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1 차 례 1. 신재생에너지란? 1 2. 태양광 2 3. 태양열 9 4. 바이오에너지 풍력에너지 수력에너지 연료전지 석탄 ( 중질잔사유 ) 가스화 액화 해양에너지 폐기물에너지 지열에너지 수소에너지 68 부록A. 국내신 재생에너지지원정책현황 B. 신 재생에너지발전사업허가신청및처리절차

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3 1. 신 재생에너지란? 우리나라는 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 제 2 조의규정에의거 기존의화석연료를변환시켜이용하거나햇빛 물 지열 강수 생물유기체등을포함하여재생가능한에너지를변환시켜이용하는에너지 로정의하고 11 개분야로구분 재생에너지 : 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 (8 개분야 ) 신에너지 : 연료전지, 석탄액화가스화및중질잔사유가스화, 수소에너지 (3 개분야 ) 신 재생에너지는과다한초기투자의장애요인에도불구하고화석에너지의고갈문제와환경문제에대한핵심해결방안이라는점에서선진각국에서는신 재생에너지에대한과감한연구개발과보급정책등을추진 최근유가의불안정, 기후변화협약규제대응등신 재생에너지의중요성이재인식되면서에너지공급방식다양화필요 기존에너지원대비가격경쟁력확보시신 재생에너지산업은 IT, BT, NT 산업과더불어미래산업, 차세대산업으로급신장예상 우리나라는 2011년총에너지의 5% 를신 재생에너지로보급한다는장기적인목표하에신 재생에너지기술개발및보급사업등에대한지원강화 - 1 -

4 2. 태양광발전 (Photovoltaic) 개요 태양광이용기술 태양광발전은태양의빛에너지를변환시켜전기를생산하는발전기술 햇빛을받으면광전효과에의해전기를발생하는태양전지를이용한발전방식 태양광발전시스템은태양전지 (solar cell) 로구성된모듈 (module) 과축전지및전력변환장치로구성 태양전지에의한발전원리 태양전지 ( 太陽電池 : solar cell) 태양에너지를전기에너지로변환할목적으로제작된광전지로서금속과반도체의접촉면또는반도체의 pn 접합에빛을받으면광전효과에의해전기가발생됨 금속과반도체의접촉을이용한것으로는셀렌광전지, 아황산구리광전지가있고, 반도체 pn 접합을사용한것으로는태양전지로이용되고있는실리콘광전지가있음 PN 접합에의한발전원리 태양전지는실리콘으로대표되는반도체이며반도체기술의발달과반도체특성에의해자연스럽게개발됨 태양전지는전기적성질이다른 N(negative) 형의반도체와 P(positive) 형의반도체를접합시킨구조를하고있으며 2 개의반도체경계부분을 PN 접합 (PN-junction) 이라함 이러한태양전지에태양빛이닿으면태양빛은태양전지속으로흡수되며, 흡수된태양빛이가지고있는에너지에의해반도체내에서정공 ( 正孔 : hole)(+) 과전자 ( 電子 : electron)(-) 의전기를갖는입자 ( 정공과전자 ) 가발생하여각각자유롭게태양전지속을움직이게되지만, 전자 (-) 는 N 형반도체쪽으로, 정공 (+) 는 P 형반도체쪽으로모이게되어전위가발생하게되며이때문에앞면과뒷면에붙여만든전극에전구나모터와같은부하를연결하게되면전류가흐르게되는데이것이태양전지의 PN 접합에의한태양광발전의원리임 - 2 -

5 태양전지의역사 1839 년 E.Becquerel( 프랑스 ) 이최초로광전효과 (Photovoltaic effect) 를발견 1870 년대 H. Hertz 의 Se 의광전효과연구이후효율 1~2% 의 Se cell 이개발되어사진기의노출계에사용 1940 년대 1950 년대초초고순도단결정실리콘을제조할수있는 Czochralski process 가개발됨 1954 년 Bell Lab. 에서효율 4% 의실리콘태양전지를개발 1958 년미국의 Vanguard 위성에최초로태양전지를탑재한이후모든위성에태양전지를사용 1970 년대 oil shock 이후태양전지의연구개발및상업화에수십억달러가투자되면서태양전지의상업화가급진전 현재태양전지효율 7 20%, 수명 20 년이상, 모듈가격 $5~6/W 내외, 발전단가 $ /kWh [ 태양광발전시스템구성도 ] 셀셀 (C (Cell) e ll) 모듈시시스템스템 - 3 -

6 [ 설치사례 ] [ 경남함안 3kW 급태양광주택 ] [3kW 급인버터 ] [ 접속반 ] [ 강원춘천 30kW 급태양광발전 ] [ 인버터 ] [ 접속반 ] 태양광발전기술의분류 태양전지 : 재료에따라결정질실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체분류 시스템이용 : 계통연계형, 독립형 ( 축전지이용 ), 복합발전형 - 4 -

7 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 미국은첨단기술의전략적개발과시장개척및상업화지원 DOE(Department Of Energy) 주도로국가차원의 National Photovoltaic Program (5 년주기 ) 를지속추진중이며, 최근에는차세대를겨냥한 "Photovoltaic Beyond the Horizon" 사업으로서다양한태양전지소재및공정을광범위하게연구하고있음 각주별세제, 보조지원, buy down 프로그램시행등으로가격하락 일본은정부주도의상용화기술개발과보급촉진및수출시장확대 태양전지원료의저가화및신형태양전지개발 3kW 주택용태양광발전시스템보급사업등 2004 년도까지 1,132MW 보급 유럽은분야별컨소시엄또는 EC 를통한기술개발및실증시험등공동수행 복합기능태양전지모듈개발및복합발전시스템실용화 태양전지모듈과시스템의실증시험및규격화등국가별, 공동체별사업수행중 2004 년까지독일은 794MW, 이태리 31MW 등을보급 세계시장은 1995 년이후연평균 33% 이상의급신장추세 태양전지생산 2003 년 730MW, 2004 년 1,1GW, 2010 년 6GW 예상 [ 세계시장예상 ] [ 04 년회사별점유율 ] ( 단위 : GW ) 성장율 20% 성장율 30% 성장율 40% 년도 Sharp 교세라 BP쏠라 Q-셀 미쯔비시 셸쏠라 산요 RWE 스코트 이소포톤 기타 (24개사) - 5 -

8 국내현황 기술개발지원현황 '88 년부터 2005 년까지태양광분야 94 개과제에 77,552 백만원을투자하였으며그중 51,979 백만원을정부에서지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 / 년도 '88 '98 ' 계 신규 과제수 계속 계 사업비 ( 백만원 ) 정부 10, ,815 4,917 4,736 5,076 9,140 14,999 51,979 민간 9, ,938 1,899 1,916 3,564 5,372 25,573 계 20,367 1,176 2,454 6,855 6,635 6,992 12,704 20,371 77,552 기술개발현황 '70 년대초부터대학과연구소를중심으로연구를시작하여 '88 년부터대체에너지개발촉진법에따라정부차원에서기술개발 저가화와효율향상을위한태양전지제조기술개발및시스템이용기술개발을병행하여추진 태양전지 실리콘계태양전지 결정질실리콘계태양전지는시스템화연구를통해상품화단계 ( 선진국대비 80% 수준 ): KP( 구, 포톤반도체에너지 ), 네스코쏠라에서생산 비정질실리콘태양전지는기초연구단계로요소기술을확보하였으나상품화를위한제조설비의투자비과다로사업화가미진행된상태임 화합물계태양전지 화합물계 Ⅱ-Ⅵ 족 (CdTe, CuInSe2 등 ) 태양전지는효율이높은것이장점이나저가화, 대면적화가문제로이러한부분을해결하기위한기초요소연구를수행 미래박막형태양전지요소기술확보를위한연구개발추진 - 6 -

9 모듈 (Module) 태양전지모듈은에스에너지, LS 산전, 현대중공업, 쏠라테크, 심포니에너지, 경동쏠라등에서생산 인버터 현대중공업, 헥스파워시스템등에서태양광발전용직. 교류변환장치생산 축전지 세방하이테크 ( 주 ) 에서태양광발전용무보수밀폐형연축전지개발및실용화 시스템이용 독립형태양광발전시스템은한국에너지기술연구원및전력연구원에서개발, 표준화 계통연계형태양광발전시스템은삼성전자에서개발 세계 1 위의기술경쟁력을가지고있는반도체및 TFT-LCD 산업기반을활용하여세계태양전지산업을주도할수있는잠재력을보유 태양전지의저가화를위한실리콘계박막태양전지는현재태양전지자체보다는박막성장법연구가진행중이며, 박막성장은거의진공상태에서진행되므로대단히느린공정으로, 양산화를위한고속박막성장기술개발시향후실용화가능함 [ 태양광분야기술개발기본계획 ] 제 1 단계 ( ) 보급촉진형기술개발 주택보급형 3kW 급시스템개발 건물, 상업용 10kW 급시스템개발 태양전지저가화, 고신뢰성제품및양산체제확립 제 2 단계 ( ) 댜량보급형기술개발 결정질초박형태양전지기술개발 차세대박막태양전지기술개발 태양전지발전시스템보급형유니트화개발 제 3 단계 ( ) 저가상품화기술개발 결정질초박형태양전지상용화기술개발 차세대박막태양전지상품화기술개발 태양광발전시스템보급형패키지상품화기술개발 향후계획 실리콘계태양전지분야는저가, 고효율화를위한기술개발추진 화합물계등차세대태양전지는대면적화, 실용화를위한요소기술개발및시스템화를위한연구추진 PCS 의경량화및고효율화, BIPV 태양광발전시스템의상용화기술개발추진 - 7 -

10 국내보급현황 연도별설치현황 구분 90~ 계 설치용량 (kw) 1, ,553 8, 년 5.3MW 예상 2004 년도설치시설세부내역 구분시설용량 (kw) 電化시설 2,342.6 내 마라도 (150), 강원도주택 (120), 제주그린빌리지 (142.9), 조선대의대 (20) 등 통신및비상전화 9.6 한전 (7.6), 전남 (2) 가로등해양용 단양시국립공원 (45), 대구 (15), 소죽도 (32.3), 인천 (15) 등 기 타 39.5 대구 (3), 평택 (2.4), 전북 (4.6) 등 총계 2,553 주 ) 기타 : 수질개선용, 산불감시, 홍수예보, 간이화장실등 용 태양광주택보급현황 (2012년 10만호보급계획추진 ) 구분 보급실적 1호 6호 15호 310호 907호 ( 잠정 ) 총용량 3kW 45kW 45kW 771kW 2,400kW 집행예산 32백만원 169백만원 464백만원 6,300백만원 1,600백만원 주 ) 태양광주택보급사업으로별도예산확보시점은 2004 년부터임 - 8 -

11 3. 태양열 (Solar Thermal) 개요 태양열이용기술 태양열은태양으로부터오는복사광선을흡수해서열에너지로변환 ( 필요시저장 ) 시켜건물의냉난방및급탕, 산업공정열, 열발전등에활용하는기술 태양열이용기술의핵심은태양열집열기술, 축열기술, 시스템제어기술, 시스템설계기술등이있음 태양열시스템구성및집열기의종류 시스템구성 집열부 : 태양으로부터오는에너지를모아서열로변환하는장치 축열부 : 집열시점과집열량이이용시점과부하량에일치하지않기때문필요한일종의버퍼 (buffer) 역할을할수있는열저장탱크 이용부 : 태양열축열조에저장된태양열을효과적으로공급하고부족할경우보조열원에의해공급 제어장치 : 태양열을효과적으로집열및축열하고공급, 태양열시스템의성능및신뢰성등에중요한역할을해주는장치 태양열에너지는에너지밀도가낮고계절별, 시간별변화가심한에너지이므로집열과축열기술이가장근본이되는기술임 - 9 -

12 태양열태양열시스템시스템구성요소구성요소 태양열집열기 진공관형집열기 Dish 형집열기 태양열집열기술 태양열온수기 축열조 태양열축열기술 태양열시스템 태양열이용기술 태양열주택 Array 시공 Solar Tower [ 설치사례 ] [ 광주서구문화센터단일진공관냉난방실증 ] [ 과천정부청사평판형태양열설비 ] 태양열이용기술의분류 태양열시스템은열매체의구동장치유무에따라서자연형 (passive) 시스템과설비형 (active) 시스템으로구분된다. 전자는온실, 트롬월과같이남측의창문이나벽면등주로건물구조물을활용하여태양열을집열해서이용하는장치이며, 후자는집열기를별도로설치해서펌프와같은열매체구동장치를활용해서태양열을집열하는시스템으로보통후자를흔히태양열시스템이라함. 집열또는활용온도에따른분류는일반적으로저온용, 중온용, 고온용으로분류하기도하며, 각온도별적정집열기, 축열방법및이용분야는다음과같음

13 구분 자연형 설비형 저온용중온용고온용 활용온도 60 이하 100 이하 300 이하 300 이상 집열부 PTC형집열기자연형시스템공기식집열기평판형집열기 CPC형집열기진공관형집열기 Dish 형집열기 Power Tower 태양로 축열부 Tromb Wall ( 자갈, 현열 ) 저온축열 ( 현열, 잠열 ) 중온축열 ( 잠열, 화학 ) 고온축열 ( 화학 ) 이용분야건물공간난방냉난방ㆍ급탕, 농수산 ( 건조, 난방 ) 건물및수산분야냉ㆍ난방, 담수화, 산업공정열, 열발전 산업공정열, 열발전, 우주용, 광촉매폐수처리광화학, 신물질제조 주 ) PTC(parabolic trough solar collector), CPC(compound parabolic collector) 이용분야를중심으로분류하면태양열온수급탕시스템, 태양열냉난방시스템, 태양열산업공정열시스템, 태양열발전시스템등이있다. 태양열집열기의종류 평판형집열기 : 전세계적으로가장많이사용되고있는집열기로서집열기가그림과같이평판형형태이며, 투과체, 흡수판, 열매체관단열재로구성되어있다. 일사광선이투과체를통해서흡수판에도달되면흡수판에서는태양복사광선을흡수해서열에너지로변환. 흡수판의온도가높아지게되면흡수판에붙은열매체관내의열매체 ( 보통부동액 ) 로전달되어온도가상승. 열매체는축열조나기타사용부로순환되어이용하게됨. 집열기각요소의기능은다음과같음. - 투과체 : 태양복사광선을투과시키면서집열기로부터의열손실을줄여주고, 흡수판을보호 - 흡수판 : 복사광선을최대한흡수하여열에너지로변환 - 지관 : 흡수판에서변환된열에너지를열매체로전달시켜서축열조나 필요한곳으로열을이동시 - 단열재 : 집열된열에너지손실을줄여주는단열역활

14 진공관형집열기 : 투과체내부를진공으로만들어그내부에흡수판을위치시킨집열기로서진공관의형태에따라서단일진공관과 2 중진공관이있음. 단일진공관은유리관내부전체가진공으로된것이며, 이중진공관은유리관이 2 중으로되어있어유리관사이가진공상태임. 흡수판은진공관내부에그림과같이위치. 여기서진공관의역할은내부와외부와의열손실을차단시켜주고, 진공은진공보온병의진공층과같이대류및전도열손실을차단 PTC(Parabolic Trough Concentrator) 형집열기 : 그림과같이포물선형상의반사판 ( 태양의고도에따라서태양을추적함 ) 이있고그가운데흡수판의역할을하는집열관이있음. 반사판에의해서집광 ( 선집광 : Line Focus) 된일사광선은집열관에집광되어집열관내부의열매체를가열시킴. 집열기는일사광선을고밀도로집광되기때문에고온의온도를얻을수가있으며, 또한열손실면적이집열관에국한되기때문에열손실도적어지게됨. 200~250 정도의온도를손쉽게얻을수있음. 태양으로부터직접오는직달일사만집열이가능하고집열기에입사되는각도가일정치않은산란일사는집열관에집광이되지않으므로직달일사가많은청명한지역에서사용되는것이효과적

15 CPC(Compound Parabolic Concentrator) 집열기 : 집광비가아주적은다음그림과같은반사판이있어서일사광선을집광해서집열하는집열기로반사판이태양추적없이직달및산란일사모두를집광할수있는집열기임. 외부의유리관이없는것도있으며, 내부에있는유리관및흡수관대신에진공관집열관을사용하는것도있음. Dish 형집열기 : 일사광선이한점 (Point focus) 에집광이될수있는접시모양의반사판이있는집광형집열기로서태양을 3 차원추적하는추적장치가있으며, 적은면적의흡수부가있음. 이집열기는집광비에따라서집열온도가달라지며, 주로수백도의온도를집열하는데사용이가능하여태양열발전용으로도사용됨

16 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 선진국에서는국가별특성에맞는태양열이용기술을중점개발하여보급하고있으며 ( 미국 : 태양열발전, 일본ㆍ호주 : 온수기, 유럽 : 대규모집단난방및급탕시스템등 ), 저온태양열시스템보급활성화를위한인증시험및평가, 신뢰성향상등에지속적인연구추진 미국은 DOE 를중심으로건물용의 Solar Building Technology 와태양열발전의 Solar Thermal Energy System 으로구분추진 '70 년대저온분야 ( 집열기, 온수기, 자연형시스템 ) 를주로개발하였으나 '80 년대이후자연형건물과중고온분야에연구개발투자 태양열발전및산업이용기술의상업화 (365MW) 일본은태양열온수기의경우업체중심으로개발및상용화하고있으며, 약 40 개업체가년간 10 만대규모를생산하여보급ㆍ수출 ( 약 500 만기보급 ) New Sunshine 계획 : 자연채광및제어와대규모태양열냉난방, 온수급탕시스템의산업이용개발에주력

17 유럽의개발과보급의핵심은태양열난방및온수기, 대규모태양열시스템, 자연형태양열건물등이고, 수출을목적으로한태양열발전등개발추진중 태양열건물이용 Program: EU 의 JOULE ( 설비형, 자연형시스템 ), THERMIE ( 대형건물, 집단주택의냉난방 ) 특히제로에너지하우스나제로에너지타운등주로열에너지자립을위한건물태양열기술이최근들어많은연구와시범보급이이루어지고있다. 프랑스 (Jordano), 영국 (Thermomax), 독일 (Daimler-BenzAerospace) 등에서진공관형집열기및메가집열기상업화 호주는태양열온수기를년 10 만대이상생산하여유럽등에수출하고있음 국내현황 기술개발지원현황 '88 년부터 2005 년까지 70 과제에 23,474 백만원을투자하였으며그중 17,573 백만원을정부에서지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 '98 ' 계 과제수 사업비 ( 백만원 ) 신규 계속 계 정부 6, ,581 2,560 1,912 1,801 1,893 17,573 민간 1, ,901 계 8, ,954 3,303 2,849 2,770 2,680 23,474 기술개발현황 '70 년대초부터대학과연구소를중심으로연구를시작하여 '88 년부터대체에너지개발촉진법에따라정부차원에서기술개발 기술개발동향은보급확대를위한태양열온수기등저온활용요소기술에대한효율및신뢰성향상과태양열이용분야확대를위해중고온시스템개발을병행추진중

18 저온활용분야 ( 온수ㆍ급탕기술 ) 보급단계로가정용온수기 ( 약 18.8 만대 ) 및골프장, 양어장등의급탕시설에보급중임 평판형집열기및단일진공관형집열기상용화되었음. 그러나평판형집열기의성능및신뢰성은선진국에비해떨어지고있으며, 진공관의경우는충분한실증이요구됨 자연순환식온수기는상용화되었으며, 강제순환식온수기는 package 화기술개발필요 제로에너지건물과같은태양열건물기술은기초연구수행 저온이용집열기 ( 온수기 ) 관련으로기초연구와기반연구가수행되어상용화에연계됨. 그러나축열분야에대해서는시스템개발, 실증연구가관련기업의참여저조로인해체계적으로진행되지못하고있음. 태양열집열기의요소기술분야 현재거의전량수입에의존하고있는흡열판 (Absorb plate) 의국산화를위해 태양열집열기성능향상기술 ( 흡열판코팅 ) 개발 과제진행중 흡열판과동관의열전달손실을최소화하기위해 저가형태양열집열판접합시스템개발 을추진하여초음파용접기의국산화기술개발 중고온활용분야 기술분야가다양하고국내기반기술이취약하나진공관형, dish 형태양열집열시스템과사계절이용가능한시스템개발시산업용으로서실용화에유리 그동안요소기술을중점적으로추진했으며, 이용보급확대를위해시스템통합기술과제조기술확보등중장기적인기술개발투자가필요 진공관형, Dish 형, PTC 형집열시스템과잠열및화학축열시스템개발중 한국에너지기술연구원에서 Dish 형태양열발전시스템실용화과제수행중 (2003 ) 진공관형집열기는산업공정열에시범적으로적용하여사용중 (OB 맥주광주공장 85 공정열 ) [ 진해과학공원의 Dish 형발전시스템 ]

19 냉ㆍ난방분야 한국에너지기술연구원에서태양열을이용한흡수식냉방시스템실증연구수행중 ( ) 대규모태양열지역냉난방및급탕시스템개발을위한연구진행중 ( ) 국내보급되고있는일부태양열온수기및태양열온수급탕시스템의경우업체의영세성으로제품품질미흡, 설계기술부족등신뢰성저하와기존심야기기등경쟁제품에비해고가, 편리성문제로제품보급저조 향후계획 보급되고있는태양열온수기제품의품질향상을위한신뢰성및효율성향상기술개발을기업체자체적으로추진 중대형태양열온수급탕시스템의최적화 건물태양열복합이용기술및중ㆍ고온분야 ( 산업용태양열시스템, 태양열발전시스템 ) 개발은정부주도로지속적으로추진 대규모지역냉난방분야에대한태양열시스템적용방안에대한연구의지속적추진 [ 태양열분야기술개발기본계획 ] 제 1 단계 ( 까지 ) 제 2 단계 ( ) 제 3 단계 ( ) [ 보급촉진형기술개발 ] [ 대량보급형기술개발 ] [ 저가상품화기술개발 ] 보급형 Solar House 개발 : 열부하 70% 공급 태양열냉방기개발및상용화 건물, 상업용태양열이용시스템개발 보급형 Solar house 개발 : 열부하 90% 공급 건물, 상업용태양열이용시스템상용화 중고온산업용태양열이용시스템개발 태양열발전기술개발및상용화 대형산업용태양열이용시스템개발및상용화달성

20 국내보급현황 ( 단위 : 개소 ) 구분 ~ 계 가정용 43,559 41,149 77,226 12,012 4,833 5,924 1, ,350 골프장 양어장 지중난방 기타시설 2, ,804 합계 46,127 41,178 77,341 12,122 4,882 5,970 1, ,491 주 1. 기타시설은목욕탕, 여관, 기숙사, 공장등에설치된급탕시설임 년 : 집열면적 15,455 m2 : 가정용 5,280 m2, 기타중대형 10,175 m2-18 -

21 4. 바이오에너지 (Bio-Energy) 개요 바이오에너지이용기술 바이오에너지이용기술이란바이오매스 (Biomass, 유기성생물체를총칭 ) 를직접또는생 화학적, 물리적변환과정을통해액체, 가스, 고체연료나전기 열에너지형태로이용하는화학, 생물, 연소공학등의기술을일컬음 Biomass 란태양에너지를받은식물과미생물의광합성에의해생성되는식물체ㆍ균체와이를먹고살아가는동물체를포함하는생물유기체 종류및변환 바이오에너지기술의분류 대분류 중분류 내용 연료용바이오에탄올생산기술 당질계, 전분질계, 목질계 바이오액체연료생산기술 바이오디젤생산기술 바이오디젤전환및엔진적용기술 바이오매스액화기술 ( 열적전환 ) 바이오매스액화, 연소, 엔진이용기술 유기성폐수의메탄가스화기술및매립지혐기소화에의한메탄가스화기술바이오매스가스이용기술 (LFG) 가스화기술 바이오매스가스화기술 ( 열적전환 ) 바이오매스열분해, 가스화, 가스화발전기술 바이오수소생산기술 생물학적바이오수소생산기술 바이오매스생산, 가공기술 에너지작물기술 생물학적 CO 2 고정화기술 바이오고형연료생산, 이용기술 에너지작물재배, 육종, 수집, 운반, 가공기술 바이오매스재배, 산림녹화, 미세조류배양기술 바이오고형연료생산및이용기술 ( 왕겨탄, 우드칩등 ) 바이오에너지변환시스템

22 Pellets Wood Briquette Wood Chip <Palm Tree> < 혐기성소화시스템 > < 우드칩열병합발전소 > 평택바이오디젤생산공장 ( 가야에너지 ) 공정시설내부 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 기술개발현황 1980 년대미국및 EU 는폐기물의단순처리목적으로소규모매립장을다수설치하였으나메탄방출에의한지구온난화등환경문제가심각 년대에는매립장에서발생하는메탄 (LFG:Land Fill Gas, 매립지가스 ) 을회수하여에너지원으로활용하는공정을상용화하였으며대규모매립장을대상으로주로설치하여전기를생산하고있음

23 미국은정부주도의상용화기술개발과보급을추진하고있음 현재는연료용알코올보급 (28.1 억 gal, 2003), 바이오디젤보급 (2,000 만 gal, 2003), LFG 이용 (1998, 360 개소, 730MW) 에주력 1999 년대통령령으로 " 바이오연료 / 화학원료개발촉진 ( 제 호 )" 을선언하고 2010 년까지바이오에너지공급을 3 배확충 구체안은목질계알콜연료, 바이오매스가스화발전, Biorefinery 기술개발상용화와에너지작물재배기반의확충을포함하고있음. 유럽은 EU 차원의기술개발 / 실증시험사업과이미상당히발전되고있는바이오에너지 ( 바이오디젤, 발전사업자 ) 공급사업자를중심으로보급확대가일어나고있으며온실가스저감차원에서기술개발및보급확대천명 EU 는현재바이오디젤보급이활발 (110 만 ton, 프랑스 2003 년 ) LFG 이용 (400 개소, 670MW, 1999), 메탄가스발전시설 (100 개소, 240MW, 2000) 의실적으로 2010 년 EU Campaign for Take-off ( 도약의캠페인 ) 에총대체에너지의 70% 이상을바이오에너지공급예정 EU 는나무를이용한지역열병합발전으로 22 백만 toe/ 년, 쓰레기소각열발전으로 2.1 GW 의전력설비를가동 폐수의메탄가스화는기존의기술이지만고농도유기성폐기물 ( 축산분뇨, 하수슬러지, 음식쓰레기등 ) 의메탄가스화기술이개발되어 1988 년이후 EU 지역에만도약 100 기의메탄가스화장치가보급되어약 240 MWe 의분산형전력및열을공급하고있음. EU 는 2010 년까지 1,000 MWe 의메탄가스발전을보급할계획 세계최초바이오가스열차운행 ( 스웨덴, ) - 바이오가스 : 늪이나습지에서유기물의 micro-bacteria의분해로생성 EU의 2005년바이오가스 Barometer(2004년생산량 400만toe 초과 ) - 생산량 : 영국 > 독일 > 프랑스 - 이용 : 열생산 ( 주로하수처리시설 ), 발전 ( 주로쓰레기처리시설 ), 차량사용 ( 프랑스, 스웨덴 ), 천연가스공급망에이용 ( 네덜란드 )

24 메탄및바이오에탄올의시장규모는소규모이긴하지만 년간연평균 10% 의성장률을나타내었으며, 지구온난화와연계하여앞으로급격히성장할것으로예상되며미국과 EU 는모두현재총 1 차에너지소비의 3% 내외를차지하는바이오매스에너지공급을 2010 년까지 3 배로늘리는계획 BP 社, 인도에너지자원기구 (TERI) 의바이오디젤상용화연구에향후 10 년간 940 만 USD 투자 ( ) 연간 900 만 l 의바이오디젤생산예정 브라질은사탕수수알콜 180억kl / 년 (115억 toe/ 년 ), 프랑스는밀가루전분 150만kl / 년의알콜을, 그리고 EU 국가전역에연간약 140만톤의채종유를이용한바이오디젤이자동차용연료로공급되고있음 국내현황 기술개발지원현황 '88년부터 2005년까지바이오분야에 99개과제에43,454백만원을투자하였으며그중 28,988 백만원을정부에서지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 ' 계 신규 과제수 계속 계 사업비 ( 백만원 ) 정부 13,361 1,470 1,268 1,378 1,467 4,233 4,213 28,988 민간 7, ,284 1,744 1,627 14,466 계 21,130 1,902 2,099 2,356 4,150 5,977 5,840 43,454 기술개발현황 '70 년대초부터대학과연구소를중심으로연구시작하여 '88 년부터대체에너지개발촉진법에따라정부차원에서기술개발

25 1999 년까지바이오에탄올, 메탄가스화기술개발위주로추진되었으며 1990 년대이후 LFG 이용기술, 바이오수소생산기술개발등이주요분야로추가 전분계에탄올연속생산기술은실용화가능단계 목질계에탄올연속생산기술은기반기술확립단계이며유가상승시추가기술개발및상용화가가능 고율메탄발효공정은상용화단계로서보급이추진 ( 각종산업폐수, 음식물쓰레기처리 ) [ 부산음식물쓰레기발전설비 ] [ 음식물쓰레기발전설비내부 ] [ 제주 LFG 발전설비 ] [ 청주 LFG 발전설비 ] [LFG 공정도 ]

26 향후계획 매립지가스 (LFG) 의에너지이용기술개발 LFG 이용발전시스템개발 (100 m3 /h 이상 LFG 포집 ) 한전기공, 국내최초수도권매립지매립가스자원화시설인 50MW 급에코에너지시운전수주 ( 환경부주관, ) 바이오수소제조기술개발 유기성폐자원을이용한생물학적수소생산기술개발 제 1,2 단계 ( '96 까지 ) 제 3 단계 ('97 '01) 제 4 단계 ('02 '06) 연료용알콜생산기술개발 농산물이용 1kl / 일규모연속발효생산기술실용화 메탄가스전환기술실용화 산업용 UASB 공정개발 (10~100톤급) 혐기발효실증연구 LFG이용기술타당성검토 미래바이오에너지기술기초연구 [ 바이오기술개발기본계획 ] 연료용알콜생산기술 생산단가 400원 /l이하 ( 농산물이용 ) 목질, 산업폐기물등을이용한생산기술실용화 메탄가스전환기술 산업용및축산폐수용메탄가스전환공정개발 (500톤급이상 ) 100톤/ 일규모폐기물혐기발효실용화 1,000만m3/ 년이상규모 LFG 실증실험 미래바이오에너지기술기반연구 연료용알콜생산기술 생산단가 300원 /l이하 ( 농산물이용 ) 목질, 산업폐기물등을이용한생산기술상용화 메탄가스전환기술 산업용및축산폐수용메탄가스전환공정상용화 폐기물혐기발효상용화 1,000만m3/ 년이상규모LFG 상용화 미래바이오에너지기술실증실험 국내보급현황 2004 년바이오에너지이용현황 메탄가스이용 성형탄 ( 대체탄, 착화탄 ) 매립지가스 (LFG) 바이오디젤 천톤 / 년시설수 ( 기 ) 천톤 / 년업체수생산량시설장소판매량업체수 ( kl ) 146,927MWh 8 1, , ,577Gcal

27 국내최근바이오디젤및바이오에탄올추세 바이오디젤 BD5( 경유95%+ 바이오디젤 5%) 인경우, 정유사및경유수입업체에혼합책임을부여하고전경유차량에사용이가능하도록기존의경유규격을개정하여보급 BD20( 경유80%+ 바이오디젤 20%) 인경우, 석유대체연료규격을제정하여버스, 트럭등자가정비가능업체에보급 정유업계의 BD5 양산준비기간및바이오업계의사업지속성을위해시범보급사업을 6개월연장 * BD20 시범보급기간 : ~ 한국에너지기술연구원, 세계최대팜유생산국인말레이시아의팜오일위원회 (MPBO) 와바이오디젤기술공동개발에관한협정체결 ( ) 석유대체연료사업법시행령일부개정령공포 ( 산자부, ) - 바이오혼합연료와알코올혼합연료유원액이석유대체연료에포함 - 수입시, 수입부과금 14~16원 /l으로인상 바이오에탄올 휘발유규격을개정하여 MTBE 대체재로바이오에탄올을최대 6.7% 까지전휘발유차량에사용가능케했으며 E10( 휘발유 90%+ 바이오에탄올10%) 초과의경우, 자동차제작사의적용차량 (FFV) 개발시점에맞추어품질규격을제정예정 * FFV(Flexible Fuel Vehicle) : 휘발유, 에탄올조성에관계없이사용할수있는연료가변형자동차 바이오에탄올의수급을위한정책연구로 해외바이오에탄올의도입타당성분석연구 ( 05.7~12) 를수행 - 주유소유통단계에서발생가능한문제점을파악하기위하여, 실증연구를추진예정임 산업자원부, 브라질정부에바이오에탄올수입의사전달 ( ) - 알코올을최우선적인대체연료로고려하여양국협력관계를구축

28 5. 풍력에너지 (Wind Power) 개요 풍력이용기술 풍력은바람에너지를변환시켜전기를생산하는발전기술 특징및시스템구성 풍력이가진에너지를흡수, 변환하는운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치, 제어장치등으로구성 기계장치부 바람으로부터회전력을생산하는 Blade( 회전날개 ), Shaft( 회전축 ) 를포함한 Rotor( 회전자 ), 이를적정속도로변환하는증속기 (Gearbox) 와기동ㆍ제동및운용효율성향상을위한 Brake, Pitching & Yawing System 등의제어장치부문으로구성 전기장치부 발전기및기타안정된전력을공급하도록하는전력안정화장치로구성 제어장치부 풍력발전기가무인운전이가능토록설정, 운전하는 Control System 및 Yawing & Pitching Controller 와원격지제어및지상에서시스템상태판별을가능케하는 Monitoring System 으로구성 Yaw Control : 바람방향을향하도록블레이드의방향조절 Pitch Control : 날개의경사각 (pitch) 조절로출력을능동적제어 Stall( 失速 ) Control : 한계풍속이상이되었을때양력이회전날개에작용하지못하도록날개의공기역학적형상에의한제어

29 [ 시스템구성도 ] 구조상분류 ( 회전축방향 ) 운전방식 출력제어방식 전력사용방식 수평축풍력시스템 (HAWT): 프로펠라형수직축풍력시스템 (VAWT): 다리우스형, 사보니우스형정속운전 (fixed roter speed type): 통상 Geared형가변속운전 (variable roter speed type): 통상 Gearless형 Pitch( 날개각 ) Control Stall( 失速 ) Control 계통연계 ( 유도발전기, 동기발전기 ) 독립전원 ( 동기발전기, 직류발전기 ) 회전축방향에따른구분 [ 수직축발전기 ] [ 수평축발전기 ] 수직축은바람의방향과관계가없어사막이나평원에많이설치하여이용이가능하지만소재가비싸고수평축풍차에비해효율이떨어지는단점이있음, 수평축은간단한구조로이루어져있어설치하기편리하나바람의방향에영향을받음 중대형급이상은수평축을사용하고, 100 kw급이하소형은수직축도사용됨

30 운전방식따른구분 [Geared 형풍력발전시스템 ] [Gearless 형풍력발전시스템 ] [ 설치사례 ] [ 05 년영덕풍력 39.6MW, 24 기 ] [ 05 년강원풍력 28MW, 14 기 ] 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 1980년대초부터풍력발전의제작기술이급속히발전하여독일의 Germanischer Lloyd, 덴마크의 DNV 및 RISO 등에서설계인증ㆍ검증, 성능평가기준을제시하고있으며 IEA에서는풍력발전에관한국제규정을마련하고있는단계 유럽을중심으로시스템의대형화에초점을두고 2MW는상용화하고, 4.5MW 는시험중이며독일에서 5MW를개발중

31 EC주관하에 THERMIE Program으로대형풍력발전시스템을개발하였고, Vestas Ⅴ80(2MW), Bonus 2MW, NEG Micon2750등을상용화하고 4.5MW 시험중 독일은풍력발전선두국가로 5MW를개발중에있으며 04년세계설치용량의 35%( 약 16,649MW, 1.6만기, 독일전력수요 6%) 를보급중이며, 덴마크에이어세계 2위설비시장점유 (21.5%) 및연 30억 $ 풍력시장창출 덴마크는 80년대부터집중개발하여현재풍력설비시장의세계 1위 ( 세계설비시장의 41.7%) 를고수하며, 풍력발전의대형화, 해상풍력등국제적트랜드선도 미국은 80년대중반까지세계풍력발전시장을주도하여왔으나정부지원을줄임으로인해 80년후반부터주도권이유럽으로이전 90년대초부터 DOE지원으로 NREL(National Renewable Energy Lab) 과산업체공동으로대형화기술을개발하고 NASA에서 Blade개발지원 블레이드, 주기기등풍력발전시스템의세계시장규모는 2010 년경약 40GW, 340 억불예상 MW Year 베스타스 에너콘 지멘스 Gamesa GE wind 기타 6개사 [ 세계시장규모예상 ] [ 04 세계시장점유율 (%) ]

32 국내현황 기술개발지원현황 '88 년부터 2005 년까지 37 과제에 54,108 백만원을투자하였으며그중 36,813 백만원을정부에서지원 과제수 사업비 ( 백만원 ) [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 88~ 계 신규 계속 계 정부 10,963 3,254 3,739 8,312 10,886 36,813 민간 7,241 2,011 1,877 2,243 4,086 17,295 계 18,204 5,265 5,616 10,555 14,972 54,108 기술개발현황 '90 년대초에대학과연구원을중심으로기초연구및소형풍력시스템연구를시작한이래 '90 년대중반부터본격적으로기술개발수행 1 단계 ('88 '91) 사업으로전국 64 개기상청산하기상관측소, 일부지역의도서및내륙일부지역에서관측된풍속과풍향자료를이용한풍력자원특성분석이루어짐 '93 년부터한국에너지기술연구소가제주월령에풍력, 태양광및태양열시설을포함한신재생에너지시범단지를조성, 100 kw풍력발전기 1 기와 30 kw풍력발전기 2 기를설치, 계통선에연계실증운전 1 단계사업기간에한국과학기술원이 20 kw소형수평축풍력발전기를국산화하려는연구개발을시도하였고, 2 단계 ('92 '96) 사업기간에는복합재료분야의전문업체인한국화이바가한국형중형급수직축 300 kw풍력발전기개발 한국화이바에서중대형급 (750 kw급 ) Gearless Type (Direct Drive Generation) 수평축풍력발전기 ( 블레이드 ) 개발완료 (2001 년 )

33 현재 3 대중점기술개발과제로 ( 주 ) 효성 ( 기어드타입 ), ( 주 ) 유니슨산업 ( 기어리스타입 ) 에서 750kW 급풍력발전기의개발시제품에대해실증연구수행 실증기간 : (2 년 ) 1 2MW 급중대형풍력발전시스템개발수행중 (2004 년 ) 해상풍력실증연구단지조성연구수행중 실증기간 : (4 년 ) 관련요소기술개발 블레이드 : 최초로 ( 주 ) 한국화이바에서 750kW 급브레이드개발완료및해외인증획득 (2001 년 ) : 미국라거웨이사의 750kW 급 Gearless Type 모델적용 발전기및증속기 유도발전기 : 주 ) 효성에서유도발전기및중속기개발완료 (660 kw급 ) Geared Type에적용 동기발전기 : 미개발 (Gearless Type에적용 ) 제어시스템기술개발 한국전기연구원 : 750kW급풍력발전시스템제어및계통연계장치개발완료 (Gearless Type, 동기발전형식기준 ) 향후계획 풍력발전시스템구성에필요한요소기술개발및시스템개발지속추진 ( 추진중 ) 국산화차원의기술개발 풍력발전패턴별 ( 예 : Gearless Type, Geared Type등 ) 부문별기술개발내용추진 Geared Type( 증속기 ) 기준의풍력발전시스템제어및계통연계장치개발 Gearless Type기준에적용되는동기발전기개발 관련요소기술간의 System Integration 기술개발및확보 풍력단지용량별계통연계기술및설비의표준화 국내풍력발전시스템표준성능시험기술개발 MW급해상용대용량풍력발전시스템개발 3MW급해상용시스템개념설계착수 ( ~ )

34 offshore : 해상풍력최적후보지에 3MW 급해상풍력발전시스템개발추진예정 (2006 년 ) 해양 (offshore) 풍력발전 해양풍력발전 : 해안에서떨어진 10여m 깊이의바다위에설치 스웨덴, 덴마크등유럽에서활발히진행 [ 덴마크 Tuno 해양단지 ] [ 덴마크 Middelgrunden 해양단지 ] [ 풍력분야기술개발기본계획 ] 1 단계 ( 2005 년 ) 2 단계 (2006 년 2008 년 ) 3 단계 (2009 년 2012 년 ) 중형급750kW 풍력발전기개발및상용화 소형분산형 30kW급풍력발전기상용화 경량화ㆍ저가화개발 소형풍력기의연계기술확립및보급 풍력자원 DB구축및예측기술개발 대형급 1,500 kw 풍력발전기개발및상용화 해양풍력발전기개발및상용화 해양풍력자원 DB구축 초대형급풍력발전기개발및상용화 해양풍력단지보급확산 풍력발전산업고도화로해외수출확대 국내보급현황 2004 년풍력보급현황 구분 10kW이하 11~100kW 101kW이상 계 가동시설수 ( 기 ) 총시설용량 (kw) ,340 28,913.2 이용량 (MWh) ,543 47,

35 6. 수력발전 (Hydro Power) 개요 수력발전기술 수력발전은물의유동및위치에너지를이용하여발전 05년이전에는시설용량 10,000kW이하를소수력으로규정하였으나, 신규법 ( 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 ) 에서는소수력을포함수력전체를신재생에너지로정의함 신 재생에너지연구개발및보급대상은주로소수력발전기를대상으로함 소수력시스템구성도 종류 : 설비용량, 낙차, 발전방식에따라분류 소수력의가장중요한설비는수차 (Turbine) 이며, 설비별특징은다음과같음. [ 수차의종류및특징 ] 수차의종류 특징 수차 충격수차 펠톤 (Pelton) 수차튜고 (Turgo) 수차오스버그 (Ossberger) 수차프란시스수차 (Francis) 수차 수차가물에완전히잠기지않음 물은수차의일부방향에서공급, 운동에너지만을전환 수차가물에완전히잠김 반동수차 프로펠러수차 카플란 (Kaplan) 수차튜브라 (Tubular) 수차벌브 (Bulb) 수차림 (Rim) 수차 수차의원주방향에서물이공급 동압 (dynamic pressure) 및 정압 (static pressure) 이전환

36 소수력발전은하천이나저수지의물을낙차에의한위치에너지를이용하여수차의회전력을발생시키고, 수차와직결되어있는발전기에의해서전기에너지를생산하는방식으로설비용량, 낙차및발전방식에따라분류 소수력 설비용량 낙차 발전방식 Micro hydropower Mini hydropower Small hydropower 저낙차 (Low head) 중낙차 (Medium head) 고낙차 (High head) 수로식 (run-of-river type) 댐식 (Storage type) 터널식 (Tunnel type) 분류 100kW 미만 100 1,000kW 1,000 10,000kW 2 20m m 150m 이상 하천경사가급한중ㆍ상류지역 하천경사가작고유량이큰지점 - 댐식과수로식을혼합한방식으로지형상지하터널로수로를만들어큰낙차를얻을수있는곳 - 하천의형태가오메가 (Ω) 인지점 비고 국내의경우대부분토건비부담으로터널식보다경제성이있는기존에설치되어있는댐식 을주로이용 [ 설치사례 ] [ 안동소수력발전소 (1,500kW)] [ 광천소수력발전소 ( 450kW)] 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 기술개발이완료되어상용화보급

37 미국은 '80년대에수력발전의잠재지역을조사하였으며, 90년대에는수차의 표준화와개도국에대한기술지원 일본은 80년대에 Sunshine계획의일환으로수차의국산화개발과수력발전 시스템자동화연구를수행하였으며 90년대에는 New Sunshine계획으로 수차의표준화개발완료 국내현황 기술개발지원현황 2005 년까지소수력분야 7 개과제에총 3,773 백만원을투자하였으며그중정부에서 2,718 백만원지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 '97 '98 ' 계 과제수 사업비 ( 백만원 ) 신규 계속 계 정부 ,718 민간 ,055 계 ,413 3,773 기술개발현황 기술개발내용으로는 '99 년까지카프란수차설계기술및국산화개발, 튜브라수차및횡류형수차개발을하였으며, 카프란수차개발은국산화율이 95% 이상으로현재상용화보급전단계 '99 년도에는국내소수력자원조사및개발활성화방안에대한연구를수행한바있으며, 2002 년도에는국내에산재되어있는농업용저수지및다목적댐을이용하기위한중ㆍ저낙차용프란시스수차기술개발을착수하여 05 년성공적완료후실증연구추진중 수력분야에서가장핵심이되는것은수차이며, '97 '99 까지대체에너지기술개발사업으로국산카플란수차가보급중이며, '05 년프란시스수차개발이완료되어실증연구추진중 수력분야의설비국산화율은선진국대비 55% 수준임

38 [ 국내의수력에너지보급잠재량 ] 구분지점수개발가능용량 (kw) 일반하천하수처리장정수장농업용저수지농업용보다목적댐의용수로 ,000 5,300 2,500 48,000 5,000 6,744 합계 ,544 향후계획 향후수력분야의기술개발은상용화를위한기술개발로서설비표준화및효율향상기술및시스템자동화기술을중점적으로개발계획 [ 소수력분야기술개발기본계획 ] 구분 제1단계 제2단계 제3단계 제4단계 계획기간 '06 '08 '09 '11 ' 개발목표 기술자립및기술고도화고부가가치산업화구축기반구축산업화 기술의상용화 국내보급현황 2004년도지역별소수력발전설비및발전량현황 구분 울산 강원 경기 경북 경남 전남 전북 충남 충북 계 발전소 ( 개소 ) 시설용량 (kw) 250 8,800 1,825 13,890 1,300 4,950 10,513 2,897 6,164 50,589 발전량 (MWh) 54 20,671 3,443 47,221 7,872 22,964 31,559 10,417 21, ,979 연도별수력발전량 구분 발전량 (MWh/ 년 ) 03 년부터대수력포함 81,738 81,395 89, , ,491 81,825 83, ,579 4,902,347 4,329,

39 7. 연료전지 (Fuel Cell) 개요 연료전지기술 연료전지는수소와산소의화학반응으로생기는화학에너지를직접전기에너지로변환시키는기술 H₂+ 1/2O₂ H₂O + 전기 생성물이전기와순수 ( 純水 ) 인발전효율 30~40%, 열효율 40% 이상으로총 70~80% 의효율을갖는신기술임 연료전지발전원리 ( 단위전지 ) 공기 : 산소 연료중수소와공기중산소가전기화학반응에의해직접발전 1 연료극 ( 양극 ) 에공급된수소는수소이온과전자로분리 연료 : 수소 공기극 전해질층연료극 e - 2 수소이온은전해질층을통해공기극으로이동하고전자는외부회로를통해공기극으로이동 3 공기극 ( 음극 ) 쪽에서산소이온과수소이온이만나반응생성물 ( 물 ) 을생성 최종적인반응은수소와산소가결합하여전기, 물및열생성 연료전지의종류 : 전해질종류에따라연료전지를구분 구분 알카리 (AFC) 인산형 (PAFC) 용융탄산염형 (MCFC) 고체산화물형 (SOFC) 고분자전해질형 (PEMFC) 직접매탄올형 (DMFC) 전해질알카리인산염탄산염세라믹이온교환막이온교환막 동작온도 ( ) 100 이하 220 이하 650 이하 1,200 이하 80 이하 80 이하 효율 (%) 용도특수용중형건물 (200 kw ) 중 대형건물 (100 kw ~ MW ) 소ㆍ중. 대용량발전 (1 kw ~ MW ) 가정 상업용 (1~10 kw ) 소형이동 (1 kw이하 ) 선진수준우주선 200 kwmw이상mw이상 1~10 kw보급중 500W 국내수준 - 50 kw 250 kw 1 kw 3 kw 50W * AFC(Alkaline Fuel Cell), PAFC(Phosphoric Acid FC), MCFC(Molten Carbonate), SOFC(Solid Oxide), PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane), DMFC(Direct Methanol) 순서대로기술발전단계임

40 시스템구성도 연료전지발전시스템구성도 개질기 (Reformer) 화석연료 ( 천연가스, 메탄올, 석유등 ) 로부터수소를발생시키는장치 시스템에악영향을주는황 (10ppb 이하 ), 일산화탄소 (10ppm 이하 ) 제어및시스템효율향상을위한 compact 가핵심기술임 스택 (Stack) 원하는전기출력을얻기위해단위전지를수십장, 수백장직렬로쌓아올린본체 단위전지제조, 단위전지적층및밀봉, 수소공급과열회수를위한분리판설계 제작등이핵심기술임 전력변환기 (Inverter) 연료전지에서나오는직류전기 (DC) 를우리가사용하는교류 (AC) 로변환시키는장치 연료전지특성에맞는전력변환기기술이아직없으나연료전지가상용화되어수요가있으면산업체에서 1~2년안에상품화가능 주변보조기기 (BOP: Balance of Plant) 연료, 공기, 열회수등을위한펌프류, Blower, 센서등을말하며, 연료전지 에특성에맞는기술이미비함

41 연료전지발전과정 알칼리형 (AFC: Alkaline Fuel Cell) 1960 년대군사용 ( 우주선 : 아폴로 11 호 ) 으로개발 순수소및순산소를사용 인산형 (PAFC: Phosphoric Acid Fuel Cell) 1970 년대민간차원에서처음으로기술개발된 1 세대연료전지로병원, 호텔, 건물등분산형전원으로이용 현재가장앞선기술로미국, 일본에서실용화단계에있음 용융탄산염형 (MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell) 1980 년대에기술개발된 2 세대연료전지로대형발전소, 아파트단지, 대형건물의분산형전원으로이용 미국, 일본에서기술개발을완료하고성능평가진행중 (250 kw상용화, 2MW 실증 ) 고체산화물형 (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) 1980 년대에본격적으로기술개발된 3 세대로서, MCFC 보다효율이우수한연료전지로대형발전소, 아파트단지및대형건물의분산형전원으로이용 최근선진국에서는가정용, 자동차용등으로도연구를진행하고있으나우리나라는다른연료전지에비해기술력이가장낮음 고분자전해질형 (PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 1990 년대에기술개발된 4 세대연료전지로가정용, 자동차용, 이동용전원으로이용 가장활발하게연구되는분야이며, 실용화및상용화도타연료전지보다빠르게진행되고있음 직접메탄올연료전지 (DMFC : Direct Methanol Fuel Cell) 1990 년대말부터기술개발된연료전지로이동용 ( 핸드폰, 노트북등 ) 전원으로이용 고분자전해질형연료전지와함께가장활발하게연구되는분야임

42 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 유형별기술현황 인산형 1990 년대중반부터 2000 년까지미국 ONSI 사에서북미, 아시아, 유럽에 200 kw급발전시스템총 206 대를보급 ( 구입비의 1/3 정부보조, 1 대당 80 만 $) 하였으며 11MW 급실증시험중 일본은 kw급모델시판및 7.5MW 급실증시험중 용융탄산염형 미국은 '99 년도에 280 kw급모듈및 2 MW급발전시스템 ( 산타클라라 ) 실증을완료하고자국의지자체또는유럽에서 1MW 급을실증시험할예정 ( 실용화단계 ) 일본 (1MW 실증시험완료 ), 이태리 (500 kw급스택개발 ) 가집중투자 고체산화물형 : 미국에서 250kW급발전시스템실증시험중이며, 최근선진국을중심으로선진국과함께가정용, 자동차용등의소용량연구가진행 고분자전해질형 미국, 캐나다가기술을선도하고있으며 100 kw급이하의자동차용과 7.5 kw급가정용을보급하여실증시험중 자동차용, 이동용, 가정용, 분산전원용등으로이용범위가광범위하여향후가장먼저실용화가예상되는분야로최근에선진국에서집중투자 직접메탄올형 수십 W 급이개발되어핸드폰, 노트북등에실증연구중 국내는 5W 급핸드폰용, 50W 급노트북용개발중

43 기술수준 미국은 1970 년대, 일본은 1980 년대초부터본격적인개발에착수 1839 년영국의 Grove 가발명, 1952 년 Bacon 이베이컨전지를개발하여특허를취득한후미국에서이특허를개량하여 1969 년아폴로 11 호에탑재 선진국은이미실증연구및실용화단계에와있으며, 미국과일본이실용화기술을보유 정부가적극지원, 기업이모든기술을보유하고있기때문에핵심기술은기업비밀로되어있는상황 실용화단계 : 인산형 100kW, 200kW 급분산형전원이전세계적으로 200 기이상보급되어있고 MW 급발전소의실용화를추진중이며, 고분자전해질형은가정용 5kW 급이실증단계를거쳐실용화단계 실증연구단계 : 용융탄산염형 250kW 급을모듈형인 2 11 MW 급발전플랜트실증실험을완료 기술개발단계 : 고체산화물형 250kW 급모듈형개발 기존기술대비설비단가를감소시키는등경제성확보에주력 저가격화 : 재료저가격화, 부품공용및표준화, 유지및운전비용저감, 열병합화, 중량및크기축소등 스택개선 : 구성소재개선, 전력밀도개선, 신뢰성향상, 수명향상 발전시스템개선 : 개질기 (LNG, LPG, 메탄올, 바이오가스등연료다양화 ) 및냉각시스템 ( 수처리장치등 ) 등주변기기개선 적용분야확대및시장개척 2010 년연료전지시장은 1,000 억불예상 수소제조 500억불, 발전용 150억불, 가정 상업용 200억불, 수송용 100억불, 휴대용 50억불등약 1천억불예상

44 국내현황 기술개발지원현황 '88 년부터 2005 년까지연료전지개발에 59 과제총 146,663 백만원을투자하였으며, 그중 77,051 백만원을정부에서지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 ' 계 과제수 사업비 ( 백만원 ) 신규 계속 계 정부 22,349 3,280 5,759 5,390 7,481 14,529 18,263 77,051 민간 23,118 2,047 4,506 4,259 6,241 13,442 15,999 69,612 계 45,467 5,327 10,265 9,649 13,722 27,971 34, ,663 기술개발현황 추진현황 1985 년부터에너지기술연구소와한전기술연구소공동으로 5.9kW 인산연료전지본체를수입 ( 일본 ) 하여성능실험을한것이효시임 1987 년부터 6 년계획인국책연구사업으로 2kW 급인산형연료전지발전기개발 ( 과기부 ) 1996 년부터고분자연료전지연구가시작되었고한국에너지기술연구원이주축이되어 2001 년가정용 5kW 급고분자연료전지스택과시스템을개발하였음 년부터상업화를목적으로 ( 주 )GS 퓨얼셀이주관하여더욱컴팩트하고성능이향상된 3kW 급열병합고분자연료전지시스템개발을완료하고현재실증단계임 2004년부터프로젝트형기술개발로자동차용, 가정용 (RPG), 발전용, 소형이동전원용등다양한분야에대한기술개발추진중 연료전지발전시스템가격은스택 30%, 개질시스템 30%, 전력변환기및 BOP 40% 로구성

45 기술개발유형별현황 인산형 : '89 년부터 '92 년까지구성요소, 소재기술등기초연구를완료하고 '93 년부터본격적으로시스템연구를진행하여 GS-Caltex 에서 50kW 급발전시스템실용화연구추진 (2002 년종료 ) 가스공사 (1 대, '94 년 ) 및현대중공업 (2 대, '98 년 ) 에서미국제품인 200kW 급시스템을수입 ('98) 하여운전연구를완료 용융탄산염형 : '89 년부터 '92 년까지대학을중심으로기반기술연구를완료하고 '93 년부터본격적으로발전시스템연구를진행하여현재한전전력연구원에서 100kW 급발전시스템기술개발을완료하고 250KW 급기술개발추진중 효성중공업, 삼성엔지니어링이참여기업으로 KIST, RIST, 대학이위탁기관으로공동연구를수행 고체산화물형 : 쌍용양회에서 100W 급기술개발을추진하였으나실패하고현재는 1kW 급가정용기술개발이진행중 ( 한전전력연구원 ) 고분자전해질형 : 1~3kW급이기술개발되어초기시장형성을위한실증연구가진행중으로가장먼저실용화가예상되는분야임 산업자원부신 재생에너지기술개발사업의하나로 1989년부터대학및출연연구소등을중심으로고분자전해질연료전지에대한연구시작 1kW급의신뢰성 내구성확보를위한실증연구중 (GS Fuel Cell, Fuel Cell Power, 대구도시가스 ) 승용차용 80 kw, 버스용 200 kw급연료전지자동차개발중 ( 현대자동차 ) 향후계획 용융탄산염형 : 대형발전소, 대형건물및아파트의분산전원용으로이용 2009년까지 250kW급을모듈화하여 MW급시스템을개발할수있는여건을조성하여실제 MW급시스템제작및운영은발전회사에서추진하도록함 고체산화물형 : 효율이가장우수한연료전지로, 최근에소ㆍ중ㆍ대형으로모든분야에이용가능한것으로알려져있으나다른연료전지에비해기술이뒤쳐짐 1kW급이개발 ( 전력연구원 ) 중이며, 2006년부터 5kW급을기술개발하여가정용으로실용화모색및용량확대를통하여대형발전용으로연구추진

46 고분자전해질형 : 가정용, 이동용, 자동차용등으로이용하며, 최근에가장진보된기술로가정용으로기술개발하여보급 1~3kW급모니터링사업및보급을통하여상용화를위한저가격화실현및부품의국산화율을증대시켜관련산업육성 80kW 및 200kW급승용차, 버스의모니터링사업및보급을통하여상용화를위한저가격화실현및부품의국산화율을높여관련산업육성 직접메탄올형 : 최근가장활발한연구활동이이루어지는분야로이동용 ( 휴대용 ) 으로개발중 우리나라는 IT기술강국면모를살려핸드폰, 노트북등에적용할 1~100W급이동용전원기술개발및실용화추진 < 추진성과 > < 80 kw급연료전지차 ( 현대자동차 ) > < 1 kw급가정용연료전지 (Fuel Cell Power > < 50W 급노트북연료전지차 ( 엘지화학 ) > < 250 kw급발전용연료전지 (Posco >

47 8. 석탄 ( 중질잔사유 ) 가스화 액화 개요 석탄 ( 중질잔사유 ) 가스화 가스화복합발전기술 (IGCC:Integrated Gasification Combined Cycle) 은석탄, 중질잔사유등의저급원료를고온 고압의가스화기에서수증기와함께한정된산소로불완전연소및가스화시켜일산화탄소와수소가주성분인합성가스를만들어정제공정을거친후가스터빈및증기터빈등을구동하여발전하는신기술 석탄액화 고체연료인석탄을휘발유및디젤유등의액체연료로전환시키는기술로고온고압의상태에서용매를사용하여전환시키는직접액화방식과, 석탄가스화후촉매상에서액체연료로전환시키는간접액화기술이있음 특징및시스템구성도 특징 고효율발전 장점 SOx 를 95% 이상, NOx 를 90% 이상저감하는환경친화기술 다양한저급연료 ( 석탄, 중질잔사유, 폐기물등 ) 를고부가가치의에너지화 단점 설비구성과제어가복잡하여설비최적화, 고효율화및저비용화가요구됨 소요면적이넓고시스템비용이고가이므로투자비가높은대형장치산업으로일부대기업중심의기술개발로한정

48 시스템구성도 IGCC는가스화부, 가스정제부와발전부등세가지주요 Building Block으로구성 정제부 수소및액화연료부 가스화기 합정성가스제집진황회수공기 / 산소 CO 2 가스 연소기 터빈 수변성위가반스응 분 리 연료전지 합전성가스환수소 CO 2 합성연료화학원료 수송연료 전력 석탄잔사유코크스바이오매스폐기물 산소 공기분리기 배가스 열회수증기발생기 물배가스 발전기 CO 2 회수분리 전력 연돌 고체폐기물 증기터빈 발전기 전력 가스화부 발전부 기술의분류석탄가스화기술 가장중요한부분으로원료공급방법및 Ash처리등이핵심기술로석탄종류및반응조건에따라생성가스의성분과성질이달라짐 가스정제공정 생성된합성가스를고효율청정발전및청정에너지에사용할수있도록오염가스와분진 (H 2 S, HCl, NH 3 등 ) 등을제거하는기술

49 가스터빈복합발전시스템 (IGCC) 정제된가스를사용 1차로가스터빈을돌려발전하고, 배기가스열을이용하여보일러로증기를발생시켜증기터빈을돌려발전하는방식 국내ㆍ외기술개발현황 해외현황 강화되고있는국제환경규제에대비하여전력의안정적공급과환경오염물질감소라는조건을만족시키고기술개발에따른파급효과가큰기술로인식이확산되고있음 발전시장에서매우중요한비중을차지할것으로예상되며유럽, 미국등에서 MW급대용량석탄가스화복합발전시스템을개발, 운전하여경험축적으로미래시장에대비 유럽, 미국, 일본등지에서이미 MW급대용량석탄가스화복합발전시스템을개발, 건설계획 미국 세계적으로가장활발하게 IGCC 상용화추진 Vision21 프로그램 : 가스화, 고온정제 SOFC 등핵심기술집중개발 100 MW급실증연구실시 ('84 '89, Cool Water Plant, Texaco 사 ) 2003 년에 IGCC 기반의 Future Gen 프로그램출범하여 03~ 18 년까지 10 억불을투자하여 CO₂ 를제거하는초청정플랜트건설 DOE 에서 Clean Coal Technology 프로그램으로 5 개프로젝트 ( 총 915MW) 추진중

50 유럽 네덜란드 (SHELL 사 ) 는 '72 년부터약 20 억불을투입하여건식가스화기술개발, Buggenum 지역에 253MWe 급운전 이탈리아는전력비용에대한인센티브제도를두어 280MW, 450MW, 510MW, 550MW 규모의중질잔사유 IGCC 플랜트를건설하여운영중 독일은스페인의 ELCOGAS 프로젝트에서상용규모 300MW 급실증 일본 NEDO 주관하에 9 개전력회사, 전원개발, 전력중앙연구소등 11 개법인으로구성된 ' 석탄가스화복합발전기술연구조합 ' 을발족시켜 '86 년부터국가보조사업으로 250 MW급 IGCC 를 2004 년부터건설 150 톤 / 일급의가스화복합연료전지 (IGFC) 기술개발을위한 EAGLE 프로젝트수행중 민간주도로중질잔사유를사용한 Negishi(431MW) NPRC IGCC 를 2003 년부터상업화운전시작 국내현황 기술개발지원현황 '88년부터 2005까지석탄이용분야43개과제에 36,539백만원을투자하였으며그중 22,720백만원을정부에서지원 [ 기술개발비지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 '98 ' 계 과제수 신규 계속 계 정부 9,952 1,771 1,913 1,829 1, ,259 2,779 22,720 사업비민간 ( 백만원 ) 7,553 1, ,208 13,819 계 17,505 3,045 2,680 2,591 2,407 1,098 3,226 3,987 36,

51 기술개발현황 '80년대초부터대학과연구소를중심으로연구를시작하여 '88년부터대체에너지개발촉진법에따라정부차원에서기술개발 한국전력공사에서 1988년타당성, 경제성등의검토를위한기초연구수행, '92년부터정부차원의대체에너지기술개발사업으로아주대학교에서 3t/d 분류층석탄가스화반응장치를설계 '90년대중반부터한국전력공사를중심으로석탄가스정제기술개발이활발하게추진되고있음 IGCC용고온및중저온건식탈황기술개발중 ( 에기연, 전력연 ) 현재고등기술연구원, 에기연을중심으로가스화장치에대한연속운전, 신뢰성확보를위한연구수행 3t/d 건식가스화로및 1t/d 습식가스화로설치및운전중 [3t/d 건식가스화설비 ] [1t/d 습식가스화설비 ]

52 향후계획 [IGCC 기술개발기본계획 ] 제1,2단계 ( '96까지) 제3단계 ('97 '02) 제4단계 ('03 '09) 가스화복합발전기반 가스화복합발전요소 가스화복합발전실증 기술확보 벤치규모 (3t/d) 가스화기반기술 핵심요소기술개발 벤치규모액화공정 (24kg/ 일 ) 기반기술개발 기술확보 300MW 급 IGCC 발전시스템개념설계기술확보 벤치급가스화기운전특성기술확보 고온정제장치개발및 PDU급 파일럿 플랜트 설계 벤치급액화공정기반기술개발 벤치급액화공정기반기술개발 가스화 액화하이브리드중대형플랜트설계및건설 벤치급가스화고온정제연계실증기술확보 소형가스터빈및연료전지연계고효율신발전공정기술기반확보 최적 IGCC 공정평가 능력개발 핵심요소기술개발자립화 실용액화공정기반기술개발 석탄가스화기로부터발생된합성가스를사용한화학원료전환기술개발 국내보급현황 : 현재기술개발및실증단계

53 9. 해양에너지 (Ocean Energy) 개요 해양에너지기술 해양에너지는해양의조수ㆍ파도ㆍ해류ㆍ온도차등을변환시켜전기또는열을생산하는기술로써전기를생산하는방식은조력ㆍ파력ㆍ온도차발전등이있음 조력발전 조석을동력원으로하여해수면의상승하강운동을이용하여전기를생산하는발전기술 파력발전 입사하는파랑에너지를터어빈같은원동기의구동력으로변환하여발전하는기술 온도차발전 해양표면층의온수 ( 예 : ) 와심해 m 정도의냉수 ( 예 : 5 7 ) 와의온도차를이용하여열에너지를기계적에너지로변환시켜발전하는기술 시스템구성도 종류및입지조건 에너지이용방식에따라조력, 파력, 온도차발전으로구분되며, 기타해류발전, 근해풍력발전, 해양생물자원의에너지화및염도차발전등이있음 구분조력발전파력발전온도차발전 입지 조건 평균조차 : 3m 이상 폐쇄된만의형태 해저의지반이견고 에너지수요처와근거리 자원량이풍부한연안 육지에서거리 30 km미만 수심 300m 미만의해상 항해, 항만기능에 방해되지않을것 연중표ㆍ심층수와온도차가 17 이상인기간이많을것 어업및선박항행에방해되지않을것

54 국내ㆍ외기술개발현황 해외현황 파력발전 영국에서 2MW급상용파력발전장치 (Osprey) 개발 Azores( 포르투갈 ), Islay( 영국 ) 파력발전장치운영 2MW급부유식파력발전장치 (HYDRA) 를연구중 조력발전 프랑스 La Rance에서 240MW급조력발전소운영중 * 1966년에건설하여현재까지성공적으로운영 ( 시설용량 240MW, 벌브형수차, 평균가동율 97%) 조류발전 영국 Bristol Channel 에조류발전시스템설치추진 복합발전시스템기술개발 영국 Wavegen사는연안고정식파력발전과풍력발전장치를조합하여 3.5MW급 (WSOP3500) 발전장치제안 일본은초대형해양구조물상부에태양광및풍력발전, 수면에서는파력발전, 수면하에서는조류발전하는복합발전방식제안 < 세계해양에너지시장전망 > 해양에너지추정발전단가는평균 8~9 / kw h 수준임

55 < 에너지원별측정발전단가 > ( 단위 : / kw h) 구분 Oil 조력 조류력 파력 풍력 태양 지열 바이오 소수력 최저 최고 평균 국내현황 기술개발지원현황 '88년부터 2005까지 10개과제에2,884백만원을투자하였으며그중 2,220백 만원을정부에서지원 [ 기술개발비 지원현황 ] 구분 \ 년도 '89 '00 '01 '02 '03 '04 '05 계 신규 과제수 계속 계 사업비 ( 백만원 ) 정부 1, ,220 민간 계 1, ,884 기술개발현황 해양에너지의기술개발은 대체에너지개발및이용 보급촉진법 에따라 88년부터기본계획을수립하여기술개발수행 해양특성평가를위해다양한현장조사, 자료분석, 수치모델, 및수리모형실험기술개발보유 첨단 IT기술과다양한센서를이용하여차세대종합해양특성조사시스템을수립중

56 조력 조류력 파력개발을위한기초조사와요소기술을개발하여우리나라주변해역의조력, 조류력, 파력에너지분포를해석하고변동특성을분석하였으며, 현재조력 조류력에대한핵심요소기술의실용화연구수행중 조류발전 : 울돌목을대상으로실용화연구추진중 ('07년 10,000kW급시험발전소완공예정 ) 향후계획 ' 해양에너지자원정밀조사 적정플랜트시스템기본설계 시스템성능해석및운전제어기술개발 저가고효율발전시스템개발 시범플랜트설치및실증실험 복합발전시스템기술개발 < 해양에너지장기개발목표 > ( 단위 : 천 kw) 구분 1단계 ( ) 2단계 ( ) 3단계 ( ) 조력에너지 720 1,320 2,040 조류에너지 파력및온도차에너지 누계 870 1,620 2,640 * 근거 : 해양수산부해양한국 (Ocean Korea) 21 국내보급현황 조력발전 : 시화호 254 천kW ㅇ한국수자원공사추진ㅇ기간 : 년말ㅇ총사업비 : 약 3,551억원ㅇ발전량 : 552백만kWh/ 년

57 10. 폐기물에너지 (Waste Energy) 개요 폐기물에너지기술 폐기물에너지는폐기물을변환시켜연료및에너지를생산하는기술 사업장또는가정에서발생되는가연성폐기물중에너지함량이높은폐기물을열분해에의한오일화기술, 성형고체연료의제조기술, 가스화에의한가연성가스제조기술및소각에의한열회수기술등의가공ㆍ처리방법을통해고체연료, 액체연료, 가스연료, 폐열등을생산하고, 이를산업생산활동에필요한에너지로이용될수있도록한재생에너지 폐기물신재생에너지의종류 성형고체연료 (RDF;Refuse Derived Fuel) 종이, 나무, 플라스틱등의가연성고체폐기물을파쇄, 분리, 건조, 성형등의공정을거쳐제조된고체연료폐유정제유 자동차폐윤활유등의폐유를이온정제법, 열분해정제법, 감압증류법등의공정으로정제하여생산된재생유플라스틱열분해연료유 플라스틱, 합성수지, 고무, 타이어등의고분자폐기물을열분해하여생산되는청정연료유폐기물소각열 가연성폐기물소각열회수에의한스팀생산및발전, 시멘트킬른및철광석소성로등의열원으로의이용등

58 충남계룡소각열발생시설 열분해로내부 국내ㆍ외기술개발현황 해외현황 RDF 기술 유럽은 RDF 를제품화하여국가간거래를하고있음 CEN( 유럽표준위원회 ) 에서 RDF 라는용어대신에 SRF(Soild Recovered Fuel) 라는명칭을공식화하였음 유럽공통 SRF 품질규격을제정중 2005 년에 1,300 만톤이국가간에거래되었음 일본에서는 20MW 급 RDF 전용화력발전소가건설 폐기물처리의광역화정책을수립하여지자체별사정에맞게대형소각이나 RDF 화를도입권장 소각시설에만지원하였던국가보조금을 '94 년토야마현난토리싸이클센터의 RDF 시설로부터보조금지원시작 가동중인시설이 70 여곳 미국은 RDF 와석탄혼소발전소가 30 여곳에서가동 '72 년 St.Louis 시 300 톤 / 일급공장최초가동 '75 년가동하기시작한 Ames 시의 200 톤 / 일급을비롯한 30 여개의수백톤급시설건설 ASTM 에서 c-rdf(coarse), f-rdf(fluff), d-rdf(densified) 등을 1 번부터 7 번까지규격화하여제품분류

59 폐플라스틱열분해기술 일본의후지리싸이클, 이화학연구소등 15 여개기관에서기술을개발하여상업화규모의플랜트를가동 - 최근일본은 " 용기포장리싸이클법 " 이 1997 년부터발효되어서 2000 년부터는 PET 를제외한모든폐플라스틱을오일로전환시켜연료유혹은화학공업원료로재활용하도록법제화되어있음 독일 BASF(15,000 톤 / 년 ), 일본후지리사이클사 (5,000 톤 / 년 ) 등에서기술개발및상용화 전북익산혼합폐플라스틱유화시설 유화시설내부 [ 주요국가의폐플라스틱열분해기술개발현황 ] 국가공정명칭반응기형태 온도 ( ) 용량 ( 톤 / 년 ) 생성물 BASF Process Tubular Reactor ,000 Feed Stock 독일 DBA Process Rotary Kiln ,000 Fuel Oil Otto Noel Process Rotary Kiln Reactor ,000 Oil, Gas 미국 Tosco-II Process Rotary Kiln Reactor 550 Pilot Plant Fuel, Carbon Black 중국 Royco Process Continuous Stirred Tank Reactor ,000-3,000 Light Oil 폐유정제기술 미국의경우필터링및이온정제를통한중유대체연료유로활용하였으나현재는열분해및증류공정을통한고급정제유생산기술을개발하여 9,000 톤 / 년규모플랜트를실용화

60 일본의경우, 산백토처리와같은단순처리에의하여재생윤활기유 (base oil) 로활용하였으나현재는정제유를생산하여연료유로활용 소각열이용기술 중대형소각시스템이상용화됨 일본, 싱가폴, 프랑스, 독일등은폐기물소각율이높아고도의소각기술을보유 기타미국등에서도폐기물종류에따라기술이상용화 연료유화및가스화기술 '90 년대초부터유럽의독일을중심으로상업화공정이가동중에있음 국내현황 기술개발지원현황 '88 년부터 2005 년까지폐기물개발에 57 개과제총 45,415 백만원을투자하였으며그중정부에서 24,396 원을지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 ' 계 과제수 사업비 ( 백만원 ) 신규 계속 계 정부 6, ,396 3,194 4,071 5,018 3,908 24,396 민간 10, ,632 2,984 3,298 2,097 21,019 계 16, ,968 4,826 7,055 8,316 6,005 45,415 '70 년대초부터대학과연구소를중심으로연구시작하여 '88 년부터대체에너지개발촉진법에따라정부차원에서기술개발 기술개발동향은 1990 년대초까지는폐기물소각열이용기술을중심으로기술개발되었고 1990 년대이후 RDF, 고분자폐기물열분해등이주요분야로추진

61 기술개발현황 소각열이용기술 90 년대집중적인기술개발로중소규모산업계폐기물소각열이용기술개발완료 ( 대형소각설비는수입에의존 ) RDF 기술 RDF 제조기술은개발완료되었고유동층연소와같은이용기술은현재개발중에있음 RDF 전용발전기술은요소기술및시스템기술개발이필요함 폐플라스틱열분해기술 폐플라스틱열분해 pilot plant 제작및운전기술보유 ( 주 ) 한국로이코, ( 주 ) 리엔텍등수개기업에서자체개발또는도입기술로 3,000 톤 / 년규모플랜트설치하여가동중이나기술의미흡으로보급되지않고있어추가기술개발필요 폐유정제기술 산백토처리, 이온정제및감압증류에의한재생유로대부분활용하고있음 열분해에의한고급재생유생산공정의개발완료 향후계획 RDF전용발전소및석탄 /RDF 혼소발전소기술개발 순환유동층 RDF전용발전소개발 상용가동중인석탄화력발전소에서 RDF를혼소하는기술개발 폐플라스틱류로부터대체연료유생산을위한상용화기술개발 3,000~6,000 천 ton/ 년규모의산업체보일러연료용열분해유제조기술개발 및실증 폐기물가스화기술및이용기술개발 가스화생산기술및가스이용발전기술등

62 구분 RDF RDF 제조, 이용기술 개발보급 [ 폐기물기술개발기본계획 ] RDF 전용화력발전파일롯개발 RDF/ 석탄혼소기술개발 RDF 전용화력발전상용화 청정 RDF 제조기술개발 열분해 고분자폐기물열분해 유화기술개발 고분자폐기물열분해유화상용화 열분해유화유기술개발 열분해가스화상용화 초임계분해기술개발 폐유정제 사업비 ( 정부 : 억원 ) 폐유정제상용화공정개발 폐유정제공정효율향상 국내보급현황 2004 년폐기물에너지이용현황 구분 소각열이용보일러 ( 산업폐기물, 폐목재등 ) 대형도시쓰레기소각 시멘트킬른보조연료 ( 폐타이어, 폐고무등소각 ) 정제폐유 시설 447 기 32 개소 7 개소 43 개소 공급량 56,872 천톤 4,374,470 Gcal 522,447 톤 271,783 kl

63 11. 지열에너지 (Geothermal Energy) 개요 지열에너지기술 지열에너지는물, 지하수및지하의열등의온도차를이용하여냉ㆍ난방에활용하는기술 태양열의약 47% 가지표면을통해지하에저장되며, 이렇게태양열을흡수한땅속의온도는지형에따라다르지만지표면가까운땅속의온도는개략 정도유지해열펌프를이용하는냉난방시스템에이용 우리나라일부지역의심부 ( 지중 1 ~ 2 km) 지중온도는 80 정도로서직접냉난방에이용가능 시스템구성도 히트펌프 건물 열교환기 지열기술

64 지열시스템의종류는대표적으로지열을회수하는파이프 ( 열교환기 ) 회로구성에따라폐회로 (Closed Loop) 와개방회로 (open Loop) 로구분 일반적으로적용되는폐회로는파이프가밀폐형으로구성되어있는데, 파이프내에는지열을회수 ( 열교환 ) 하기위한열매가순환되며, 파이프의재질은고밀도폴리에틸렌이사용 폐회로시스템 ( 폐쇄형 ) 은루프의형태에따라수직, 수평루프시스템으로구분되는데수직으로 m, 수평으로는 m정도깊이로묻히게되며상대적으로냉난방부하가적은곳에쓰임. 개방회로는수원지, 호수, 강, 우물등에서공급받은물을운반하는파이프가개방되어있는것으로풍부한수원지가있는곳에서적용가능 폐회로가파이프내의열매 ( 물또는부동액 ) 와지열이열교환되는데반해개방회로는파이프내에서직접지열이회수되므로열전달효과가높고설치비용이저렴한장점이있으나폐회로에비해운전유지보수주의필요 [ 폐쇄형지열시스템구성도 ]

65 [ 개방형지열원열교환장치 ] (a) 지표수형 (b) 2 well 형 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 기술개발현황 1912 년스위스의 Heinrich Zoelly 가처음특허를출원하면서소개 ( 지열원열펌프시스템 ) 1976 년미국오클라호마주립대학에서파이프를지중에매설하는지중열교환기를개발하여실용화기반구축 1996 년오클라호마주립대학에서슬린키 (slinky) 방식의지중열교환기를개발하여건물냉난방에적용 1997 년스위스에서는말뚝형지중열교환기를개발하여스위스공항에시범적용 일본은지열열펌프시스템의초지투자비를절감시킬수있는분야와도로제설 (snow melting) 분야에많은투자를하고있음 미국 IGSHPA 나 ASHRAE 는지열열펌프시스템에대한실제적용성검증후, 매년고성능, 다기능의지열열펌프및지중열교환기설치방법개발 현재, 세계적으로자국의지중및기후조건에적합한지열이용시스템을개발하여보급하는데많은투자를하고있으며, 특히냉각탑이나태양열집열기등을지열시스템과혼용하여중대규모건물에적용하는복합 (hybrid) 시스템개발에주력하고있음

66 보급현황 전세계적으로다양한분야에서지열에너지를활용하고있음 2005 년도를기준으로지열에너지이용시설의용량은 28,269 MWt 이며, 연간 273,372 TJ(75,943 GWh) 을이용 ( 표참조 ) 2000 년대비용량은두배증가, 이용량은 43%( 연간 7.5%) 증가 가장큰부분을차지하고있는분야가지열원열펌프시스템을이용한건물냉난방시스템 지열원열펌프시스템이전세계지열에너지이용량 ( 시설용량및이용량 ) 증가에주도적역할을하고있음 2005 년기준, 지열에너지이용시설용량중 54.4%(15,384 MWt), 지열에너지이용량중 32%(87,503 TJ/year) 가지열열펌프시스템 설치건수는 2000 년대비약 3 배증가 국내기술현황 기술개발지원현황 01 년부터 2005 년까지 17 개과제에 9,918 백만원을투자하였으며그중 7,009 백만원을정부에서지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '91 '00 '01 '02 '03 '04 '05 계 신규 과제수 사업비 ( 백만원 ) 계속 계 정부 ,205 2,196 2,143 7,009 민간 ,909 계 ,696 2, ,

67 기술개발현황 개발현황 일부지역에대한지중온도측정결과연중 13~15 의일정온도를유지하고있어, 지열열펌프시스템의열원으로우수 우리나라의기후조건에서는최소 0.3 이상의가동률 ( 연간 2,000~ 3,000 시간운용가능 ) 을보이기때문에매우양호한보급환경 해마다연구개발에대한투자가증가하고있으며, 주로기초연구와실증연구에집중 연도 ( 과제시작연도 ) [ 국내기술개발추진현황 : 정부지원과제중심 (2001~2005)] 과제 총연구비 ( 백만원 ) ( 정부 / 민간 ) 2001 중 저온성지열에너지개발기술 (3 년 ) 1,100/1, 지열냉난방시스템실증연구 (2년) 지열냉난방시스템성능평가및엔지니어링기술확보 (2년) 한국에적합한지열냉난방시스템기술개발과적용성및신뢰성평가연구 (2년) 현지용지중열전도도예측기술개발 (2년) 부하추종형고효율지열히트펌프시스템개발 (3년) 지열이용열펌프시스템의성능평가기법및기술기준 ( 안 ) 구축 지열이용하이브리드히트펌프시스템개발 (3년) 한국형지중열교환기최적설계패키지개발 (3년) 지중열교환기전열성능향상을위한뒤채움재조성에관한연구 (2년) 고성능저가형지중열교환기개발 (2년) 복수정을이용한지열히트펌프시스템실증연구 (2년) 스탠딩컬럼웰을적용한지열히트펌프실증연구 (2년) 유출지하수를이용한건물냉난방기술개발 (2년) 수직형지중열교환기시공기법및고성능천공기술개발 (2년) 현지지중열전도도측정기술 (2년) 시설원예용수평형지열히트펌프시스템실증연구 (2년) [ 설치사례 ] 279/ /48 273/ /0 2,031/750 (2년) 256/0 685/ /93 192/0 100/ / / / /76 400/ /150 전주노인요양원지열냉난방 (60RT) 파이프매설 기계실배관현황

68 국내의지열열펌프시스템보급은 10 여개업체가주로외국과기술을제휴를맺고열펌프를수입하여시공 보급하고있는단계임 2005 년까지에너지관리공단에신 재생에너지전문기업으로등록된전체 60 여개업체중, 지열관련업체는약 24 개업체로 40% 점유 년이후지열열펌프시스템보급증가와함께관련업체도양적으로증가 - 24 개의업체중, 지열시스템만시공하는업체는 12 개 지열관련 24 개업체중 2004 년도매출실적을신고한업체는 10 여개로이들업체의종사인원은총 130 여명 ( 업체당평균 11 명 ), 매출은약 175 억원 ( 업체당평균 15 억원 ) 정도 향후계획 대규모실용화단계에진입하기위해, 초기투자비절감기술개발과지열자원에대한체계적정보망구축필요 외국의장비와설계공법등을적용하는경우가많음. 국내의지질및기후조건, 시공조건등을고려한신뢰성및공사비검토필요 열펌프유닛인경우외국제품 ( 미국 ) 을수입하여시공 : ClimateMaster, Econar, Florida Heat Pump, Trane, WaterFurnace 등 현재일부국내업체에서열펌프유닛을제작하고있으나, 신뢰성을확보하지못하고있으며, 국산장비및재료에대한성능검증이필요 2005 년도에수직형지열열펌프시스템시공기준 ( 안 ) 마련 열펌프유닛, 지중열교환기, 전체시스템에대한인증제도구축중 일부업체에서시공하고있는지하수이용시스템에대하여지하환경영향평가필요 지열이용유망지역조사 - 경상도, 제주도등지의지열탐사 [ 지열분야기술개발기본계획 ] 분야별산업기술기반구축 - 히트펌프, 지중열교환기, 시공기술확보 지열냉난방시스템중, 소규모실증연구 초기투자비절감기술국산화 - 히트펌프, 지중열교환기고효율화 - 시스템및시공비저가화 지열냉난방시스템대규모단지실증연구

69 국내보급현황 [2004 년지열보급현황 ] 구분 2000 년 2001 년 2002 년 2003 년 2004 년합계 용량 (RT) 개소용량 (RT) 개소용량 (RT) 개소용량 (RT) 개소용량 (RT) 개소용량 (RT) 개소 난방 (RT) 냉난방 (RT) , , 합계 , ,

70 12. 수소에너지 (Hydrogen Energy) 개요 수소에너지기술 수소에너지기술은무한정인물또는유기물질을변환시켜수소를생산또는이용하는기술 수소는물의전기분해로가장쉽게제조할수있으나입력에너지 ( 전기에너지 ) 에비해수소에너지의경제성이너무낮으므로대체전원또는촉매를이용한제조기술연구 수소는가스나액체로서쉽게수송할수있으며고압가스, 액체수소, 금속수소화물등의다양한형태로저장이용이함 현재수소는기체상태로저장하고있으나단위부피당수소저장밀도가너무낮아경제성과안정성이부족하여액체및고체저장법을연구중 수소에너지시스템

71 기술별기술개발내용 대분류 중분류 기술개발내용 전기분해 (SPE, 태양광, 풍력등대체전원이용등 ) 물로부터수소제조저온열분해 ( 산화물,, 유황화합물, 염화물, 불화물, 요드화물등 ) ( 세계적으로광촉매 ( 금속산화물, 페롭스카으트, 제올라이트등 ) 연구단계임 ) 바이오 ( 광합성직 간접, 협기발효, 과합성발효등 ) 제조수증기개질 ( 상용화되어있음 ) 화석연료로부터플라즈마개질 ( 반응기, 플랜트건설 ) 미국상용화수소제조고온열분해 ( 이론정립, 촉매, 반응기 ) 미국개발단계 수소정제 고순도수소제조 (PSA, MH이용등 ) 선진국기술확립 기체저장 ( 상용화되어있음 ) 저장 물리적저장 액체저장 ( 저장용기, 극저온연구등 ) 독일상용화고체저장 ( 재료, 고용량저장, 무게등 ) 일부상용화 CNT( 재료, 합성, 공정기술등 ) 선진국개발단계 화학적저장 CO₂이용메탄올, 에탄올합성 ( 상용화되어있음 ) 가정 ( 전기, 열 ), 산업 ( 반도체, 전자, 철강등 ), 수송 ( 자동차, 이용 이용배, 비행기 ) 수소의제조, 저장기술이확립되지않아실용화된사례가없음 안전대책 역화방지등연구사례없음 국내ㆍ외기술개발현황및동향 해외현황 미국 2040 년경에는수소연료전지가현재미국의 1 일석유수입량수준인 1,100 만배럴의석유수요를대체할것으로추산 향후 5 년동안 Hydrogen Fuel Initiative( 수소인프라 ) 와 FreedomCAR ( 연료전지차연구파트너쉽 ) 에 17 억불투자계획 부시행정부출범이후, 수소경제로의이행을위한국가비전 을제시 ( 월 ) 연료전지차를포함한자동차관련기술개발프로그램인 FreedomCAR 발표 ( 02.1 월 ) 2003 년대통령연두교서 에서향후 5 년간약 12 억불을투자발표 2003 년 11 월 IPHE 를결성하여수소경제의구현을위한기술개발, 실증 / 보급, 표준화, 안전, 교육 / 홍보등국제적인협력주도 05 년도예산교서에서에너지관련예산은 04 년대비 1.8% 감소하였지만. 연료전지관련예산은 18.9% 증가한 7,750 만달러이며, 수소기술개발은 16.3% 증가한 9,532 만달러

72 캐나다 기술력을바탕으로수소 연료전지개발경쟁에본격화 정부주도로 Ballard( 연료전지 ), Dynetek( 수소저장용기 ), ( 시험장비 ) 등분야별세계최고기업육성 Fuel Cell Tech 수소하이웨이, 수소마을건설등정부 기업공동의 h2ea 프로그램 을통해수소경제조기진입추진 일본 WE-NET project 로 1993 년부터 2020 년까지 24 억 $ 연구투자계획 일본은에너지자급과연료전지의산업화를위하여자동차및가정용 / 건물용연료전지개발에주력 2003 년연료전지자동차시판, 6 개의수소스테이션시범설치 2010 년까지연료전지자동차 5 만대, 2020 년 5 백만대보급예정 2010 년까지가정용 / 건물용연료전지 210 만 kw, 2020 년 1,000 만 kw 공급목표설정 독일 German hydrogen Energy project 로정부의수소및연료전지관련기술개발에 1997 년 25 백만 DM, 2000 년 31 백만 DM 으로연구투자증가 Hysolar project 에 84.8 백만 DM, 뮌헨공항수소화프로젝트로 30 백만 DM 투자 벤츠자동차에서수소에너지자동차개발하여시운전 태양에너지를이용하여수소제조공장건설 수소엔진, 연료전지시스템을개발중 덴마크 수소전차 ( 電車 ) 유럽최초사용화를목표로연구추진 ( 수소기술혁신연구센터 HIRC; 서유트란드지방 )

73 세계시장규모전망 (2010 년기준 ) 수소제조 500억불, 발전용 150억불, 가정 상업용 200억불, 수송용 100억불, 휴대용 50억불등약 1천억불예상 * 주요기관의전망 : 골드만삭스 (950억불), 주간다야몬드 (800억불) 등 국내현황 연구비지원현황 '88 년부터 2005 년까지수소분야총 70 과제에 32,477 백만원을투자하였으며그중 19,549 백만원을정부에서지원 [ 기술개발지원현황 ] 구분 \ 년도 '88 ' 계 신규 과제수 계속 계 사업비 ( 백만원 ) 정부 1, ,219 1,058 1,752 5,848 7,056 19,549 민간 ,262 5,922 12,928 계 2, ,897 1,842 2,715 10,110 12,978 32,477 기술개발현황 1980년대후반까지신재생에너지로서의수소에너지기술개발에대한인식부족으로인하여전반적인연구수준은기초단계 수소제조 천연가스로부터수소제조기술을일부확보하였으며저가의수소제조에대한기술개발이진행중 대용량 천연가스로부터대량수소제조및저장 ( 한국가스공사 ) 탄화수소촉매반응에의한연속적수소제조 ( 성균관대 )

74 한국가스공사 ( 천연가스개질기 ) GS-Caltex ( 액체연료개질기 ) SK ( 납사개질기 ) 수소저장 실험실규모의액체저장법 (-253 ) 및고체저장법인 MH( 수소저장합금 ) 의소재개발을수행하였으며탄소나노튜브를이용수소저장기술을개발중 탄소나노튜브이용수소저장 ( 전남대 ) 수소스테이션기술개발및실증연구 (30Nm3/hr급) 천연가스이용한수소스테이션건설및실증연구 ( 한국가스공사 ) 액체연료 (LPG) 를이용한수소스테이션건설및실증연구 (GS칼텍스) 납사를이용한수소스테이션국산화기술개발 (SK) 향후계획 2000 년까지연구개발은수소제조 ( 태양, 제올라이트, 전기방법이용 ) 의기초연구와, 저장 ( 자동차냉난방 ) 기술로실험실규모로연구 2000년이후부터는실험실규모가아닌 pilot plant규모의 연구를 수행토록 하여기업에서실용화할수있도록과제발굴및연구 수소의경제성을확보하고, 수소경제의설치및실증연구추진중 인프라구축을위한수소스테이션 국내보급현황 : 현재연구, 실증단계

75 부 록

76

77 국내신 재생에너지지원정책현황 신 재생에너지정책추진과정 70년대석유파동이후신 재생에너지기술의태동기 태양열, 태양광등 11개분야의신 재생에너지개발을추진 [ 대체에너지기술촉진법 ] 공포 80년중반부터태양열온수기, 폐기물소각시설을중심으로보급시작 신 재생에너지기술의성장기 신 재생에너지, 에너지절약, 청정에너지기술에대한통합적이고체계적인 [ 에너지기술개발 10개년계획 ( 97~ 06)] 을수립. 추진 ( 97.1) [ 대체에너지개발및이용. 보급촉진법 ] 으로개정 -태양열, 태양광, 폐기물, 바이오등다양한기술의보급기반구축 신 재생에너지산업육성및보급활성화 [ 대체에너지개발및이용. 보급촉진법 ] 개정 -발전차액보전, 인증, 공공의무화도입등 [ 대체에너지개발보급센터 ] 설립 -태양광, 풍력, 수소. 연료전지등 3대분야중점개발 [ 제 2차신 재생에너지기술개발및이용. 보급기본계획 ( 03~ 12)] 수립 -총 1차에너지기준신 재생에너지공급비중 06년 3%, 11년 5% 목표달성을위한세부추진계획수립 [ 신에너지및재생에너지개발 이용 보급촉진법 ] 으로개정 -국제표준화지원, 신 재생에너지공공의무화, 발전차액지원및전문기업제도도입, 신 재생에너지기술개발성과의사업화지원, 특성화대학및연구센터지정인력양성강화등

78 일반현황 1. 보급실적 가. 신 재생에너지비중 구분 총에너지수요 ( 천toe) 93, , , , ,009 신 재생에너지 ( 천toe) , , , ,013.1 비중 (%) * 03년부터신 재생에너지에대수력포함 * '05년실적은잠정치임 나. 신 재생에너지원별비중 ( 공급량단위 : 천 toe) 연도 구 분 폐기물 수력 바이오 풍력 태양열 태양광 지열 계 04 공급량 3, , ,582.4 비율 (%) 공급량 3, , ,013.1 비율 (%) 증감 공급량 증가율 (%) * '05년실적은잠정치임 2. 개발및보급목표 2011 년 1 차에너지소비량의 5.0% (13,335 천 toe) 공급 가. 개발목표국내신 재생에너지성장기술기반구축및상용화확대 미래성장잠재력이큰태양광, 수소 연료전지, 풍력분야를집중육성 2011년까지선진국대비 70~90% 수준으로육성하고상용화및보급과연계된기술개발추진

79 나. 보급목표 신 재생에너지원별연차별세부목표를설정, 단계별로보급확대추진 구분 보급목표 2.1% 3.6% 5.0% 폐기물 수 력 풍 력 바이오 태양광 태양열 지 열 연료전지 기 타 * 2004년도는실적치임 사업현황 1. 기술개발사업 가. 개요 - 신 재생에너지기술개발을통해에너지자립화를위한기반을마련하고, 기후변화협약및고유가에능동적, 적극적으로대응하며, 세계환경경제시대의경쟁력확보 나. 추진절차및지원조건 추진절차 기술개발기본계획수립 년차별기술개발 실행계획공고 사업계획서접수 검토및평가 지원과제선정 기술개발협약체결 사업비지급및연구진행관리 개발결과평가및사업비정산 사후관리

80 지원조건참여주체 정부지원범위 기업현금출자 대학, 연구소등연구기관단독 전액 - 대기업 총사업비의 50% 이내 총사업비의 15% 이상 기업 중소기업 총사업비의 75% 이내 총사업비의 10% 이상 참여 2개이상의기업공동참여형태중소기업 2/3 이상 총사업비의 75% 이내 총사업비의 10% 이상 기타 총사업비의 50% 이내 총사업비의 15% 이상 다. 투자실적 - 88 년 ~2005 년까지총 700 개과제에 5,134 억원 ( 정부 3,232 억, 민간 1,902 억 ) 투자 연도별신 재생에너지연구개발비투자실적 ( 88~2005) ( 단위 : 백만원 ) 년도 88 ' 계 과제수 정부지원 88,976 12,879 24,212 25,853 32,963 58,788 79, ,225 민간부담 67,057 5,313 11,718 13,906 18,015 31,668 42, ,176 계 156,033 18,192 35,930 39,759 50,978 90, , ,401 분야별신 재생에너지연구개발비투자실적 (` ) ( 단위 : 백만원 ) 구분수소연료전지 태양광풍력태양열바이오폐기물석탄 이용 지열소수력해양기타계 과제수 총사업비 정부 19,549 77,051 51,979 36,813 17,573 28,988 24,396 22,720 7,009 2,718 2,220 32, ,225 민간 12,928 69,612 25,573 17,295 5,901 14,466 21,019 13,819 2,909 1, , ,176 계 32, ,663 77,552 54,108 23,474 43,454 45,415 36,539 9,918 3,773 2,884 37, ,

81 분야별주요기술개발성과 분야별 주 요 성 과 연료전지 100kW급용융탄산염형연료전지개발및가정용연료전지 (RPG) 시스템실증단계 태양광 결정질실리콘계는상용화단계 풍력블레이드, 발전기등요소기술개발및 750KW 급시스템개발 태양열바이오폐기물석탄이용 평판형및진공관형집열기개발, 급탕기술상용화 바이오디젤생산공정실용화단계 중소형단순폐기물소각기술은상용화, RDF연구 ( 폐기물고형연료, Refuse Derived Fuel) 는제조기술개발완료 석탄가스화기설치및시험운전중 (3t/d) 지열부하추종형고효율지열히트펌프시스템개발추진중 소수력 중 저낙차프란시스수차국산화개발후실증연구추진중 기타수소, 해양등은기초연구수행중 라. 추진전략 신 재생에너지분야별기술수준, 성공가능성, 경제적파급효과등을고려, 추진전략차별화구분프로젝트형기술개발일반기술개발선행기술개발 에너지원 추진전략 태양광, 풍력, 수소. 연료전지 - 중점 Project선정, 추진 -국제경쟁력확보를위한산업육성 태양열, 바이오, 폐기물, 소수력, 지열, 석탄이용, 해양 - 상용화보급주심및기업의핵심애로기술개발 프로젝트형기술개발과일반기술개발사업의선행연구분야 -기초기반기술개발 -창의성및실용화가능기술개발 < 프로젝트형기술개발사업주요추진과제 > 1) 수소 연료전지 자동차구동용 80kW급 PEMFC 발전모듈개발 ( ) 휴대용 50W급 DMFC시스템개발 ( ) 노트북 PC용 50W급 PEMFC 시스템개발 ( ) 모듈형 Compact 연료전지주변장치 (Balance of Plant, BOP) 설계기술개발 ( ) 수소스테이션국산화기술개발 ( )

82 2) 태양광 저가. 고효율결정질실리콘태양전지상용화기술개발 ( ) 건축환경을고려한 BIPV용태양전지모듈및제조기술개발 ( ) 1kW급, 2kW급 PV용무변압기형 PCS 개발 ( ) 3) 풍력 2MW Multibrid형풍력발전시스템개발 ( ) 저풍속형고효율풍력발전기요소기술개발및현장실증 ( ) 750kW급풍력발전시스템실증연구 ( ) 해상풍력실증연구단지조성 ( ) 2. 실증연구단지조성. 운영 가. 개요 개발제품의내구성, 신뢰도향상및엔지니어링기술등을확보하여보급에 연계 나. 추진현황 태양에너지 - 연구동 (50평), 계통연계용변전설비, 모니터링설비, 교류단락 / 지락시험장치, 급배수설비등시험설비 - 현재진행중인연구태양열온수급탕설비, 국산다결정 Si 태양전지, 추적식태양광발전시스템등 풍력발전 - 모니터링동, 풍황계측타워, 모니터링설비등기반구축 - 현재진행중인연구 : 대관령풍력단지에 750kW급 3기설치운전중 3. 국제협력사업가. 다자간협력사업 (Multilateral Cooperation) 국제에너지기구연구개발 (IEA/CERT) 협력사업 * IEA/CERT : Internatilnal Energy Agency/Committee on Energy Research & Technology - 태양광, 풍력, 수소프로그램등신 재생에너지기술협력분야총괄운영

83 수소경제국제파트너쉽 (IPHE) 협력사업 * IPHE : Inernational Partnership for Hydrogen Economy - 운영위원회 (SC), 실행. 연락위원회 (ILC) 활동참여및공동프로젝트추진 아태기후변화파트너쉽 (APP) 협력사업 * APP : Asia Pacific Partnership on Clean Development & Climate - 신 재생에너지 T/F 사무국역할수행 APEC 신 재생에너지기술협력사업 * EGNRET : Expert Group on New & Renewable Enerhy Technologies - 에너지실무위원회 (Energy Working Group) 의신 재생에너지전문가그룹 (EGNRET) 활동참여 신 재생에너지. 에너지효율파트너쉽 (REEEP) 협력사업 * REEEP : Renewable Energy & Energy Efficiency Partnership - 동아시아지역활동참여및정보교류 나. 양자간협력사업 (Bilateral Cooperation) 협력각서교환등에의한기술협력사업수행 - 독일, 미국, 일본, 중국등과공동세미나개최및공동연구등을통한협력추진 4. 지방보급사업가. 개요 지방자치단체가신. 재생에너지시설등설치시 100~70% 이내보조 신. 재생에너지시설, 홍보및타당성조사등지원나. 지원절차 산업자원부 5 사업 / 예산확정통보 평가위원회 5 사업비교부 7 6 사업비교부신청 4 평가결과보고 3 사업평가 지방자치단체 2 사업계획서제출 신. 재생에너지센터 다. 지원실적 : 각지방자치단체에 96 년 ~2005 년까지총 1,716 억원지원

84 1) 연도별지원실적 ( 단위 : 백만원 ) 구분 계 태양열 , ,516 1,404 2,902 2,835 11,120 태양광 - 1, ,000 3,250 6,621 10,090 11,620 8,389 43,805 소수력 ,100 1,390-1, , ,239 풍력 120 2,230 4,080 3,685 2,610 7,350 7,340 7,650 4,200 7,350 46,615 지열 ,240 1,505 1,770 4,515 폐기물 ,000 1, ,680-5,010 바이오 ,882 1, ,260 5,642 기타 880 1,510 2,063 1,915 1,770 1,850 2,585 4,418 13,496 18,171 48,658 합계 1,000 5,000 7,000 7,811 8,600 16,992 21,992 26,322 36,887 40, ,604 2) Green Village 조성사업 신 재생에너지로필요한에너지를자급자족하는약 50호규모의환경친화적인시범마을 (Green Village) 조성 추진현황 - 광주, 대구, 울산, 강원, 제주등 8개시, 도에그린빌리지지정, 조성중 ( 광주조선대, 대구봉무지구, 제주한경, 강원속초, 전북완주, 울산울주, 충남부여, 전남순천 ) 년도 3~5개소 Green Village 신규조성추진중 년부터대규모신. 재생에너지복합단지조성예정 5. 신 재생에너지설비인증제도가. 개요 신 재생에너지설비의품질을보장하고소비자의신 재생에너지에대한신뢰성을제고하기위하여설비에대한인증실시 나. 인증절차 성능검사의뢰 ( 제조, 수입자 ) 성능검사 ( 성능검사기관 ) 인증신청 ( 제조, 수입자 ) 심사. 인증 ( 인증기관 ) 신 재생에너지센터 인증심사수행 : 일반심사 ( 공장확인 ), 설비심사 ( 성능검사 ) 인증서발급 ( 필요시영문인증서발급 ) 인증취득설비에대한사후관리

85 다. 인증기관 인증대상설비및성능검사기관 구분 인증대상설비 성능검사기관 평판형태양열집열기 진공관형태양열집열기한국에너지기술연구원고정집광형태양열집열기태양열산업기술시험원자연순환식태양열온수기 강제순환식태양열온수기 진공관일체형태양열온수기 미정 한국에너지기술연구원태양광발전용계통연계형인버터산업기술시험원태양광태양광발전용독립형인버터미정 풍력 지열 결정질태양전지모듈소형풍력발전시스템소형풍력발전용인버터물 물지열열펌프유니트물 공기지열열펌프유니트 미정한국에너지기술연구원강원대미정미정 기타축전지미정 6. 공공기관신 재생에너지이용의무화 가. 개요 공공기관이신축하는연면적 3,000m2이상의건축물에대해건축공사비의 5% 이상을신 재생에너지설비에설치토록의무화 나. 적용대상 대상기관의범위 : 국가기관, 지방자치단체, 정부투자기관등공공기관 대상건축물의규모 : 연면적 3,000m2이상인신축건축물 대상건축물의용도 : 공공용시설 ( 군사시설제외 ), 문화및집회시설, 의료시설, 교육연구 ( 학교제외 ) 및복지시설, 운동시설, 묘지시설, 관광휴게시설, 판매및영업시설, 숙박시설, 위락시설, 업무시설

86 다. 적용기준 해당건축물의총건축공사비 5% 이상을신 재생에너지설비에사용 ( 건축공사비산정기준및방법은산업자원부장관이고시함 ) 라. 의무화제도흐름 구분의무이용기관신. 재생에너지센터 계획수립 수시 설치계획서제설치면제신청서제출출 타당성검토 건축설계 검토결과통보 30 일이내 건축허가시공 설치후 30 일이내 신 재생에너지설비현장설치 설치확인신청서제출 설치확인서발급 설치확인 사용승인 15 일이내 7. 신 재생에너지발전차액지원 가. 개요 신 재생에너지설비의투자경제성확보를위해신 재생에너지를이용하여전력을생산한경우기준가격과계통한계가격 (SMP) 과의차액을지원 * SMP : System Marginal Price 나. 적용기간 태양광, 풍력 : 상업발전개시일로부터 15 년 소수력, 조력, LFG, 폐기물 : 상업발전개시일로부터 5 년