함. 기준배출량은경제성장률, 에너지사용증가율, 그리고에너지효율개선및에너지절약등의요인에의해증가, 감소혹은일정한추세를보임. 특히공동이행 (JI), 청정개발체제 (CDM) 프로젝트수행결과가추가적인점을증명하기위해프로젝트이행이전의기준배출량이결정되어야함 너셀 (Nacelle) 풍력발전기에서발전기가받는공기의흐름 ( 바람 ) 을조정하기위한일종의덮개로 타워의상부에위치함 748 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 749

389 녹색가격제도 재생에너지를사용하여생산된전력 ( 녹색전력 ) 을소비자에게일반전력보다높은가격 ( 녹색가격 ) 으로판매하는제도 데이라이트필름 (Daylight film) 태양광아래에서사용하는옥외용필름. 데이라이트란태양광과하늘등에서비치 는반사광의광원을모두합친것 다결정실리콘태양전지다결정실리콘재료로만든태양전지를말하는것으로다결정실리콘은재료내부의원자가규칙적으로배열되어있는방향이서로다른부분으로구성되어있음. 따라서원자배열의불연속면이존재하게되고이러한불연속면때문에전력변환효율이단결정에비해낮다. 제조공정이간단하고대량생산이가능하여가격이저렴하다는장점이있음 단결정실리콘태양전지단결정실리콘재료로만든태양전지를말하는것으로재료내부의원자배열의방향이균일한상태이므로태양전지의전력변환효율이우수하나제조가격이비쌈 단위전지 (Unit Cell) 연료전지단위전지 (Cell) 는기본적으로전해질이함유된전해질판, 연료극 (anode), 공기극 (cathode), 이들을분리하는분리판등으로구성. 이단위전지 (Cell) 에서전력을인출하는경우통상 V 의낮은전압이생성되고, 단위전지를반복하여쌓으면연료전지스택이됨 독립발전사업자 (Independent Power Producer) 최종소비자에게전력을직접판매할수있는권한이없고도매시장이나소매망을가지고있는전력회사에전력을판매하는발전사업자. 우리나라에서는일반적으로전력시장에참여하지않고한전과전력수급계약 (PPA) 을체결하여한전에전력을판매하는발전사업자를말함 디젤발전경유를사용하는내연기관인디젤기관을발전기에연결하여전기를발생시키는방법 마이크로웨이브전자기파의일종으로서파장의크기는 3mm에서 1.3m 범위에있으며주로텔레비전이나라디오등의통신에사용됨 매립지가스 (Land Fill Gas: LFG) 쓰레기매립지에매립된폐기물중유기물질이혐기성분해과정에의해분해되어발생되는가스를말하며그성분은주로메탄 (CH4:40 60%) 과이산화탄소 (CO2: 30~50%) 로구성되어있음 메이저거대자본을배경으로채유에서판매에이르는각단계를세계적인규모로완전히장악하여종합경영을하는석유회사를메이저또는국제석유자본이라함 메탄발효 (Methane Fermentation ) 일반적으로대부분의유기물은혐기성균의공동작용에의하여분해되며, 메탄과이산화탄소를생성하는발효를말함. 제1 단계는복잡한화합물이간단한화합물특히저급지방산으로의분해이고제2 단계는메탄과이산화탄소의분해임. 메탄발효는제2 단계분해를말하며이것에관여하는세균을메탄세균이라고총칭함. 발효온도는중온과고온이있고, 후자의경우전자보다유기물의분해속도가빠름. 도시발기물의메탄분해소화에의한환경오염방지및에너지절약효과를얻을수있음 모듈모듈이란보통 개의태양전지를연결한것을말하며이러한모듈을연결하여어레이를제작함. 태양전지를모듈화하기위해서는모듈의광학적성질, 전기적성질을만족해야하며, 특히내구성, 신뢰성등이요구됨. 모듈을만드는데필요한태양전지의수는축전지입력전압 * 축전지직렬개수 / 태양전지모듈의출력전압으로결정함 750 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 751

390 목재팰릿 (Wood Pallet) 유해물질에의해오염되지않은목재를압축성형하여생산하는작은원통모양의표준화된목질계고체바이오연료 목재팰릿보일러 (Wood pellet boiler) 저탄소녹색성장과화석연료등을대체하기위해목재펠릿을연료로사용하는보일러 무공해자동차 (Zero emission vehicle) 온실가스 (CO2) 및환경오염물질을배출하지않는연료전지와같은무공해동력기관으로작동하는자동차 바이오가스 (Biogas) 혐기적소화작용으로바이오매스에서생성되는메탄과이산화탄소의혼합형태인기체를말함. 이러한혼합기체로부터분리된메탄을바이오메탄가스라고함. 그외바이오가스의형태는퇴비가스, 습지가스, 폐기물등으로부터자연적으로생성되는것과제조된가스도있음 바이오에너지동, 식물또는파생자원 ( 바이오매스 ) 을직접또는생 화학적, 물리적변환과정을통해액체, 기체, 고체연료나전기 열에너지형태로이용하는것. 연료용알콜, 메탄가스, 매립지가스 (LFG), 바이오디젤등을생산하여에너지원으로활용하는기술로서차량용, 난방용연료및발전분야등에이용이가능함 바이오에탄올에탄올은화학적합성도가능하지만생물공정으로도생산되고있다. 술을제조하는공정에서와마찬가지로당을생성하는작물로부터추출된당을효모나박테리아로발효를통하여생산되는것임. 옥수수와같은전분을원료로하는경우에는산이나아밀라제로불리는효소로먼저전분을포도당으로전환하여발효하게됨 박막태양전지 (Thin Film Solar Cells) 비정질실리콘, CuInSe2 등의화합물반도체를소재로한것으로, 두께수 um 내외로유리등의기판위에박막형태로만든태양전지로대면적의모듈을일관공정으로제조할수있음 바이오디젤자연에존재하는각종기름 (fat, lipid) 성분을물리적화학적처리과정 ( 에스테르공정 ) 을거쳐석유계액체연료로변환시킨것을말함. 특히 BIODIESEL 이란용어는오스트리아 BIOENERGIE 社 에서개발한등록상표로서일반적으로각종동식물油로부터전환된디젤을지칭하는일반용어로사용되고있으나상표명에대한법적권리는등록회사에귀속하고있음 바이오매스원래바이오매스의뜻은생물량또는생물현존량을나타내는말이나생물체및그의활동에수반되어생기는유기물의총체를말함. 그러나최근에는에너지, 화학공업원료등에사용될수있는것을망라해서동식물의자원을지칭하며또한이것으로생기는폐기물도포함됨. 바이오에너지는유가리, 아오산코등의연료용식물의재배등을행하면대량의에너지를얻을수가있음. 농산물의폐기물로는설탕수수대와부스러기외우돈 ( 牛豚 ) 등의가축분뇨쓰레기도있음 752 부록 반도체전기가잘통하는도체 ( 주로금속 ) 와전기가잘통하지않는부도체 ( 절연체 ) 의중간정도의전기전도도를가진물질로반도체가요즘널리사용되는주요이유는불순물을첨가하여전기전도도를넓은범위에서쉽게변화시킬수있기때문임 발열량단위량의연료가일정조건하에서완전연소한경우에내는열량. 가열성연료의경우발열량은두가지로정의됨. 첫째는총발열량으로서완전연소시의이론적최대방출열량을의미하고 ( 연소중발생하는수증기의증발에의한잠열을포함 ) 둘째로는 ( 회수할수없는것으로간주되는 ) 총발열량에서연료의연소시생성된물의증발잠열을제외한순발열량임. 세계동력회의권고안을포함하여 IEA와 IPCC의경우에너지발란스에서는순발열량이통상적으로사용됨제2장신 재생에너지용어사전 753

391 발전기기계적에너지를전기적에너지로변환하는기기 발전비용전기를생산하는데필요한경비를발전비용이라하며, 발전비용에는발전소를짓는데필요한건설비용과발전소건설한후운전하는데필요한운전비용으로나누어짐 발전장치발전소에서전기를생산하는데필요한장치들을의미함. 일반적인화력발전의경우, 고온 고압의증기를생산하는보일러, 증기를이용해발전기축을돌리는증기터빈, 영구자석으로이루어진발전기등이주요발전장치에해당함 발전효율발전에사용되는연료가갖고있는총에너지중전기로전환된에너지의비율을말하는것으로예를들어, 발전효율이 30% 라는것은연료가갖는총에너지의 30% 만이전기로전환되고나머지 70% 는열에너지를비롯한다른에너지형태로변환된것을의미함 방사선어떤물질이분열할때방출되는입자선을말하며이러한입자선은인체내의세포를파괴하며, 대표적인물질로는우라늄과플루토늄이있음. 이러한방사선은의료용으로사용되기도하지만그양은매우적어인체에큰해로움은없음 배럴석유용량의단위이지만, 본래는 중간부분이부풀은통 의의미. 미국펜실베니아주의 E.L. 도르크가 1859 년처음으로석유의기계채유에성공해 50갤런의나무통에채워판매했었음. 당시는수송중의취급이조악했었기때문에도중에석유가새어 42갤론정도가되는경우가많아, 이것이현재 1배럴 =42갤런의기원이되었음환산율은 1배럴 =42 갤런 =5.6146ft3=159l 배선전기를원하는곳으로끌어오기위한전기선을말함. 이와같이전기선을연결하는방법을배선이라고함 배출권거래제도 (Emissions Trading) 교토의정서제17조에정의되어있는배출권거래제는온실가스감축의무국가 (Annex B) 가의무감축량을초과달성하였을경우, 이초과분을다른온실가스감축의무국가와거래할수있도록하는제도 배출한도량 (Assigned Amount) 의무이행기간동안각국이배출할수있는온실가스총량을의미하고있으며, 현행교토의정서는 '90년배출량 감축목표 의무이행기간 (5년 ) 으로각국의배출한도량을계산함 배터리내부에일정량의전기를가지고있다가외부에전기를공급할수있는장치 변속장치날개에서발생한회전력을발전기에서요구되는회전수로변속하여발전기를회전시키는장치 복합발전집이나공장에서전기와열을많이사용함. 이때필요한전기와열을같이생산하는것을복합발전이라고함 부생가스석탄에열을가했을때부산물로생성되는가스로주로제철공장의공정등에서많이생성됨 754 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 755

392 분리판 (Seperator, Bipolar plate) 연료전지스택에서각전지를분리하는전도성판 (= 바이폴라플레이트 (Bipolar Plates)) 연료가스와공기의차단역할, 연료가스와공기유로확보및외부회로에전류전달역할. 주로수지가합침된흑연판, 탄소복합체판, 금속판등으로제작 분산형전원 (Dispersed Generation System) 원자력이나대용량화력등과같은집중적이고대용량이아닌소용량의전력저장시스템이나발전시스템을일컫는말로서, 수력, 태양광, 바이오, 풍력등의신 재생에너지전원, 소용량의열병합발전시스템, 전기등을이용한전력저장시스템을예로들수있음. 기존의전력회사의대규모집중형전원과는달리소규모로서소비지근방에분산배치가가능함 브라운가스물을전기분해하면수소와산소가 2:1 의부피비로생성되는데이혼합가스를브라운가스라고하며, 주로용접, 특수가열등의용도로사용됨 블레이드 (Blade) 바람의에너지를회전운동에너지로변환시켜주는장치로풍력발전기의날개부분 산가수분해셀룰로오스성분이분해될때산이관여한물리화학적분해반응으로서효소가수분해에비해서분해속도가빠른특성을갖음 산업폐기물산업활동에수반하여발생하는폐기물. 사업장폐기물이라고도함. 유해성의유무에따라유해폐기물과일반폐기물로구분. 폐기물의 90% 이상은일반폐기물이지만유해폐기물은그유해로인하여취급과처리 처분에있어서특별한법적규제를받고있음 상호전력계통 ( 전력계통 ) 전기를몇개의전원으로부터상호보완적으로공급받는것을의미하며, 태양광으로발전될때에는낮에는태양광발전으로발생된전기를사용하고남는전력은전력회사의전력선 ( 계통선 ) 으로공급하고, 태양광발전량이부족할때에는전력회사의전력선 ( 계통선 ) 으로부터전기를공급받아전기를사용하는체제를말함 생활폐기물인간의모든생활에서사용되었으나그필요성을잃어사용치않고버리게된산업폐기물이외의물질 비정질실리콘태양전지결정질이아닌상태, 즉원자의배열에규칙성이없는상태의실리콘재료로만든태양전지를말하는것으로, 이렇게결정구조가바뀌면실리콘이빛흡수를잘하는성질을갖기때문에얇은막으로만들어도태양빛을다흡수할수있음. 이렇게태양전지를얇은막으로만들면대량생산에매우유리하다는장점이있으나비정질재료의내부에는원자결합이만족되지않는부분이많이있어서에너지변환효율이일반적으로낮고또시간에따라효율이감소하는초기열화현상이나타나게됨 빛의반사를이용한감지법물질에빛을쬐일때각물질의특성에따라서빛의반사량이다르므로이러한특성을이용하여불순물의존재유무를판단하는방법 석유환산톤 (toe/ton of oil equivalent) 각각다른종류의에너지원들을원유 1ton 이발열하는칼로리를기준으로표준화한단위를말함 석탄액화기술고체상태인석탄을휘발유및디젤유등의액체연료로전환시키기위하여고온 ( ) 및고압 ( 약 기압 ) 의반응조건하에서수소를첨가시켜서생성물의수소 / 탄소 -비를 정도로증가시킴으로써에너지밀도가높고수송및보관이용이한청정인조원유를제조하는기술. 석탄을직접녹여액화시키는직접액화기술과가스화한후액화시키는간접액화기술로분류됨 756 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 757

393 성형탄바이오매스를집적화하여압착시켜만든고체연료 셀태양전지하나하나를일컫는말로써제조방법에따라그크기가각각다름 수소에너지수소를연소시켜서얻는에너지. 이에너지는원료에자원적인제약이없고, 태워도생성물은물뿐이므로깨끗하며자연의순환을교란시키지않고, 파이프수송이가능하므로경제적이고효율적수송이가능하며, 에너지저장의수단이된다는특색이있음. 열원으로서의이용이외에자동차연료, 항공기연료등으로이용분야가넓음 소화슬러지셀룰로오스를이용하여메탄발효후에남는찌꺼기를말함 수력발전물의위치에너지와운동에너지를이용해서전기를얻는발전방식 수소저장합금수소와반응하여수소를수소화합물의형태로대량으로흡수하는합금. 온도나압력을바꾸면수소의흡수와방출을가역적으로되풀이할수있음. 수소의저장과수송용으로이용할수있을뿐아니라수소가방출할때의가스압과반응할때의열을에너지원으로이용 수소 (Hydrogen) 원소기호로 H로서가장가볍고우주에서가장풍부한원소임. 일반적으로분자상태로존재하며, 물이나유기물의형태로존재. 1차에너지의변환형태로보기때문에에너지담체또는에너지매체라고도함 수소경제현재석유중심의화석경제체제가무공해, 무한에너지원인수소중심경제체제로전환된사회 (Jeremy Rifkin, The Hydrogen Economy, 2002) 수소경제를위한국제파트너쉽 (International Partnership for the Hydrogen Economy) 미래의핵심에너지원으로주목받고있는수소에너지개발을위해미국주도로 '03.12 월창립된국제파트너십으로서우리나라를포함전세계 15개국및 EU가참여 수입의존도한나라의경제가외국으로부터의수입에의존하고있는정도를나타내는지표를말하며, 평균수입성향이라고도함. 일반적으로국민소득혹은국민총생산에점하는수입액의비율로표시되지만, 기준시가격에의한경우는실질의존도, 시가가격에의한경우는명목수입의존도라고각각불리우고있음 수요관리전력회사가수요측의전기사용형태를합리적으로통제, 조정하는계획이나활동의미. 수요관리법으로는부하관리 ( 계절별 시간대별차등요금제도시행, 수요측부하억제또는차단 ), 전략적소비절약 ( 전기기기의효율개선인센티브제도등 ) 등포함 수직축풍차날개의회전축이지면에대해수직으로설치되어있는풍차 수소스테이션 수소 연료전지차량에연료인수소를충전할수있게수소를제조 주입하는수소 충전소. 차량에수소를충전할수있게소형의수소제조 저장 분배장치로구성 수평축풍차 날개의회전축이지면에대해수평으로설치되어있는풍차 758 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 759

394 스택 (Stack) 원하는전기출력을얻기위해단위전지 (unit cell) 를수십장, 수백장직렬로쌓아올린본체 스터링엔진 (Sterling Engine) 연료를실린더밖에서연소시키는 ' 외연기관 ' 의일종으로미리실린더내에주입된동작가스가재생기라불리는축열체와의사이에서열을주고받으며가열, 냉각을반복하고동작가스의팽창, 축소에의해동력을발생. 고효율성, 저공해성, 연료다양성의특징이있음 신에너지기존의화석연료를변환시켜이용하거나수소 산소등의화학반응을통하여전기또는열을이용하는에너지 신 재생에너지우리나라에서신 재생에너지는 신에너지* 및재생에너지 * 개발 이용 보급촉진법제2조 에의해기존의화석연료를변환시켜이용하거나 ( 신에너지 ) 햇빛 물 지열 강수 생물유기체등을포함하는재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지 ( 재생에너지 ) 로서, 태양, 바이오, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄액화 가스화및중질잔사유가스화, 해양, 폐기물, 지열, 수소등 11개분야를말함 * 신에너지 : 연료전지, 석탄액화 가스화및중질잔사유가스화, 수소에너지등 3개분야 * 재생에너지 : 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물등 8개분야 신 재생에너지공급의무화제도 (Renewable energy Portfolio Standard) 일정규모 (50 만kW) 이상의발전사업자 ( 공급의무자 ) 에게총발전량의일정비율이상을신 재생에너지로공급토록의무화하는제도 신 재생에너지설비 KS인증국가의장기신 재생에너지정책목표달성을위해보조금을투입하거나의무적으로설치할필요성이있는신 재생에너지설비를대상으로제조공장심사및제품심 사를실시하여정부가규정한인증심사기준과제품의성능및품질기준을모두충족하는경우제조자에게인증서를발급하고 KS마크표시를허용하는국가인증제도 실리콘 ( 규소, 원소기호 : Si) 반도체특성을가지는대표적인물질로써결정구조는다이아몬드구조를가짐. 일반적으로지구상에많은양이존재하며, 현재사용되고있는반도체부품은대부분이실리콘기판위에제작되어짐 알코올발효알코올발효를위해서는일차적으로셀룰로오스의가수분해를통하여글루코오스를만드는것이필요로함. 셀룰로오스의가수분해는산가수분해와효소가수분해가있으며, 이를위한미생물균주선별및배양을통하여유기알코올 ( 에탄올 ) 을생산하여연료로사용할수있음 양국간기술협력국내신 재생에너지기술력제고및해외시장진출기반구축을목적으로양국간기술교류와정보교환, 공동프로젝트등을추진. 우리나라는중국, 몽골등의동아시아지역국가뿐아니라독일 (deutsche-energie-agentur), 미국 (Los Alamos National Laboratory), 일본 (New Energy and Industry Technology Development Organization) 등의선진국과의공동협력을추진중 양수발전고지대에저수지를만들고전력의비수요기인밤에잉여전력을이용하여여기에물을모터펌프로퍼올려놓았다가수요기에저수지물을낙하시켜발전하는방식을말한다. 우리나라의양수발전은무주등네곳에있음. 에너지변형 (Energy transformation) 에너지형태를물리적으로변화하여에너지재생, 생산. ( 예 : 석탄액화 ) 영어권에서는에너지의물리적상황에서아무런변환없이에너지재생혹은생 760 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 761

395 산의의미보유 에너지원단위 경제활동에투입된에너지소비의효율성을평가하는지표로국제적으로통용 온실가스 (GreenHouse Gas) 대기를구성하는여러가지기체들가운데온실효과를일으키는가스. 제3차당사국총회 ('97.12) 에서온실가스로이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 아산화질소 (N2O), 수소불화탄소 (HFCs), 과불화탄소 (PFCs), 육불화황 (SF6) 을지정하였음 에너지원단위 (toe/ 천 $) = 에너지소비량 (toe) 총부가가치 (GDP, 천 $) 우드칩 (wood chip) 산림을솎아내어베어낸간벌재를잘라 3~4 cm크기로나눈조각들 에너지탄성치에너지의수요규모와경제성장률은일국의경제규모, 산업구조, 국민생활등과밀접히연결되어있음. 에너지탄성치는경제성장률과에너지소비증가율의비임. 따라서일반적으로에너지사용의효율이높을수록이수치는작게됨. 연료전지연료 ( 주로화석연료로부터의수소 ) 와산화제 ( 주로공기중으로부터의산소 ) 를화학적으로반응시켜이에너지를전기로하여직접얻어내는직류발전장치. 연료의에너지를열이아닌전기에너지로이용하는것 연료전지자동차 (Fuel Cell Electric Vehicle) 수소와산소의화학반응을이용하는연료전지가전기를발생시키는모터를구동시키는방식의자동차 연소재석탄및가연성물질이연소된후남는재를말함 열병합발전 (Cogeneration/Co-Gen) 발전을통하여전력을생산함과동시에고압스팀및온수를생산하는시설을말함 오니산업공단폐수종말처리장및도시하수처리장에서배출되는찌꺼기물질로서슬러지라고도불림 웨이퍼반도체소자를만드는데사용되는것으로, 규소 (Si) 를고순도로정제하여결정시킨후얇게잘라낸것을말함 의무구매제도 (Feed-In Tariff; FIT) 신 재생에너지초기투자비과다에따른경제성부족으로발전에의하여공급한전기의전력거래가격이정부에서고시한기준가격보다낮은경우그전기를공급한신 재생에너지발전사업자에대하여기준가격과전력거래가격의차액을지원하는제도 의무이행기간 (Commitment Period) 감축목표를달성하는기간을의미하며, 현행교토의정서의경우 5년단위로의무이행기간을설정하였으며, '08~'12 년을 1차의무이행기간으로규정하고있음. 차기공약기간은현재협상진행중임. Commitment Period/Compliance Period 와같은의미로사용됨 1차의무이행기간 2차의무이행기간 3차의무이행기간 2008 ~ ~ ~ 차에너지가공되지않은상태에서공급되는에너지. 석유, 석탄, 원자력, 천연가스, 수력, 지열, 태양열등을말함. 이에반해 1차에너지를전환 가공해얻을수있는전력, 도시가스, 석유제품등을 2차에너지라부름 762 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 763

396 익힘공정음식쓰레기를동물의사료로재활용할때이의장기보관시미생물들에의한분해즉, 부패가진행될수있음. 이를방지하기위하여 105 로가열하여살균하는공정을말함 인버터태양전지로부터공급되는전기는직류이나우리가가정에서사용하는전기는교류로직류전기를교류전기로바꾸어주어야사용할수있으며, 인버터는이러한기능을하는기계를인버터라고함 인산형연료전지 (Phosphoric Acid Fuel Cell) 인산을전해질로사용하는저온형연료전지의하나로현재상업화되어사용되기시작하였으며병원, 호텔등의분산형전원으로개발되어있음 잉곳 (Ingot) 태양전지의원재료인폴리실리콘을녹여서일정한주형에넣어굳게한기둥모양의덩어리 자연감축량 (Hot-Air) Hot-Air 는의무이행당사국내에서의자연감축량을의미함. 감축의무를받은선진국중에서러시아나시장경제전환국가, 그리고동독같은국가들은경제상황변화로인해의무이행기준년도인 '90 년에비해온실가스배출량이상당량자연감축된것으로알려져있음 자연순환자연대류를작동원리로하는전형적인자연형시스템으로자연대류형온수급탕기가있으며, 평판형집열기와그위에설치된축열탱크, 그리고이들을연결하는관으로구성되며, 태양열에의한집열기에서의온도상승으로더워진물은비중차에의해집열기위의축열탱크로상승관을통해올라가고, 이온수는탱크하부로내려감. 탱크하부로내려오면서수온이낮아진물은다시집열기하부로들어가가열되기시작하는자연순환을반복. 순환은일사가시작됨과동시에시작하 여일사량이없으면정지하며, 이와같이외부의동력및제어장치가없더라도순환하는것이이시스템의장점임 재생재이용과재활용그리고에너지로회수하는것을포함하는개념 전기에너지전자의흐름으로어떠한일을할수있는에너지의한형태 전기화학반응두가지이상의물질들이합쳐지거나하나의물질이쪼개어져처음과는성질이다른물질로되는변화를화학반응이라고하고전자나이온이참여하여전기현상과관련된화학반응을특별히전기화학반응이라부름 전력변환효율전력변환효율은태양전지로입사한태양에너지가전지내에서얼마나많은전기에너지를발생시켰는가를나타내는척도를나타내는것으로전력변환효율이높다는것은같은태양에너지로많은전기를만들어낸다는것을의미함 전력구매계약 (PPA(Power Purchase Agreement)) 발전사업자와판매사업자간에생산전력을일정기간, 일정가격으로구입하기위한계약 전력조절장치태양전지에의해모여진전기는매일일정한양으로만들어지지않으므로태양빛이약한이른아침이나저녁, 혹은구름이낀날에는전기가덜만들어지고태양빛이강할때에는전기가많이발생됨. 전력조절장치란이와같이일정치않게만들어지는전기를모아서일정한양으로공급해주는장치를말함 전해질 (Electrolyte) 물등의극성용매에서이온화되어전기전도를하는물질. 용액속에서양이온과음 764 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 765

397 이온으로무질서하게해리 ( 解離 ) 되며이와같은용액속에전극을넣고전압을가하면, 양이온은음극으로, 음이온은양극으로끌려서이동하여, 결과적으로는용액을통해서전류가생김. 이온으로해리하는전리도가높은것일수록전기전도성이좋은데이것을강한전해질이라하고, 그반대의것을약한전해질이라고함 제1 차석유위기 '73 년 10월의제4차중동전쟁을계기로아랍제국은 석유를무기 로하는전략을취해원유의생산을삭감함. 이때문에세계경제는큰타격을받았으며, 이사태를제1 차석유위기라함 제2차석유위기 '78년말부터 '79년에걸친이란혁명의진전에따라석유수급이어렵게되어가격인상이이어졌기때문에 '80 년초에는석유의공시가격이전년의 2배이상이됨. 이를제2차석유위기라함 조류발전자연적인조류 ( 조수의흐름 ) 를이용해발전하는기술 중온성미생물 에서활동할수있는미생물로서자연계에존재하는대부분의미생물을말함 조력발전조석을동력원으로하여해수면의상승하강운동을이용하여전기를생산하는발전기술 중질잔사유원유를정제하고남은최종잔재물로서, 감압증류과정에서나오는감압잔사유및아스팔트와열분해공정에서나오는코크. 타르. 피치등을말함 지열에너지 지열은지하의물체가갖는열을말함. 지열은지구가생성될때있던열로아직방열되지않은상태이거나우라늄이나토륨같은방사성원소의붕괴에의하여생기는것이라고생각할수가있음. 일본과같이화산이많은고온지열지대는지하에용융암석의활동에의한것으로여기에물을주입하여증기를생산하고이것으로증기터빈을돌려서발전에이용할수가있고이런시스템을지열발전소라고함. 보통화산이없는지대에서는약 3000 미터지하로들어가면약섭씨 100도가됨. 지역에따라서는이보다온도가높을수도있음. 파리같은곳에서는약 1500 미터정도에서약 70도전후의열을퍼올려지역난방에사용함 직류흐름의방향이시간적으로변하지않는전류. 직류발전기나전지에서얻는데, 교류를정류기로정류하여직류로만들수도있음 집열기집열기는태양복사에너지를흡수하여열에너지로전환하는가장중요한장치 집열판태양열난방및급탕시스템에사용되는기본적인태양열기기로집열기로입사된태양에너지는흑색으로도장된흡수판에열에너지로대부분흡수되며, 흡수된열에너지는순환되는열전달매체에전달되고일부는주위로손실되게됨. 열전달매체에옮겨진열에너지는가용집열량으로저장되거나열부하에직접공급되고, 평판형집열기의필수적인구성품은투명덮개, 흡열판, 열전달매체도관, 단열재및집열기틀로이루어지며, 투명덮개는태양에너지가입사될수있으면서집열기윗면의단열효과를얻기위한것이고, 흡열판은일반적으로금속으로만들어져태양에너지를최대한흡수할수있도록무광흑색도장을함. 열전달매체도관은흡열판에밀착되어물이나공기등과같은열전달매체가순환될수있는파이프나덕트로되어있고, 집열기내의단열재는아랫면과가장자리면에열손실을줄이기위하여부착되며, 집열기틀은집열기자체의내구성과내후성을보장하기위한것임 채광거울, 볼록렌즈등을이용하여햇빛을한곳으로모아, 건물내부, 지하실등평소 766 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 767

398 햇빛을받지못하거나, 햇빛이직접도달하지않는임의의장소등에낮시간동안햇빛을공급하는것 초기열화현상어떤물질을일정기간사용하고난후, 초기상태에비해에너지의효율이현저하게떨어지게되고, 그이후부터는그상태를계속유지하는현상을의미함 촉매화학반응에있어서자신은변화하지않고다른물질의화학반응을촉진또는지연시키는물질을말함 축열기술열을발생하는열원과그열을이용하는열기기사이에는대체로공간적이나시간적인거리가있게됨. 공간적인거리를극복하기위하여는열을이동시킬수있는열교환기나배관이필요하며, 시간적인거리를극복하기위해서축열이필요함. 축열은열을저장한다는의미로열을저장하여태양열이약할때저장한열을사용하는것임 축전지만들어진전기를필요할때에사용할수있도록저장해두는전기저장장치를축전지라고함 침출수매립된폐기물이부패되어수분함유용량의감소로빠져나오는수분을말함 커버글라스 (Cover glass) 모듈을이루고있는태양전지보호역할 탄소나노튜브 (Carbon Nanotube) 6각형고리모양의탄소들로이뤄진나노단위의튜브. 육각형고리로연결된탄소들이긴대롱모양을이루는 1nm(10 억분의 1m) 크기의미세한분자로서흑연을미세하게종이처럼자르면마르면서생기는미래형소재. 탄력성과강도, 유연성을이 용하여디스플레이, 연료전지, 메모리소자, 전자소자등에응용가능. 일본의이지마박사가 1991 년에우연히가늘고긴대롱모양의탄소구조가형성된것을전자현미경을통해확인하여세계적인과학학술지인 nature에보고한것이탄소나노튜브의시작 탈황석유유분중의황화합물을제거하는것. 알칼리세정, 용제탈황등도있으나, 현재는수소화탈황법이주류를이루고있음 터빈 (Turbine) 기관중하나, 작동매체를터빈축차의회전날개에부딪치게하여동력축에동력공급, 회전동작생성 태양광에너지태양광에너지는태양에서복사되는빛에너지로, 지구상의모든에너지의근원이되는에너지로태양광은태양전지를이용한발전이나작물재배등에이용되고있음 태양광발전태양광을흡수하여기전력을발생시키는광전효과 (photo-voltaic effect) 를이용하여태양광에너지를직접전기에너지로변환시키는발전방식 태양광발전시스템태양빛을직접전기에너지로변환하는발전장치로서햇빛을받아전기를발생시키는태양전지로구성된모듈과전력변환장치 ( 인버터 ) 로구성 태양로태양로란태양열을모아화로를만드는것으로빛을모으는부분은높이 40m, 폭 54m의건물에 45cm X 45cm 크기의평면경 9500 개를붙여만든초점거리 17,7m 의포물면경임. 태양빛을한점에모으기위하여항상이포물면경의축에평행하게햇빛을보내야하는데이것은포물면경의정면에높이 6m X 7 m의평면경 63개를 8계단으로층층이세워태양의위치에따라평면경의각도를컴퓨터로자 768 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 769

399 동조절함으로이루어지게됨. 반사평면경하나하나는 50 X 50cm 의작은거울로조립되어있으며, 포물면경에도달하는태양빛은 17.7m 의초점에맞추어세워진 27m 건물꼭대기에직경 60cm 정도의원형으로모아지게되며최고 3000 까지의온도를얻을수있음. 태양로는고온물리화학의연구, 융점의측정, 단일결정의생성연구등에이용되고있음 태양열발전태양열로증기원동기를작동시킨힘으로발전하는것을의미하며이것은태양으로부터입사되는햇빛을수없이많은거울등의반사체로한점에집광시켜고온을얻고, 이높은열로써태양로에서증기를발생시켜터빈을돌리는것을말함 태양열시스템태양열을이용하여물을데워온수 급탕에사용하는설비로서집열부와축열부로구성되며집열기의형태에따라평판형, 진공관형, 접시형등으로구분 태양열온수급탕 (Solar water heating) 물을가열또는예열하기위해태양열을집열하여사용하는시스템으로주로가정용으로널리보급되어있으며이를가정용온수급탕시스템 (DHWS) 이라고도함 태양열발전소 (Solar Thermal Power Station) 태양열을열매체에전달하여수집된열에너지를전기에너지로바꾸도록설계된발전시설 태양열에너지태양으로부터방사되는복사에너지를흡수, 저장및열변환등을통해얻어지는무공해, 무한정의청정에너지원으로, 태양열이용시스템은집열부, 축열부및이용부로구성되어있음 태양열집열기 (Solar collector) 태양으로부터오는에너지를흡수하여열에너지로전환하여열전달매체에전달될수있도록고안된장치 태양전지광전효과 * 를응용함으로써태양에너지를직접전기에너지로변환할수있는소자 * 광전효과 ( 光電效果 ; photoelectric effect): 일반적으로물질이빛을흡수하여자유로이움직일수있는전자, 즉광전자 ( 光電子 ) 를방출하는현상 파력발전입사하는파랑에너지를터빈같은원동기의구동력으로변환하여발전하는기술 파워파크태양광, 풍력, 지열, 폐기물, 바이오매스등신 재생에너지를직접이용하거나물을분해하여생산된수소를활용, 연료전지를통해전력을생산하는분산전원공급체계를갖춘실증단지. 유사시설로미국하와이수소공원, 노르웨이 Grimstad 에너지공원등이있음 폴리실리콘 (Polysilicon) 규소에서실리콘을뽑아내는공정으로태양전지에서빛에너지를전기에너지로전환시키는작은실리콘결정체들로이루어진물질. 태양광에너지가치사슬에서맨앞에위치한핵심소재 폐알카리수소이온지수 (ph) 가 12.5 이상인알카리용액을말함 폐기물고형연료 (Refuse Derived Fuel) 사업장, 가정에서발생되는가연성폐기물중에너지함량이높은폐기물을고형화처리를통해생산한재생에너지 폐기물에너지사업장, 가정에서발생되는가연성폐기물중에너지함량이높은폐기물을열분해, 고형화, 연소등의가공처리를통해고체연료, 액체연료, 가스연료, 폐열등으로생산하여생산활동에재이용할수있는재생에너지 770 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 771

400 폐산수소이온지수 (ph) 가 2이하인산성용액을말함 폐유기름성분을 5% 이상함유한것으로서주로폐윤활유, 광물유, 용제, 타르, 핏치등을의미함 풍력발전바람의힘을회전력으로전환시켜발생되는전력을전력계통이나수요자에직접전력을공급하는기술로서, 시스템은풍차, 동력전달장치, 발전기, 축전지및전력변환장치로구성되어있음 풍력에너지바람이갖고있는에너지 풍황풍력자원현황의줄임말로, 풍황을나타낼때에는연평균풍속, 풍력에너지밀도, 주풍향, 풍속분포등을표시함. 풍력발전기를설치하는데적절한지역선택과, 특정장소에적합한발전기용량선정시중요한자료로쓰임 프란시스수차수력발전소용수차의하나로서, 미국수력기술자 J.B. 프란시스가고안한수력발전소용의반동형수차. 물이소용돌이형의도관을지나안내날개로들어간다음임펠러로가서, 날개에반동작용을주어임펠러를돌리고, 임펠러를나온물은중심부에모여흡출관을거쳐방수로로나옴. 안내날개는임펠러의바깥쪽에있지만, 그날개의축을중심으로한조속기구 ( 調速機構 ) 에의해일정한각도로회전할수있게되어있음. 중간낙차 (25~300m) 이고수량 ( 水量 ) 이많을경우에사용 하이브리드자동차 (Hybrid Electric Vehicle) 전기, 휘발유등두종류이상의동력원을사용할수있는자동차. 장점으로는연료비가절약되고, 적은연료를사용하게되어공해물질배출이적음 하수슬러지 (Sewage sludge) 하수혹은폐수처리과정에서액상체로부터고형물이분리되어형성되는물질또는하수침전물찌꺼기 해양에너지조석, 조류, 파랑, 해수수온밀도차등여러가지형태로해양에부존하는에너지원. 혐기성소화공정산소가없는상태하에서미생물을이용해서유기물을분해하여주로메탄가스를생성시키는공정을말함 호기성분해혐기성분해와반대되는분해로서산소를좋아하는미생물에의하여유기물을분해시키는것 화석연료석탄, 석유, 가스등과같이지구역사상아주오래전에생물체들이땅속에묻혀서변화 ( 화석화 ) 되어만들어진연료를말함. 현재매우많이사용하고있으나사용을하면할수록매장량은줄어들고환경을오염시킴 화합물반도체태양전지단일원소로구성된실리콘과는달리두가지이상의원소가결합된화합물재료로만들어진태양전지를말하며갈륨비소 (GaAs) 태양전지가그대표적인예이며, 효율이높고 (30% 정도 ), 박막화가가능하며비교적고온에서도특성변화가적고방사선에대한내구성이강하여우주용등특수목적으로주로사용됨 히트펌프냉동기의응축기로부터방열되는열을난방용으로사용하도록한장치를히트펌프라고함. 히트펌프는증발기측에서후레온이증발하면서저온부로부터열을빨아들이고증발된증기가압축기에의하여압축되면서고온부인응축기에서응축함. 이때발생되는열을이용하며열을빨아들이는저온부로는자연에너지인대기가될수도있고폐 772 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 773

401 열원, 태양에너지가될수도있음. 저온부를땅에묻으면지열을이용할수도있음 BOP (Balance of Plant) 동력원주변에동력시스템패키지를구성하는보조장치 CERT(Committee on Energy Research and Technology) IEA( 국제에너지기구 ) 산하에너지연구기술위원회로서, 화석연료실무위원회 (FFWP), 신 재생에너지실무위원회 (REWP), 최종이용 ( 에너지절약 ) 실무위원회 (EUWP), 핵융합기술조정위원회 (FPCC) 등 4개그룹을산하에두고있음. CERT 내에는 40 개의실행합의서 (I.A. : Implementing Agreement) 가수행되고있으며우리나라는현재 PVPS(Photovoltaic Power Systems), Wind(Wind Energy Systme) 등 12 개프로그램에가입 활동중 CES(Community Energy System) Co-gen 을이용하여생산한전기, 열을지역내건물또는산업체에공급. 즉, 소규모집단에너지 CNG(Compressed Natural Gas) 압축천연가스. 기체상태천연가스를 200 kg / cm2의고압에서용기에저장하여연료로사용 CP(Capacity Payment) 일반발전기용량정산금. 가용가능한발전설비에대하여실제발전여부와관계없이미리정해진수준의요금 ( 신규투자를유인하기위한금액 ) CPC형집열기 (Compound Parabolic Collector) PTC 형집열형태를가진모듈을여러개합쳐놓은형태의집열기로 300 이하의중온용집열시스템에사용 DOE (Department of Energy) 미국에너지성 EETIC(Energy and Environmental Technologies Information Centers) 1985 년 IEA/EUTIC 로제안되어 1988 년 3월에실증된에너지절약기술들의수집과 분석및보급을위해 CADDET(Center for the Analysis and Dessemination of Demonstrated Energy Technologies) Energy Efficiency 와 CADDET Renewable Energy 와 GREENTIE 등의프로그램을 1997 년에통합한정보프로그램 IEA(International Energy Agency, 국제에너지기구 ) 제1 차석유위기후의국제에너지정세에대응해가기위해미국의제창에의해 '74 년 11월에설립된국제기구. 사무국은파리의경제협력개발기구본부내에있으며, 현재가맹국은 26개국이며한국은 '02 년 3월가입함. IEA는사무국, 이사회, 5개의상설그룹과위원회로구성되어있음. 설립당초는 OPEC 의원유공급삭감과가격인상에대응하는것이큰목적이었지만, 최근에는비상시의석유융통과재생에너지개발협력등에중점을두고있음 IGFC(Integrated Gasification Fuel Cell) 석탄가스화연료전지. 석탄가스화복합발전에서사용되는복합발전 ( 가스터빈 + 스팀터빈 ) 대신더고효율인연료전지에서전기를생산하고폐열을활용하는발전방식 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change 기후변화에관한정부간패널 ) 인간활동의확대에수반된대기환경의변화가기후, 식량, 에너지, 수자원등사회모든분야에중대한영향을미치고, 경제의지속적성장을저해할지도모른다는공통인식하에국제적대처를검토하는정부간회의. '88 년 11월제1 회회의가제네바에서개최되어 3개의위원회가설치됨. 이활동은 21 세기에너지정책과환경정책의지침이됨 LNG(Liquefied Natural Gas) 액화천연가스로천연가스 ( 탄화수소를주성분으로하는가연성기체 ) 를냉각해액체로한것. 주성분은메탄 (CH4) 으로 -162 로액화하면체적은원래의 1/600 로되어, 그상태로전용탱크로수송되어반지하또는지상의대형단열탱크에저장됨 LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스 ) 일반적으로프로판가스로불림. 석유생산, 석유정제또는석유화학공업의과정에서부생되는탄화수소를분리추출해, 상온상압에서가스상태의프로판, 부탄 774 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 775

402 등의혼합기체를가압또는냉각해액화한것. 가정용, 공업용, 내연기관용연료, 도시가스원료로서사용되고있음 MEA (Membrane Electrode Assemb..) 연료전지시스템중핵심부품으로전해질, 전극, 촉매, 분리막등이일체화되어있는복합체 OPEC(Organization of Petroleum Exporting Countries, 석유수출국기구 ) '60 년 9월이라크, 쿠웨이트, 사우디아라비아, 베네수엘라, 이란의 5개국의의해설립되었으며, 본부는빈에있음. OPEC 설립의직접적인원인은 '59 년과 '60 년의 2회에걸친원유공시가격의대폭적인인하가메이저에의해일방적으로행해진데에있음. 정식적으로는산유국간의석유정책협조와이를위한정보수집, 의견교환을위한기관임. 현재의가맹국은위 5개국이외에카타르, 인도네시아, 리비아, 아랍에미레이트연방, 알제리아, 나이지리아, 에콰도르, 가봉으로 13개국임 PCS(Power Conditioning System) 태양광어레이 (Array) 로부터발전된직류전력을교류로변환하는장치. 직류를교류전력으로변환시켜주는기본기능외에보호협조, 전력품질기능등을갖는장치로서구성및용도에따라독립형 / 연계형, 단상 /3 상, 절연변압기 / 고주파변압기 / 무변압기형태로구분 Pellet 나무의목재를딱딱한입자상으로성형연료화한것으로사용법과연소제어가간단함 Power Park 태양광과풍력등신 재생에너지와연료전지가결합된청정에너지단지 PTC형집열기집광형태의기하학적구조가평판형을포물선모양으로구부려놓은형태인집열기로 300 이하의중온용집열시스템에사용 REEEP(Renewable Energy and Energy Efficiency Programme) 재생에너지 에너지효율파트너쉽 년 10월, 지속발전세계정상회의 (WSSD) 의후속조치로영국에서조직되었으며미국, 독일, 일본, 중국, 한국등 22개국이참여중. 재생에너지및에너지효율에관한지식의공유와우수사례및경험전파를목적으로재생에너지및에너지효율시장확대를위한정책과규정, 재원조달등을다루고있음. 남아프리카, 동 중부유럽, 북미, 남미, 동아시아등지역별로운영되고있으며우리나라는 2005 년 3월공식참여하여동아시아지역에서활동중 RPF(Refused Plastic Fuel) 폐플라스틱고형연료제품. 가연성폐기물 ( 지정폐기물및감염성폐기물을제외한다 ) 을선별 파쇄 건조 성형을거쳐일정량이하의수분을함유한고체상태의연료로제조한것으로서중량기준으로폐플라스틱의함량이 60% 이상함유된것을말함. RT Ton of Refrigeration 으로단위시간에냉각하는냉각열량 (kcal/hr) 을나타내며냉동능력을나타내는단위이고, 냉동톤이라고함. 1RT는 0 물 1Ton(1,000kg) 을 24시간동안에 0 의얼음으로만들때냉각해야할열량 SMP(System Marginal Price) 계통한계가격. 각시간대별로필요한전력수요를맞추기위해가동한발전원중비용이가장비싼발전원의운전비용이계통한계가격이됨 SRF(Solid Refuse Fuel) 생활폐기물, 폐합성수지, 폐합성섬유, 폐고무, 폐타이어등가연성고형폐기물을서로혼합하여만든일반고형연료 Wind Farm 풍력단지 776 부록 제 2 장신 재생에너지용어사전 777

403 산업통상자원부신 재생에너지과 주소 : 세종시한누리대로 동 ( 전화번호 : 044) 한국에너지공단신 재생에너지센터 주소 : 경기용인시수지구포은대로 388 ( 전화번호 : 031) 신 재생에너지백서 발행처 : 산업통상자원부한국에너지공단발행일 : ( 격년발간 ) 이책의저작권은산업통상자원부, 한국에너지공단, 집필진에게있습니다. 저작권법에의하여한국내에서보호를받는저작물이므로무단전제와무단복제를금합니다.

404 2016 신 재생에너지백서 NEW & RENEWABLE ENERGY WHITE PAPER 신 재생에너지센터