중소 중견기업기술로드맵 Technology Roadmap for SME - 에너지신산업 -

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1 중소 중견기업기술로드맵 Technology Roadmap for SME - 에너지신산업 -

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3 CONTENTS 전략분야 에너지신산업 1. 개요 3 2. 국내외정책동향 6 3. 산업이슈및동향 시장동향및전망 기술동향및이슈 중소기업시장대응전략 중소기업전략제품 26 전략제품 실시간전력계량정보제공서비스 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 66 전력설비예방진단서비스 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 108

4 EV(Electric Vehicle) 인프라 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 146 건물일체형신재생에너지시스템 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 184 건물에너지정보네트워킹및모니터링 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 222 제조업부생가스재활용 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 270

5 신재생에너지통합제어 / 관리 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 322

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7 에너지신산업 전략분야현황분석

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9 전략분야현황분석 에너지신산업 1. 개요 가. 정의 에너지신산업분야는기후변화대응, 에너지안보, 수요관리등에너지분야의주요현안을효과적 으로해결하기위한 문제해결형산업 으로서, 시장흐름에맞추어사용가능한신기술, 정보통신 기술 (ICT) 등을신속하게활용하여사업화하는새로운형태의비즈니스군의미 [ 에너지신산업기술정의 ] 구분 수요자원거래시장 정의 공장, 빌딩등에서수요감축을통해형성된전력을신규전력시장에판매하여수익을창출하는시장에적용되는기술분야 ESS 통합서비스 사업자가공장, 빌딩등에 ESS(Energy storage system) 를설치하고, 전기료절감과함께수익을창출하는데필요한기술분야 에너지자립섬 고립된도서지역에디젤발전을최소화하고, 친환경에너지공급과지역특화산업을연계하기위한기술분야 태양광대여 가정에태양광설비를대여해주고, 사업자는대여료와신재생에너지생산인증서판매수입으로수익을창출하는데필요한기술분야 전기자동차 전기차충전이용이하도록유료충전서비스를제공하는기술분야 발전소온배수열활용 친환경에너지타운 제로에너지빌딩 화력발전의온배수열을인근복합영농단지에공급하여식물성장촉진및고부가작물생산을지원하는사업에필요한기술분야 소각장, 매립장등기피, 혐오시설에친환경에너지생산시설을설치함으로써님비현상을극복하고에너지문제도해결하는사업에필요한기술분야 고단열, 고기밀외피및고효율설비시스템등의 Passive 기술을통해건축물에필요한에너지를최소화하고, 태양광, 지열등의신재생에너지를활용하여에너지사용량을최소화하는건축물건립에필요한기술분야 에너지신산업은 2000년대들어급성장하여, 에너지의이용효율을높이고, 에너지를삶의질제고를위해활용하는산업으로, 전통적인에너지산업분야에 ICT, 자동차등제조업, 농업등다른산업과융합하여미래사회를변혁할혁신모델임. 에너지수요관리전문회사인에너낙社 ( 미국 ) 와같이기존에너지신기술자체보다는새로운비즈니스모델을통해시장을확장하고, 일자리창출에효과에중점을둔분야에활용가능한기술 전기사업법에관한법률시행령 의에너지신사업의정의는구체적으로다음과같음 3

10 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 수요자원거래시장은수요관리업자가인센티브 / 요금에따라전력부하감축을시행하고하는전기소비자를모집 관리하여수요반응자원을개발하여전력시장에참여하고수익을창출하는시장을형성하기위한유관기술포함 ESS 통합서비스는전력수요가적은시간에남는전력을저장하였다가전력이필요할때방전하여전력을공급하는설비로배터리, 전력제어장치 (PCS), 전력관리시스템 (PMS) 등제반시스템을기반으로전기료절감과함께수익을창출하는데필요한유관기술포함 에너지자립섬은계통이분리된섬지역에에너지저장장치 (ESS) 가결합된신재생전원과지역별로특화된산업 ( 관광, 레저등 ) 을융합한신산업으로, 발전단가가높은도서지역의디젤발전기를민간사업자에게개방하여신재생에너지와 ESS 융합마이크로그리드로대체하는사업에필요한건물용고효율설비관련기술, 건물통합제어 / 운용시스템관련기술, 부하저감형건축기술포함 태양광대여는가정에태양광설비를대여해주고, 사업자는대여료와신재생에너지생산인증서판매수입으로수익을창출하는데필요한기술분야에필요한유관기술이포함 전기자동차는전기차충전이용이하도록유료충전서비스를제공하는관련기술로, 홈충전기, 완속충전, 급속충전을포함하는직접충전방식, 축전지교환방식과관련된기술이포함됨 발전소온배수열활용은발전소온배수를히트펌프의열원으로활용하여, 인근복합영농단지에공급하여식물성장촉진및고부가작물생산을지원하는사업으로, 소형열병합발전관련기술, 히트펌프관련기술이포함됨 친환경에너지타운은기피 혐오시설에에너지자립, 문화관광등주민수익모델을가미함으로써, 주민수익향상을통해환경시설의자발적설치를유인하는사업으로, 친환경에너지타운은지역인프라를활용한에너지자립, 지역인프라와문화관광을연계하여지역주민들에게실질적인혜택이돌아가도록하는수익모델을지닌사업모델로서, 건물용고효율설비관련기술, 건물통합제어 / 운용시스템관련기술, 부하저감형건축기술을포함한유관기술임 제로에너지빌딩은고단열, 고기밀외피및고효율설비시스템등의 Passive 기술을통해건축물에필요한에너지를최소화하고, 태양광, 지열등의신재생에너지를활용하여에너지사용량을최소화하는건축물건립에필요한기술분야로, 건물용고효율설비관련기술, 건물통합제어 / 운용시스템관련기술, 부하저감형건축기술을포함한유관기술임 나. 범위및분류 (1) 범위 에너지신산업은수요자원거래시장, ESS 통합서비스, 에너지자립섬, 태양광대여, 전기자동차, 발전소온배수열활용, 친환경에너지타운, 제로에너지빌딩등기존에너지를기반으로신규 시장을창출할수있는산업분야관련기술 4

11 전략분야현황분석 [ 에너지신산업기술범위 ] 구분 수요자원거래시장 ESS 통합서비스 범위 전기수요관리자를관리할수있는시스템구축, 네트워크유지관리기술, 실시간전력수요, 전력판매내용을제공할수있는정보제공서비스, 부하관리시스템등 복수의 ESS 를연결하는스마트그리드구축, 스마트미터기, 다양한종류의에너지저장장치를정보제공, ESS 전력공급안정화기술등 에너지자립섬 유무효전력제어및전력품질을보상할수있는기술 (PCS), 배전계통연계보호기술, 독립운전또는재동기투입기술, 범용통신기술, 발전량예측기술 태양광대여 태양광패널설치, 계통연결기술, 장수명태양광모듈개발, 고장진단및예측기술등 전기자동차 충전기접속기술, 유무선충전기술, 급속충전기술, 과부하방지기술, 비상단락시충전기및전기자동차보호기술등 발전소온배수열활용 고효율히트펌프기술, 인프라구축기술, 열원공급기술등 친환경에너지타운 제로에너지빌딩 바이오가스생산및퇴비액비화시설, 대규모태양광발전단지구축기술, 건물외벽태양광패널설치및에너지통합기술 연료전지대체기술, 대면적태양광설치기술, 다양한신재생에너지생산기술, 열생산기술을포함 (2) 분류 에너지신사업분야의기술분류는산업기술분류표 1) 상에서에너지 자원에포함되며, 에너지효 율향상분야에서건물용고효율설비관련분류가포함 [ 에너지신산업분야산업기술분류 ] 구분 산업기술 _ 대분류 산업기술 _ 중분류 산업기술 _ 소분류 에너지신산업 에너지 자원 에너지효율향상 건물용고효율설비관련기술건물통합제어 / 운용시스템관련기술고효율저공해차량관련기술부하저감형건축기술소형열병합발전관련기술수송인프라관련기술전기자동차 (PHEV,EV) 관련기술히트펌프관련기술 1) 산업기술혁신사업공통운영요령 ( 시행 ) 제 16 조 ( 산업기술분류체계 ) 1 장관은사업의기획 평가 관리에관한업무를효율적으로추진하기위해산업기술분류체계를수립하여활용할수있다. 2 산업기술분류체계는 별표 1 에따른다. 규정에의하여산업통상자원부등에서기획, 평가, 관리에활용하는체계임 5

12 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 2. 국내외정책동향 정부는관련분야정책을신설및정비 정부는 2015년에너지이용합리화법을시행하여, 한국전력공사, 한국가스공사, 한국지역난방공사등을에너지공급자로지정하고, 수요관리, 투자계획, 수요관리투자촉진등의세부시행규칙등을지정실행 2030년까지스마트그리드를전국으로확산하는목표를잡고, 8개의사업모델을제시하여 4000억에달하는기술개발및정책지원을확대할예정 출처 : 산업부스마트그리드확산사업관련세미나투데이 기사발췌 [ 스마트그리드확산사업개요 ] 온실가스를감축하면서새로운시장과일자리를창출하는에너지신산업은올해핵심국정개혁과제의하나로, 신기후체제출범에따라우리산업의새로운대안으로주목받고있으며, 스마트그리드확산사업은지난 11월에발표한 2030 에너지신산업확산전략 의일환으로그간다양한시범실증사업을통해검증된수익창출이가능한사업모델을전국 13개지역에위치한실제환경 ( 주택가, 공단, 상업지구등 ) 에서구현 수혜대상은일반가정 15만가구, 빌딩및공장 494개소등 한국전력, SK텔레콤, 현대오토에버, KT, LS산전, 포스코ICT, 짐코및수완에너지 8개컨소시업주관사와한국스마트그리드사업단을중심으로사업을진행하며서울, 대구, 부산, 제주, 인천, 전북, 충남, 경북, 강릉및동해 ( 강원 ), 창원 ( 경남 ), 남양주 ( 경기 ), 광산구 ( 광주 ) 등을사업대상지자체로지정 6

13 전략분야현황분석 국내부처별투자가활발히진행 미래부, 산업부, 국토부, 환경부및국무조정실은부처간합동하여 에너지신산업및핵심기술개발전략이행계획 발표하고, 2017년까지 4조 6300억원대시장, 1만 4000명규모일자리, 선진국대비기술수준 93% 를달성하는청사진을제시 ( 신재생 ) 바이오매스전환, 저온지열원발전기술에투자 ( 온실가스 자원 ) 소재, 공정해석, IT 기초기술, 촉매원천기술에투자 ( 원자력 ) 차세대원자로기술, 핵융합기술, 원자력안전기초기술에투자 ( 전력 ) 고온, 초전도선개발, 발전관련 S/W 기술에투자 * 출처 : 미래부에너지신산업사업계획 (2014) 자료 [ 에너지신산업분야의미래부투자규모 ] 중소기업청은신재생, 전력 IT, 송배전, 수화력분야에투자 ( 신재생 ) 바이오매스전환, 저온지열원발전기술에투자 ( 전력 ) 발전소재, 부품개발기술에투자 * 출처 : 중기청에너지신산업사업계획 (2014) 자료 [ 에너지신산업분야의중소기업청투자규모 ] 7

14 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 국토부는신재생에너지에서플랜트설계기술과온실가스및자원분야에서건물효율규제기술에투자하고, 해양수산부는신재상, 온실가스자원등의분야에투자 에너지프로슈머, 전력, 수송, 산업등 4대분야를추진방향으로설정하고여기에해당되는개별모델과이행방안을세부추진과제로포함하며, 에너지신산업의제도및핵심인프라강화, 민간투자촉진, 수출산업화촉진등을포함하는혁신기반조성을강화하고, 전기요금체계의개선, 스마트그리드기기보급등핵심인프라강화하는방향으로목표를수립 세계적으로에너지수요관리제도가기술과함께개정되는추세 미국의많은프로그램들은최종소비에너지효율프로그램들을통해, 매년충당된전기와천연가스의 1% 목표절감을수행하고있으며, 해마다부하증가율은전국가를통틀어해마다대략 2% 이기때문에, 부하증가율의 50% 에해당 미국의 22개주는에너지효율향상의무화제도를보유하고있는데, 9개주는효율성목표를갖고있으며, 특히텍사스주공공사용규제법상의에너지효율에관한법제를입법화하고있는데, 에너지효율을위한목표규정, 사업자의규칙준수, 에너지효율비용회복방안, 위원회의프로그램선택검토및평가, 에너지공급자들을위한에너지효율, 전기업체들을위한에너지효율, 태양열에너지시스템을위한에너지효율입증프로젝트, 에너지효율계획및보고서를작성하도록하는법률안마련 미국의청정에너지보안법에건축에너지효율프로그램, 건축장착프로그램, 건축물에너지표시프로그램, 조명및기기에너지효율프로그램, 그밖의기준효율을재정 영국은 2001년에에너지수요관리를위하여에너지효율약정이라는주택의가스전기공급자들에게에너지효율을촉진하기위한목표를설정하는의무를부과하는제도지정 영국은에너지효율약정제도를도입하기전에 1994에서 2002년에에너지효율수행표준이라는것을통하여전기공급자들에게에너지효율기회를부과했는데, 1994년부터 2000년까지에너지공급자들에게에너지소비자둥우선집단사이의에너지효율을달성하는데있어최소량을늘리는것을의무화 이후영국은 2000년에서 2002년까지에너지공급업자에게에너지절약목표를맞추게하였고, 계속해서 2008년까지에너지절약목표를가지고운영을하였으며, 같은해에탄소배출감량목표제도와통합하여 2012년까지 2억 9300톤의탄소를감축하였고, 건축법상에너지효율기준제도, 건물에너지성능인증서, 에너지절약감면제도를통하여에너지효율을증진 유럽은에너지사용제품지침이있으며, 첫째제조자에대하여제품의에코디자인을통하여에너지효율적제품을만들고, 둘째제조에대하여에코디자인의적합성에관한평가시스템을구축하고, 셋째제조자는제품의환경성을소비자에게제공할것, 넷째는제품의환경성을소비자에게제공할것, 다섯째, 유럽연함의회원국은에너지사용제품지침에따라자국의이행법제정 8

15 전략분야현황분석 유럽연합의위와같은지침은효율적인에너지사용으로생산비용증가없이환경친화적지침으로신산업을진행 독일은유럽연합및교토의정서에의거하여탄소배출량을 2020년까지 1990년대비 40% 를감소하는것을목표로, 전체전기분야와열분야에서재생가능에너지가차지하는비중을 2020년까지각 25%~30% 와 14% 로증가할것을계획하고있으며, 열뱡합발전비율을 2020년까지 20% 를상승시키고이를위해 7억 5000만유로를지원 독일은 1차적으로건축부분의에너지효율과신재생에너지사용을강조하였고, 2차적으로근원적인기반시설구축을시행하고있으며, 특히주택부문에서에너지효율개선을위한실질적인규제와제도를도입하고 30억유로투입 독일건축법의일부인에너지절약법령에신축건축물에대한에너지소비량을현재기준보다 30% 더낮추도록정하고있고, 기존건물에대한절연조치와난방시스템의교체도강화함으로써소비부분의에너지절약에도기여하고있으며, 에너지소바량인증서제도를두고주택과상가를임대또는매매하는경우에건물소유자가건물에대한에너지소비량을의무적으로표시 일본은에너지사용의합리화에관한법률을통하여에너지소비량이대폭적으로증가하고있는사업자및가정영역에서에너지사용의합리화를강화하기위해 2008년 5월에개정 9

16 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 3. 산업이슈및동향 가. 산업이슈 에너지산업의수출화및에너지신산업선점을위한융복합혁신기술개발필요 국내에너지의안전하고안정적인공급뿐만아니라에너지수요관리시장부상에따른신산업창출및글로벌시장개척의필요성이강조 기존에너지산업에정보통신기술 (ICT) 등을접목한에너지신산업이미래시장을선도할것으로예상되며, 전력분야의수요관리사업이나에너지관리통합서비스사업등이중요한핵심산업으로부상함에따라이를선점하기위한방안마련필요 에너지산업의경우전기기기관세철폐가계획됨에따라중국저가제품의한국시장공세에대비하기위해차별적인고효율 고성능제품개발필요 전력의경우수직통합체계에서수평분권화 (Prosumer) 가이루어지며, 이를위하여시스템이소형화가필요하며기후변화대처및생태계보호를위한탄소포집및저장기술, 에너지효율향상기술신재생에너지활용기술개발활발 국가간연계를통한에너지 ( 특히신재생에너지 ) 의효율적사용을위한대륙별슈퍼그리드확산하고국내에너지수요증가에따른에너지의안정적공급및기후변화대응을위해기존화력발전의고효율화기술지속적개발, 이산화탄소포집, 이용기술개발및상용화, 전력송 배전기술향상을통한전력공급의안전성및효율성향상기술필요 ICT, 빅데이터기술등을이용한수요관리기술혁신을위해마이크로그리드기술고도화및실증을통한국내산업활성화및세계시장선점, 대용량에너지저장기술개발을통한전력소비의효율화, 소형, 분산형발전설비개발을통한마이크로그리드기반확충 수요자원시장부상에따른기술변화 전력공급의안정성과안전성을확보하기위해서는수요와공급이항상맞춰져야하며, 전통적으로이를조정하는것은공급측의몫이었고수요측은수동적으로취급왔으나, 운영자는시간에따라변화하는수요를예측해서수요를충족시키는공급용량을확보하고, 이에따라변화하는시장의가격신호는설비용량을확보하는시그널로작용 공급측에서조정하지못하는부분은수요측의부하를일시적으로줄이거나이동시키는등의수요관리 (Demand Side Management, DSM) 로보완했지만, 최근에는기술적 경제적 정책적배경으로인해수요를공급측자원 ( 발전소 ) 과동일하게간주하려는관심증가 10

17 전략분야현황분석 기술적인변화는공급측과수요측에서모두발생하고있는데, 공급측에서는발전특성이불규칙한신재생에너지가점차확산되면서통제가어려운전력이증가하고, 분산된발전자원 ( 분산전원 ) 확산으로인해, 수요측의가장큰기술적변화는스마트미터와스마트가전보급이고, 수요자원 (DR) 이기존의자원에비해직접적인통제가어려움에도불구하고이를이용하려는움직임은점차증가 경제적인변화는기술개발로전력수요의조정 수집 (aggregation) 과원격감시 소비를제어하는비용등이점차감소하고있고, 수급지장이발생할경우에수반되는사회적손실비용, 즉공급지장비용 (Value of Load Lost, VOLL)1) 도감소추세에있으며, 공급측에서도경제적인변화가있는데간헐적으로발전하는신재생에너지가증가하면서, 이를보완하기위해발전원에잦은출력조정과운전시간감소등유연성이필요해져서동일한매출액이발생하는상황에서기동및증감비용부담은증가하는효과가있으므로공급측에서경제적인유연성확보가필요 11

18 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 [ 수요반응프로그램의유형과이행수단 ] 프로그램 내용 급전 목적 참여대상 유틸리티프로그램 Time of Use 시간대별차등요금 불가 최대부하이전 모든고객 Interruptble/ 대형 Curtailable 부하차단시요금할인, 신뢰도확보가능산업용 Load 리베이트, 미행시벌금비상시응답일반용 Program 이벤트발생시 Emergency 신뢰도확보대규모고객부하감축에대해가능 DR 비상시응답 Aggregator 인센티브지금 사전에협의한최대부하감축 Aggregator 가격기준에따라감축한가능경제서 DR Programs 수요만큼 Aggregator에비상시응답계약한비용지불 Aggregator 예측 Baseline대비 Peak Time 줄어든부하만큼 Rebates 리베이트지급 가능 최대부하감축 주택용 고객동의하에 Direct Load 고객장비를원격으로 Control 제어 가능 최대부하감축 주택용 TOU를기본으로 Critical Peak 시장가격인하특정조건에서높은불가 Pricing 계통스트레스완화요금적용 일반용산업용 대형 Real Time 도매가격을기준으로제한적부하감축일반용 Pricing 요금변화사전고지가능산업용 도매시장프로그램 시스템용량과동일한 용량시장기준의비용지불, 가능용량 Aggregator 미이행시패널티대규모고객운영예비력과동일하게보조서비스가능운영예비력지불 에너지 전력시장의에너지상품과동일 불가 경제성 DR - * 출처 : Paulson Institute, Demand Response(2015) 12

19 전략분야현황분석 나. 핵심플레이어동향 미국이에너지신산업을주도 미국은 1970년대에석유파동을겪으며수요관리정책이태동되었고초기에는절감한전력량에대해리베이트를지급하는방식으로시행 1978년 PURPA와 1992년 /2005년 EPAct의제정을계기로일부주에서수요반응프로그램을다양하게하는기반이되었으며, 2005년 EPAct에서는연방에너지규제위원회 (Federal Energy Regulatory Commission, FERC) 가전력신뢰도기구 (Electric Reliability Organization) 를지정하고, 원활한전력공급을위한기준으로제정하도록하여수요반응이피크전력소비억제의수단으로자리매김하고본격적으로수요반응프로그램이확대되는계기 구분 설비투자유 인을위한 마케팅모델 에너지마켓 에너지마켓 가격상한 수요관리 사업자 미국 캐나다 PJM ISO-NE ERCOT 온타리오앨버타 용량시장 Nodal 실시간 하루전 $2,700/ MWh 있음 용량시장 Nodal 실시간 하루전 $4,050 MWh 있음 [ 주요국수요자원시장개요 ] Energy only Nodal 실시간 하루전 $9,000/ MWh Energy market 에 는없음 관리자 계획 ( 용량시장 개발중 ) 1개지역 (Border pricing) 실시간 $2,000/ MWh 있음 Energy only 단일존, 실시간 $1,000/ MWh Energy market 에 는없음 호주 Energy only Zonal 실시간 $13,800/ MWh 없음 싱가폴 Energy only Nodal, tlftlrks $4,500/ MWh * 주 : 에너지마켓가격상한단위, USD( 단, 캐나다는 CAD), ERCOT 와앱버타는에너지시장에수요관리사업자 (Load Aggregator) 가없지만각각긴급응동서비스와보조서비스에는수요관리사업자가있음 * 출처 : Brattle, International Review of Demand Responde Mechanism 있음 2009년의 ARRA(American Recovery and Reinvestment Act) 는스마트그리드기술적용에중요한부분을담당했는데, $8310억규모의경제적유인패키지로 2015년까지이중약 $90억이스마트그리드프로젝트에민관투자형태로집행되었고, 여기에는 AMI, 센서, 통신및제어기술, 통신네트워크등을포함함. 위와같은투자로전력시스템이개선되면서수요반응프로그램적용범위도점차확대 연방에너지규제위원회 (FERC) 는 2011년제정한 Order 745에서 DR을가격기반 DR과인센티브 DR로구분하고거래시장에참여하는수요관리사업자에대한보상방안을명기하고있으며, 보상은지역별한계가격 (Locational Marginal Price, LMP) 를기준관리사업자가등장하기이전의상태 13

20 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 DR 1.5 은수요관리사업자의등장으로수요반응시장이확대되기시작했고, 대상소비자가중 소형 C&I(Commercialand Industrial) 및일부주거용으로넓어짐. DR 2.0 은시장이모든주 거용고객까지확대되고새로운프로그램및보조서비스가소개되는단계를의미 * 출처 : KEPCO, KEMRI 전력경제 Review 년제 3 호 [ 미국수요반응의단게별특징 ] 미국은권역별로계통운영사업자 (ISO) 와도매시장이나누어져있고권역별로수요자원시장도상이하며, 1990년대이후권역별로송전계통운영, 전원구성및장기계획을책임지는지역계통운영사업자 (Regional Transmission Operators, RTO) 또는독립계통운영사업자 (Independent System Operators, ISO) 가등장 * 출처 : KEPCO, KEMRI 전력경제 Review 년제 42 호 [ ISO 별수요자원규모 (2014 년 )] 14

21 전략분야현황분석 일부지역을중심으로신산업사업진행후확장중 온타리오의급전가능부하 (Dispatchable Load) 는 2002년도입되었고, 대용량산업용부하에대해에너지및운영예비력시장에서지시가가능하고시장가격을기준으로보상해주는시스템임 DR 1 프로그램은 2006년 2010년동안시행되었고 IESO의전통적인 DR이라할수있음. 자발적인프로그램은주로대형산업용고객이참여하고, 참여자는최저가격 (floor price) 를기준으로부하감축여부를판단하고감축량을기준으로참여자에게보상이이루어짐 DR 2 프로그램은 2009년 2014 년까지시행되었는데영구적인부하이동프로그램임. 참여자는부하를최대부하시간에서경부하시간대로옮기고기본급 (availability payment, $/MW) 과성과급 (utilization payment, $/MWh) 을지급받고, 5년간계약이이루어졌고만기가 2014년에도래함 DR 3 프로그램은 2008년에시작해지속되고있는프로그램으로약 400MW(2014년기준 ) 가계약중이며, 이역시 5년계약이고참여자는공지가있을때부하를줄이고, 패널티와베이스라인방법이엄격해진차이점이있으며, 수요관리사업자 (Aggregator) 와직접참여가모두가능하며, Availability payment와 utilization payment를지급함 알버타주는 AESO(Alberta Electric System Operator) 는 2003년설립되었고계통계획과시장운영을담당하며, AESO는보조서비스를구매하는유일한사업자이고세가지운영예비력상품 (regulating reserves, spinning, supplemental/non-spinning) 을조달하며, 신뢰성 DR만운영하고경제성 DR은없으며실시간으로가격신호에반응하는부하만존재함 저탄소시대를대비한신산업시장참여한유럽연합 유럽에서는수요자원의활성화를위한기본전제로발전기와공평한기회를갖는것이라고평가하고, 전력시장에서수요자원에보장해야할 3가지조건은시장에대한공평한접근, 공평한보상, 공정하고합리적인위기관리로구성되며, 이를위해수요자원의시장참여를위한규칙을개발하였고이규칙은 4단계로분류 [ 유럽의수요자원시장참여를위한 4 단계 ] 구분내용세부설명 1 단계소비자를포함시킬것 소규모소비자는직접에너지, 밸런싱, 예비력, 보조서비스시장에참여가어려우므로독립적인수요관리사업자를통해참여기회제공 2 단계 3 단계 4 단계 실현가능한상품을구현할것 계량과검사를위한요구조건을개발할것 공정한지불과투자의안정성확보 다양한자원의참여에적합한상품을설계하고참여할수있는범위를규정 미국의수요반응성공이유는시장참여자간의계약과준비된통신기술이있어가능했고, 잘정의된계량과검사규약이있기때문임 현재는에너지에대해서만보상하고용량이나유연성에대해서는보상이없는구조로이로인해자원의시장참여가저해되고있음 * 출처 : KPX, 효율적인전력시장운영을위한수요반응자원적정용량산정 (2015) 15

22 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 Electricity Directive 2009/72/EC에서는에너지효율향상과수요관리의개념에대해정의하였는데, 여기서는회원국의에너지효율잠재량평가를요구하고있고국가별로도매와소매시장에서 DR과같이수요관리가가능한수단을장려해야하고, Transmission System Operator for Electricity) 가제안하는 The Network Codes는앞서 DR을언급한두가지 Directives의내용을현실화하고, State aid Guidelines for Energy and Environment에서는회원국에용량메커니즘의도입을허용 신재생에너지원확대로인한전력계통의불안정성을해결하기위해최근수요반응활용에적극적인입장을취하고있으며, 유럽각국의수요반응개발현황을표시한것으로강주황색이상업화단계로 DR시장이존재하는지역이고, 노란색은부분적으로시장이형성되는단계를의미하며, 영국, 아일랜드, 프랑스, 벨기에, 체코, 핀란드등이있고이중수요반응이가장활성화된것은영국, 프랑스, 벨기에등이며나머지국가에서확대가진행 영국은 2000년대중반이전에는부분적으로 DR 사용이허용되었고 2000년대중반이후기후변화대응, 에너지공급안보, 효율향상등을목적으로 DR 사용이증가 프랑스는 2003년이후대규모산업용고객이밸런싱메커니즘에참여하기시작했으며 2007 년부터주택용부하를모아활용하기위한파일롯테스트가실시됨. 2014년산업용고객이최초로 FCR 또는 1차예비력서비스를제공하기시작했고, 이프로그램은 FRRa(2차예비력 ) 과함께 2014년 7월 1일이후참여가허용 벨기에는보조서비스및밸런싱시장은 1차와 3차예비력에는수요자원참여를허용하지만 2차에는허용하지않으며, 수요자원은전략적예비력 (SR) 용량의약 1/10을차지 출처 : SEDC, Mapping Demand Response in Europe Today 2015 [ 유럽의수요반응현황맵 ] 16

23 전략분야현황분석 [ 핵심플레이어분석종합 ] 구분 에너지신산업 주요내용수요자원시장 ESS 통합서비스전기자동차 주요제품 / 기술 전력수요절감, 에너지절약컨설팅등의기술을가지고전기를절약할소비자를모집하여, 전력시장입찰등 에너지관리서비스를제공 사업자가에너지절약시설을투자하고전주기서비스를제공하여, 고객의에너지절감비용으로투자금을 회수하는사업모델 ICT기술과융합을통해충전정보시스템제공, 충전타워, 과금및유지보수등의토탈서비스전기차개조배터리재생 해외기업 ABB, consent, Honeywell, Aomverge,Enernoc,Sicmens Itron,ACLAPA, GE, Trillion ABB, Sicmens, Schneider. SEL, Current, ORACLE, A123, AV, ECOtality, Enphase, PETRA SOLAR, TESLA 국내기업 한전, 가람이에스, 대진종합전기, 서브원, GS 파워, 한국가상발전, 효성 KT, 한전 KDN, 효성, LG 춘, 누리텔레콤, 한화에스앤씨, 우진전기, 세방전지, LG 전자,LS 산전, 포스코 ICT 한전, 포스코 ICT, 한국전기차충전서비스,, 자동차환경협회 중소기업참여정도 중소기업시장점유정도 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 17

24 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 4. 시장동향및전망 가. 세계시장 세계에너지시장은지속적으로증가예상 에너지신사업은다양한기술과사업방식으로새로운시장을창출중에있으며, 각국마다국 가주도적으로시장을형성하고있음 에너지신산업관련은미국등주요국가에서는온실가스배출이높은, 에너지산업분야를중 심으로과감한정책추진시도와함께급격히성장중에있음 [ 세계에너지신산업의시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억달러, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 * 출처 : 2030 에너지신산업확산전략자료재가공 /Markets and Markets, 2014 IEA에따르면, 글로벌기후변화대응에따라, 신재생에너지, 에너지효율화등 30년까지총 12.3조불규모의투자가발생될것으로전망되며, 일부국가에서는신재생에너지, 전기차부분을중심으로에너지신산업을통한혁신이가시화되기시작 신재생에너지 4조불, 수송, 산업, 빌딩에너지효율화 8.3조불등으로투자가예상됨 2014년에너지신산업유형별시장규모를살펴보면, 제로에너지빌딩관련시장이 741.5억달러 (82%) 로가장큰시장을형성했고, 마이크로그리드 (15%) 와수요자원시장이 (1.9%) 이그뒤를이었으며, ESS활성화와미활용에너지관련분야는 1% 이하의시장을차지 전년대비증가율이가장큰유형은 ESS활성화로 (60%) 증가했으며, 그다음은수요자원시장 (50%), 마이크로그리드 (30%) 순으로증가율이높게나타남 사업구조개편또는신규에너지신산업에진출하는기업등장 GE는분리되어있던재생에너지, ESS, LED, 에너지효율화등의사업을사물인터넷과통합하여새로운독립법인 Current 를설립, E.ON은신재생에너지, 분산발전, 스마트홈중심으로사업구조를재편, Solarcity는미국태양광사업에진출하여주탟형태양광시장점유율 1위를달성하여 ESS사업으로확대 18

25 전략분야현황분석 [ 세계에너지신산업품목별시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억달러, %) CAGR ('13~'15) 마이크로그리드 제로에너지빌딩 수요자원시장 ESS 활성화 미활용에너지 * 출처 : 2030 에너지신산업확산전략자료재가공 /Markets and Markets, 2014 마이크로그리드시장규모는 13 년 83 억달러에서 19 년 400 억달러로성장할것으로예상되 며, 북미지역이마이크로그리드시장을주도하고있으나, 향후중국이주도하는아시아및태 평양지역이시장을주도할것으로전망 [ 지역별마이크로그리드전망 ] 주요국 용량 [MW] 점유율 [%] 용량 [MW] 점유율 [% 미국 , 유럽 아시아 태평양 , * 출처 : Navigant Research(2013) 수요자원시장은 2015년에 1.8억달어에서 2030년에는 18억달러로약 10배성장예정 PJM등북동부지역의도매전력시장에서의성장을기반으로미국이세계수요시장의약 85% 를점유하고있으며미국, 호주, 유럽에서는우리나가운영중인에너지시장뿐만아니라용량시장, 보조서비스시장 ( 예비력, 주파수조정 ) 도개설하여운영 아시아 태평양및유럽에서의수요시장본격화로 2024년에는미국의점유율이약 45% 까지하락할것으로예상되며, 특히유럽은신재생에너지연계와시장개방통합을기반으로점진적으로성장할것으로전망 환경규제대응을위한친환경차의급격한시장성장으로, 2022년에는 14백만대시장형성예정 미국과일본이시장을주도하는가운데각국정부의적극적인지원, 기업의지속적인 R&D, 소비자의인식개선등에힘입어본격적으로시장활성화 플러그인하이브리드차, 전기차, 연료전지차의성장이전망 유럽은연료전지차보급을위한수소충전소를지속적으로구축하고있으며, 그중독일은 2020년연료전지차 15만대및수소충전소 379기를구축하는계획을발표 19

26 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 출처 : 미래성장동력확충을위한 post 에너지신산업육상방안연구 (2014) [ 친환경차의세계시장전망 ] 나. 국내시장 정부주도정책과지원을중심으로급격히성장 에너지신산업분야는많은공적자급투입으로 2013년 2,590억원으로성장되었고, 2020년에는 1조 5억원으로연평균 29.4% 성장전망 대기업및대형빌딩을중심으로에너지관리수요가증가하고있으나, 시장은초기단계 에너지사용량이많고, 투자비회수가용이한공장및빌딩에 EMS가우선적으로도입되고있으며, 50인이상일반사업장엔 5.5%, 에너지다소비사업장은 19.9% 이공급 아시아최초수요자원거래시장개설 수요반응기술은미국대비 90% 수준으로전망하고잇으며, ICT를활용한수요반응기술의잠재력이큼 2015년 1300여전기사용자가 LNG 발전기 5기에해당하는 244만 kw의참여용량확보및 2030년최대수요의 5% 이상확대전망 수요시장의급속한성장은기존수요관리제도전환, 안정적비즈니스모델제시, 에너지신산업활정화정책에따른진입장벽완화에기인하며, 설비예비력증가및계통한계가격 (SMP) 하락에따라수요자원의보상금액이감소하여수요시장급등추세는진정될전망 20

27 전략분야현황분석 지금까지의양적성장에서탈피, 에너지종합관리서비스등새로운부가가치를창출할수있도 록전력시장의제도개선추진예정 친환경차의급격한시장확대예상 친환경차의국내시장규모는 2010년대부터현재까지약 150만대수준이며, 세계시장의 1.7에해당하나, 2015년그린카포럼에따르면 2020년에는 34만대로연평균 53% 의성장률을보일것으로전망 2030년에는 85만대규모로전기차, 수소자동차, 연료전지차각각 30만대, 37만대, 18만대로 20105년대비 18%, 36%, 67% 성장률을전망 전기차부분은 2014년 1312대 ( 국내 1126대, 수입 186대 ), 2015년에는 3000대가신규보급되었으며, 전기차 7종 ( 승용차 6종, 트럭 1종 ) 이시판되고있으며중소기업에서 4종의저가형전기차를시판준비 국산차로는현대기아차, 르노삼성, GM대우가, 수입차로는 BMW, 닛산리프가국내보급주도 전기차시장확대로충전기시장이동반확대되고있으며, 완속충전기는총 6개업체 (LS산전, LG CNS, 코디에스, 시스넷시스템, 중앙제어, PNE솔루션 ) 에서 8개기종이생단하고있으며, 급 [ 국내에너지신산업의시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 76,241 82,798 89,919 97, , , , * 출처 : 한국수출협회및본보고서제품들의국내시장참조재가공 21

28 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 5. 기술동향및이슈 전기자동차산업은기술력이향상되어관련생태계가형성 전기자동차의새로운모델및성능향상이기업주도적으로진행되면서시장이형성되고있으며, 무인자율주행차로진화가진행되고있으며, 테슬라는전기자동차로된스포츠가, 세단, SUV모델을출시하였고, 자체충전인프라를구축하고, 구글은 2017년에상업용무인자율주행차를출시할예정 IEA자료에의하면 2050년친환경차는차량판매대수비중의 85% 이상을차지할것으로전망 기존자동차회사의친환경차개발약진 Tesla 사는 전기차시장을주도 모델 S 를출시하여기술력과마케팅을통해고급형전기차판매를진행하여, 세계 Audi 사는한번충전에 500Km 의주행이가능한 시판하겠다고발표 SUV 형전기차 e 트론콰트로 를 2018 년에 TOYOTA사는하이브리드세계판매비중이 20% 에이를것으로예상하고판매모델수를기존 23개에서 41개로확장계획을갖고있으며, 수소연료전지차미라이를 1년앞당긴 2014년 12월에출시하고, 가격을감소시키는기술개발과함께생산대수를 2017년까지 3000대까지증성할계획발표 Volkswagen사는중국을겨냥한공격적인사업전략을구사하고있으며, 현지제휴파트너 FAW와공동으로 PHEV생산및판매할계획 주요기업들에서종합전력시스템구축및전력정보서비스제공 ABB사는분산전원과센싱기술, 통신기술, 제어기술을통합하여대규모전력계통과전력거래가가능한마이크로그리드를구현할수있는전력시스템과 IT기술의접목이라는목표를설정하고 스마트그리드 관련산업을준비 분산전원관련풍력발전시스템, 연료전지, 마이크로터빈등을상업화하고, 독립운전이가능한계통연계형마이크로그리스시스템의보호, 제어및운영을위한기술을개발 GE사는발전, 송변전, 배전게혹에적용되는다양한에너지관리및전력자동화시스템및, 풍력, 수력, 태양광, 바이오매스등과같은신재생에너지와연료전지, 하이브리드발전등과같은분산발전시스템을공급 SCADA, 은,AMI와같은 Grid Management제품군을보유하고, 전력계통 EMS기술및전력자동화기술등을통합한 MiniGrid 라는개념을도입하여제품개발 22

29 전략분야현황분석 Siemens는발전, 송전, 재전분야의에너지관리솔루션과자동화및통신기기, 디지털보호계전시스템을생산공급 Honeywell사는그리드및디젤발전, 태양광발전등의전력공급시스템에다양한부하를효율적으로연결하고제어하며, 이동설치가용이한모바일마이크로그드시스템을보유 이동배치가낮은군부대용혹은소형의긴급전력망구죽이필요한경우에유용하며, 광범위한전력시스템과전력수요에대응할수있는캠퍼스규모의전력수요를커버할수있는마이크로그리드서비스사업화 학교및군부대대상실증및마이크로그리드시스템구축사업수행 미쯔비시전기사는종합전기기기메이커로서풍력, 태양광, 연료전지, 바이오매스를이용한가스엔진발전기및 IGBT 전력용반도체소자와인버터등전력변환장치를공급중 EMS등전력제어시스템도공급하고있으며, 일본통산성이나에너지성으로부터연구개발자금을받아스마트에너지시스템의실제적인적용을위한다수의프로젝트를수행 General Microgrid사는마이크로그리드컨설팅 / 엔지니어링서비스 Balance Energy 를운영하고있는데, 에너지소프트웨어플랫폼으로독립형, 산업용, 상업용, 군사용, 캠퍼스마이크로그리드구축에대한각종컨설팅및엔지니어링서비스를제공 PowerTech사는 Distributed Clean Power Systems 으로도서지역및고립지역에신재생에너지를이용하여전력을공급하기위한시스템을개발하고, 엔지니어링부터시공및운영까지 Turnkey Solutions을제공 BC Hydro 사는디젤발전기를이용하여 30여곳의고립지역에전력을공급하고있으며, PowerTech 사와공동으로 Bellar Coolar지역에 HARP(Hydrogen Assited Renewable Power) 프로젝트진행중 에너낙사는글로벌선두수요관리로서수요시장을기반으로 EIS(Energy Intelligence Software) 이용한에너지효율등종합에너지관리서비스로사업영역확대 슈나이더사는글로벌최고수준의에너지관리기업으로 ICT기술을기반으로 DR과 EMS를연계한사업을확대추진하고있으며, 월마트의환풍기, 펌프등다양한전기설비들을계통주파수추종신호에따라빠르게응동할수있는빌딩관리시스템과 Auto-DR연계테스트수행 VCharge사는에너지저장장치와 ICT를연계한가상발전기를통해전력시장에계통운영보조서비스제공 다양한전기소비자의시장참여가확대되는수요자원거래시장 신규건물의 AMI 설치를유도하고, 통신회사의스마트미터를활용하여소규모전기소비자에게 실시간전기소비정보제공을확대하여, 전력소비절감량을 2%~4% 가량향상 23

30 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 AMI가설치된소규모전기소비자를대상으로실시간전기소비량정보제공을위한스마트폰어플리케이션을개발보급하며, 현재한전이고압용고객 (17만호) 에 I-Smart를통해 15분간격의전기소비량데이터를제공 수요반응통신프로토콜 (OpenADR) 과가전기기자동제어프로토콜 (SEP2.0) 연계한 Auto-DR 기술개발중이며,Auto-DR 가능가전기기가보급될수록전기소비자가불편함을인식하지못하는상태에서가전기기의전기소비량미세조정가능 해외수요반응관련연구성과공유및수요자원위치맵제공을통해신사업창출및사업자의역량향상지원 미국전력연구원 (EPRI) 의수요반응관련방대한연구데이터를분석하여사업자에게제공및수요시장고도화방안검토 수요자원위치맵, 종별 지역별전기소비관련빅데이터분석정보등을공개하여중장기수요예측활용및창조적신사업모델발굴기회제공 실증사이트확보가어려운중소기업을대상으로연구용스마트그리드스테이션을구축실증시험기회를제공 스마트그리스스테이션 : 신재생에너지, ESS, AMI, EV 및 BAS등을효율적으로통합제어가능한스마트그리스운영센터 24

31 전략분야현황분석 6. 중소기업시장대응전략 Factor 기회요인위협요인 정책 향후높은성장을예측하여국가적인연구의지원및확대 2030 에너지성장동력 등에너지신산업육성을위한관련정책추진하며, 기술개발과동시에개발성과사업화지원사업을통해시장진출지원프로그램마련 새로운시장에대한불확실성 신규모델을위한정책이미흡한상태대중의인지도낮은상태 산업 친환경, 새로운수익모델창출로관심이증가하고있는상황 한국전력공사, 한국가스공사등의주요공기업이산업을주도함 신산업시장의확대에비해기초투자비소요가높은문제 아직국가적투자비용의의존율이높음 중소기업이자체개발하기에연구비소요가높음 시장 과거정부정책금을기반으로자연스러운생태계시장이형성된상태 미국의대기업이수요반응시장을성공적으로형성시켜, 다른국가들도해당시장을확장시키기위해다방면으로지원중임 에너지신산업소비자인식과이해력부족 초기시장형성이미흡한형태 국내는아직활성화된시장및인프라가부족 기술 신규사업모델에따른다양한기술개발 전력량계량기술및 ICT 기술결합 스마트그리등의기초인프라관련기술이필요함 낭비되는에너지재활용 전력을이용한신시장 고부가가치기술분야확대 고부가가치사업 기반인프라부족 기술적인저해요인해소 중소기업의시장대응전략 글로벌시장트렌드에따른국가정책적지원확대에따라시장진입이용이해질전망으로시장진입을위한구체적목표시장수립 신규산업모델개발에대한기술적진보가이루어지고있으므로고부가가치산업이확대될전망임에따라관련기술에대한추가연구 국내시장의신시장창출필요 25

32 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 7. 중소기업전략제품 가. 중소기업기술수요 에너지신산업분야중소기업이관심있는기술개발과제에대한수요분석결과, 다음과같은제품및기술의개발에대한수요요구 중소기업이기술개발에관심이높은품목은 건물일체형신재생에너지시스템, 실시간전력계량정보제공서비스, 등의품목과관련된기술개발과제를다수신청 주요기술분야별신청과제에대한내용을분석하여각분야별로중소기업이관심을갖는제품을파악 실시간전력계량정보서비스, 전력설비예방진단서비스, 건물에어지정보네트워킹및모니터링에서는무선계측장치, 고장진단기술, 고장예측기술등의수요가높음 신재생에너지복합활용시스템, 건물일체형신재생에너지시스템은전력정보를제공하고통합유지하는알고리즘, 제어장치, 유저인터페이스향상기술등의수요가높음 [ 중소기업청 R&D 지원사업신청과제현황 ] 에너지신산업 주요품목 실시간전력계량정보제공서비스 전력설비예방진단서비스 신재생에너지복합활용시스템 건물일체형신재생에너지시스템 건물에너지정보네트워킹및모니터링 제조업부생가스재활용 과제건수 합계 점유율 (%) 평균증가율 (%) 합계

33 전략분야현황분석 나. 중소기업전략제품 중소기업적합성이제품단위기술군은국내중소기업의출원활동이활발한것으로평가되며, 기술성장성과기술수준이낮게평가되어국내중소기업이접근하기용이한기술군으로사료 제품은현재기술개발이활발하며, 관련제품의시장에서중소기업의활동이높으므로전략제품으로선정 [ 에너지신산업분야전략제품 ] 전략제품 개요 실시간전력계량정보제공서비스 2014 년 11 월 25 일전력을거래할수있는수요자원거래시장이개설되어수요관리사업자들이자체적으로모집한고객을대상으로실시간전력계량기, 에너지관리시스템, ICT 기기및에너지컨설팅서비스등의정보제공서비스관련기술을의미 전력설비예방진단서비스 전력설비 (GIS, 변압기, 배전반, 회전기등 ) 의사고를미연에방지하기위하여다양한센서를이용하여이상징후를판단하고원인및대책을제시하여사고를예방하는시스템을설치하여진단및유지보수하는서비스 EV(Electric Vehicle) 인프라 EV 관제플랫폼, EV 긴급충전서비스등을포함하는전기자동차서비스관련기술 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 건물에너지정보네트워킹및모니터링 태양전지박막형실리콘태양전지고효율고투과형건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈기술, 박막형건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 유리기판의물성측정평가시스템기술, 빌딩설치형태양광발전모듈별고장진단시스템기술, 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 용전력변환시스템기술, 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 의내구성극대화를위한 IoT 형 PV 모듈보호장치기술등에너지신산업서비스를위한기반기술을의미 건물에너지절약 관리를위한모니터링및제어시스템기술, 에너지관리를위한복합센서네트워크개발및모니터링시스템기술, 빌딩에스마트그리드를적용하기위한 BACnet-Zigbee/SEP2.0 스마트그리드게이트웨이기술, Bluetooth LE(Low Energy) 기반전력모니터링및제어기기솔루션기술등을포함 제조업부생가스재활용 제조업 ( 제철, 석유화학, 발전소등 ) 에서발생되는부생가스를제품원료, 수소생산, 발전등으로활용하여국내제조업대상으로부생가스를적극활용하도록하는재활용기술 신재생에너지통합제어 / 관리 에너지자립섬, 친환경에너지타운등에건설될신재생에너지기반의건물에너지제어기술, 주택용신재생에너지및관리시스템통합플랫폼, 신재생에너지활용독립형발전시스템의지능형배터리제어장치, 소규모주택용에너지저장장치전력피크제어시스템등에너지관리를제어하기위한기술을의미 27

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35 전략제품현황분석 실시간전력계량 정보제공서비스

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37 전략제품현황분석 실시간전력계량정보제공서비스 정의및범위 실시간전력계량정보제공서비스는 2014년 11월 25일전력을거래할수있는수요자원거래시장이개설되어수요관리사업자들이자체적으로모집한고객을대상으로실시간전력계량기, 에너지관리시스템, ICT 기기및에너지컨설팅서비스등의정보제공서비스관련기술을포함 제품분류관점으로는스마트미터, 통신설비, MDMS(Meter Data Management System) 지능형전력정보관리시스템 (Meter Data Management System, MDMS): AMI 계량정보를관리하는시스템으로총칭되어사용, AMI 운영시스템에, 공급망관점으로는 AMI Hardware( 지능형계량기기 ) 와 AMI System( 지능형계량시스템 ) 에포함됨정부지원정책 신재생에너지의무이행비율 (RPS) 상향조정에따라, 2020년까지 30조원을투자예정 기업형프로슈머의신재생전력직접판매허용, 에너지저장장치 (ESS) 투자조건부전력시장직접구매허용 실내에설치되어있는 1,600만호도시가스계량기를실외스마트미터기로 2022년까지교체 과감한규제완화와집중지원으로주력산업을보완하는대체산업으로육성하고국내기반확대를바탕으로해외진출도가속화중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 세계적으로시장규모가급성장중임 일정협약에가입되어있는나라들은친환경기준을충족시키기위해정부주도적인사업을진행함기회 (Opportunity) 기본 ICT기술이발달되어있으며, ICT기술은중소기업이진입하기용이한시장 초기시장신입에대한정부지원이적극적입 약점 (Weakness) 신규비즈니스영역으로, 수익이검증되지않음 보유하고있는핵심원천기술미흡 대규모시스템구축을독자적으로진행할수없음위협 (Threat) 대기업의 ICT사업진출로인해단순 OEM기업으로전락할수있음 실증이완료되어상업화되기까지는시간이다수소요될수있음 중소기업의시장대응전략 대규모시스템구축사업은정부와한전을중심으로한대기업이진행하므로, 이들이필요한제품개 발을통해시장진입 자체 R&D 를통해기존 ICT 기술과결합하여차별화된실시간전력계량정보제공서비스구축 31

38 에너지신산업 실시간전력계량정보제공서비스 핵심기술로드맵 32

39 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 실시간전력계량정보제공서비스는 2014년 11월 25일전력을거래할수있는수요자원거래시장이개설되어수요관리사업자들이자체적으로모집한고객을대상으로실시간전력계량기, 에너지관리시스템, ICT 기기및에너지컨설팅서비스등의정보제공서비스관련기술을포함 네가와트 2) 시장은 네거티브 (negative) 와 메가와트 (megawatt) 의합성어로서여름 겨울과같이전기소비가많을때발전량을늘리는것이아니라전기소비자체를낮춰발전량에맞추는방식 발전사의발전단가보다중개업체가써낸단가가낮으면낙찰되며전력거래소가운영하는전산거래망인 수요반응자원전력거래시스템 을이용 * 자료 : KEPCO, 수요자원거래시장사업운영지원가이드북, 2015 [ 네가와트시장개념도 ] 수요관리사업자 3) 는전력수요절감, 에너지절약컨설팅등의기술을가지고전기를절약할소비자를모집하여, 전력시장입찰등에너지관리서비스를제공 수요관리사업자등록기준 1 자본금 5억원이상, 2 기사 3명 ( 전기기사 1명 ) 이상고용, 3 지능형전력망정보보호조치계획수립 AMI( 지능형전력계량인프라 ) 4) 는사용자와서비스제공자간의지능적인연결을제공해주는여러가지기술과서비스들의융합인프라로전력소비자는 AMI를통해새로운생활패턴및문화를창출해낼수있음 기존전력량계에모뎀을설치해양방향통신이가능한지능형전력계량인프라로스마트그리드구현의핵심설비이며 AMI가설치되면시간대별요금제, 전기사용량실시간제공, 원격자동검침, 에너지절약컨설팅, 국가전력맵활용등이가능 기후변화대응, 에너지효율제고와신성장동력원발굴을위해현재저압고객을대상으로 AMI 보급진행 한전을중심으로 AMI전환을추진중. 정부정책에공조하여 20년까지 2,194만대전환목표 2) 1989 년미국의환경학자인에머리로빈스가처음제시한용어로에너지효율화나보존을통한소비감량을표현, 전력단위인메가와트 (Megawatt) 와네거티브 (Negative) 가합쳐진용어로절전을통해얻어지는 ʻ 아낀전기 ʼ 를의미 3) 한국스마트그리드협회에등록 ( 지능형전력망법 에따른수요반응관리서비스사업자 ) 4) Advanced Metering Infrastructure 33

40 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 * 자료 : Con Edison, Advanced Metering Infrastructure Business Plan( 15), KEMRI 전력경제 REVIEW( 16) 재인용 [ API 개념도 ] 나. 범위 (1) 제품분류관점 스마트미터, 통신설비, MDMS(Meter Data Management System) 5), AMI 운영시스템으로분류가능 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 스마트미터 단방향계량기 (E-type : 5kW 이하 ) 양방향계량기 (Ea-type : 10kW 이하 / G-type : 500kW 미만 ) 데이터집중장치 : 스마트미터에서계량된데이터를취합하여서버로전송 통신설비 검침서버 : 스마트미터로부터데이터취득, 저장, 분석, 장애관리등수행 실시간전력계량정보제공서비스 통신방식 : 근거리통신망 (PLC*, 무선등 ), 광역통신망 ( 광, HFC, 무선등 ) 검침서버와연계하여계량정보 ( 실시간계량, 정기검침, LP*) 검증및관리 MDMS 계시별 피크 실시간요금제등요금계산및수요관리를위한 DB 제공 운영시스템구현에필요한타시스템연계및데이터관리 AMI 운영시스템 스마트미터로부터계량데이터를활용, AMI 시스템통합관리및다양한서비스를 제공하는시스템 5) 지능형전력정보관리시스템 (Meter Data Management System, MDMS): AMI 계량정보를관리하는시스템으로총칭되어사용 34

41 전략제품현황분석 (2) 공급망관점 AMI Hardware( 지능형계량기기 ) 와 AMI System( 지능형계량시스템 ) 으로분류가능 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 실시간전력계량정보제공서비스 AMI Hardware ( 지능형계량기기 ) AMI System ( 지능형계량시스템 ) 스마트미터, 통신설비 MDMS, AMI 운영시스템 35

42 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 정부는 ʻ경제혁신 3개년계획ʼ의세부실행과제로에너지신산업육성을포함하였으며, 뒤이어 ʻ에너지신산업창출방안ʼ의 6대산업중하나로네가와트를선정 수요관리는크게수요반응 (DR, Demand Response) 과에너지효율 (EE, Energy Efficiency) 로나뉠수있으며, 네가와트는정상적인전력소비패턴을조정하여피크부하를저감하는활동수요반응영역에서의에너지절감활동을의미 * 자료 : 산업은행산업분석부, 재인용 [ 수요반응 (DR) 과에너지효율 (EE) 비교 ] 전기사업법개정 (2014.4) 으로네가와트시장설립근거가마련되었으며, 같은해 11월말, 시장이개설됨 정식명칭은수요자원거래시장으로, 전기사업법제49조 / 전력수요관리사업관리지침 / 수요자원시장운영규칙에근거하며기존에는정부재원을기반으로전력시장과별도로수요관리가이루어져왔으나, 네가와트가도입되면서시장경쟁체제로재편 네가와트시장은빌딩, 아파트, 공장등에서소비자가아낀전기를모아판매하여수익을창출하는전력시장을말하며일반소비자들도수요관리사업자를통해참여가가능 수요관리사업자가전력절감량 ( 네가와트 ) 을전력시장에입찰하고, 수요자원의감축단가 ( 입찰가격 ) 가동시간대발전단가보다낮을경우낙찰되는방식으로발전기와의가격경쟁을통해수익을창출 [ 사업참여자의편익 ] 사업참여자소비자수요관리사업자한국전력 편익 전기요금저감 + 감축량판매정산금등 수요자원모집및관리, 입찰대행등에대한수수료 * 수수료는감축량판매정산금의최대 30% 수준 ** 실시간전력계량기, 에너지관리시스템 (EMS) 등 ICT 기기, 에너지컨설팅등부가서비스를제공하는데, 수요관리사업자의설비투자가클수록수수료율이증가 전력구입비절감, 전력수급안정 36

43 전략제품현황분석 수요자원거래시장에참여하는수요사업관리자및수요반응참여고객은신뢰성검증, 지능형전 력량계설치, 전기소비패턴검증등등록요건을통과해야함 [ 수요자원거래시장참여를위한등록요건 ] 사업참여자 등록요건 다양한전기소비자들을모집하여수요감축용량이 10MW 초과 500MW 이하로구성 수요관리사업자 1 개의수요반응자원은최소 10 개의전기소비자로구성 수도권과비수도권으로구분하여구성 수요감축용량의신뢰성검증을거쳐시장등록 ( 등록시험 ) 15 분단위의소비전력량을실시간검침할수있는과금용전력량계가설치되어있어야함 수요반응참여고객 ( 전기소비자 ) 5 분단위의소비전력량을실시간검침할수있는감시기기가설치되어있어야함 긴급절전제도를제외한비상수급수요저절제도와중복하여참여할수없음 전기소비패턴검증 (RRMSE : 30% 이하 ) 을통과해야함 * 전기소비편차 (RRMSE) : 편차가낮을수록전기소비패턴이규칙적, 신뢰성 수요자원거래시장은전기사용자가전력시장가격이높을때또는전력계통위기시아낀전기를전력시장에판매하고금전으로보상받는제도로서최대전력삭감을위한피크감축수요반응과, 전력공급비용절감을위한요금절감수요반응으로구분하여운영되고있으며세부적인운영구조, 거래절차, 관련규정등은전력거래소 6) 를통하여확인할수있음 [ 수요자원의효용 ] 수요자원의효용 전력계통의수급위기에신속히대응 발전기건설대체 전기요금인상억제 Post-2020 및에너지신사업정책실현 설명 수요예측오차, 자연재해및발전기고장등단기수급불균형에대비필요 피크억제로신규발전기건설억제 발전기건설비용절감 전력수요가높은시기고비용발전기대체및발전지원과가격경쟁으로전력구입비절감 온실가스절감및새로운성장동력창출을위한정책실현에효과적인수단 6) 전력거래소홈페이지 ( 37

44 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 (2) 산업의구조 후방산업은일반전기공사업, 일반통신공사업, 시스템소프트웨어개발및공급업, 컴퓨터시스템통합자문및구축서비스업등다양한관련산업이포함되며대부분관련중소기업에서제조및공급이가능 전방산업으로서스마트그리드, 스마트시티, EMS 등이포함되며관련소형완제품형태또는프로그램형태로중소기업참여가가능하며, 향후스마트그리드보급에따라다양한중소기업적합분야가파생가능 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야산업구조 ] 후방산업실시간전력계량정보제공서비스전방산업 스마트미터 일반전기공사업일반통신공사업시스템소프트웨어개발및공급업컴퓨터시스템통합자문및구축서비스업 - 단방향계량기, 양방향계량기 통신설비 - 데이터집중장치검침서버, 통신망 ( 근거리, 광역 MDMS - 검침서버연계계량정보검증및관리, 시스템연계및 DB 제공 AMI 운영시스템 스마트그리드스마트시티 EMS 나. 경쟁환경 아직까지는 AMI를기반으로한비즈니스모델유형이다양하지는않지만개인정보보호등의문제가해결되고활용분야가많아지면비즈니스영역이넓어질것으로기대되며다양한비즈니스모델을이용하여중소기업이사업화할수있는부분이확대될것으로전망 국내에서는 20년까지 AMI 구축을완료하겠다는목표로사업이진행중이고 AMI 기반의신산업육성도계획하고있어중소기업이참여가능성은높은상태이며해외유틸리티의비즈니스모델에대한검토가도움이될것으로생각됨 AMI 기반의융합사업모델은전기자동차, 수요자원거래시장, 스마트기기등관련사업과연동되면서다양한비즈니스모델의창출이가능하나현재국내에서는초기시장형성중으로중소기업입장에서도경쟁환경은양호한상태 여러가지기술이융합된기술분야이므로다수의중소기업이컨소시엄형태로사업을운영하는것도고려할수있음다만, 데이터이용에있어서의개인정보보호문제는관련산업발전을위해해결해야할과제임 38

45 전략제품현황분석 [ 경쟁자 ( 전력거래소수요관리사업자현황 ) ] 수요관리사업자 주소 합계 케이티 (KT) 서울종로구 O O O 3 에너낙코리아 (ENERNOC) 서울중구 O O O 3 아이디알서비스 (IDRS) 전남나주시 O O O 3 그리드파워 전남나주시 O O O 3 그리드위즈 경기성남시 O O O 3 매니지온 인천연수구 O O O 3 벽산파워 서울구로구 O O O 3 에너클 경기성남시 O O O 3 한국엔텍 서울구로구 O O 2 포스코아이씨티 경북포항시 O O 2 에스원 서울중구 O O 2 지에스칼텍스 전남여수시 O O 2 씨에스위더스 서울마포구 O 1 엑티브넷 서울시강남구 O 1 한국가상발전 제주시 O 1 삼천리이에스 서울영등포구 O 1 효성 서울마포구 O 1 파워텍에너지 부산강서구 O 1 사룬 부산부산진구 O 1 총합계 다. 전후방산업환경 실시간전력계량정보제공서비스분야는등록요건을만족하면누구나참여가능함에도불구하고아직은관련장비라인업의확보미흡, 시스템운영경험부재, 사업의수익성에대한확신부족등으로많은사업자가참여하지못하고있고시장이성숙되지않은상태 그럼에도불구하고이미중소기업이사업에일부참여하고있으며정부의지원과인프라의확립에따라다양한비즈니스모델이파생되면서중소기업의참여가더욱활발해질것으로예상 AMI는스마트미터에서부터 AMI 운영시스템 (AOS) 까지전력시스템과통신시스템의통합구축이필요하고, 계량데이터의수집, 전송및저장과고객에게지능형서비스를제공하는등여러가지기능들을요구하는등스마트미터설치, 통신망구축, 운영시스템구축과설비운영을위해여러면에서대규모의투자가필요 39

46 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 3. 시장환경분석 가. 세계시장 세계 AMI 시장규모는 16년약 136억달러로추정되고 20년에는 250억달러로 16년대비약 1.8배증가할것으로예상 세계 AMI 시장중유럽, 북미, 아시아-태평양지역이 90% 이상을차지, 16년북미지역이세계최대 AMI 시장인반면 20년에는유럽이북미지역을역전할것으로예상 [ AMI 의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('16~'20) 세계시장 13,616 15,910 18,252 21,352 25, * 자료 : LG CNS 홈페이지, KEMRI 전력경제 REVIEW, 제 19 호, 재구성 * 자료 : LG CNS 홈페이지, KEMRI 전력경제 REVIEW, 제 19 호, 재인용 [ 해외 AMI 설치현황및시장전망 ] 국가별로는에너지산업여건에따라다양한목적으로진행되고있는스마트그리드정책과연계해다양한 AMI 전략운영 ( 미국 ) 설비노후화로인해, 정부가주도하여 AMI를보급함으로써전력시스템고도화및경기부양, 고객에게에너지소비관련서비스를제공하는동시에전력계통의신뢰도향상도모 ( 유럽 ) EU 차원에서 AMI 보급을주도하여신재생전원으로구성되어있는분산전원수용및 EU 지역내효율적에너지거래구현 이탈리아의경우 Enel 社가주도적으로 AMI 조기보급완료, 서비스비용절감및해외사업을통해수익창출 40

47 전략제품현황분석 ( 일본 ) 시간대별차등요금제, 실시간에너지소비모니터링 제어, 전기요금청구등 AMI를활용한신규서비스를제공하여판매시장개방이후유틸리티 ( 일반전기사업자 ) 및신전력사업자의신규고객모집촉진등에활용 동경전력은 16년소매경쟁에대비하여 AMI 조기전환및에너지서비스기업과협업강화 ( 미국 ) 美 5개권역별유틸리티 (Eastern Utility, Midwest Utility, Southern Utility, Texas Utility, Western Utility) 는관할구역고객에 AMI 보급을완료하였거나진행중으로해당유틸리티는정전관리, 전력소비량계측, 도전방지및전기요금절감등다양한 AMI 관련서비스제공 정전관리시스템 (OMS : Outage Management System) : AMI 데이터를활용하여별도의고장신호없이도정전여부를판단하여주 야간구분없이자동으로정전에대응하는시스템 Eastern Utility를제외한 4개권역유틸리티는옵트아웃을시행하여고객선택의폭을넓힘 옵트아웃이란스마트미터를설치를원하지않는고객이참여하지않을수있는권리로서이를통해옵트아웃고객은별도의계량기설치및검침관련비용을부과 * 자료 : ConEdison, Advanced Metering Infrastructure Benchmarking Report( 15), KEMRI 전력경제 REVIEW, 제 19 호, 재인용 [ 미국 5 개권역별 AMI 보급현황및옵트아웃시행개요 ] ( 유럽 ) EU 회원국은 20년까지의무적으로전체계량기의약 80% 를 AMI로구축하여야함 20년까지 350억유로를투자하여 EU 회원국인구의 72% 에해당하는약 1억 9,500만대의 AMI 구축예정 - 이탈리아, 스웨덴, 핀란드, 몰타는 AMI 100% 보급완료 AMI 활용시고객은평균 2.6% 의전력소비량절약과피크부하의 0.75% 9% 를경부하시간대로이동시킬수있을것으로예상 - AMI 1대구축당평균 309유로 / 대의사회적이익을도출할수있을것이라기대 41

48 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 * 자료 : EY, Electric Smart Metering Market Overview( 15), KEMRI 전력경제 REVIEW, 제 19 호, 재인용 [EU 주요국 AMI 보급계획및예상이익 ] ( 일본 ) 주요유틸리티 ( 일반전기사업자 ) 는소매경쟁에대비하여자발적인 AMI 조기전환및에너지서비스기업과협업강화 동경전력, 토호쿠전력, 호쿠리쿠전력, 큐슈전력등은 16년까지상업용고객에게 75만대의스마트미터를보급할예정이며, 주택용고객의경우 24년까지약 8,000 만대의스마트미터보급이완료될것으로예상 [ 日주요유틸리티의주택용고객대상스마트미터보급계획 ] 전력회사 동경전력 보급계획 20 년까지약 2,700 만대의스마트미터보급완료예정 간사이전력 22 년까지스마트미터보급완료예정 ( 14 년기준약 200 만대의스마트미터보급을완료 ) 추부전력 22 년까지약 1,000 만대의스마트미터보급예정 오키나와전력 32 년까지스마트미터보급완료계획을 24 년으로앞당김 동경전력은도시바및 Ladis+Gyr, 추부전력은미츠비시전자및 Itron 을통해 AMI 플랫폼을구축할예정 나. 국내시장 ( 지능형서비스 ) 전력수급안정과전력소비감축을위한솔루션으로써, 연평균 61.4% 의높은성장률을보이며 20년시장은약 1,568억원규모 (DR 보급 ) 2012년 52.5MW 2020년 3,692MW 기후변화대응, 에너지효율제고와신성장동력원발굴을위해현재저압고객을대상으로 AMI 보급진행 한전을중심으로 AMI전환을추진중. 정부정책에공조하여 20년까지 2,194만대전환목표 42

49 전략제품현황분석 [ 스마트그리드국내생산전망 ] ( 단위 : 억원, %) 구분 CAGR(%) 국내생산 ( 억원 ) 7,887 9,934 12,512 15,759 19,849 25, % 지능형소비자 ( 억원 ) 1,191 1,321 1,465 1,624 1,802 1, % 지능형서비스 (MW) , , , % 지능형신재생 ( 억원 ) , , , % * 자료 : 한국에너지기술평가원 (2013), 에너지기술시장전망, 미래유망신산업의시장및인력수요전망, 산업연구원, 재인용 국내고압 AMI의경우고압전체고객을대상으로대상 (17만호) 으로구축을완료 ( 00~ 06년) 하였고 13년부터 20년까지 8년간 2단계로저압 AMI 보급을추진 ( 보급방향 ) 사업효과가큰일반용 산업용 밀집주거지역위주로우선보급 ( 13년 15년) 하며, AMI 를활용한지능형전력서비스제공다양화추진 [ AMI 보급전망 ] 구분 AMI 보급 ( 만대 ) ( 단위 : 만대, %) 1단계 2단계 누계 AMI 누계 (%) (13.5%) (24.8%) (36.7%) 1000 (48.7%) 1250 (59.8%) 1500 (70.6%) 1830 (84.8%) 2194 (100%) - * 자료 : KEMRI 전력경제 REVIEW, 제 19 호, 다. 무역현황 실시간전력계량정보제공서비스기술이적용되는에너지신산업관련제품은아직연구개발 및실증단계이거나, 각국가및기업에서자국가에일부서비스를시작한정도인관계로국가 간무역이일어나지않음 43

50 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 기존계량시스템과비교시 AMI 설치로인해검침비용감소및정확한데이터수집이가 능하고전력망원격감시, 부하차단등의기능도병행 [ AMI 특징 ] 기존계량시스템 고객의전력소비량을누적측정하는방식으로, 단위기간동안의전력사용량에대한요금을부과하는시스템 이전달의검침정보를알지못하면다음달의정확한전력사용량을알수없으며실시간전력사용량을효율적으로확인할수없어시간별전력사용추이등을파악하기어려움 검침을위해정기적인검침원방문이필수적이므로인건비로소요되는비용발생 검침원실수등으로인한요금오류및도전등과같은제약점존재 AMI 검침계량기를각고객에게설치하고계량기와데이터집중장치및유틸리티간통신망을구축하여원격으로검침하는시스템 기존계량시스템에서드는검침인건비절약및도전이나검침오류등을방지하기위한시스템탑재 무선통신, 인터넷망등을이용하여고객의데이터를유틸리티에게전송 기존계량시스템대비인건비절감이가능하고, 전력망의원격감시및원격부하차단등의제어기능수행가능 AMI 는고객의전력소비데이터계량및수집뿐만아니라시간대별차등요금제운영, 도전 정전 감시등다양한분야에서활용가능 [ AMI 활용분야 ] 주기적데이터계량및수집실시간모니터링전력소비제어 유틸리티는 AMI를통해고객의전력소비데이터를주기적 ( 예 : 1시간단위, 15분단위등 ) 으로계량가능하며, 전자식 / 디지털식방식으로고객의전력소비데이터를수집하여효율적으로요금을부과 고객은 AMI를통해자신의전력소비데이터모니터링가능 도전및정전발생시 AMI로부터수집된데이터와과거데이터의실시간비교수행, 유틸리티의제어시스템과실시간통신가능 유틸리티는수요반응프로그램운영시 AMI를활용하여특정피크시간대에고객의전력소비를제어 시간대별 차등요금제운영 유틸리티는고객에게시간대, 계절, 또는전력도매시장가격에따라변화하는전기 요금을운영 계통연계조정 고객은별도의물리적동작없이 AMI 를활용하여본인의의지에따라원격으로전 력계통에연계및미연계가능 44

51 전략제품현황분석 AMI 기반의소비자서비스제공유형 AMI 기반의소비자서비스를제공하는기업으로는 Opower, SDG&E, ENNET, Bidgely, PG&E, ComEd 등이있으며에너지컨설팅또는다양한요금과고지서비스를제공 [ AMI 기반의소비자서비스제공유형 ] 서비스유형기업서비스내용 에너지컨설팅 Opower SDG&E ENNET Bidgely 페이스북과연계하여고객에게에너지절감소셜앱 (App.) 서비스고객맞춤형인터넷요금정보제공및전력사용컨설팅운영 유틸리티인 Ennet 社는 AMI기반의고객맞춤형수요관리서비스 AMI빅데이터만을분석 활용하여고객에게기기별소비량및전기요금제공 다양한요금과고지 PG&E ComEd BPP(Balanced Payment Plan) 를운영하여상세한요금정보를서비스화 AMI 전력데이터및정산서비스플랫폼을활용, 고객에에너지컨설팅 * 자료 : 해외 AMI 비즈니스모델및소비자서비스사례분석, KEMRI, 2016 년제 19 호 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 AMI 기반의소비자서비스제공유형 AMI 기반의소비자서비스를제공하는기업으로는 Opower, SDG&E, ENNET, Bidgely, PG&E, ComEd 등이있으며에너지컨설팅또는다양한요금과고지서비스를제공 [Opower 社 ] 페이스북과연계한 AMI 데이터기반의에너지절감앱 (App) 서비스제공 ( 운영방식 ) 웹기반절전피드백을통하여고객의자발적인절전을유도하는방법으로고객의전력사용량정보를활용하여, 별도의요금제나부하제어기기등과같은직접적방법이아닌부드러운개입을통해고객이자발적으로부하를삭감하도록유도 ( 참여고객 ) 페이스북계정을이용하여누구나무료로에너지절감소셜앱사용가능 ( 유틸리티 ) 고객의절전유도를위하여고객요구시고객의전력사용정보를오파워소셜앱에제공 [SDG&E 社 ] 고객맞춤형인터넷요금정보를제공할뿐만아니라전력사용컨설팅을운영 날짜별실시간에너지요금, 시간대별 날짜별에너지사용량정보, 요금에영향을주는기기분석, 해당고객과비슷한규모의주택과에너지사용량비교등의정보를제공 45

52 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 [ENNET 社 ] 일본회사인 Ennet 社는 AMI 데이터를기반으로한고객맞춤형수요관리서비스제공 (InfoEnnet) 인터넷회원에게시각화된전력소비량정보를제공하여절전을유도하는서비스로서 30분간격으로전력소비량정보를제공하며, 과소비시알람제공 (EnneSmart) 피크시기에절전을할경우 Ennet이인센티브를제공하는수요관리서비스 (EnneVision) 아파트고객에게시각화된전력소비량정보를제공하는서비스로써, 시간대별차등요금제 (TOU : Time-Of-Use), 절전포인트서비스등을제공 [Bidgely 社 ] 플러그에센서를장착하지않고 AMI 빅데이터만을분석 활용하여고객에게가전제품별소비량과전기요금을제공 가전제품의개별전력소비량과요금을상세히알려주는소프트웨어개발및관련서비스제공 주요기기별월전기요금및 AMI 정보를활용하여요금경감을위한맞춤형조치제안 [PG&E 社 ] BPP(Balanced Payment Plan) 를이용해상세화된전기요금청구서제공 월별전기요금편차가심할경우, 이를평균화하여비교적균등하게전기요금을지불할수있도록지원하는프로그램으로서 1년동안지불하는총전기요금은동일, BPP 적용시월전기요금이상대적으로균등하게유지 [ComEd 社 ] AMI 전력데이터및정산서비스플랫폼을활용, 고객에게전기요금고지서제공 각기기별전력사용량및이에따른예상전기요금, 스마트온도제어장치를통한전력사용제어및이에따른예상전기요금계산 정부주도의 AMI 기반에너지정보제공플랫폼 그린버튼은소비자가자신의전력소비정보를스스로쉽고안전하게확인할수있도록美정부가제공하는플랫폼으로서 12년 1월시행후현재 48개업체 (34개업체참여예정 ) 및 6,000만고객이참여 데이터공유형태의표준화를통한정보의접근및변환이용이해, 그린버튼에가입한유틸리티의웹사이트나앱등을통해다양한형태의서비스제공가능하며소비자및유틸리티는그린버튼을통해전력사용량데이터를제공받아에너지절약에활용 美캘리포니아州는그린버튼을이용하여 6만GWh 및 15GW의전력공급과 2,290만톤의 CO2를감축 46

53 전략제품현황분석 [ 미국정부주도 AMI 기반에너지정보플랫폼 ] 사업자 Melon Power Energy Ai FirstFuel PEV4me Calculator Green Button Gamer 그린버튼활용내용 그린버튼에서제공하는건물에너지정보를활용하여효율검사를대행함으로써검사비용감축 그린버튼에서입수한데이터를기반으로기업들의에너지사용행태를유의미한정보로변환해주는서비스제공 그린버튼데이터를이용하여소형건물의에너지소비패턴정보를제공하고, 에너지효율증대및비용절감영역제시 전기자동차의유지비용, 환경영향, 절약가능금액뿐만아니라최적의충전플랜, 전기차모델등제시 (SDG&E 및 PG&E 고객대상 ) 그린버튼의데이터를이용, 30 일단위로친구, 직장동료, 익명의상대등과경쟁을게임화하여전력사용량절감을유도하는서비스 * 자료 : 해외 AMI 비즈니스모델및소비자서비스사례분석, KEMRI, 2016 년제 19 호 (2) 국내업체동향 아직까지는 AMI를기반으로한비즈니스모델유형이다양하지는않지만개인정보보호등문제가해결되고활용분야가많아지면비즈니스영역이넓어질것으로기대되며다양한비즈니스모델을이용하여중소기업이사업화할수있는부분이확대될것으로전망 AMI 기반의융합사업모델은전기자동차, 수요자원거래시장, 스마트기기등관련사업과연동되면서다양한비즈니스모델의창출이가능하나현재국내에서는초기시장형성중으로중소기업입장에서도경쟁환경은양호한상태 수요자원거래시장이 2014년에형성되어 11개사업자가수요관리사업자로등록하였고 2015 년과 2016년에는 14개수요관리사업자가시장을형성 47

54 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 [ 경쟁자 ( 전력거래소수요관리사업자현황 )] 수요관리사업자 주소 합계 케이티 (KT) 서울종로구 O O O 3 에너낙코리아 (ENERNOC) 서울중구 O O O 3 아이디알서비스 (IDRS) 전남나주시 O O O 3 그리드파워 전남나주시 O O O 3 그리드위즈 경기성남시 O O O 3 매니지온 인천연수구 O O O 3 벽산파워 서울구로구 O O O 3 에너클 경기성남시 O O O 3 한국엔텍 서울구로구 O O 2 포스코아이씨티 경북포항시 O O 2 에스원 서울중구 O O 2 지에스칼텍스 전남여수시 O O 2 씨에스위더스 서울마포구 O 1 엑티브넷 서울시강남구 O 1 한국가상발전 제주시 O 1 삼천리이에스 서울영등포구 O 1 효성 서울마포구 O 1 파워텍에너지 부산강서구 O 1 사룬 부산부산진구 O 1 총합계 [ 아이디알서비스 (IDRS)] 수요자원시장, 연구개발, 신재생에너지실시간모니터링서비스제공 ( 수요자원시장 ) 중, 대형산업고객의수요관리업무및소, 중형사용고객의자동화된수요관리업무수행 ( 신재생에너지실시간모니터링 ) 신재생에너지실시간계측시스템및실시간예측시스템개발및공급 ( 연구개발업무 ) 새로운전력사업비즈니스모델개발을위한지능형전력사업모델제시및 TEST BED 구현 48

55 전략제품현황분석 * 자료 : 회사홈페이지 [ IDRS 홈페이지화면 ] [ 그리드위즈 ] 자동수요반응서버 (OpenADR2.0) 이용, 실시간전력분석시스템기술 ( 미터링, RRMSE, CBL 분석, 정산 ) 보유, 에너지빅데이터를활용한분석, 예측, 리스크관리 ( 미국 AutoGrid사제휴 ) 홈페이지에서실시간전력수급현황, 일간전력수요예측, 전력시장가격정보및기간별전력시장가격정보를제공 * 자료 : 회사홈페이지 [ 그리드위즈홈페이지화면 ] 49

56 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 다. 기술인프라현황 수요자원거래시장사업구조 감축이행방식은 DR사업자와거래소가의무감축용량을사전에계약하고, 전력거래소가계약용량에대해감축지시를발령하면의무적으로부하감축하는방식 입찰방식은전력거래소의감축지시이행의무가없고, 하루전시장에서발전자원과경쟁적으로가격입찰하여발전보다저렴한경우낙찰되는방식 수익은의무감축량및감축이행실적에따라결정 * 자료 : KEPCO, 수요자원거래시장사업운영지원가이드북, [ 수요자원거래의 2 가지방식 ] * 자료 : KEPCO, 수요자원거래시장사업운영지원가이드북, [ 수요자원거래시장사업구조 ] 수요관리시장참여에있어서중소사업자는자원의발굴부터정산까지사업운영모든단계에서밀착지원을받을수있음 중소사업자를위한지원프로그램을실시하고있으며 기준으로국내수요관리사업자로등록된업체총 14개업체중에서중소기업은 9개업체 ( 아이디알서비스, 그리드위즈, 매니지온, 그리드파워, 파워텍에너지, 에너낙코리아, 에너클, 한국엔텍, 씨에스위더스 ) 로서중소기업이활발하게참여하고있음 50

57 전략제품현황분석 [ 중소사업자지원프로그램 ] 지원항목 구체사항 자원발굴 자원등록 자원운영 정산 수요자원경험고객및수요자원가능고객정보제공 - 지역별고압고객대상업종별분석자료등 수요자원거래시장고객홍보지원 - 고객의수요자원거래시장참여를위해자원모집현장 ( 방문 ) 지원 고객부하의시장규칙적합성 (RRMSE) 평가지원 고객별고객기준부하 (CBL) 분석 - 고객기준부하선택지원 참여고객수요자원별조합컨설팅 - 이행력및수익성분석등최적조합협의 전력거래소등록시험대비사전준비지원 참여고객변경및등록지원 ( 연 4회 ) 거래소감축지시수신시행동요령제공 전력사용량감시기기등인프라설치관련지원 시장입찰시정보제공 ( 비용평가위원회개최결과등 ) 감축이행결과분석제공 수요자원유효성피드백 감축이행량 ( 미이행량 ) 분석을통한예상정산금안내 - 이행실적에따른예상보상금및위약금계산 정산금 (DR 사업자, 고객 ) 수익배분지원 감축이행력평가후자원재구성지원 * 자료 : KEPCO, 전력수요자원거래시장사업운영가이드북, 신규발굴고객 IN, 신뢰성낮은고객 OUT 후포트폴리오재편 51

58 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 실시간전력계량정보제공서비스기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 7) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로실시간전력계량정보제공서비스관련기술개발활발 각국가별로살펴보면한국출원경향은유지-증가추세, 미국과일본, 유럽은출원건수를유지하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면미국이 36.7% 로최대출원국으로실시간전력계량정보제공서비스기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 39.4%, 한국이 21.9%, 유럽이 2.0% 의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야연도별출원동향 ] 7) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 52

59 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이점차감소 외국인의출원감소현상이두드러지는이유를살펴보면실시간전력계량정보제공서비스기술의성숙기를지나기술이일정이상포화되어있어, 상업화에집중하는것으로추정 일본의출원현황은 2010년부터점차적으로출원이감소하고있으며, 출원인대부분이자국출원이나 2011년외국인의출원이일시적으로증가하였으나그이후다시감소 미국과유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인의외국인비율이한국과일보에비해높음 [ 국가별출원현황 ] 53

60 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 (3) 투입기술및융합성분석 실시간전력계량정보제공서비스분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 8) 를통하여살펴본결과실시간전력계량정보제공서비스분야의가장높은 IPC는 G01R 기술분야가 515건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 G08C가 59건, H02J가 50 건으로다수를차지 이외에 G06F 28건, G06Q 28건, H04Q 13건, H02H 9건, G01N 9건, G08B 9건, H04L 7건순으로기술이투입되어있어실시간전력계량정보제공서비스분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 G01N 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, G06Q 기술분야는 4년으로가장짧은것으로분석 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 9) G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 G08C 측정치, 제어신호또는유사신호를위한전송방식 7 년 H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 G06Q 관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한데이터처리시스템또는방법 ; 그밖에분류되지않는관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한시스템또는방법 4 년 H04Q 선택 5 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 G01N 재료의화학적또는물리적성질의검출에의한재료의조사또는분석 9 년 G08B 신호또는호출시스템 ; 지령발신장치 ; 경보시스템 7 년 H04L 디지털정보의전송 6 년 8) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 9) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 54

61 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 G01R 분야와융합이높게이루어진기술은 G06F 분야로나타났으며, H02J, G08C 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 G08C 분야는특허건수가많지는않지만, 융합된기술이 H04Q, G06F, G01T 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, H02J 분야와융합된기술은 G06Q, B60L 기술로분석 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로한국의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 한국과일본의출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면엘에스산전, 한국전력공사, 한전케이디엔주식회사등이다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은주로자국에출원건수가높은것으로나타남 일본출원인으로는 PANASONIC CORP, CHUGOKU ELECTRIC POWER CO INC이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 미국출원인은 GE가다수특허를확보하고있음 55

62 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 또한, 미국기업인 GE가 3극패밀리수가 14건으로다국적시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 일본기업 PANASONIC CORP와 MITSUBISHI ELECTRIC CORP도다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 특별히피인용지수가높은기업은없었지만, 한국기업인한전케이디엔주식회사가 0.77으로가장높게나타나원천기술을일부보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 PANASONIC CORP 일본 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국 미국 일본 유럽 % 8% 88% 5% 3극피인패밀리 IP시용지주력기술분야수장국수 ( 건 ) 종합일본 전력계측장치 엘에스산전주식회사 한국 % 0% 0% 0% 한국 전력계측장치 CHUGOKU ELECTRIC POWER CO INC:THE 일본 % 0% 100% 0% 일본 전력계측장치 한국전력공사 한국 % 3% 0% 0% 한국 전력계측장치 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 일본 % 11% 89% 0% 일본 전력계측프로그램 GE 미국 % 38% 63% 0% 일본 전력감시장치 The Florida State University Research Foundation, Inc. 미국 % 100% 0% 0% 미국 전력계측프로그램 SHARP CORP 일본 % 0% 100% 0% 일본 전력계측장치 한전케이디엔주식회사 한국 % 0% 0% 0% 한국 전력계측프로그램 TOSHIBA TOKO METER SYSTEMS CO LTD 일본 % 0% 100% 0% 일본 전력계측장치 56

63 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은엘에스산전주식회사의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는영후정보시스템주식회사의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은한국전력공사, 한전케이디엔주식회사, 삼성전기주식회사등이있으며, 중소기업의주요출원인은주식회사평일, 이레테크등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전기연구원, 한국전자통신연구원, 한국철도기술연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은연세대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 57

64 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 실시간전력계량정보제공서비스분야는수요관리시장의성장과함께성장할수있는분야로서현재시장형성초기단계이고한국전력을중심으로인프라가확립되고관련지원프로그램도확대되고있으므로관련기술을보유한중소기업의사업지역및사업체결정, 기존또는지원받을수있는인프라활용계획, 운영방안등의수립내용에따라경쟁력을확보할수있음 수요관리시장참여에있어서중소사업자는자원의발굴부터정산까지사업운영모든단계에서밀착지원을받을수있음 [ 중소사업자지원프로그램 ] 지원항목자원발굴자원등록자원운영정산 주요내용 수요자원경험고객및수요자원가능고객정보제공 - 지역별고압고객대상업종별분석자료등 수요자원거래시장고객홍보지원 - 고객의수요자원거래시장참여를위해자원모집현장 ( 방문 ) 지원 고객부하의시장규칙적합성 (RRMSE) 평가지원 고객별고객기준부하 (CBL) 분석 - 고객기준부하선택지원 참여고객수요자원별조합컨설팅 - 이행력및수익성분석등최적조합협의 전력거래소등록시험대비사전준비지원 참여고객변경및등록지원 ( 연 4 회 ) 거래소감축지시수신시행동요령제공 전력사용량감시기기등인프라설치관련지원 시장입찰시정보제공 ( 비용평가위원회개최결과등 ) 감축이행결과분석제공 수요자원유효성피드백 감축이행량 ( 미이행량 ) 분석을통한예상정산금안내 - 이행실적에따른예상보상금및위약금계산 정산금 (DR 사업자, 고객 ) 수익배분지원 감축이행력평가후자원재구성지원 - 신규발굴고객 IN, 신뢰성낮은고객 OUT 후포트폴리오재편 * 자료 : KEPCO, 전력수요자원거래시장사업운영가이드북, 기준으로국내수요관리사업자로등록된업체는총 14개업체로서대기업 4개 ( 지에스칼텍스, 에스원, 포스코아이씨티, 케이티 ), 중견기업 1개 ( 벽산파워 ), 중소기업 9개 ( 아이디알서비스, 그리드위즈, 매니지온, 그리드파워, 파워텍에너지, 에너낙코리아, 에너클, 한국엔텍, 씨에스위더스 ) 로서중소기업의등록율이월등히높아중소기업이적극적으로참여하고있음 58

65 전략제품현황분석 수요관리사업자기업구분표준산업분류 (9 차 ) 주요기술 케이티 (KT) 대기업 (J61210) 유선통신업 벽산파워 에너낙코리아 (ENERNOC) 아이디알서비스 (IDRS) 그리드파워 그리드위즈 매니지온 에너클 포스코아이씨티 에스원 지에스칼텍스 한국엔텍 효성 ( 중공업 ) 삼천리이에스 씨에스위더스 한국가상발전 중견기업 중소기업 중소기업 중소기업 중소기업 중소기업 중소기업 대기업 대기업 대기업 중소기업 대기업 중견기업 중소기업 중소기업 [ 경쟁자 ( 전력거래소수요관리사업자현황 ) ] (M72129) 기타엔지니어링서비스업 (M72129) 기타엔지니어링서비스업 (J58222) 응용소프트웨어개발및공급업 (J58222) 응용소프트웨어개발및공급업 (M72919) 기타기술시험, 검사및분석업 (J58222) 응용소프트웨어개발및공급업 (M72129) 기타엔지니어링서비스업 (M72129) 기타엔지니어링서비스업 (N75310) 경비및경호서비스업 (C19210) 원유정제처리업 (M72129) 기타엔지니어링서비스업 (C28111) 전동기및발전기제조업 (F42201) 배관및냉 난방공사업 (N75999) 그외기타분류안된사업지원서비스업 (J58222) 응용소프트웨어개발및공급업 전기통신, 데이터통신, 전자상거래전력시설물설계, 감리, 전기공사전력수요관리, 에너지효율화컨설팅소프트웨어 ( 전력수요, 용량관리 ) 개발, 공급응용소프트웨어개발, 공급 ( 전력용량, 전력수요, 에너지관리 ), 스마트미터개발소프트웨어 ( 전력수요, 용량관리 ) 개발, 공급소프트웨어 ( 전력수요, 용량관리 ) 개발, 공급 / 스마트미터개발전력수요관리, 에너지효율화컨설팅 수요관리사업자누적등록회수 ('14~'16) IT, 전기제어기술엔지니어링 2 안전, 경비서비스 2 원유정제처리업 2 전력수요관리, 에너지효율화컨설팅 전동기발전기제조 1 계량기제조, 냉난방기제조 1 전력수요관리, 전기제품제조 1 응용소프트웨어개발, 공급 ( 전력용량, 전력수요, 에너지관리 ), 스마트미터개발전동기발전기제조, 전력수요관리 파워텍에너지 중소기업 (C28111) 전동기및발전기제조업 1 (N75999) 그외기타 사룬 중소기업 분류안된사업지원 사업지원서비스 1 서비스업 총합계

66 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 AMI 는지능형계량기기와지능형계량시스템으로나눌수있으며기술분류별기업현황은다음 과같음 기술분류주요기술대기업중소기업 AMI Hardware ( 지능형계량기기 ) AMI System ( 지능형계량시스템 ) [ 실시간전력계량정보제공서비스분야중소기업현황 ] 지능형계량기제조, 전력시설물설계, 감리 소프트웨어 ( 전력수요, 용량관리 ) 개발, 전기통신, 데이터통신, 전자상거래 LS 산전, 누리텔레콤효성 ( 중공업 ) 삼천리이에스벽산파워 한전 KDN LS 산전 SK 텔레콤포스코아이씨티케이티 (KT) 옴니시스템피에스텍매니지온 미텍아이디알서비스그리드위즈매니지온그리드파워파워텍에너지에너낙코리아에너클한국엔텍씨에스위더스 중소기업 참여영역 지능형계량기제조 전력수요관리, 용량관리소프트웨어개발, 전력수요관리컨설팅 중소기업 참여정도 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 나. 중소기업기술수요 실시간전력계량정보제공서비스분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 실시간전력계량정보제공서비스분야중소기업은실시간전력데이터관리, 실시간전력량계및계측기술개발과관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는실시간전력계량정보제공서비스의기능과관련된핵심기술이므로중소기업도이분야에관심이높은것으로분석됨 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 실시간전력계량정보제공서비스 실시간전력데이터관리플랫폼 지능형전력량계및계측기술개발 IEC 국제표준규격인공통정보모델 (CIM) 이적용된하둡기반의실시간 전력데이터관리플랫폼개발 AMI 기반전력사용환경에서수용가주도의수요반응극대화를위한지능형디바이스전원관리서비스플랫폼기술개발 실시간전력변화계측기술개발 NFC 기반 JavaCard 플랫폼보안기술컨버젼스지능형전력량계 기술개발 60

67 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 실시간전력계량정보제공서비스기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 실시간전력계량정보제공서비스기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 9개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 실시간전력계량정보제공서비스기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 10) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 11) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 실시간전력계량정보제공서비스기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 10) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 11) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 61

68 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야키워드클러스터링 ] [ 실시간전력계량정보제공서비스분야주요키워드및관련문헌 ] No 클러스터 01 주요키워드 ELECTRIC METER NETWORKED METER 연관도수치 12~18 관련특허 / 논문제목 1. ELECTRONIC ELECTRIC METER FOR NETWORKED METER READING 2. Adapter for meter 클러스터 02 READING DATA 12~13 1. MULTIFUNCTIONAL DISTRIBUTED ANALYSIS TOOL AND METHOD FOR USING SAME 2. METHOD AND DEVICE FOR MEASURING ELECTROMAGNETIC WAVE 클러스터 03 Power Spectral -IDENTIFYING POWERMeasur ements 10~14 1. AUTOMATIC VOLTAGE-IDENTIFYING POWER SUPPLY DEVICE AND METHOD THEREOF 2. Power supply controlling apparatus, and non-transitory computer readable recording medium 클러스터 04 MANAGEMEN T SYSTEM 10~17 1. POWER MANAGEMENT SYSTEM 2. POWER MEASUREMENT DEVICE AND POWER MEASUREMENT SYSTEM 62

69 전략제품현황분석 No 클러스터 05 주요키워드 연관도수치 Remoting 8 관련특허 / 논문제목 1. The remocon device which display the information of electric power related with smart grid technology 2. REMOTE READING SYSTEM COUPLER 클러스터 06 INFORMATION COLLECTION 9~12 1. INFORMATION COLLECTION DEVICE, INFORMATION COLLECTION METHOD AND PROGRAM 2. POWER DATA COLLECTION AND TRANSMISSION APPARATUS AND POWER MONITORING SYSTEM USING THE SAME 클러스터 07 Automatic 11~13 1. Automatic voltage-identifying power supply device and method thereof 2. AUTOMATED EMERGENCY POWER SUPPLY TEST WITH VARIABLE, PRIORITY-BASED TRANSFER TIMES 클러스터 08 Mobile 6 1. A MOBILE DEVICE TESTER FOR PRECISE INDUCTIVE POWER MEASUREMENT AND A CALIBRATION UNIT THEREFOR 클러스터 09 Self-balancing 7~8 1. Methods for testing wireless electronic devices using automatic self-test mode [ 실시간전력계량정보제공서비스분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 접속및계통연계기술 ELECTRIC METER NETWORKED METER 요소기술 02 전력데이터판독 READING DATA 요소기술 03 요소기술 04 전력계량정밀도향상 진단및검증소프트웨어 Power Spectral -IDENTIFYING POWERMeasurements MANAGEMENT SYSTEM 요소기술 05 원격검진장치 Remoting 요소기술 06 전력데이터수집 INFORMATION COLLECTION 요소기술 07 실시간전력계측기술 Automatic 요소기술 08 소형화단말기기술 Mobile 요소기술 09 셀프테스트프로그램 Self-balancing 63

70 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 전력데이터판독 기술수요조사, 전문가추천키워드클러스터링 전력계량정밀도향상 키워드클러스터링 진단및검증소프트웨어 기술수요조사, 키워드클러스터링 알고리즘 전력데이터수집 키워드클러스터링 실시간전력계측기술 기술수요조사, 키워드클러스터링, 전문가추천 셀프테스트프로그램 키워드클러스터링 접속및계통연계기술 기술수요조사, 키워드클러스터링 장치 원격검진장치 기술수요조사, 키워드클러스터링 소형화단말기기술 키워드클러스터링 64

71 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야핵심기술 ] 분류요소기술출처 전력데이터진단및검증소프트웨어 기술수요조사, 키워드클러스터링 알고리즘 전력데이터수집및판독 기술수요조사, 전문가추천키워드키워드클러스터링 실시간전력계측기술 기술수요조사, 키워드클러스터링, 전문가추천 접속및계통연계기술 기술수요조사, 키워드클러스터링 장치 원격검진장치 기술수요조사, 키워드클러스터링 소형화단말기기술 키워드클러스터링 65

72 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 6. 기술로드맵기획 가. 실시간전력계량정보제공서비스기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 66

73 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 실시간전력계량정보제공서비스분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 전력데이터진단및검증소프트웨어 진단기준치를기준으로고신뢰성진단프로그램 오류발생확률 10-3 알고리즘 전력데이터수집및판독 데이터모델링 10 분 7 분 5 분 스마트미터 200 대정보처리시간 5 분이하 실시간전력계측기술 짧은주파수제어응답시간 20ms 15ms 12ms 장치 200 개연결시 12ms 이하 접속및계통연계기술 무선고속통신기술 1Mbps 이하 10Mbps 이하 10Mbps 초과 초고속통신망구축 (10Mbps 초과 ) 장치 원격검진장치 무선광역커버리지 10m 30m 50m 50m 소형화단말기기술 집적기술 10% 이상 20% 이상 30% 이상 30% 이상수율 67

74 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 다. 핵심기술심층분석 전력데이터진단및검증소프트웨어 기술개발 필요성 최소화된오류로, 전력데이터의신뢰성을향상시킴 - 최적의알고리즘으로송수신된전력데이터를진단함 - 실시간전력계량의근간이되는기술임 전력데이터분석 기술개발전략 진단알고리즘구축 검증알고리즘구축 고신뢰성진단프로그램 No 명칭출원인 1 실시간전력측정장치, 전력관리서버및방주식회사케이티 2 전력요금이표시되고, 실시간전력부하를경보하는전력계량기대한민국 관련특허현황 5 실시간전력사용량계측용디지털전력량계김영준 6 3 상전력계통에서의자동고장복구, 실시간검출및표시장치김인태 7 Method and system for autotuning of RF match 8 Methods for testing wireless electronic devices using automatic self-test mode ADVANCED MICRO-FABRICATIO N EQUIPMENT, INC. ASIA Apple Inc. 적용가능분야 실시간전력계량정보제공서비스 신재생에너지통합제어시스템 관련기업 케이티, 에너낙코리아, 아이디알서비스, 그리드파워 Melon Power, Energy Ai, FirstFuel, PEV4me Calculato, 68

75 전략제품현황분석 전력데이터수집및판독에관한기술 기술개발 필요성 많은양의전력데이터를수집및판독하는기술 - 양방향전력데이터수집및판독 - 효율적인데이터모델링을통한빠른데이터처리 많은양의전력데이터처리알고리즘구축 기술개발전략 노이즈에해당하는전력데이터를제거하는알고리즘구축 유효전력데이터만을수집판독하여사용자에게필요한정보만을모델이하여제공 No 명칭출원인 1 패킷방식을이용하는검침데이터수집장치및그방법한국전력공사 2 전력계통예방진단을위한부분방전측정에서의노이즈제거방법 ( 주 ) 에이피엠테크놀러지스. 3 교류전력측정시스템 BRAINS CORP 4 지능형에이엠아이변압기관리시스템송원순 관련특허현황 5 에너지정보관리장치및그방법엘에스산전주식회사 전력시스템에서계측정보제공기능을가지는하위디지털 기기 SYSTEM AND METHOD FOR UNIFIED POWER QUALITY MONITORING AND DATA COLLECTION IN A POWER SYSTEM HAVING HETEROGENEOUS DEVICES FOR MONITORING POWER QUALITY POWER INFORMATION COLLECTION APPARATUS, POWER MEASUREMENT APPARATUS, POWER INFORMATION COLLECTION SYSTEM, AND POWER INFORMATION COLLECTION METHOD 엘에스산전주식회사 ABB Technology AG PANASONIC CORP 실시간전력계량정보제공서비스 적용가능분야 전력설비예방진단서비스 건물에너지정보네트워킹및모니터링 관련기업 한국전력공사, 엘에스산전, 에이피엠테크놀로지등. BRAINS CORP, ABB Technology AG, PANASONIC CORP 등 69

76 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 실시간전력계측기술에관한기술 기술개발 필요성 사용자에게실시간으로전력정보를제공하기위해필수적임 - 짧은주파수제어를통해실시간응답시간구현 - 다수의장치에서많은데이터가전송이되어도실시간처리가능 소수의장치를연결하여빠른응답시간을구현할수있는알고리즘구축 기술개발전략 점진적으로다수의장치를연결하여최적화된알고리즘을구축 최종 200 개장치연결시 12ms 이하가목표 No 명칭출원인 1 실시간전력사용량계측용디지털전력량계김영준 2 전력량계및이의운용방법삼성전기 3 분배된전력시스템측정을위한통신시스템및방법 스마트에너지인스트루먼츠 인코포레이티드 관련특허현황 4 전력계측장치의전력계측방법엘에스산전주식회사 6 프로파일에기초한전력계량방법및시스템엘에스산전주식회사 7 패널미터의전기데이터를타임스탬핑하기위한장치및 방법들 SIEMENS AG 8 비간섭부하모니터링및처리방법및시스템 센서스유에스에이 인크. 실시간전력계량정보제공서비스 적용가능분야 전력설비예방진단서비스 건물에너지정보네트워킹및모니터링 관련기업 엘에스산전, 삼성전기, 한국전력공사, 한국케이디엔주식회사등 SIEMENS AG, ABB Technology AG, PANASONIC CORP 등 70

77 전략제품현황분석 접속및계통연계기술 기술개발 필요성 다수의장치가연결이되어도빠른통신이가능한접속및통신장치 - 고속데이터전송기술이필요 - 장치간정보전송접속이필요함 기술개발전략 장치간의연결을위한유무선장치개발 무선고속통신기술을이용한빠른정보제공 No 명칭출원인 1 전력선통신용커플러를내장한전력량계한국전력공사 2 지능형전압충방전파형측정장치한전케이디엔주식회사 관련특허현황 사용자친화적인기기별전력 / 에너지측정을위한장치및그 운용방법 배터리및전기그리드사이에서전기에너지를교환하기위한전력교환시스템, 배터리및전기그리드사이에서전기에너지를교환하기위한방법그리고상기전력교환시스템의 애플리케이션 불검출상황을탐지할수있는무순단절체전력계통연계 시스템및방법 한전케이디엔주식회사 SIEMENS AG 한국전기연구원 6 AMI 시스템의통신장치한전케이디엔주식회사 7 Discovering an equipment power connection relationship IBM 8 ELECTRICAL CONNECTING DEVICE 크로마에이티이 인코포레이티드 원겨검진장치 적용가능분야 실시간전력계측기술 소형화단말기기술 관련기업 한국전력공사, 한전케이디엔주식회사 IBM, 크로마에이티이인코포레이티드 71

78 에너지신산업 - 실시간전력계량정보제공서비스 원격검진장치 기술개발 필요성 장소와장치의위치에구애받지않고실시간계량이필요함 - 계측장치의장소제한이없어설치용이 기술개발전략 기존계량기에신호를송출하는센서를이용 다른전력지표를검출하여신호를검진장치에송출 No 명칭출원인 1 유무선통신을이용한지중용원격검침시스템한국전력공사 2 무선중계감시시스템및감시단말의동시기동프로그램 MEIDENSHA CORP 관련특허현황 3 원격검침용데이터집중장치한국전력공사 4 전력선통신기반의원격검침용계측장치한국전력공사 5 무선전력측정시스템한국전력공사 6 Automatic discovery of server to power-circuit connections Microsoft Corporation 원겨검진장치 적용가능분야 실시간전력계측기술 소형화단말기기술 관련기업 한국전력공사, 한전케이디엔주식회사 MEIDENSHA CORP,MEIDENSHA CORP 72

79 전략제품현황분석 소형화단말기기술 기술개발 필요성 계측기기소형화로이동및설치용이 기술개발전략 회로집적화 주변장치소형집적화 No 명칭출원인 1 초소형분산전원의계통연계를위한지능형전력량계및그 제어방법 한국전기연구원 관련특허현황 2 원격검침용데이터집중장치한국전력공사 3 집적회로및그것의소비전력측정방법삼성전자주식회사 적용가능분야 원겨검진장치 실시간전력계측기술 관련기업 한국전기연구원, 한국전력공사, 삼성전자주식회사 73

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81 전략제품현황분석 전력설비 예방진단서비스

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83 전략제품현황분석 전력진단예방진단서비스 정의및범위 전력설비예방진단서비스는전력설비 (GIS, 변압기, 배전반, 회전기등 ) 의사고를미연에방지하기위하여다양한센서를이용하여이상징후를판단하고원인및대책을제시하여사고를예방하는시스템을설치하여진단및유지보수하는서비스임 전력설비예방진단서비스는전력설비 (GIS, 변압기, 배전반, 회전기등 ) 의사고를미연에방지하기위하여다양한센서를이용하여이상징후를판단하고원인및대책을제시하여사고를예방하는시스템을설치하여진단및유지보수하는서비스로, 융복합센서, 진단알고리즘, 고장위치판별및잔여수명예측알고리즘을포함정부지원정책 신재생에너지의무이행비율 (RPS) 상향조정에따라, 2020년까지 30조원을투자예정 기업형프로슈머의신재생전력직접판매허용, 에너지저장장치 (ESS) 투자조건부전력시장직접구매허용 실내에설치되어있는 1,600만호도시가스계량기를실외스마트미터기로 2022년까지교체 과감한규제완화와집중지원으로주력산업을보완하는대체산업으로육성하고국내기반확대를바탕으로해외진출도가속화중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 신성장동력기술 국가의강력한산업지원의지 고부가가치창출의유망제품 원천기술의높은해외의존도 산학연공동개발체계미흡 대기업이주도하는시장 기회 (Opportunity) 위협 (Threat) 앞선 IoT 기술력 법제도완화에따른제품인지도향상 생활수준향상에의한소비확대 오류율검증이시간소요 한전과의공조체계필요 시장개척이필요 중소기업의시장대응전략 기존센서를 IoT 기술과전력예방진단에대한다양한아이디어도출및 R&D 필요 초기소요비용이적은기술로, 빠른실증이필요함 77

84 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 핵심기술로드맵 78

85 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 전력설비예방진단서비스는전력설비 (GIS, 변압기, 배전반, 회전기등 ) 의사고를미연에방지하기위하여다양한센서를이용하여이상징후를판단하고원인및대책을제시하여사고를예방하는시스템을설치하여진단및유지보수하는서비스임 산업화, 기술발달에따라전기설비의규모는증가할뿐만아니라복잡다양해지고있으며이로인해전기설비사고에의한정전에따른산업피해는갈수록늘어날전망되, 이와같은국가기간시설물의대형사고는사회적으로국가신인도추락과국민의불안을초래할뿐만아니라경제적손실도막대함 수용가에서발생한전기설비사고점유율에의하면 2010년에는 39.2% 이던것이 2012년에는 55.8% 로증가하였으며, 가장큰원인은전기설비노후및사용환경에따른절연물의변화로발생하는절연불량에의한사고 (20.7%, 3년평균 ) 이었으며두번째원인은자연열화에의한사고가 13.3%(3년평균 ) 로나타나는등사고빈도가증가하고있는추세임 * 자료 : HelloT 첨단프리미엄매거진, 고압 CV 케이블의활선진단, 2015 년 6 월 [ 수트리에의한절연물열화현상 ] 저렴하고신뢰성이높은진단시스템을다양한고객전기설비에적용을확대할경우전기설비의고장징후를미연에감지및수명예측을함으로서전기설비사고를방지하여경제적, 사회적손실을저감하는데기여할수있음 점차설비가고도화되어가고전기의존도가높아짐에따라전기설비의사고예방과안정된운영을위해서는기존의 On-Site 방식에서벗어나신뢰성및효율성이보장되는 On-Line 방식의진단시스템으로의전환이필요하며, 전기설비의이상징후를내구성이뛰어난센서와다수의센서네트워킹할수있는네트워크기술과측정한데이터를분석하는알고리즘진단기술이결합하여설비의고장을사전에예방할수있는진단시스템의지속적인기술개발이필요해짐에따라, 최근 ICT기술의발전에힘입어보급이확대되는추세임 79

86 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 나. 범위 (1) 제품분류관점 전력설비예방진단서비스는전력설비 (GIS, 변압기, 배전반, 회전기등 ) 의사고를미연에방지하기위하여다양한센서를이용하여이상징후를판단하고원인및대책을제시하여사고를예방하는시스템을설치하여진단및유지보수하는서비스로, 융복합센서, 진단알고리즘, 고장위치판별및잔여수명예측알고리즘으로분류됨 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 융복합센서 통신기능지원, 초소형, 저가복합센서 온도, 압력, 수분, 전자파, 광학, 음향등다양한조합의센서 전력설비예방진단서비스 진단알고리즘 고장위치판별및잔여수명 예측알고리즘 여러센서의측정값을조합한최적의진단결과도출및진단일치율이향상된 지능형알고리즘 설비의진단, 고장검출이력을데이터베이스화하고 Reliability Centered Maintenance(RCM) 기법을적용한잔여수명예측 측정위치, 측정시점, 센서측정값편차등을이용한고장위치검출 (2) 공급망관점 전력설비예방진단서비스는적용되는시스템인발전시스템, 송전시스템그리고배전시스 템에따라분류되며, 이는다시사고를방지하기위한능동적의미에서의예방진단과사고발생 후에고장의원인또는사고가발생한설비나위치를식별하기위한사후진단으로분류됨 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 전력설비예방진단서비스 발전시스템예방진단발전시스템사후진단송전시스템예방진단송전시스템사후진단배전시스템예방진단배전시스템사후진단 회전자권선단락진단, 고정자과열진단, 비정상적인진동진단기술등발전제어설비의고장진단기술등변압기열화진단, GIS 열화진단, 캐패시터열화진단기술등송전망의사고진단, 변전소의사고진단, HVDC의사고진단기술등지중케이블절연진단기술등배전망의사고진단기술등 80

87 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 전기기기산업은발전소에서생산되는전력을일반가정은물론공장이나사무실, 교통수단등에공급하는전력기기를생산하는제조업으로특히, 국가전력망구축에필수적인기술집약적산업으로신뢰성, 안전성, 유지보수성, 기업의공적책임등이요구되는산업임 전기기기산업은주문제작형태를가지고있으며, 사고발생시국민안전과산업피해가매우크기때문에주요국가들은전기기기산업을정책적으로보호하고있으며, 타제품에비해제품수명주기가상대적으로길며고부가가치창출기여도가큼 국가별준용기술규격에서상호인증절차가인정되지않을경우인증비용이과다하게소요되고진입장벽으로작용할수있으며, 인증형태도제품뿐아니라대량생산검증, 실제환경에서의테스트등복잡한체계로구성되어있음 * 자료 : 전력정보센터, 전기기기산업의개황, 이우식, 2015 년 [ 전기기기산업의특징 ] 전세계전력사들이 IoT 관련제작사가개발한예방진단시스템을자사의변전소에시험구축하는형태로진행해왔으나, 국내의경우, 한국전력공사에서국제표준인 IEC61850으로사전에예방진단규격을제정 공표했음 한국전력공사주도로기술개발이진행되고있으며, 관련기술을모든회사에공개함으로써개발제품모두가호환성을갖도록하는전력회사주도의예방진단시스템구축이진행되고있음 81

88 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 (2) 산업의구조 후방산업은융복합센서, IoT 관련산업으로구성되고, 대부분이전기설비관련중소기업에서제조 후방산업에있어실증시험장구축, 고장판정알고리즘및 IoT 센서개발및빅데이터를관리분석할수있는통합플랫폼에대한요구증대 전방산업으로서전력설비예방진단서비스분야의주요시장은발전기, 전동기, 변압기, 개폐 기, 배전반, 전선등전력설비산업및마이크로그리드, ESS( 에너지저장장치 ), DC( 직류 ) 배 전등에너지신산업등으로구성 후방산업전력설비예방진단분야전방산업 융복합센서, IoT 관련산업 ( 센서간통신등 ) [ 전력설비예방진단서비스분야산업구조 ] 송 / 배전망이상징후탐지시스템제조업, 서비스이상징후탐지 / 관제시스템제조업, 발전기, 전동기, 변압기, 개폐기, 배전반, 전선등전력설비산업및마이크로그리드, ESS( 에너지저장장치 ), DC( 직류 ) 배전등에너지신산업 나. 경쟁환경 전력사들이변전소등에적용하는형태로진행되고있어, 대형전력사들에의해주도되고있는산업분야임 노후전력설비에대한폭발적교체수요와유지보수, 신흥국의전력수요증가에따른현대중공업을비롯하여중국 TBEA, 인도 BHEL 등도기술및가격경쟁력을확보해가면서세계틈새시장및신규시장진출이확대 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 기술분류 주요품목및기술 해외기업 경쟁환경전력설비예방진단서비스설비의진단, 고장검출, 고장위치및잔여수명예측알고리즘 GE( 미국 ), 히다치 ( 일본 ), 지멘스 ( 독일 ), 도시바 ( 일본 ), 미쓰비시 ( 일본 ), ABB( 스위스 ), Alstom( 프랑스 ), 슈나이더 ( 프랑스 ), BHEL( 인도 ), TBEA( 중국 ) 국내기업 한국전력공사, 한국수력원자력 ( 주 ), 남동발전, 남부발전, 동서발전, 서부발전, 중부 발전현대중공업, LS 산전등 82

89 전략제품현황분석 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류자외선차단 ( 산란 / 흡수 ) 주요품목및기술 옥토크릴렌, 에칠헥실메톡시신나메이트, 에칠헥실살리실레이트, 에칠헥실트리아존, 징크옥사이드, 티타늄디옥사이드, 그외전력설비예방진단서비스제복합물등 해외기업 Croda, BASF, Ashland, Merck, Dow corning, Symrise, Du Pont, Evonick, Elementis, Jindal, Lonza, Uniproma Bit From Bytes( 영국 ), MakerBot( 미국 ), PrintrBot( 미국 ), Cubify( 미국 ) Shapeways( 미국 ), Materialise( 벨기에 ), Quirky( 미국 ) 국내기업 선진화학, KPT, 바이오제닉스, NFC, 인투바이오, 지심테크, 삼광케미칼, 화천, 화코스텍, 파인즈로킷, 오픈크리에이터, 윌리봇, 제이씨현시스템아이너스기술, 트루바인 다. 전후방산업환경 전력설비예방진단서비스분야의주요후방산업은 IoT 및빅데이터산업의성장에힘입어지속적으로기술개발이진행될것으로전망됨 21세기전력망의핵심으로부상하고있는 HVDC(High Voltage Direct Current/ 초고압직류송전 ) 는 2020년에약 70조원규모를형성할것으로전망됨 세계 HVDC 수요는중국, 인도, 유럽시장을중심으로연평균약 9.6% 늘어나고있으며, 북미와유럽이 35%, 중국이 22% 를점유하고있음 유럽은해상풍력발전단지, 사하라태양광발전단지등신재생에너지개발계획과함께유럽대륙, 아프리카북부, 영국, 스칸디나비아반도를연결하는슈퍼그리드사업에 HVDC를활용할예정임 중국은 800kV급설비가가동되어서북부지역전원을동부지역부하중심으로연결하는프로젝트를계속진행되는등, 전력설비예방진단서비스기술의적용분야는지속적으로확대될것으로예상됨 83

90 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 3. 시장환경분석 가. 세계시장 세계경제는미국, 유로권, 일본등선진국의완만한성장과중국의개혁중심경제정책및내수기반활성화로인한성장세유지, 그리고인도모디정부의빅뱅식개혁을통한 7% 이상의잠재성장이예상되고있어향후글로벌경제성장을지속견인할것으로전망 세계전기산업시장도미국, 유럽의노후전력설비에대한폭발적교체수요와유지보수, 신흥국의전력수요증가에따른발전및송배전설비확충등에힘입어 2010년이후연평균 4.7% 증가한 8,394억달러에달하고있으며, 2015년에는 8,520억달러수준까지증가할것으로예측 특히, 선진국에서의전력설비교체수요는 2020년을기점으로 2050년까지지속적으로확대될것으로전망 주요국별수출시장점유율은중국, 독일, 미국, 멕시코, 일본등세계상위 5개국이전체시장의 55% 정도를차지하고있으며, 우리나라는 2014년기준 141억달러규모로세계 6위권에자리 Goulden Reports에따르면, 세계송배전기기시장규모는 2012년 1,804억달러에서선진국대체수요증가, 인도및아시아, 남미등신흥국전력인프라확충등으로연평균 4.2% 증가하여 2022년에는 2,717억달러에이를것으로전망 지역별로는인도 아대륙 5.5%, 아시아 5.4%, 남미 3.5%, 아프리카 3.5%, 북미 3.2% 순으로시장이확대될것으로예상 2022년주요기기별송배전시장규모는네트워크제어및감시에필요한제어계측기기가연평균 8.9% 의큰증가세를보일것으로전망되는가운데, 인버터 / 컨버터 4.9%, 유연 AC 송전시스템필요부품인 FACTS 기기는 4.4%, 애자, 전선, 스위치기어, 변압기등주요전기기기는각각 3.7% 이상의안정적인성장세가예상 [ 전력설비의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'15) 세계송전시장 76,956 80,112 83,396 86,815 90,375 94, 세계배전시장 126, , , , , , * 자료 : Goulden Reports,

91 전략제품현황분석 나. 국내시장 전기기기산업이국내제조업에서차지하는비중은 2014년기준사업체수는 2,674개사로제조업전체의 4.1%, 생산액은 42조 5천억원으로 2.7%, 종업원수는 10만 2천명으로 3.6% 를차지 국내시장은전력인프라완성, 건설경기침체, 전력수요의미미한증가등으로완만한성장세를보임 사업체수는 2010년이후소폭증가하고있지만증가세는높지않으며, 사업체수대비생산비중이낮은것은중소기업이많음 주택건설및조선경기침체, 한국전력공사의송 배전기자재물량감소등으로내수가부진함에도불구하고수출물량으로인한생산액이증가 전기기기산업종사자는 2012년을기점으로 10만명을넘었고, 연평균 3.6% 정도증가하고있으나소량제작주문산업특성상사업체당종사자수는많지않은편임 전기기기산업의전체시장은 2008년이후연평균 5.6% 의안정적성장세를보여 2014년 59 조원규모를보이고있으며, 그중생산은 42조 5천억원, 수출 14,108백만달러, 수입 11,379백만달러로약 27억달러정도의무역흑자를보임 [ 전력설비의국내생산규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 국내생산 443, , , , , , * 자료 : 전력정보센터, 전기기기산업의개황, 이우식, 2015 년 다. 무역현황 전력설비예방진단서비스기술은아직연구개발및실증단계이거나, 각국가및기업에서자 국가에일부서비스를시작한정도인관계로국가간무역이일어나지않음 85

92 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 4. 기술환경분석 발전시스템의진단기술 일반적으로수력, 원자력, 화력발전소등각각의발전소들은서로다른에너지원을사용하여전기에너지를발생시키지만원동기와발전기를이용하여회전에너지를전기에너지로변환한다는기본적으로동일한원리를가지고있음 따라서각발전소의구조는사용하는에너지원에따라다르지만동기기로구성되는기본구조는모두동일하기때문에전체적인발전시스템은기계적에너지에관련된기계적시스템, 전기적에너지에관련된전기적시스템, 그리고두시스템의적절한제어를위한각각의제어시스템으로구성됨 현재까지발전소에관련된주요진단기술로는주로발전소내의기계적시스템을대상으로하여설비의비정상적인진동이나과열을진단하는기술, 발전기의고정자나회전자권선등의전기적시스템의열화를진단하는기술, 그리고각발전설비의적절한제어를위한센서, 액츄에이터등의제어시스템설비에대한진단기술들이있음 진동및과열에대한진단기술 발전설비의기계적진동및과열문제는각설비의안정성과가용성을감소시킴으로써결과적으로발전소의운용비용을증가시키게됨 즉비정상적으로발전설비의기계적진동이증가하거나온도가상승하게되면운용자는안정된계통운전을위하여발전기출력을감소시킴으로써비효율적인운전을하게되고또한과다한진동이나과열로인한시스템의손상은막대한보수비용을요구할뿐아니라안정적인전력공급에도심각한차질을야기할수있음 따라서기계적진동이나과열로인한발전설비의상태파악및수명예측등의진단은발전시스템의경제적인운용은물론설비자체의고장예방차원에서도매우중요함 현재이러한발전소내의비정상적인진동이나과열에관한진단기술에는정상적인모델링을통한시뮬레이션기법이주로이용되고있음 이기법은발전소를구성하는각각의설비들의적절한모델링을통하여발전소시스템에대한기계적진동모델을도출하고발전소운용조건에따라시뮬레이션을수행함으로써비정상적인진동이나과열을해석하고그결과를토대로각설비에대한진단을수행하는방법임 최근에는인공지능기법의비약적인발전을토대로하여정확한해석이어려운비선형적인부분들에적절하게적용하는기술들도발표되고있음 86

93 전략제품현황분석 권선에서의단락진단 발전기의전기적시스템에서발생할수있는주요한문제중의하나는열화와같은원인으로발생하는고정자나계자권선에서의단락이있음 밀폐된발전기내의권선단락은검출하기가매우어렵고단락이발생하였을경우에도이를보수하기위해서는발전기를분해하고다시조립해야하기때문에상당한시간과경비가소요될뿐아니라보수기간동안에는발전기를운전하지못하기때문에이로인한경제적손실또한막대함 특히계자권선단락의경우에는발전기의여자시스템에영향을미치게되어비정상적인기계적진동을발생시킬수도있음 따라서경제적손실을줄이고계통의안정성을유지하기위하여신속하게권선내에서의단락발생과정확한위치를진단하는것은매우중요함 초기에는주로단락에의해서발생하는진동을연속적으로감시함으로써이를진단하는방법이이용되었으나발전기진동의원인이다양하기때문에정확한진단이어려운단점이있음 현재제안되는주요진단방법으로는운전중에권선의임피던스를간접적으로측정하여변화를감시하는방법, 계자권선에 AC 전류를인가하고픽업코일을이용하여발생된자속의대칭성을확인하는방법, 운전중에픽업코일을통하여 air-gap 자속을직접측정하는방법들이있음 임피던스를측정하는방법은간헐적인단락으로인해임피던스가현저하게변화하는경우에는단락을정확히감지할수있으나지속되는단락의경우는그변화가없기때문에감지하기어려움 AC 전류인가에따른자속의대칭성을확인하는방법은발전기의운전을정지한상태에서진단을수행하기때문에그로인한경제적인손실이큼 운전중에 air-gap 자속을직접검출하는방법은현재까지신뢰성이가장높은방법으로평가받고있지만아직 air-gap 자속의픽업코일을갖춘발전기가드물기때문에초기설치비용이많이소요된다는단점을가지고있음 제어시스템설비의진단 발전시스템은송전및배전시스템과달리전력계통의안정적이고효과적인운용을위한제어동작이수행되는시스템이며제어대상설비또한다양하기때문에복잡한제어시스템을갖추고있음 즉, 발전제어시스템은각설비의제어를위하여제어입력및동작에필요한다양한센서들과액츄에이터들이서로유기적으로결합되어전체적으로시스템을형성하고있음 87

94 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 이러한제어시스템의구성요소의고장은계통의제어를불가능하게만들고결과적으로는비정상적인제어를수행함으로써계통의불안정한상태를야기할수있음 따라서제어설비의고장으로인한비정상적인제어를방지하고안정적인계통제어를위하여제어시스템설비에대한고장진단이필요함 현재이분야의진단방법으로는진단대상시스템의수학적모델을도출하고이모델을기준으로실제시스템의상태를비교함으로써설비의이상유무를진단하는방법이있음 송전시스템의진단기술 송전시스템은전력의장거리전송에따른선로손실을감소시키기위해서 154kV이상의초고압으로운용되고있으며안정된전력전송을위하여루프형태를취하고있음 송전시스템의구성은송전선로, 변압기, 보호기기로구성됨 가공송전로는일반적으로경제적인이유로인해절연을하지않으며대용량의전류가흐르고있기때문에사고발생시에그위험성이매우높고또한사고로인한전력전송의차질에따른경제적손실도막대함 따라서송전시스템에는이러한사고에대비하기위하여계전기, 차단기와같은보호기기들을갖추고있으며이러한보호기기들의역할은송전계통에서사고가발생하게되면사고를신속하게검출하여사고설비를계통에서분리함으로써사고의파급으로인한계통의손실을최소로하는것임 그러나보호기기는그종류가매우다양하며안정된보호시스템의구축을위하여다중의보호시스템을형성하고있기때문에보호기기의오동작이나부동작이발생할경우에는사고위치의명확한식별이어렵고사고로인한피해범위가확대될수있음 변전용변압기는송전설로와함께송전시스템을구성하는중요설비로서대부분밀폐용기안에절연을위하여절연유가채워진유입변압기가사용되고있으며변압기는사용시간에따라변압기를구성하고있는권선, 절연재료의열화등의원인으로인하여일정한수명을가지고있기때문에계속적인유지보수혹은교체가필요한설비임 따라서이러한변압기의적절한보수및교체시기, 예상수명등의진단이필요함 현재송전시스템에서발표되고있는대표적인진단기술로는송전시스템에서의사고시에보호기기로부터의정보를통하여정확한사고지점을식별할수있는송전망의사고진단기술과유입변압기의예방제어및수명예측을위한변압기열화진단이있음 88

95 전략제품현황분석 송전망의사고진단 송전계통에서사고가발생하면보호기기인계전기는전압이상이나전류이상을감지하고적절한차단기를트립하여사고지역을계통으로부터분리시킴 그러나실계통에서는상술한바와같이계전기나차단기의오동작, 부동작으로인하여정전구역이확대될수있으며, 이경우사고구간을제외한정전구역의시급한복구가이루어져야하기때문에신속하고정확한사고구간의추정이반드시필요함 그러나송전망의보호시스템은다중의보호망을형성하고있기때문에사고로인해발생된정보량이매우많으며특히이러한정보를바탕으로보호기기의오동작, 부동작여부를판별하여사고구간을추정하는것은매우어려운작업임 현재까지이러한사고구간의추정문제는숙련된전문가의경험적지식에의존하여행하여왔으나송전시스템과그보호시스템체계가복잡해짐에따라불확실한보호기기의동작정보까지고려하여실시간으로추정하기란매우어려운일이되었음 송전망의사고진단기술은상술한바와같이송전망사고시에계전기와차단기등의동작정보를토대로하여정확한사고구간을실시간으로진단하는기술을의미함 즉각각의보호기기들이보호하는송전설비정보와현재송전시스템의운용정보, 그리고사고로인해서동작한보호기기의정보등을이용하여정확한사고설비를진단하는기술임 근래에는인공지능기술의발달로인해신경회로망, 퍼지로직, 전문가시스템등과같은지능적기술을응용한방법론들이활발하게제시되고있음 이가운데에서현재가장주목받고있는기술이사고진단전문가시스템응용기술임 사고진단전문가시스템은주로 EMS, SCADA시스템을대상으로운전자지원을위한송전선로의사고진단을위하여개발되었고송전선로와상이한보호체계가적용되는변전소내의설비에대한사고진단전문가시스템도개발되고있는상황임 또한최근에는송전선로와변전소내설비를통합한전체송전시스템의사고진단전문가시스템도개발되었음 변압기의열화진단 현재변전기기에이용되는고압변압기는대부분유입변압기이며, 유입변압기의수명은열적인열화와절연재료가뇌서지및개폐서지등의이상전압또는외부단락등의전기적, 기계적스트레스에의한열화로결정되고, 파괴할위험도가증대할시점에대한열화문제를고려하는것이예방보수차원에서매우중요함 유입변압기는각종의재료가이용되고있지만전기적성능면에서절연유, 절연지, 프레스보드등의절연재료열화가주요한문제가되고있음 89

96 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 절연유를이용한전력기기에서발생되는주된열화요인으로는고온운전에따른열적열화, 외부단락에기계적손상및부분방전열화가대표적이며이로인하여전기적성능과기계적성능이저하하게됨 이러한열화에의하여이들전력기기에서는기계적강도저하, 진동증가, 가연성가스발생등이나타나고절연파괴로진전됨 변압기에사용되는대표적인진단기술로서는절연유중의가스분석에의한진단, 부분방전측정에의한진단, 변압기의 % 임피던스측정에의한방법등이있음 절연유중가스분석에의한진단은변압기내부에국부적인가열및부분방전이발생하면절연유및절연지가분해되어발생하는가스의성분, 발생량, 경시변화를파악하고 Gas chromatography 로분석하여변압기의열화진전상태를진단하는방법임 이때가스분석결과를이용한진단방법에있어서유효성이높은방법으로는가스패턴에의한방법, 조성비에의한방법, 특정가스에의한방법등이있음 부분방전측정에의한진단은변압기외함벽에부착한초음파마이크를이용한음향법, 부분방전에서발생된전류펄스를중성점접지선의 Rogoski coil 및 Bushing tap으로부터검출한전류법을병행하는방법이있음 마지막으로 % 임피던스의변화측정에의한진단은변압기에 2차단락이일어날경우에는단락전류에의해코일이변형되어코일간 gap이증가하는현상을이용한방법임 즉변압기의 % 임피던스를측정하여그변화량을관측하면코일의상태가추정되므로변압기의이상을진단할수있음 배전시스템에서의진단 일반적으로배전시스템은 22.9kV의배전선로를기본으로하여구조자체는루우프구조 (Loop Network) 로되어있으나경제적인이유와운용상의편의를위하여방사상구조로만운용을하고있으며, 배전시스템역시보호시스템을적용하고는있으나송전시스템에비해서는비교적단순하게이루어져있음 그러나배전시스템은송전망으로부터수많은수용가측으로전력을공급하는시스템이기때문에그구조가매우복잡하여송전계통에비하여사고발생빈도또한높음 배전망에서도사고의발생시피해를최소로하기위한운용은전통적으로운용자의경험적지식에의한수동방식에의존하였으나근래에는배전 SCADA의채용으로원격감시와원격제어를수행하고자하는배전자동화시스템에관한연구가국내외적으로활발하게수행되고있음 배전망의사고진단은상술한바와같이안정적인배전시스템운용은물론이고배전자동화의일환으로서많은연구가진행되고있는분야임 90

97 전략제품현황분석 예방진단의경우, 배전선로는전력계통시스템중에서수용가에가장인접하여있기때문에공공의안전과미관을위해점차지중화되고있는추세이므로지중배전케이블의절연에관한문제가최근부각되고있으며, 지중배전케이블은케이블의열화로인해절연파괴가발생할경우, 보수및교체가용이하지않기때문에예방진단을통하여고장을미연에방지하고예방하기위한케이블의열화진단및수명예측시스템이연구되고있음 지중배전케이블의열화진단 지중배선용전력케이블은절연을목적으로고분자재료인가교폴리에틸렌 (XLPE) 을사용하며, 전계완화를위하여절연층내외부에반도전층을사용하고있음 고분자재료를사용하는전력케이블은생산공정이간단하여경제적이고고장발생시보수가용이하다는장점이있지만, 시간의경과에따라절연성능이약화되어결국에는절연파괴를유발하므로이러한고장을방지하기위해서는고장이일어나기전에전력케이블의상태를진단하는일은매우중요함 지금까지의전력케이블의절연진단에관한연구로는거의대부분이고전압인가시의직류누설전류나전압감쇄측정에만국한되어왔음 그러나이러한방법들은다중접지방식의배전시스템에서는접지로부터유입되는잡음의크기가측정하려는신호보다크기때문에전기적신호를측정하여진단한다는것은매우어렵다고볼수있음 이러한이유로현재국내외적으로지중배전케이블의열화상태를진단하기위해서전기적방법이외에화학적, 물리적, 미세구조적분석방법을응용한새로운방법들을사용하고있음 이방법의원리는고분자절연재료에기계적, 전기적 EH는환경적외부요인이가해질경우고분자의구조가변하게되어결국은전기적특성에영향을미친다는사실에기초한것임 즉, 고분자특성분석을통하여열화와연결될수있는특성을파악한다음전력케이블의열화판정과관련된전기적특성과의연관성을찾는방법임 전기적방법은단말처리또는주변환경에의해측정치가너무영향을받기때문에심지어측정된수치의신뢰성부터의심되는경우가많을정도로불확실함 이에반하여고분자특성분석방법은열화요인이종류에상관없이재료의특성을변화시키므로재료의특성변화만정확하게파악하면전력케이블의열화정도를알수있으며이를전기적특성과잘연결시키면잔존수명까지도예측이가능함 따라서전력케이블의열화상태를진단하기위해서는케이블이력, 중성선부식정도, 반도전층의체적고유저항, 불순물및보이드의밀도와크기, 고장빈도등에관한사항을기본적으로알아야하고절연층및반도전층의건전성을평가하여종합적으로진단해야함 91

98 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 배전망에서의사고진단 배전망의보호시스템은과전류계전기, 재폐로스위치, 차단기, 구분스위치등으로구성되는비교적단순한구조를갖고있음 그러나배전망의사고발생빈도는송전망에비해상당히높고고저항사고와같이보호시스템으로는검출이쉽지않은사고의발생빈도또한높음 더욱이배전망은방사상구조로운용되기때문에사고로인한영향이수용가측에직접미치게됨 따라서배전망에서의사고시이에대응하는신속하고정확한복구조치가필요하기때문에사고지점을정확히판단할수있는사고진단이필요한데, 배전망에서의사고진단은신속한사고지점의진단을위하여사고설비만을진단하는송전망과는달리배전선로의정확한사고지점의진단이며이는 SCADA로부터취득된사고전후의스위치정보및현재배전망의운용정보등을토대로하여진단이가능함 즉, 취득된정보들을통하여각보호기기로부터사고위치까지의거리를계산함으로써비교적정확한사고위치를진단할수있음 이외에도통신기능을갖춘사고센서, 주요수용가로부터의정보를추가적으로이용하여보다정확히사고위치를진단할수있는기술들도발표되고있음 초기에발표된진단기술에는주로진단에관련된정보의해석을통한정상적인방법들이발표되었으나최근에는취득된정보의불확실성을고려하여보다신뢰성있는진단을위하여신경회로망, 퍼지이론, 전문가시스템등을이용한진단기법이많이발표되고있음 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 일본은 1970년대부터전기설비의이상을진단하기위한각종이상검출기술을개발해왔으며예방진단시스템과감시제어시스템을통합하여종합자동화시스템을적용하고있음 북미에서도일본과동시에전력회사를중심으로온라인감시진단시스템에관심을가지고연구를진행하였음 현재는온라인감시진단시스템개발에 Omicron, Techimp, doble engineering 등여러기업들이참여하고있음 송. 변전기술분야는미국, 유럽, 일본등을중심으로초기산업구조가형성되었으나, 설비의장기적특성으로인해기술평준화가진행되어왔음 92

99 전략제품현황분석 STATCOM, SVC 등의무효전력보상설비기술은 Alstom, ABB를중심으로수주되고있으며송전시스템과함께토털솔루션을제공하고있음 ABB는기존의차단기에원격감시제어를도입하여 SCADA와연동이가능한지능형차단기를개발하여해당 ACB( 기중차단기 ) 는정전발생시 ESS나비상발전기를가동할수있도록구성되어있음 전력회사 Shaw Energy Delivery Service는실시간으로변하는도체온도를고려하여송전용량증가를위해, 2005년 5월부터해당 115kV 송전선로인근에도체온도감시시스템을설치하고동적선로정격을산정하여계통운영에적용함으로써풍력발전제약의필요성을크게감소시킴 세계주요기업의매출현황을보면, GE가 1,568억달러로가장큰규모를차지하고있으며, 그다음으로히다치, 지멘스, 도시바순인것으로조사되었음 전기기기대표품목인변압기와고압스위치기어의매출액은 ABB가 87억달러로가장높고, 지멘스, 알스톰, 미쓰비시등이강세를보이고있는것으로나타남 최근현대중공업을비롯하여중국 TBEA, 인도 BHEL 등도기술및가격경쟁력을확보해가면서세계틈새시장및신규시장진출이확대되고있는추세임 (2) 국내업체동향 국내에서는 1980년대전력연구원, 전기연구원을중심으로온라인부분방전측정, 유중가스상시감시장치, 피뢰기누설전류검출장치등온라인이상검출기술이개발되어왔음 2000년대이후다양한전기설비에종합감시온라인시스템구축이진행되고있으며고장진단에대한신뢰성연구가진행되고있음 국내송. 배전산업은한국전력을기반으로계획, 건설, 운영사업등으로구성되어있으며초고압선로, HVDC, 차세대 EMS, 초전도선로및선로지중화등이연구개발되고있음 국내대부분의교류송. 변전설비기기들은대기업 ( 현대중공업, 효성등 ) 을중심으로자체공급되고있으며, 중소기업의생산성도 2000년대이후로향상되고있음 LS 기업을중심으로송전급초전도케이블시스템의개발및실증프로젝트를수행하여 DC(80kV, 500MW), AC(154kV, 600MW) 초전도케이블의개발과실계통연계운전을통한장기간실증진행을하고있음 93

100 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 다. 기술인프라현황 한국전력공사는고장예지시스템개발을위해 2018년까지총 3단계에걸쳐 500억원을투자, 순차적으로진행한다는방침임 특히실증시험장구축, 고장판정알고리즘및 IoT 센서개발및빅데이터를관리분석할수있는통합플랫폼을구축할예정이며, 국내 IoT 산업육성을위해관련기업들이적극동참할수있도록지원할계획임 첫번째단계는인공지능고장분석소프트웨어개발이목표이며, 전국에걸쳐운영중인배전지능화시스템을활용, 배전선로불량기자재에의해발생되는특이파형을선별해고장을자동판정하는알고리즘을개발하고, 이를전국배전센터에설치 운영할예정임 실제 2015년전국의배전선로에서발생한일시정전은총 544건이며, 이중자연열화, 제작불량, 부식등불량기자재가원인이돼발생한정전이 189건, 전체대비 34.7% 에이르고있음 두번째단계의목표는외장형 IoT센서개발로, 2017년까지전력분야에특화된외장형 IoT 센서를개발해다양한배전계통정보를취득하고, 빅데이터분석기법을도입한차세대배전지능화시스템을개발, 고장파형판정정확도를향상시킬예정임 세번째단계는 IoT 센서내장형기기상용화를목표하고있어, 1, 2단계사업이완료되는 2018년부터는 IoT 센서가내장된전력기기를상용화, 국내기자재업체의제조능력을한단계업그레이드할수있는발판을마련할예정임 또한배전계통에 ESS, 분산형전원, 스마트그리드의원활한연계를위해정보보안기술을더욱강화, 빅데이터를관리분석하는통합플랫폼을구축할계획임 94

101 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 전력설비예방진단서비스기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 12) 을살펴보면한국은 100 건내외의특허를, 일본과미국은 70건내외의특허를지속적으로출원하고있어, 연구개발이꾸준히진행되고있는것으로판단 각국가별로살펴보면한국출원경향은증가-유지추세, 미국과일본, 유럽은출원건수를유지하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면한국이 45.9% 로최대출원국으로전력설비예방진단서비스기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 29.5%, 미국이 22.7%, 유럽이 1.9% 의출원비중을보이고있으며최근까지도한국의출원증가추세가두드러짐 [ 전력설비예방진단서비스분야연도별출원동향 ] 12) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미 공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 95

102 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년출원이증가하였다가, 감소한이후출원이유지되는경향을보이고있으며, 외국인의출원이일부증가 한국의출원건수가두드러지는이유를살펴보면발달된 ICT기술, 앞선전력설비기술들이융합되어시장을선도하고있는것으로판단 일본은출원감소추세가뚜렸다게나타나고, 미국의출원현황은증가와감소를반복하는출원경향을보이며, 상대적으로자국민출원비율이높은것으로나타남 유럽의출원현황은출원건수가많지않으나, 증가추세를보이고있으며, 출최근에비유럽인출원이증가한것으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 96

103 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 전력설비예방진단서비스분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 13) 를통하여살펴본결과실시간전력계량정보제공서비스분야의가장높은 IPC는 G01R 기술분야가 924건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H02J가 59건, H02H가 45건으로다수를차지 이외에 H01L 34건, H01M 29건, G01N 24건, G06F 20건, A61B 19건, H02S 17건, G08C 14건순으로기술이투입되어있어전력설비예방진단서비스분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 G01N 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, H01L 기술분야는 2년으로가장짧은것으로분석 [ 전력설비예방진단서비스분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 14) G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 G01N 재료의화학적또는물리적성질의검출에의한재료의조사또는분석 9 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 A61B 진단 ; 수술 ; 개인식별 9 년 H02S 적외선, 가시광선또는자외선의변환에의한전력의발생, 예. 광전지 7 년 G08C 측정치, 어신호또는유사신호를위한전송방식 7 년 13) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 14) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 97

104 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 투입기술이가능많은 G01R 분야와융합이높게이루어진기술은 H01L 분야로나타났으며, H02H, H02J 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 H02J 분야는특허건수가많지는않지만, 융합된기술이 H01M, H02H, B60L 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, H02H 분야와융합된기술은 H01H, H02B, B64D 기술로분석 [ 전력설비예방진단서비스분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 한국과미국의출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면한국전력공사가다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은주로자국에출원건수가높은것으로나타남 일본출원인으로는 MITSUBISHI ELECTRIC CORP, RENESAS ELECTRONICS COR이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 미국출원인 GE, IBM이다수의특허를확보하고있음 98

105 전략제품현황분석 또한, 미국기업인 GE는 3극패밀리수가 13건으로다국적시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 일본의 MITSUBISHI ELECTRIC CORP, HITACHI LTD 등이다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 특별히피인용지수가높은기업은없었지만, 미국기업인 IBM이 0.94로가장높게나타나원천기술을일부보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 한국전력공사 한국 % 0% 2% 0% 한국 고장진단장치 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 일본 % 2% 96% 0% 일본 감시및진단장치 RENESAS ELECTRONICS CORP 일본 % 4% 93% 4% 일본 반도체제어장치 GE 미국 % 40% 44% 12% 일본 감시및진단시스템 DENSO CORP 일본 % 23% 77% 0% 일본 검출장치 TOSHIBA CORP 일본 % 10% 86% 5% 일본 검출장치 HITACHI LTD 일본 % 15% 75% 0% 일본 고장진단장치 IBM 미국 % 100% 0% 0% 미국 고장진단장치 CHUGOKU ELECTRIC POWER CO INC:THE 일본 % 0% 100% 0% 일본 감시장치 TOYOTA MOTOR CORP 일본 % 21% 71% 7% 일본 감시장치 99

106 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은한국전력공사의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는주식회사프로컴시스템의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은한국전기안전공사, LG화학, LS산전 ( 주 ), 삼성전기 ( 주 ) 등이있으며, 중소기업의주요출원인은과 청공정밀, 테크윙, 대은등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전기연구원, 한국철도기술연구원, 한국기계연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은연세대학교, 셩균관대학교, 부산대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 100

107 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 전력설비예방진단서비스분야의중소기업경쟁력은기술분류별로융복합센서기술과고장진단및예측기술로분류됨 센서가대부분기기의핵심부품으로확대되면서센서산업의경쟁력확보가국가산업경쟁력강화의필수요소가되고있음 센서산업자체만으로도향후 IoT 진전으로높은성장이예상되며, 센서산업은타산업분야에미치는파급이커서전략산업으로육성할필요 국내센서산업현황, 높은기술장벽, 센서기술보호주의강화등으로시장기능만으로는한계가있어국가차원의적극지원이필요 고장진단및예측기술은현재한국전력공사등전력공급자주도로기술개발이진행중에있으며, 관련기술을모든회사에공개함으로써개발제품모두가호환성을갖도록하는전력회사주도의예방진단시스템구축예정임 [ 전력설비예방진단서비스분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업 융복합센서 고장진단 및예측 통신기능지원, 초소형, 저가복합센서기술온도, 압력, 수분, 전자파, 광학, 음향등다양한조합의센서 기술 설비의진단, 고장검출, 고장위치및잔여수명 예측알고리즘 삼성전자, LG 전자 한국전력공사, LS 산전 - 제나드시스템, 한빛이디에스, 와이피피 ( 주 ), OP 전력기술, 렉터슨, 세홍산업 ( 주 ), 유호전기공업 ( 주 ) 중소기업 참여영역 MEMS 센서는완제품을전량해외수입을통하여조달하거나관련소자를수입하여 패키징하는단계 센서네트워킹으로통한데이터분석과고장진단및예측알고리즘개발 중소기업참여정도 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 101

108 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 나. 중소기업기술수요 전력설비예방진단서비스분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 전력설비예방진단분야중소기업은개발제품인고장판정알고리즘및 IoT 센서를시험할수있는한국전력공사의규격에맞는실증시험장및전국변전소의예방진단관련빅데이터를관리 분석할수있는방안등기술개발을위한인프라를필요로하고있음 [ 전력설비예방진단서비스분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 전력설비예방진단 서비스 융복합센서 고장진단 및예측 - 배전선로고장파형감지를위한 IoT 센서개발 - 빅데이터를관리분석할수있는통합플랫폼 - 인공지능고장분석소프트웨어개발 - 불량기자재에의해발생되는특이파형을선별해고장을자동판정하는알고리즘개발 - 배전계통에 ESS, 분산형전원, 스마트그리드의원활한연계를위해정보보안기술 102

109 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 전력설비예방진단서비스기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 전력설비예방진단서비스기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 8개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 전력설비예방진단서비스기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 15) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 16) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 전력설비예방진단서비스기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 15) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 16) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 103

110 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 [ 전력설비예방진단서비스분야키워드클러스터링 ] [ 전력설비예방진단서비스분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 Protection Device 10~14 1. DIGITAL PROTECTIVE RELAY DEVICE FOR POWER SYSTEM PROVIDED WITH TESTING FACILITY 2. Electronic circuit board, magnetic sensor, and method for protecting power supply of electronic circuit 클러스터 02 VIAS 15~18 1. Signal monitoring of through-wafer vias using a multi-layer inductor 2. Stacked via structure for metal fuse applications 클러스터 03 클러스터 04 클러스터 05 Failure semiconduct or device Monitoring Apparatus and method for detecting failure of switching device in inverter 2. System and method for monitoring power filters and detecting power filter failure in a wind turbine electrical generator 1. Failure analysis of semiconductor device using Nano Electro-static field Probe Sensor (NEPS) 2. SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF DETECTING INITIAL FAILURE OF THE SAME 1. WIRELESS CURRENT TRANSFORMER FOR MONITORING ELECTRIC POWER LINE 2. Monitoring circuit for determining if an electric element has failed before the electric element is powered 104

111 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 06 predicting Fault detecting and predicting apparatus for Metering Out Fit 2. Method Technology of Non-destructive Life prediction of aged Overhead Conductor 3. SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR PREDICTING POWER ELECTRONICS FAILURE 클러스터 07 Cable 9~10 1. THE PARTIAL DISCHARGE MEASURING METHOD FOR POWER CABLE IN NUCLEAR POWER PLANT USING VLF VOLTAGE SOURCE AND HFCTPD DEVICE 2. APPARATUS FOR DETECTING CABLE DAMAGES OF POWER TRANSMISSION LINE 클러스터 08 PREVENT Electronic Meter for fire protection and tamper proof protection 2. Electrical leakage detection apparatus with unexpected motion blocking function [ 전력설비예방진단서비스분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 파손방지기술 Protection Device 요소기술 02 전압예측기술 VIAS 요소기술 03 고장식별기술 Failure 요소기술 04 원격모니터링기술 semiconductor device 요소기술 05 이상예측기술 Monitoring 요소기술 06 케이블고장진단기술 predicting 요소기술 07 전력설비보호기술 Cable 105

112 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 전력설비예방진단서비스분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 파손방지기술 기술수요조사, 전문가추천 전압예측기술 키워드클러스터링 고장식별기술 기술수요조사, 키워드클러스터링 전력설비예방진단서비스 원격모니터링기술 키워드클러스터링 이상예측기술 기술수요조사, 키워드클러스터링, 전문가추천 케이블고장진단기술 키워드클러스터링 전력설비보호기술 키워드클러스터링 106

113 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 전력설비예방진단서비스분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 전력설비파손방지기술 전력설비에비정상적인전력이흐를경우, 설비가파손되지않도록보호해주는기술 원격모니터링기술 무선센서를이용하여전력설비의이상을실시간확인할수있는기술 전압예측기술 전압을예측하여비정상적인전력발생을사전에방지하여전력설비를보호하는기술 전력설비예방진단서비스 고장식별및예측기술 전류, 전압을지속적으로모니터링함으로서, 전력설비의고장을식별하고, 고장발생을예측하는기술 전력설비고장진단기술 설비의고장으로인해이상전류발생을야기하지않도록설비고장을사전에진단하는기술 전력케이블이상진단기술 장거리설치되어있는케이블의이상지점을진단하여효율적인케이블유지보수로, 전력설비고장을예방하는기술 107

114 에너지신산업 전력설비예방진단서비스 6. 기술로드맵기획 가. 전력설비예방진단서비스기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 108

115 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 전력설비예방진단서비스분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 전력설비파손방지기술 고전압보호모듈 70% 80% 100% 765kV 송변전설비기준충족 원격모니터링기술 다수동시모니터링및정보수집기술 100 대 150 대 200 대 200 개이상센서를통한모니터링기술 전압예측기술 이상전압발생 DATA 분석및예측알고리즘 154kV 345kV 765kV 전압별 DATA 분석및예측알고리즘 전력설비예방진단서비스 고장식별및예측기술 전압외고장예측식별기술 90% 95% 100% 전력설비가동률 100% 전력설비고장진단기술 사전고장진단기술 15% 10% 5% 불시정지율 5% 하 전력케이블이상진단기술 이상지점위치예측기술 150cm 100cm 50cm 오차거리 50cm 이내 109

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117 전략제품현황분석 EV(Electric Vehicle) 인프라

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119 전략제품현황분석 EV(Electric Vehicle) 인프라 정의및범위 EV 관제플랫폼, EV 긴급충전서비스등을포함하는전기자동차서비스관련기술 전기를충전하는데현재 3 가지방식 ( 차데모, DC 콤보및 AC 3 상 ) 이있으며, 충전인프라를구축하기위 한구성으로는전려공급설비, 충전기, 인터페이스, 충전인프라정보시스템 정부지원정책 ( 산업부와환경부는 2020년까지누적으로전기자동차 20만대보급을위한추진방안으로 핵심기술개발, 차량보급확대, 충전시설확충, 민간참여촉진 등 4대핵심추진과제를중점추진함 ( 개방형 ) 연내총 150개부지에급속충전기위주로 300기구축 ( 플래그십 ) 대규모플래그십충전소연내 5개소구축추진 * ( 주요기능 ) 다양한업종의전기차관련기업들이참여해비즈니스모델실험 ( 아파트 ) 공모 평가 선정을거쳐 4천개내외단지에완속 3만기구축 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 급속충전기에대한니즈증가 대기업과의협력구축증가 기회 (Opportunity) 도시내인프라설치제한요소존재 전기요금책정등관련법규미비 산학연협력체계취약위협 (Threat) 대도시의대기오염심화로환경개선인지도향상 한전을중심으로도심속전기자동차충전소인프라구 축확대 테슬라등의선진기술보유사와기술분쟁 대기업에의한시장독점우려 중소기업의시장대응전략 민간시장초기단계에서사용자친화적인기술로사용자들에인삭도향상 한전, 스마트그리드협회의교유를통헤충전스테이션및인프라설치시필요기술을조사하여 실제시장에필요한 R&D 진행 113

120 에너지신산업 EV 인프라 114

121 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 지구온난화와같은환경문제와이산화탄소 (CO2) 배출량규제, 화석연료고갈및고유가문제에대처하기위해친환경자동차의개발및보급이화두가되고있음. CO2 배출량규제와같은환경변화는새로운시장을창출하기도하지만지금까지와는전혀다른차원의변화를요구하기도하며, 이를위해많은자본과기술을투입하여시장을선점하는국가가경제적인이득은물론시장지배력을확보할것으로예상됨 하이브리드카, 클린디젤차는이미국내 외시장이지속확대되고있어민간업체주도로성장이가능하나, 주요선진국은그린카산업을향후자동차산업판도변화의핵심으로인식하고있어시장선점을위해정부가적극지원할필요가있음 국내전기자동차산업과관련한법률은 환경친화적자동차의개발및보급촉진에관한법률 임. 이법은환경친화적자동차의개발및보급을촉진시키기위한종합적인계획및시책을수립하여추진함으로써자동차산업의지속적인발전을도모하여국가경제에이바지함을목적으로함 여기서말하는 환경친화적자동차 란전기자동차, 태양광자동차, 하이브리드자동차, 연료전지자동차, 천연가스자동차또는클린디젤자동차를말함. 이법에서는환경친화적자동차의개발등에관한기본계획, 보급시행계획, 기술개발에대한지원시책, 기술기반조성사업추진등을규정하고있음 * 자료 : 한국산업기술평가관리원, 국내외전기자동차시장, 기술및정책동향, 2016 [ 세계전기자동차보급추이 ] 전기자동차보급은세계적추세라고할수있음. 위그래프와같이전체자동차는 2010 년 7,379 만대에서연평균 4% 증가하여 2015 년 8,986 만대로증가한반면, 그중전기자동차는 2010 년 3.5 만대에서연평균 74% 로엄청난성장을하며 2015 년에 55.5 만대로증가했음 115

122 에너지신산업 EV 인프라 [ 전기차및인프라보급현황 ] 년도 전기차보급현황 ,075 2,907 5,914 공공급속충전인프라구축현황 자료 : 환경부보도자료, 환경부가보도한자료에서보듯이국내전기차보급도 2011년 338대에서 2016년 5,914대로큰성장을한반면, 공공급속충전인프라는 2011년 33대에서 2016년 150대로매우적은상황임. 따라서세계적추세인전기자동차보급과함께그에걸맞는인프라구축이필수적으로필요함 나. 범위 (1) 제품분류관점 전기를충전하는데현재 3가지방식 ( 차데모, DC콤보및 AC 3상 ) 이사용 차데모와 DC콤보가주로사용되었지만, 최근미국자동차공학회가 DC콤보방식을표준으로채택하고, 유럽도 19년부터 DC콤보를단일표준으로적용하는법안을추진하면서차데모방식이국제적으로고립될위기 전세계전기차시장의 57% 가 DC콤보방식, 38% 가차데모방식, 나머지 5% 가 AC3상방식 차데모방식충전기는세계적으로 2,700기가설치되어있으며, 그중 1,700기가일본에설치 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 EV 급속충전인프라 차데모 DC 콤보 AC3 상 충전을의미하는 charge 와이동을뜻하는 move 의합성어완속 급속소켓이구분되어있으며, 전파간섭의우려가적음 충전구가하나로효율적 ( 완속 급속이위아래로위치 ) 비상급속충전이가능 (15 분소요 ) 배터리와전력망을전기교란으로부터보호하는기술 ( 갈바닉 ) 적용 116

123 전략제품현황분석 (2) 공급망관점 전기차충전인프라는전력공급설비, 충전기, 인터페이스, 충전인프라정보시스템등으로구성되 며, 충전기가전기차에전력을공급하는과정에서거치는유무형의시설 설비 S/W 등을통칭함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 충전인프라 전력공급설비충전기인터페이스충전인프라정보시스템 전원공급을위한전기설비로전력량계, 배선, 분전반, 차단기등 전원을공급받아전기자동차에전기를제공하는시설 충전기와전기자동차를연결해주는케이블등중개장치 충전기이용상태정보및위치를수집하여이용자에게제공하고충전기운영상태, 사용자관리및충전자료통계화등 117

124 에너지신산업 EV 인프라 2. 산업환경분석 기본적으로정부는충전시설확충, 기술개발및민간참여촉진등으로전기자동차상용화시 대기반을조성을추진함 자료 : 전기자동차산업동향과대구의육성가능성분석, [ 전기자동차보급및시장활성화계획 ] 산업부와환경부는 2020년까지누적으로전기자동차 20만대보급을위한추진방안으로 핵심기술개발, 차량보급확대, 충전시설확충, 민간참여촉진 등 4대핵심추진과제를중점추진함 전기자동차보급활성화를위해전기택시보급방안은 1일주행거리가 300~400km인운행특성을고려하여 1회충전주행거리가최소 250km이되도록하여서울, 부산, 김포, 구미등 64대시범보급후 2020년까지전국확대보급을추진할예정임 환경부에서는전기차배터리충전시설확충및개선을위해공공기관, 대형마트등다중이용시설에 20~30분에충전할수있는공공급속충전시설을 2017년까지국가주도로최소 632기를설치하여전국적인운행및생활반경내에서상시충전이가능하도록지원할예정임 산업통상자원부는전기차핵심부품기술개발지원사업으로전기자동차에서문제점으로대두되고있는짧은주행거리개선을위해부품업체위주의전기소비고효율핵심부품연구개발비지원으로 2020년까지 1회충전주행거리 300km 달성을목표로연구개발을지원할예정임 118

125 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 후방산업은전기자동차배터리및충전기부품 ( 인버터, 컨버터, 회로등 ) 산업으로구성 후방산업에있어충전및사용시간을위한배터리의효율에대한요구증대 전방산업으로서전기자동차인프라분야의주요시장은전기자동차충전서비스산업, 전기자동차정비서비스산업등으로구성 전기자동차인프라산업은충전기와사용인증, 요금결재, 장비의이상유무파악등과같은전반적인인프라관리를위한운영관리시스템을접목시킴으로써 IT기술과의시너지창출이가능한분야임 [ 전기자동차인프라분야산업구조 ] 후방산업전기자동차인프라분야전방산업 전기자동차배터리및충전기부품 ( 인버터, 컨버터, 회로등 ) 전기자동차배터리제조업, 전기자동차충전기제조업 전기자동차충전서비스산업, 전기자동차정비서비스산업, 전기자동차렌트산업 전기자동차인프라는전기자동차의보급및관련지원정책과밀접한관계가있는분야로전기 자동차보급비중이높아짐에따라구축확대가필요한산업임 나. 경쟁환경 국내전기자동차충전사업은정부가맡아서주도했지만, 지난 2015 년 7 월에처음민간이참 여하면서첫민간전기자동차충전사업자가등장하며전기자동차인프라산업의민간참여가 시작됨 119

126 에너지신산업 EV 인프라 자료 : 전자신문, [ 전기자동차충전인프라서비스사업자현황 ] 현재전기차충전사업은민간기업인포스코ICT와공기업과민간기업이함께출범한한국전기차충전서비스, 정부산하단체인자동차환경협회가진행하고있음 한국전력공사 (28%) 가 1대주주로참여하는한국전기차충전서비스는현대 기아차 (24%), KT(24%), 비긴스 (17%), 제주스마트그리드협동조합 (7%) 이참여하여총 200억원을투입해 2018년까지제주를위주로전국에급속충전기 150기를포함해총 3660기충전기를구축할계획임 한국전기차충전서비스출범은초기시장리스크를떠안는효과도적지않을것으로분석되지만전력회사 전기차제조사 통신사 충전기관련기업등이협업하기때문에고객이나시장대응에유리하고, 전력판매공기업인한전의주도적사업참여로안정적인시장정착도기대됨 포스코ICT는순수민간사업자로어떤사업자보다수익창출에목마른만큼전기차고객접근성을높이기위해다양한사업모델을제시하며시장을확대하고있음. 공공시설위주정부충전인프라와달리수익모델을고려해전기차이용자접근성을높이는데초점을맞추고있음. 또한 BMW 현대차전기차뿐아니라기아차, 르노삼성, 한국GM 등우리나라에출시된모든전기차차종을충전할수있어편의성을높였음 충전인프라확충은시간이걸리는만큼현재관심은충전요금으로쏠리고있음. 한국전기차충전서비스와포스코ICT, 자동차환경협회 3개사업자가충전네트워크를경쟁적으로구축하고다양한과금서비스를선보이는모습이이동통신시장경쟁과유사하여그동안전력ICT, 스마트그리드업계가그려오던다양한전력서비스모델등장이전기차에서시작될것으로보임 우리나라는 DC콤보방식이지능형전력계량인프라 (AMI) 와충돌을일으켜오작동을유발한다는이유로차데모, AC3상방식만을국내표준으로제정해이용하였으나 14년초 DC콤보방식도국내표준으로제정 두장치가동일한주파수대역 (60Hz) 를사용하여한쪽의정보전달이늦어지거나전기사용에따른데이터손실이 18.9% 발생해과금체계에문제발생가능 충전방식별표준제정시기 : 차데모 ( 11.9월), AC3상 ( 13.8월), DC콤보 ( 14.2월) 120

127 전략제품현황분석 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류차데모 DC 콤보 AC3 상 주요품목및기술 - 완속 급속소켓이구분 - 전파간섭의우려가적음 - 충전구가하나로효율적 ( 완속 급속이위아래로위치 ) - 비상급속충전이가능 (15 분 소요 ) - 배터리와전력망을전기교란으로부터보호하는기술 ( 갈바닉 ) 적용 해외적용기업닛산, 도요타, 미쯔비시 GM, BMW, Ford, 폭스바겐르노 국내적용차기아레이 EV, 소울 EV GM 스파크 EV, BMW i3 르노삼성 SM3 Z.E 다. 전후방산업환경 정부가최근전기자동차인프라확대에드라이브를걸고있는가운데 ' 전기자동차충전기 ' 를제조하던대기업들이공공기관입찰제한에따라중소기업만전기자동차충전입찰이가능하도록규제하면서대기업들은관련시장에서모두철수한상황임 2010 년이후전기자동차충전기제조 설치사업을했던효성, 한화테크엠, LS산전, LG전선, LG CNS 등은현재관련사업을모두중단한상황임. 한화테크엠은수익성이없다는판단에전기자동차충전기연구관련팀을해산했고, 효성도관련사업을중단하고기존에설치했던충전기의유지보수인력만유지하는수준임. LS산전, LG전선, LG CNS도마찬가지로사업에서일찌감치손을뗀상태임 현재전기자동차충전기제조는코디에스, 시그넷시스템, 피앤이솔루션, 중앙제어등중소기업들이주로담당하고있음 121

128 에너지신산업 EV 인프라 3. 시장환경분석 가. 세계시장 글로벌전기자동차충전인프라시장은 2015 년 8 천억원수준에서 2020 년연간 7 조원에이를 것으로전망됨. 이중 20% 는충전기설치관련이고나머지 80% 는과금, 멤버십등충전관련 서비스가될전망임 [ 전기자동차충전인프라의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억달러, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 * 자료 : Tesla 자료 : 흥국증권리서치센터, [ 전기자동차충전인프라시장전망 ( 글로벌, 연간 ) ] 글로벌조사기관 IHS는 2020년까지 1,270만개의전기자동차충전소가설치될것이며, 설치비용등을고려할때 AC 타입의완속충전기가주류를이룰것으로예상함. 일반적으로가정용완속충전기의경우설치비용이 $395 수준이지만, DC타입의급속충전기는 $35,000 을상회하기때문임. 현재전세계충전기의 65% 가 CHAdeMO 방식을사용하고있는데 CHAdeMO는주로일본에집중분포 (2,800개) 되어있음 122

129 전략제품현황분석 일본의경우도요타, 혼다, 미쓰비시, 닛산등 4개사는새로운회사인 NCS( 일본충전서비스 ) 를 2014년 5월에설립하고숙박시설, 고속도로편의점등에충전소를확대시키고있음. 자동차제조업계가충전소설립에직접나서는이유는주유소를보유한정유기업들이협조적이지않기때문임. 더불어일본최대유통기업인이온도자사 490개매장에 1,150 개의충전기를설치키로했고, 패밀리마트는 500개점포에전기자동차충전기를이미설치함 전기자동차충전사업은소규모 전문화된기업중심이었으나, 최근대기업들이시장에관심을표출하면서전문사업자들과협력관계를구축중임 2010년부터대기업들은전문사업자들과협력관계구축을통해스마트그리드사업기회와연계된전기자동차충전솔루션확보를추진함 - 스위스엔지니어링기업인 ABB는미국 Ecotality에천만달러를투자하고북미시장에진출하였으며, 네덜란드전기차급속충전기업체인 Epyon 인수를통해전기차충전솔루션을확대 - GE는 Better Place와금융 기술파트너쉽을체결하였으며이를통해 GE는금융을제공하고자사의충전시스템을 Better Place의서비스네트워크와호환추진 전력사업자들은자체브랜드충전기를개발하는등충전기설치및충전인프라관리를사업기회로보고있음 - 독일 E,On과 RWE는자체브랜드충전기를개발하며, 충전기설치및충전인프라관리사업추진 - 미국 NRG Energy는충전소설치및전기자동차전용요금제를출시 충전기사업자들은자동차회사들과협력관계구축을통해가정용시장점유율확대를추진하고있음 M, 닛산은충전기제조 설치사업자 (SPX, Aero Vironment) 와협력하며, 포드, 미쓰비시는전자제품유통기업인 Best Buy를판매사업자로선정 - 미국은전기자동차구매시가정용충전기가옵션사항으로포함되어있어소비자가별도구매하는경우가많지않을것으로예상 각국정부주도로전기자동차보급확대를위해전기자동차충전인프라확대사업이추진중임 미국은스마트그리드와전기자동차충전인프라사업을연계하여추진 - 정부주도로 2개의전기자동차충전인프라사업을추진중이며 2011년까지 4,600개, 향후 10년내총 22,000개충전소설치예정 일본은 2009년부터전기자동차충전실증사업을추진중이며, 전기자동차충전시스템협회인차데모 (CHAdeMO) 를설립하고급속충전표준을개발 - 차데모는도요타, 닛산, 미쓰비시등자동차기업과도쿄전력등일본기업이주축으로독일보쉬, 프랑스푸조등해외기업들도참여하고있음 년 12월에는동표준을미국에서도사용하기로함 중국은국가전력망공사 ( 중국북부 ) 와중국남방전력망 ( 중국남부 ) 주도로전기자동차충전사업을추진중 - 국가전력망공사는 2015년까지 4,000개, 2020년까지 10,000개의충전소설치추진중 123

130 에너지신산업 EV 인프라 나. 국내시장 전기자동차판매에대한확신이없었던초기에는인프라보급이늦었지만, 테슬라등제조업체가적극나서고정부의지원도확대되면서각국에충전인프라가빠르게보급되고있고, 한국역시인프라보급이증가하고있음 국내에서는차지비 ( 포스코 ICT) 와한국전기차충전서비스 ( 한전 /KT 등 ) 가민간충전인프라시장을선도하고있음. 차지비는주로수도권에이마트 LG베스트샵등에충전기를설치하면서 2017년말까지총 900여기 ( 급속 100기 ) 를보급할예정이며, 한국전기차충전서비스는제주도를중심으로 2019년까지총 3,660기 ( 급속 150기 ) 를설치할예정임 국내설치된급속충전기는대략 350기정도 ( 설치비용등의문제로현재정부는급속충전소, 민간은완속충전기에주력하고있음 ) 이며, 환경부는 (2020년까지국내에급속충전기총 1,400대를보급할예정 ( 완속충전기포함시 2020년 4,300대, 2030년 27,140대설치목표 ) [ 전기자동차충전인프라의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 자료 : 흥국증권리서치센터, 자료 : 흥국증권리서치센터, [ 전기자동차충전인프라시장전망 ( 국내, 연간 ) ] 국내충전인프라시장은 2020년까지누적 7,000억원수준이며, 이중충전기설치부분은 600 억원 ( 정부목표치인급속충전기 1,400대감안 ), 충전관련시비스부문은 6,300억원 ( 정부목표치인 EV 누적 20만대감안 ) 이예상됨 124

131 전략제품현황분석 통상급속충전기는 3천만원이상, 완속충전기는 700만원내외의설치비용이발생하며, 서비스 ( 과금, 멤버쉽등 ) 매출은대당 150만원정도발생함. 초기에는충전소설치와관련된매출이많이발생하겠지만, EV보급대수가늘어나며점차서비스매출이비중이급격히커지는구조가예상됨 전기차보급률증가시충전관련인프라사업확대는필수임. 포스코 ICT의경우 ChargEV라는충전인프라구축, 관제시스템을운영중임. 충전기설치 / 공급, 유지보수등의인프라서비스를포함하여관제시스템, 결제 / 과금등의서비스를제공하고있음. 2014년 2월 BMW, 이마트와의민간충전서비스를시작했으며최근현대차소나타와의멤버십서비스를확대중임 또한전력인프라공급도중요함. 수요전력량증가는전력시설및주변송신시설확대로이어질전망임. 충전시설인프라확장에따라전력수요증가가예상되어 2020년전기차전력예상인프라규모 ( 변전소, 송전철탑, 배전회선등 ) 는 1,750억원으로예상됨 전기자동차시장성장으로 2차전지관리시스템 (BMS, Battery Management System) 의중요성도커질전망임. BMS는 2차전지시스템자동제어, 잔여량검출, 교체시기예측, 불량전지사전검출등의역할을수행함 BMS는 2차전지에너지를안전하고효율적으로사용하기위해서는필수적인제품임. BMS시장규모는 2019년기준글로벌 122억달러 (CAGR 32%, 2014~2019F), 국내 7억달러 (CAGR 71.9%, 동기간 ) 로전망됨 125

132 에너지신산업 EV 인프라 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 무선충전전기자동차전기안전 무선충전전기자동차는불특정다수가사용하는범용설비로서전기와관련된안전대책이미흡할경우감전사고에대해매우취약한설비중하나임. 본내용에서는고주파 (20kHz) 를사용하는무선충전전기자동차의전기안전대책수립과관련된국내동향을분석함 무선충전시사용되고있는주파수는현재일반적으로사용되고있는상용주파 (60Hz) 의 300 배이상의고주파로 KS C IEC 등을이용한감전보호에대한연구가이루어져접촉전압 35V, 감전전류 60mA로정의된연구결과가발표된사례가있음 접지시스템과관련하여 20kHz 전력설비접지시스템분석에관한연구 에서는고주파무선충전으로인해인근설비에미치는영향을최소화하기위하여고주파차폐가가능한접지시스템을제안함. 또한, 지락사고발생시무선충전시스템특징으로인해지락사고전류가한정되는특징을고려하여지락사고에대한보호방안을제시한연구가진행되고있음 또한, 무선충전전기자동차의경우불특정다수가사용하는전력설비로지락, 단락등의사고가발생할경우대규모사고로확산될수있는위험요소를가지고있음. 이에따라해당설비의전기안전을확보하기위해각구간의상태를모니터링할수있는상태감시시스템을개발함 주요기능으로는전력계통의전압, 전류, 역률, 전력품질등의모니터링기능과지락, 단락등으로인한전기안전모니터링기능, 차량의최적운전을위해무선충전전력시스템부터차량까지의효율의모니터링기능을탑재하고있음 일본의무선충전기술트렌드 일본국토교통성이 2002년부터 차세대저공해차개발및실용화촉진프로젝트 를시행하여 2008년 2월부터하네다공항에서시험운행중에있음. 정차중도로에매립된급전장치에서비접촉으로급속충전하는방식을채택함 2009년 7월에개최된닛산의 첨단기술설명회-시승회 2009 에서전기자동차용정차중비접촉충전시스템을공개함 2015년 LEAF라는모델로 3.3kW급전기승용차상용화출시를준비중에있으며무선전력전송시주파수는 85kHz를적용함. 무선전력전송시공극은 10cm 정도이며이때효율은 85~89% 정도임 126

133 전략제품현황분석 미국의무선충전기술트렌드 미국버지니사에위치한 MTC Transformers가설립한에바트랜에서전기자동차를근접에서충전할수있는자기유도방식의 플러그리스파워 (Plugless Power)' 무선충전솔루션을출시하였음. 현시스템은배터리충전시약 20% 의에너지손실이발생하지만신차시판시 90% 이상으로에너지효율성을보완할계획임 델파이오토모티브는무선에너지전송기술공급업체인와이트리시티 (Witricity Corp.) 와제휴를통해가정용 / 상용무선충전인프라시스템개발계획을 2010년 10월에발표하여 2014년 2 월 WiT-3000이라는모델의무선전력전속모듈개발후일본도요타의프리우스모델에적용함. 해당무선전력전송용량은 3.3kW, 사용주파수 85kHz, 공극 10cm이며효율은약 89% 정도임 또한, Plugless Power사에서는 2011년부터 L2라는모델로전기승용차적용을위한무선전력시스템을개발하고있으며캐딜락 ELR, 쉐보레볼트등일부전기자동차에적용이가능한무선전력전송시스템의개발을목표로상용화를추진하고있음. 해당시스템의사양은무선전력전송용량 3.3kW, 공극거리 10cm, 모선전력전송주파수 85kHz임 국내외무선전력충전기술트렌드 현재개발되고있는대부분의무선전력전송기술은소형전자기기나전기자동차의충전에응용되는자기유도방식과자기공명방식을이용한근거리전송기술임. 이를다시전송전력으로구분하면스마트폰무선충전기와같은 10W 내외의소전력분야와전기자동차용무선전력충전기를포함하는수kW 이상의전력공급분야로나눌수있음 수 kw 이상의전력을송신하는분야도소전력무선전력전송분야와같이자기유도나자기공명방식이적용되고있음 MIT Spinoff인 WiTricity, 뉴질랜드 Auckland 대학의 Inductive Power Transfer(IPT) 기술에기반한 Qualcomm Halo와같은무선전력전송전문기업과 Toyata, Nissan, Volkswagen 등의완성차제조사를중심으로전기자동차용무선전력충전기술에관한연구가진행되고있음 국내에서는제주도스마트그리드 Smart Transportation 사업의일환으로 2013년 그린파워에서 3.3kW급무선충전시스템을개발하였고, 2014년에는이를쏘울전기자동차에도적용하였음. 향후전기자동차의보급활성화와편리함에대한시장의요구에따라무선전력충전기술의확대가예상됨 완성차회사인 Toyota, Volkswagen, Nissan 등에서는 2017~2018년경무선충전방식의전기자동차모델을출시한다고발표함. 미래의전기자동차는플러그를연결하지않아도주차만하면저절로충전되는편리한무선방식으로충전전력을공급받는것이대세가될것으로전망됨 127

134 에너지신산업 EV 인프라 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 테슬라 - 슈퍼차저 콤보타입의급속충전방식으로 85kWh의테슬라모델S의배터리를 20분에 50%(322km 주행가능 ), 40분에 80%, 75분에 100% 배터리충전가능함 식당, 쇼핑센터및카페에설치하여식사나휴식중에충전가능하고, 테슬라고객에게무료로제공됨 2015년미국 409개의슈퍼차저스테이션에 2,247개의슈퍼차저설치되었고, 유럽전역에 30 개의급속충전소설치 ( 노르웨이, 독일, 스위스, 네덜란드, 스페인, 오스트리아, 덴마크, 영국, 스웨덴, 이탈리아, 프랑스등 ) 급속충전인수퍼차저는 120 kw로 OBC를거치지않고직접배터리에충전됨. OBC로입력되기이전에고전압은정션박스에서분배가됨 혼다 - 전기자동차용스마트홈시스템 (HSHS) 구축 2011년사이타마시에서운영하는 2채의테스트하우스를마련했으며, 근래자가발전시스템과전력소비를최적화한 홈에너지매니지먼트시스템 (HEMS) 실험을위해미국캘리포니아주에서 혼다스마트홈시스템 (HSHS) 을적용한모델하우스를건축해공개함 실험의목적은에너지생성과소비최적화에대한연구이며, HSHS는재생가능에너지를스스로만들어내는것이가능하고, 매일출퇴근에사용되는 혼다피트EV 의충전등에필요한전기도직접생산함 BMW- 급속충전기및폭스바겐과의공동전기차충전소구축 BMW는보쉬와함께 SAE 콤보플러그시스템을채택하였으며, 이는 GM, 포드, 폭스바겐, 다임러등다른전기차회사들도선택한시스템임 테슬라의슈퍼차저시스템은 SAE 콤보플러그시스템과달라테슬라모델S와 BMW i3 사용자는서로상대측충전기를이용할수없음 2015년 1월에 BMW와폭스바겐이공동으로전기차충전소확충에나섰으며, 테슬라와달리모든전기차에개방하여전기차수요를확대하는계기로삼음 BMW i3와폭스바겐 e골프는 1회충전으로약 80마일을운행할수있어통근용으로마케팅하고있지만충전소를구축해중 장거리시장까지수요를확대한다는전략임 128

135 전략제품현황분석 미쯔비시 - 판매점에전기차충전기설치 2016년 3월까지일본전역에 700곳의대리점에 24시간사용이가능한전기자동차와플러그인하이브리드자동차용급속충전기를설치하였음 미쯔비시가서비스스하는급속충전기는 30분에약 80% 가충전됨 미쯔비시의충전기설치는주력품목인전기자동차의보급과판매를확대하기위한것으로분석됨 (2) 국내업체동향 스마트그리드구축 스마트그리드의성공적인구축에 2030년까지총 27조 5000억원이소요될것으로전망이며, 이중정부는 2조 7000억원이 R&D자금을투자하고민간이 24.8조원을매칭해투자재원을확보할계획임 세부적으로는 5대추진분야의핵심기술개발, 표준및인증, 보완기술등기술개발투자에 7조원투자, SG 구현을위한전력인프라 통신에너지등에투자하고전기차, 전기차충전기, AMR IHD, 전력저장장치등의보급지원등핵심제품보급등인프라구축에약 20조 5000억원을투자할계획임 지능형운송 (Smart Transportation) 1단계사업모델로전기차부품소재사업, 충전인프라및서비스사업, 소형전기차등을꼽았고 2단계에서는전기차배터리임대및재생사업, V2G(Vehicle to Grid) 서비스사업, 중대형전기차분야를, 3단계에서는차세대전기차부품소재사업과진화된전기차모델을제시하고있음 아파트단지전기자동차충전시스템 POSCO ICT는포스코건설과함께아파트단지에설치될전기자동차충전시스템특허를출원했음 포스코건설은전기자동차의보급추이를지켜보면서이기술을향후분양예정인영종하늘도시 A12블록단지에적용하고, 점차적용범위를넓힐계획임 시스템작동원리는비접촉식 (RF) 카드를통해입주민정보를자동으로입력받거나사용자가아파트동-호수와비밀번호를집적입력하면단지관리서버와통신해입주민여부를확인함 사용자인증과정이끝나면즉시충전이시작되고, 충전이완료되면전기자동차충전기의공급전원을차단하며, 사용한전력량을단지내관리서버로전송하는방식의기술임 129

136 에너지신산업 EV 인프라 신재생에너지와에너지저장장치 (ESS) 를결합한전기차충전소보급 GS그룹이신재생에너지와에너지저장장치 (ESS) 를결합한전기차충전사업에진출계획이며, 사업진출을위해최근서울시등과사업협력방안을논의한것으로확인되고있음 GS칼텍스는기존에보유한가스충전소 주유소등에전기차충전설비를설치한다는계획이며, 5~30kW 규모의연료전지와소규모태양광발전설비로전기를생산해공급하는한편남는전기를 ESS에저장해안정적으로충전설비를운영한다는목표임 연료전지는다른신재생에너지와달리필요할때바로전기를생산할수있어 ESS 용량이그렇게크지않아도된다는장점이있음 대용량충전설비 배터리포메이션 (Battery Formation) 은배터리의최소단위인전지 (Cell) 를생산하는공정의마지막단계로, 활성화되지않은방전상태의전지를충 방전하여전지로써의기능을갖도록활성화시키는공정임 배터리포메이션기기 - 배터리포메이션기기는배터리충 방전기라고도하며, 다수의전지를동시에동일한공정으로작업할수있도록공간효율성을높이기위해 Stack 형식으로제작된경우가대부분이며, 제품에따라수십, 수백개의채널을지원하므로동일한프로세스로대량의전지를생산하기에적합함 배터리포메이션소프트웨어 - 배터리포메이션소프트웨어는작업스케줄링부터작업에대한제어및실시간모니터링, 향온조연동제어, 충방전시스템연동제어등의기능을수행함 - 또한모든정보를 DB에저장하여 DB연동을통한검색을제공함. 배터리포메이션소프트웨어의기능은대용량배터리충전시설운영관리시스템에적용될수있음 스케쥴편집기 - 배터리의 Cell에적용할공정시간설정이기능함 모니터링프로그램 - 충전기상태및 Cell의상태를실시간으로표시하며, 주변장치와의통신을통해부가정보를표시함 - 작업자는특정 Cell에조건을설정하거나작업을시작, 중지, 일시정지등의명령을하달할수있으며, 모니터링정보는모두해당 DB에저장됨 결과분석프로그램 - 충방전완료후, 생성된데이터에대한분석기능을제공하며, 데이터는시간순으로정렬이되며그래프로도확인이가능함 130

137 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 세계적추세인전기자동차보급과함께전기자동차인프라구축을위한정책을각지자체에서다양하게펼치고있음. 각지자체별로수행하고있는전기자동차인프라구축주요정책을살펴보면다음과같음 서울특별시는 2018년까지전기자동차 5만대를보급하고누구나사용할수있는 500기의충전기 ( 중 급속 ) 를시전역에구축하는로드맵을수립함 서울시등록차량 250만대가운데 2% 를전기자동차로바꾼다는계획으로이를위해전기자동차대량보급추진단을꾸려추진할계획임 [ 서울시전기자동차보급주요정책 ] 구분 대량보급추진단운영 주요내용 동구매, 금융상품개발, 충전인프라구축, 택시 버스 영업용차량대 상전기자동차교체등 관용전기자동차보급 2017 년신차구매물량 50% 전기자동차구매의무화 제작사의무판매 2017 년신차판매물량 5% 의전기자동차의무화 충전기설치의무화 공동주택 대형건물신축시주차면 5% 의충전기설치의무화 전기자동차전용판도입 고속도로통행료감면및공영주차장요금면제 서울형전기차특화단지조성 서울대, G 밸리, 에너지자립마을대상전기자동차통합운영모델개발 * 자료 : 전자신문, 민간 공공대상전기자동차 3만 5,000대를포함해전기택시 (1만대), 전기버스 (2,400대) 등을단계적으로보급하기로함. 이를위해국내전기자동차충전전문업체인시그넷시스템즈 중앙제어 피앤이시스템즈 코디에스등과업무협약을맺고협력체계를구축할것임 부산광역시는대기질개선과지역경제활성화를위해기업 법인 소상공인등을대상으로전기자동차보급사업을시행하고있음. 2014년상반기 74명의전기자동차구매자에게는전기자동차구입보조금 2,300만원 ( 국비 1,500만원, 시비 800만원 ) 과전액국비로지원되는 700만원상당의완속충전기설치를지원함 그리고전국최초로배터리교환형전기버스의상업운행을추진하고있음. 배터리를자동으로교환하는방식 (QCM) 의전기버스 2대를도입해해운대구우동벡스코에서해운대해수욕장까지노선에투입할계획임 131

138 에너지신산업 EV 인프라 광주시는전기자동차민간보급뿐아니라급속충전소와일반충전소확대를최우선과제로전기자동차인프라확충을추진하고있음 2013년말기준광주시에등록된전기자동차는모두 61대인데향후 4년내관용차 300여대를 100% 전기자동차로교체할계획임. 광주시본청과직속기관, 산하사업소가보유하고있는전체관용차량은 373대인데, 전기자동차로교체할수없는트럭등을제외한모든승용차는전기자동차로교체하겠다는구상임 제주특별자치도는기후변화에대응하고에너지자립을달성하기위해 Carbon Free Island Jeju by 2030 구축계획을수립하였음. 제주를풍력등신재생에너지만을사용하고교통수단을전기자동차로교체하여탄소없는섬으로조성하는것을목표로함 이계획은 2012년까지탄소없는섬시범모델구축, 2020년까지탄소없는섬기반구축, 2030년까지탄소없는섬조성하는총 3단계로추진될계획임 [ Carbon Free Island Jeju by 2030 구축단계별추진계획 ] 단계목표년도목표내용 1 단계 2012 년 2 단계 2020 년 탄소없는섬시범모델을구축탄소없는섬구축의기반을조성 2012년까지하기위해제주도남단에위치한섬인가파도를탄소없는섬으로우선구축신 재생에너지로제주도내에서소요되는전력의 50% 를공급하고, 스마트그리드를확대하며, 전기자동차운행 3 단계 2030 년탄소없는섬을조성화석연료사용없는세계적녹색성장도시구축 * 자료 : 전자신문, 전기자동차보급을촉진하기위해공공부문, 렌터카등대중교통부터우선전기자동차를 도입 운영하고자하며, 특히 2017 년까지공공부문 ( 대중교통등 ) 은 100% 전기자동차로대 체할것임 [ 제주특별자치도의전기자동차대체목표 ] 단계목표년도비율 (%) 대수 ( 대 ) 내용 1 단계 2012 년 10 29,000 공공기관및렌터카중심 2 단계 2020 년 30 94,000 버스, 렌터카등민간중심 3 단계 2030 년 ,000 상용전기자동차 * 자료 : 전기자동차산업동향과대구의육성가능성분석,

139 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 EV 인프라기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 17) 을살펴보면연도별로출원경향이감소를하고있어 2013년이후 EV 인프라관련기술개발급감 각국가별로살펴보면미국과한국은 12년이후, 일본은 11년이후감소추세, 유럽은출원건수를유지하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면미국이 43.3% 로최대출원국으로 EV 인프라기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 32.1% 한국이 16.5%, 유럽이 8.0% 의출원비중을보이고있음 [ EV 인프라분야연도별출원동향 ] 17) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 133

140 에너지신산업 EV 인프라 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원이감소하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이증가와감소를반복하는추세 외국인의출원비율은아직크진않지만향후국내시장에대한해외기업의시장진출시기에따라출원비율증가할가능성이있음 일본의출원현황은감소하는출원경향을보이며, 자국인위주의특허출원을하고있는것으로나타남 미국의출원현황은 13년이후급감하는출원경향을보이고, 상대적으로외국인의출원비율이비슷한것으로분석됨 유럽의출원현황은출원건수가많지않으며증가와감소를반복하는추세를보이고있으며, 출원인대부분이비유럽인으로미국과일본출원인의비중이높은것으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 134

141 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 EV 인프라분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 18) 를통하여살펴본결과 EV 인프라분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 1,073건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B60L가 304건, H02M가 69건으로다수를차지 이외에 G06Q 67건, H01M 65건, H01F 31건, G01R 15건, G06F 13건, H01R 12건, B60K 10건순으로기술이투입되어있어 EV 인프라분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 A45D과 A23L 기술분야의수명이 10년으로가장긴것으로나타났으며, A61Q 기술분야는 2년으로가장짧은것으로분석 [ EV 인프라분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 19) G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 H02H 비상보호회로장치 7 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 G01N 재료의화학적또는물리적성질의검출에의한재료의조사또는분석 9 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 A61B 진단 ; 수술 ; 개인식별 9 년 H02S 적외선, 가시광선또는자외선의변환에의한전력의발생, 예. 광전지 7 년 G08C 측정치, 어신호또는유사신호를위한전송방식 7 년 18) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 19) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 135

142 에너지신산업 EV 인프라 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 B60L 분야로나타났으며, H01M, G06Q 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B60L 분야와융합된기술은 G06Q, H02M, H01M 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, H02M 분야와융합된기술은 H01L, H02H 기술로분석 [ EV 인프라분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 일본과한국출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면 LS산전 이다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은주로자국에출원건수가높은것으로나타남 일본출원인으로는 TOYOTA MOTOR CORP, HONDA MOTOR CO LTD, TOYOTA INDUSTRIES CORP이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 미국출원인인 GE, WiTricity Corporation이다수의특허를확보하고있음 136

143 전략제품현황분석 또한, 한국기업인 LS산전 이 3극패밀리수가 56건으로다국적시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 일본의 TOYOTA MOTOR CORP, 미국의 GE, WiTricity Corporation 등이다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 미국기업인 WiTricity Corporation가 61.2으로가장높게나타났으며, 무선충전관련원천기술을보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 LS 산전 한국 % 21% 21% 9% 한국 자동차용충전기 TOYOTA MOTOR CORP 일본 % 27% 60% 13% 일본 충전시스템 PANASONIC CORP 일본 % 7% 82% 10% 일본 자동차용충전 GE 미국 % 47% 36% 4% 미국 충전시스템 HONDA MOTOR CO LTD 일본 % 38% 56% 4% 일본 충전시스템 TOYOTA INDUSTRIES CORP 독일 % 0% 100% 0% 일본 충전시스템 WiTricity Corporation 미국 % 100% 0% 0% 미국 무선충전시스템 DENSO CORP 일본 % 22% 78% 0% 일본 자동차용충전기 현대자동차주식회사 한국 % 0% 0% 0% 한국 충전시스템 SANYO ELECTRIC CO LTD 일본 % 44% 36% 20% 미국 충전시스템 137

144 에너지신산업 EV 인프라 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은 LS산전 ( 주 ) 의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는주식회사피엠그로우의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대자동차, 한국전력공사, 현대모비스, LS산전 ( 주 ), 한국케이디엔주식회사, 주식회사만도, 주식회사케이티등이있으며, 중소기업의주요출원인은주식회사리버트론, 주식회사글로쿼드, 주식회사경신등등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전기연구원, 한국철도연구원, 자동차부품연구원, 전자부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은한국항공대학교, 한국과학기술원, 국민대학교, 광운대학교, 가천대학교의출원이높은것으로분석 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 138

145 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 EV 인프라분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나전력공급설비, 충전기, 인터페 이스, 충전인프라정보시스템등의대부분의분야에서중소기업의역할은중간수준이상으로중 소기업의경쟁력이높은것으로분석됨 [ EV 인프라분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업 중소기업 참여영역 중소기업 참여정도 전력공급설비 전원공급을위한전기설비로전력량계, 배선, 분전반, 차단기등 한국전력공사, 현대중전기 ( 주 ) 선도전기 ( 주 ), ( 주 ) 광명전기, ( 주 ) 비츠로시스 전력량계, 배선, 분전반, 차단기등의설비 충전기 전원을공급받아전기자동차에전기를제공하는시설 삼성 SDI( 주 ) 피엠그로우, 벽산파워 ( 주 ), 코디에스 이차전지소재 ( 배터리팩 ), 제품제조 / 전기자동차충전인프라운영관리시스템개발 인터페이스 충전기와전기자동차를연결해주는케이블등중개장치 LS 산전 유라코퍼레이션, 주식회사경신 충전기와전기자동차를연결해주는케이블충전플러그 충전인프라정보시스템 충전기이용상태정보및위치를수집하여이용자에게제공하고충전기운영상태, 사용자관리및충전자료통계화등 LS 산전 피엠그로우, ( 주 ) 대경엔지니어링, 중앙제어주식회사 충전인프라운영관리시스템 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 139

146 에너지신산업 EV 인프라 나. 중소기업기술수요 EV 인프라분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 EV 인프라분야중소기업은급속충전및충전인프라정보시스템과관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는 EV 인프라의기능과관련된핵심기술이므로중소기업도이분야에관심이높은것으로분석됨 [ EV 인프라분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 전력공급설비 전기자동차의급전라인전력공급시스템 EV 인프라 충전기인터페이스충전인프라정보시스템 대용량직류 - 직류컨버터를활용한직류배전망용전기자동차다기능충전 장치 전기자동차의무인충전전원공급제어시스템및방법 전기자동차의충전을위한인 - 케이블제어장치전기자동차배터리용케이블접속단자 전기자동차충전인프라통합관리장치전기자동차의최적충전시스템및충전방법전기자동차충전소에서의자동차충전을위한동적우선순위부여방법다중충전 - 과금시스템및방법 140

147 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 EV 인프라기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 EV 인프라기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 8개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : EV 인프라기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 20) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 21) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 EV 인프라기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 20) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 21) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 141

148 에너지신산업 EV 인프라 [ EV 인프라분야키워드클러스터링 ] [ EV 인프라분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 Quick Charger Compact and modular electric power supply with multiple converters, in particular for quick charging terminals for electric vehicles 클러스터 02 Charger Station CONNECTION BETWEEN A CHARGING STATION AND AN ELECTRIC VEHICLE 2. CHARGING STATION FOR ELECTRIC VEHICLES HAVING NETWORK STABILIZATION 클러스터 03 Wireless Wireless Charger 2. SYSTEM FOR WIRELESS POWER TRANSFER TO A VEHICLE, METHOD FOR METAL ARTICLE DETECTION IN SAID SYSTEM, METHOD FOR POSITIONING THE VEHICLE AND FOR DEFINING DIRECTION FOR OPTIMAL POSITIONING OF VEHICLE 클러스터 04 protect PROTECTION SYSTEM AGAINST REVERSE BATTERY CONNECTION 142

149 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 05 SOC Control system and method for electric vehicle charging station considering electric load pattern of associated distribution transformer 클러스터 06 클러스터 07 MANAGING 9-12 Connect IN-VEHICLE MOUNT TYPE BATTERY CHARGING SYSTEM, MANAGING SERVER, MANAGING SERVER CONTROL METHOD, AND PROGRAM 1. CONNECTION BETWEEN A CHARGING STATION AND AN ELECTRIC VEHICLE 2. SYSTEMS AND METHODS FOR AUTOMATIC CONNECTION AND CHARGING OF AN ELECTRIC VEHICLE AT A CHARGING STATION 클러스터 08 DATABASE EXCHANGE PRICE SETTING DEVICE, EXCHANGE PRICE SETTING METHOD, PROGRAM AND RECORD MEDIUM [ EV 인프라분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 급속및완속충전시스템 Quick Charger 요소기술 02 무인충전시스템 Auto Charger 요소기술 03 충전데이터베이스구축 DATABASE 요소기술 04 SOC 정보제고시스템 SOC 요소기술 05 충전장치보호기술 protect 요소기술 06 복수차량충전기술 Charger 요소기술 07 비접촉식충전기술 Wireless 요소기술 08 충전인프라관리구축 Charger Station 143

150 에너지신산업 EV 인프라 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ EV 인프라분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 급속및완속충전기술 기술수요조사, 전문가추천 전력양방향전송수단케이블 키워드클러스터링 전기차충전기 충전장치보호기술 과충전및부하방지기술 기술수요조사, 키워드클러스터링 기술수요조사, 전문가추천 비접촉식충전기술 키워드클러스터링 충전용통신제어시스템 기술수요조사, 전문가추천 충전인프라관리시스템구축 키워드클러스터링 충전가격책정시스템 전문가추천 인프라구축 충전페어링기술 DB 구축광고제공 복수차량충전기술 키워드클러스터링 기술수요조사, 키워드클러스터링, 전문가추천 키워드클러스터링 SOC 정보시스템 키워드클러스터링 무인충전시스템 충전이상진단 사용자자동인식기술 전문가추천 기술수요조사, 키워드클러스터링 144

151 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ EV 인프라분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 급속충전기술 양방향전력전송 (V2G) 이가능한스마트그리드 연계기술을포함한급속충전기술 전기차충전기 충전장치보호기술 급속충전에서발생가능한과부하로부터자동차및충전장치를보호하는기술 충전인프라관리시스템구축 다수의충전기를효율적으로관리하는시스템구축 인프라구축 충전가격책정시스템 급속, 완속, 기타인프라사용에대한가격책정및광고연계시스템구축기술 복수차량충전기술 동시에다수의차량을안정적으로충전할수있는기술 무선충전시스템 사용자자동인식기술 자동으로사용자를인식하여사용자편의제공을위한기술 145

152 에너지신산업 EV 인프라 6. 기술로드맵기획 가. EV 인프라기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제사용자자 동인식기술시함으로써중소기업의기술개발방향성을제시 146

153 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ EV 인프라분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 전기차충전기 급속충전기술 충전장치보호기술 양방향전력전송 (V2G) 이가능한스마트그리드연계기술 지락, 과부하및단락호보 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 고효율전력변환및계통연계기술 (AC/DC, DC/AC) 자동충 방전모드제어기술 안정성인증 방수등급 (IPX4 이상 ) 임이분리방지위한보호장치물리적, 전기적보호장치 최종목표 안정적이고, 고속충전이가능한자동차충전기제작 충전인프라관리시스템구축 데이터보안및충전서비스운영기술 고장및이상진단등문제점수집 지속적인운영가능한시스템구축 실증및표준화 홈충전및대형충전소의종합적인인프라관리시스템구축 인프라구축 충전가격책정시스템 전기사용량데이터구축및가격책정알고리즘 사용량데이터베이스구축 사용량에따른가격책정알고리즘구축 실증및표준화 합리적인충전가격책정시스템구축 복수차량충전기술 전력공급부의모듈화 ( 채널당 6.6kW) 3 대이상 10 대이상 실증및표준화 전력공급부의모듈화를통한충전대수확장 무인충전시스템 사용자자동인식기술 정확한사용자인식기술 10% 5% 1% 오류율 1% 이하 147

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155 전략제품현황분석 건물일체형 신재생에너지시스템

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157 전략제품현황분석 건물일체형신재생에너지시스템 정의및범위 건물일체형신재생에너지시스템기술은건축물의에너지자립을위해신재생에너지를건물외피또는설비시스템과접목시킨에너지생산시스템을구축하여, 에너지생산량및에너지이용효율을극대화할수있는건물일체형태양광발전시스템 (BIPV : Building Integrated Photovoltaics) 기술등을의미 건물일체형신재생에너지시스템은 BIPV, 지열, 태양열, 풍력, 시스템통합으로구분되며, 개별신재생에너지원관련기술전반이포함됨. 복합시스템기술은이용효율의극대화를위해이종의신재생에너지원을건물에복합적용하는기술을의미하며태양광 태양열겸용패널기술, 태양열 지열축열저장장치통합기술, 풍력 태양광전력량통합화기술등이있음정부지원정책 중장기신재생에너지보급목표 (2035 년, 11%) 달성을위한신재생에너지공급의무화 (RPS) 제도의의무비율을지속적으로강화하고있으며, 12년신재생에너지공급의무화 (RPS) 도입이후 14년 12월말기준, 신규신재생발전설비 8,679개소, 3,485 MW를보급 22) 신재생에너지개발과이용 보급촉진법을근거로정부주도의정책을통하여건물일체형태양광발전설비의보급활성화를추진하고있어건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈은 2020년에약 8억달러에해당되는규모로전체태양광시장에서초고속성장할것으로예상중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 정부주도를기반으로한활발한시장형성 기존창호및건축기술과태양광등의기술결합으로 인한창호및신재생에너지시장활성화 정부보조금없이사용자의자체적인소비는미비 지속적인유지관리로인한 A/S 팀필수 기회 (Opportunity) 위협 (Threat) 태양광, 지열, 태양열, 소형풍력등건축물융복합이유리한스마트신재생에너지시스템분야의기술개발및제품화가활발히진행 정부의지원및규제그리고지속가능한발전에대한요구가증가함에따라스마트신재생에너지시스템의발전이가속화 국내대기업은건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 건 물복합기술개발과가격및기술경쟁력확보를위해 계열사와공급망을형성 중소기업의시장대응전략 여러단계중모듈및전력변환장치와같이건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 를구성하는세부 기술단계에참여하여이에대한경쟁력만갖춘상태로, 중소기업간또는대기업중소기업간의상생 모델구축이필요 151

158 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 핵심기술로드맵 22) 에너지관리공단신재생에너지센터,

159 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 건물일체형신재생에너지시스템기술은건축물의에너지자립을위해신재생에너지를건물외피또는설비시스템과접목시킨에너지생산시스템을구축하여, 에너지생산량및에너지이용효율을극대화할수있는건물일체형태양광발전시스템 (BIPV : Building Integrated Photovoltaics) 기술등을의미 자료 : 구글홈페이지이미지 ( [ BIPV 시스템의이미지 ] 정부는국가에너지전략의핵심을소비효율화와함께청정에너지의확대에두고있으며, 각종보급사업과지원제도를통해 2011년기준 2.75%( 이중폐기물이 67.54% 를차지 ) 인 1차에너지원중신재생에너지원의비율을 2035년까지 11% 로기존목표유지 23) 정부는그린홈 100만호보급사업 24) 을추진하여신재생에너지설비의설치비일부를지원해주고있으며, 2015년 11월에발표한 2030년에너지신산업확산전략 25) 에따르면 2025년부터국내신축되는건물이모두제로에너지빌딩으로건축되어야한다고발표 정부정책전략에따라건물에너지자립을위한신재생에너지이용은불가피하며, 공공건물을시작으로건축물에신재생에너지사용은의무화되고, 신재생에너지인증제도추진과단계별신재생에너지공급 이용의무비율이지속적으로강화 정부에서는 2025년부터제로에너지건물을의무화할계획이며, 건물단위에서제로에너지건물을달성하기위해서는패시브기술과액티브기술및신재생에너지기술의접목이필수적임 23) 제 2 차국가에너지기본계획, ) 그린홈 100 만호보급사업 : 에너지관리공단에서추진하고있는사업으로태양광, 태양열, 지열, 소형풍력, 연료전지등신재생에너지설비를주택에설치할경우설치비의일부를정부가보조해주는사업 25) 2030 년에너지신산업확산전략 : 산업부는최근新기후체제출범에대응해에너지산업의패러다임전환이요구되고있으며온실가스감축의실질적대안으로 에너지신산업 을주목하고있음에따라에너지신산업에대한국내기업의과감한투자촉진을위해지난 2015 년 11 월 23 일에 2030 년미래비전을포함한, 에너지신산업중장기확산전략 을발표 153

160 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 나. 범위 (1) 제품분류관점 건물일체형신재생에너지시스템은 BIPV, 지열, 태양열, 풍력, 시스템통합으로구분되며, 개별신재생에너지원관련기술전반이포함됨. 복합시스템기술은이용효율의극대화를위해이종의신재생에너지원을건물에복합적용하는기술을의미하며태양광 태양열겸용패널기술, 태양열 지열축열저장장치통합기술, 풍력 태양광전력량통합화기술등이있음 BIPV 시스템의세부제품은내장블라인드구성유리, 태양광발전차양장치, 태양광발전창호시스템, 건물일체형태양광발전 (BIPV) 이중외피시스템, 투광형태양광이중외피, 벽면일체형태양광발전시스템등이있음 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 건물일체형신재생에너지시스템 BIPV BIST 26) BIPVT 27) 태양전지 (Photovoltaic cell) 모듈을건축외장재용으로건자재화하여건물외피에적용함으로써태양전지를건물외피에별도로부착하는방식에비하여경제성을확보하는기술. BIPV 기술은태양전지자체의효율및내구성향상기술과건물과의일체화기술, 시스템기술로구분할수있음 BIPV 와유사하게태양열집열기 (solar collector) 를건축외장재로건자재하여건물외피에적용하는기술 태양전지와태양열집열기를통합한기술로하나의모듈로전기와열을동시에생산할수있는기술 (2) 공급망관점 건물일체형신재생에너지시스템은태양광산업, 제로에너지빌딩산업, 에너지프로슈머산업등과 밀접한관련이있음 26) BIST : Building Integrated Solar Thermal Systems 27) BIPVT : Building Integrated Photovoltaic-Thermal 154

161 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 정부의적극적인지원을바탕으로기업의신규참여와투자가대폭확대되고있는상태로, 관련기업체수는 2008 년 134개에서 2013 년 245개로, 고용인원은 2008 년 6,496 명에서 2013 년기준 11,962 명으로증가 매출액은 2008년 3.27조원에서 2013년기준 7.5조원으로약 2.3배성장하였으며, 특히태양광분야의대기업및중소 중견기업의참여빈도가활발 28) 정부는중장기신재생에너지보급목표 (2035 년, 11%) 달성을위한신재생에너지공급의무화 (RPS) 제도의의무비율을지속적으로강화하고있으며, 12년신재생에너지공급의무화 (RPS) 도입이후 14년 12월말기준, 신규신재생발전설비 8,679개소, 3,485 MW를보급 29) 태양열시스템은급탕을위한지열시스템또는태양광모듈겸용사용관련기술개발이이뤄지고있으며, 현재관련중소기업은하이브리드구축기술력취약으로, 관련기술력확보를통한경쟁력강화가필요 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 분야는세계적으로기존업체간원가경쟁력확보를위한규모경쟁, 정부의지원을받는중국업체의저가공세, 유럽주요국의잇따른정부지원축소계획으로인해시장이악화되는등관련시장규모가정부정책과원가에의존성이높은산업 신재생에너지개발과이용 보급촉진법을근거로정부주도의정책을통하여건물일체형태양광발전설비의보급활성화를추진하고있어건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈은 2020년에약 8억달러에해당되는규모로전체태양광시장에서초고속성장할것으로예상 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 분야는모듈의설계 시공 관리의공급망을모두갖춘업체가시장을선점해나갈것으로예측되며, LG하우시스, KCC, 한화L&C, 이건창호등의업체들이태양광발전창호시스템, 건물일체형태양광발전 (BIPV) 이중외피시스템, 투광형태양광이중외피, 벽면일체형태양광발전등이가능한고기능제품개발을통하여건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 시장공략을강화하고있는상황 국내대기업은건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 건물복합기술개발과가격및기술경쟁력확보를위해계열사와공급망을형성 중소기업은여러단계중모듈및전력변환장치와같이건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 를구성하는세부기술단계에참여하여이에대한경쟁력만갖춘상태로, 중소기업간또는대기업중소기업간의상생모델구축이필요 28) 신재생에너지코리아 - 산업통계, ) 에너지관리공단신재생에너지센터,

162 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 (2) 산업의구조 후방산업은 BIPV 제품의소재가되는태양전지소재산업및유리산업, 건축자재산업등이있을수있고, 신재생에너지금융지원산업등으로구성됨 전방산업으로서신재생에너지산업, 태양광산업, 태양열산업, 분산발전산업, ESS(Energy Storage System) 산업, 에너지신산업, 제로에너지빌딩산업등으로구성 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야산업구조 ] 후방산업 건물일체형신재생에너지시스템 분야 전방산업 태양전지소재산업, 건축자재산업, 유리산업, 신재생에너지금융지원산업 건물일체형태양광 (BIPV) 기술건물일체형태양열 (BIST) 기술건물일체형태양광열 (BIPVT) 기술 신재생에너지산업, 태양광산업, 태양열산업, 분산발전산업, ESS 산업, 에너지신산업, 제로에너지빌딩산업 156

163 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 분야는모듈의설계 시공 관리의공급망을모두갖춘업체가시장을선점해나갈것으로예측되며, LG하우시스, KCC, 한화L&C, 이건창호등의업체들이태양광발전창호시스템, 건물일체형태양광발전 (BIPV) 이중외피시스템, 투광형태양광이중외피, 벽면일체형태양광발전등이가능한고기능제품개발을통하여건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 시장공략을강화하고있는상황 국내대기업은건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 건물복합기술개발과가격및기술경쟁력확보를위해계열사와공급망을형성 중소기업은여러단계중모듈및전력변환장치와같이건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 를구성하는세부기술단계에참여하여이에대한경쟁력만갖춘상태로, 중소기업간또는대기업중소기업간의상생모델구축이필요 독일은연방정부주도로 BIPV 관련법이생겨나는추세로, Arnold는 1998년이후기존진공유리사이에태양광모듈을삽입한 Voltarlux제품을개발 생산하고있으며, Alwitra는기존건축물지붕의덮개형태양광지붕시스템을개발하였음. Colexon, Sun energy, Alwitra, Schuco, Sheuten 등의업체도관련산업에참여 중국정부의정책적지원으로 BIPV 태양광발전산업이주요부분으로성장하고있으며, 약 140여개기업이 BIPV 산업에참여하고있음. 관련업체는고효율및투명 BIPV 모듈, 에너지저장장치및관련부품기술개발에참여하고있으며, 특히결정실리콘생산과비결정박막배너리생산참여업체가대다수임. 대표기업으로는선전진강, 바오딩잉리, 상하이린양, 우시상더등으로미국및유럽시장에진출 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 건물일체형태양광 (BIPV) 기술 건물일체형태양열 (BIST) 기술 건물일체형태양광열 (BIPVT) 기술 주요품목및기술 Roof top type, balcony type, curtain wall type, sunshade type, wall type 지붕대체형집열기, 벽면부착형집열기 태양광발전 + 온수생산태양광발전 + 온풍생산 해외기업 Arnold, Alwitra, Colexon, Sun energy, Alwitra, Schuco, Sheuten 시장진입초기단계 시장진입초기단계 국내기업 에스에너지, 동진세미켐, 삼성 SDI, 이건창호, LS 산전, KCC, Solartech, 경동솔라, 다이솔티모, 디엠에스, 상보, 이엔이시스템, 알루이앤씨, KN 월덱스, 우리솔라 한국에너지기술연구원등에서연구단계 한국에너지기술연구원, 공주대등에서연구단계 157

164 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 다. 전후방산업환경 신재생에너지산업은정부의적극적인지원을바탕으로기업의신규참여와투자가대폭확대되고있는상태로, 관련기업체수는 2008 년 134 개에서 2013 년 245 개로, 고용인원은 2008 년 6,496 명에서 2013 년기준 11,962 명으로증가 매출액은 2008년 3.27조원에서 2013년기준 7.5조원으로약 2.3배성장하였으며, 특히태양광분야의대기업및중소 중견기업의참여빈도가활발 30) 국내외적으로신재생에너지분야는태양광과풍력을중심으로정부정책과시장규모가형성되어있으며, 건축산업에서는태양광, 지열, 태양열, 소형풍력등건축물융복합이유리한스마트신재생에너지시스템분야의기술개발및제품화가활발히진행 2015 년 1,063 억달러, 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 700억달러로추정 31) 된세계태양광산업은정부의지원및규제그리고지속가능한발전에대한요구가증가함에따라스마트신재생에너지시스템의발전이가속화되고있으며, 대기업의참여도가증가 30) 신재생에너지코리아 - 산업통계, ) Clean Energy Trends, 2012, NanoMarkets,

165 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 2015년 11월 30일부터 12월 13일까지프랑스파리에서열린제 21차유엔기후변화협약당사국총회 (COP 21) 32) 에서는교토의정서가만료되는 2020 년이후모든나라에적용될새로운기후변화대응체제를세우는것을목표로하고있으며, 구속력있는온실가스감축안이마련됨에따라신재생에너지에대한중요성이더욱강조될것으로전망 세계신재생에너지시장규모는 2013년 3,124억달러, 2014년 3,562억달러에이르며, 연평균성장률 24.7% 로급성장하고있는추세 세계태양광설치용량은 2012 년 97 GW에서 2020 년 331 GW까지확대될예정 33) 으로 2014년이후에도각국의태양광확대정책및일부국가의그리드패리티 (Grid Parity) 34) 도달로시장이꾸준히성장할것으로전망 세계건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 시장은 2012년에 MW 설치용량을달성하였으며, 2013년부터 2019년까지연평균 18.7% 성장하여 2019년에 1.15 GW 설치용량을달성할것으로예측 루프탑 (rooftop), 커튼월 (curtain wall) 및건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 창형태로적용되는건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 방식은 2012년기준으로루프탑설치방식이 67% 를차지하였으나, 커튼월방식이 2019년까지가장빠른성장율을보일것으로예측 35) [ 건물일체형신재생에너지시스템의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 7,000 11,700 17,700 24,210 32,995 43, * 자료 : NanoMarkets, 2012, 2018 년부터는 2 차함수회귀추정 세계태양열집열기누적설치용량은 2012 년까지 GWth 이며, 58개국에 백만 m 2 면적의집열기가설치되어있으며, 이중에서중국이 GWth로최대설치국가이고, 유럽이 42.8 GWth, 미국과캐나다가 17.2 GWth 설치되어, 중국과유럽이전세계설치량의 83% 를차지 36). 2014년까지의누적설치용량은 406 GWth로 2013년대비 8.8% 증가 37) 32) 유엔기후변화협약당사국총회 (COP 21, Conference of the Parties 21) : 지구온난화방지를위해온실가스의인위적방출을규제하기위한협약의이행상황을정기적으로검토하고효과적인이행촉진을위한최고의사결정기구 33) GBI Research, ) 그리드패리티 (Grid Parity) : 화석연료발전단가와신재생에너지발전단가가같아지는시기 35) Transparency Market Research, ) IEA Solar Heating and Cooling, ) RENEWABLES 2015 GLOBAL STATUS REPORT, REN21,

166 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 나. 국내시장 국내적으로에너지저소비형건축물및신재생에너지를적용한에너지자립건축물에대한수요가증가하고있으며, 미래의에너지의고갈과기후변화에대응하기위하여건축물에서의스마트신재생에너지시스템의수요가지속적으로확대될전망 2020 년까지그린홈 100만호보급을목표로태양광, 태양열, 지열, 소형풍력, 연료전지등의신재생에너지설비를주택에설치할경우설치비의일부를정부가보조지원함에따라신재생에너지시장의지속적인확대예상 국내신재생에너지시장규모또한연평균성장률 24.7% 로 2014년약 15조원에이르며, 2018년약 22조원의시장규모로성장할것으로예상 국내에서 2035 년까지신재생에너지 11% 보급목표달성을위해서는총 154조원의투자필요하며, 정부재원은기술개발, 보급, 융자등에 2035년까지총 30조원소요전망, 보급목표를달성할경우, 원유수입대체효과는약 36조원, 온실가스감축량은 11억톤 (CO 2 기준 ) 및 130만명의고용효과를달성할것으로예측 38) 국내태양광산업의규모는대내외여건악화로 2010년기준약 5조 9천억원에서 2011년 5조 6천억원수준으로소폭감소하였으며, 국내외환경과현정부정책으로인해단기적으로 2015 년까지연평균 5% 정도소폭증가하거나현상태를유지할것으로전망 연평균 5% 성장률을가정할경우, 단기적으로는 2015 년총매출규모는약 7조 5천억원수준을예상 39) 국내태양광보급용량은 2014년말기준으로 2,481 MW에달하며, 최근 3년동안설치실적이누적용량의 70.6% 에달함 (2012 년 : 295 MW, 2013년 : 530 MW, 2014년 : 926 MW) 40) 국내건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 시장은 2011 년에 951 kw(38 건 ) 설치용량을달성하였고, 2015 년에는 24.3 MW 설치용량을달성할것으로예측되며, 정부의그린홈 100 만호및제로에너지빌딩보급정책으로시장이지속적으로확대및건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 기술중창호형시스템은세계적으로개발단계로서국내투자여건에따라기술과시장선점이가능할것으로예상 41) [ 건물일체형신재생에너지시스템의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 12,783 20,324 28,000 38,257 50,114 63, * 자료 : Solar & Energy, 2012, 2018 년부터는 2 차함수회귀추정 38) 산업통상자원부, 제 4 차신재생에너지기본계획발표자료, ) 태양광산업의기여효과에대한밸류체인별성과분석및중장기전망, 현대경제연구원, ) 2014 년신재생에너지보급통계, 산업통상자원부, 한국에너지공단, ) 그린에너지기술저널, 한국에너지기술평가원,

167 전략제품현황분석 다. 무역현황 건물일체형신재생에너지시스템기술이적용되는에너지신산업관련품목의무역현황을살펴보았으며, 최근 5년간수출금액과수입금액이비슷한수준으로증가하였으며수입량이수출량에비해월등히높은수준 건물일체형신재생에너지시스템기술의수출현황은 11년 13억 6027천달러에서 15년 13억 1817천달러수준으로소폭하였으며, 수입현황은 11년 4억 6422천달러에서 15년 6억 3288 천달러수준으로증가하여무역수지적자폭은증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 0.8% 로감소하였으며, 수입금액은 8.1% 로증가하여전체무역수지는흑자를유지하며흑자폭이감소 무역특화지수는 11년(0.49) 부터 15년(0.35) 로무역특화지수는비슷한수준으로유지되고있으며, 이는아직까지건물일체형신재생에너지시스템에대한소비가해외제품을중심으로이루어지고있는것으로분석 [ 건물일체형신재생에너지시스템관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 1,360, , , ,365 1,318, % 수입금액 464, , , , , % 무역수지 896, , , , , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 161

168 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 BIPV 기술 BIPV 기술로는박막형실리콘태양전지를이용한고효율고투과형건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈기술, 박막형건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 유리기판의물성측정평가시스템기술, 빌딩설치형태양광발전모듈별고장진단시스템기술, 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 용전력변환시스템기술, 건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 의내구성극대화를위한 IoT형 PV 모듈보호장치기술등이있음 한화그룹이독일의큐셀 (Q-Cell) 을인수하면서단번에세계 3위의태양광기업으로도약했으며, 대기업으로가장먼저태양광사업에뛰어든현대중공업, 고효율셀개발중인 LG전자, 삼성 SDI, STX솔라, 에스에너지, 신성솔라에너지등이기술력과자금력에힘입어활발한연구진행 BIPV는아래그림에보인바와같이, 지붕에설치되는형태, 벽체에설치되는형태, 커튼월 (curtain wall) 형태, 차양 (sunshade) 형태, 유리일체형및조합된형태로설치됨. 실제 BIPV 를설치할경우에는 1~2가지의형태로설치됨 자료 : 에스에너지홈페이지 ( [ BIPV 설치형태의종류 ] 자료 : 구굴홈페이지이미지 ( [ 지붕에설치되는 BIPV 형태 ] 162

169 전략제품현황분석 자료 : [ 벽체에설치되는 BIPV 형태 ] 자료 : 에스에너지홈페이지 ( [ 커튼월 BIPV 설치형태 ] 자료 : [ 차양에설치되는 BIPV 형태 ] 163

170 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 자료 : [ 유리일체형 BIPV 형태 ] 자료 : [ 조합된 BIPV 설치형태 ] 실리콘계 BIPV의대안으로염료감응형태양전지 (DSSC) 42) 가개발되고있음. DSSC는창문일체형으로설치되어지고, 염료의종류와색상에따라디자인을다양하게변화시킬수있고, 투명하며양면발전, 흐린날, 낮은입사각, 산란광등일반적으로태양전지의악조건으로꼽히는환경에서모두실리콘태양전지에비해효율이높음. 또한, 일간발전시간이최대 7~8시간으로길고, 낮은생산단가, 건물곡선면적용, 다양한사이즈변형등의장점이있음. 다만낮은변환효율과내구성확보를위한전해질개발등추가적인연구개발필요 42) 염료감응형태양전지 (DSSC : Dye-Sensitized Solar Cell) : 기존의실리콘웨이퍼기판을이용하는반도체태양전지와는달리유기염료와나노기술을이용해햇빛을전기로바꿔주는 3 세대태양전지. 염료감응형태양전지는실리콘태양전지에비해에너지효율은절반정도이지만폴리실리콘및진공의고가장비를사용하는여타의태양전지보다제조단가가작게는 2 분의 1 수준에서많게는 5 분의 1 수준에불과 ( 한경경제용어사전 ) 164

171 전략제품현황분석 자료 : 이투데이뉴스, [ 염료감응형 BIPV ] BIST 기술 BIST(Building Integrated Solar Thermal Systems) 기술은 BIPV 기술과유사하게태양전지대신에온풍또는온수를생산하는태양열집열기 (solar collector) 를건물일체형으로설치하는기술. 건물일체형태양열시스템은벽체일체형과지붕일체형으로구분할수있고, 온풍및온수를생산하여급탕및난방에이용할수있음 자료 : Zhang et al., 2015, Building Integrated Solar Thermal(BIST) Technologies and Their Applications: A Review of Structural Design and Architectural Integration, Journal of Fundamentals of Renewable Energy and Applications, Vol. 5, No. 5. [ 건물벽체일체형 BIST 시스템개념도 ] 165

172 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 자료 : German Renewable Energies Agency (AEE) [ 지붕에설치되는 BIST 시스템개념도 ] BIPVT 기술 BIPVT(Building Integrated Photovoltaic-Thermal Systems) 기술은전기와온수를동시에생산할수있는시스템. 아래그림은 BIPVT 기술이지붕에적용되고있는모습을보여주고있음. 지붕표면에부착되어있는 PV 패널에서는전기를생산하고, PV 패널에서흡수된열은패널안쪽의태양열시스템에전달됨. 태양열시스템은부동액이함유된열매체가순환될수있도록구성되어있어, 생산된온수를난방에이용할수있음. 또한, 태양열시스템을이용하여지붕에쌓인눈을녹일수도있음 자료 : [ 지붕에설치되는 BIPVT 기술 ] 166

173 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 Joao Figueiredo 등은다양한신재생에너지원과건물자동화시스템 (BAS) 43) 을연계하여제어하는알고리즘과인터페이스를개발하여신재생에너지원의효율을높이고건물에너지사용량을절감하는방법을제시 인도의 Sova Power Limited와 Tyco Electronics는 PV모듈및패널, 스마트그리드및 BIPV, 지붕형응용제품개발에참여 미국의 Ca Solar은태양광시스템의전분야를제공하는업체이며, First Solar은 PV 모듈개발에참여 타이완의 NexPower은 PV 및 BIPV 모듈개발에참여 태양열집열기의 2012년까지누적설치용량중 64.6% 가진공관형, 26.4% 가평판형, 나머지 9% 가 unglazed water collectors 및 air collectors 차지 44) 중국및이스라엘의경우상당한태양자원잠재성을보유하고있어, 지속적인센티브제도에의존하지않고도태양열온수시스템에대한시장점유율상승 (2) 국내업체동향 한국에너지기술연구원의 제로에너지솔라하우스 (ZeSH-Ⅱ) 에는태양광, 태양열과지열하이브리드시스템이컴팩트화및건물일체화를실현시킨사례로, 태양광발전량, 태양열집열량과지열히트펌프생산열량, 축열조및항온조에의한난방및급탕공급량등이실시간으로모니터링으로관리 디씨아이와현대엠코는신재생에너지관리시스템을건물에너지관리시스템과쌍방향통신이가능한통합제어장치를개발 에코브레인은기상데이터 DB를바탕으로중기기상예측을위한물리모델과단기기상예측을위한통계모델릉이용해태양광발전량을실시간으로예측하는시스템을개발 에너지기술평가원, 한국건설기술연구원, 이건창호, 에스에너지는 BIPV 모듈의품질, 규격의표준화가이드라인 (KS 인증 ) 설정연구를진행 중소기업으로는 Super solar, Solartech, 경동솔라, 다이솔티모, 디엠에스, 상보, 이엔이시스템, 주성, 알루이앤씨, KN월덱스, S-에너지, 우리솔라등의이 BIPV 모듈산업에참여하고있으며, 대기업인동진세미켐, 삼성SDI, 이건창호, LS산전, KCC도해당산업에참여 43) 건물자동화시스템 (BAS, Building Automation System) 44) Solar Heating and Cooling, IEA,

174 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 BIPV 전력변환장치는이건창호, LS산전에서선점하고있는분야이며, 중소기업으로는 Solartech, 헥스파워, 엘스콤, 윌링스, 이엔이시스템, 이화전기, 주성, KN월덱스, S-에너지등이자체기술력으로 BIPV 전력변환장치기술력보유 중소기업인알파시스템창호는 BIPV 커튼월과시스템창호개발및시공에참여하고있으며, 한능태양에너지도 BIPV 모듈및외벽시공에참여 대기업에서는공급망을갖추기에유리하며계열사간협력을토대로스마트신재생에너지시스템산업의토털솔루션제공이가능하여강점으로작용 LG그룹의경우, 여러분야의태양광산업및그린에너지사업에다양하게참여하고있음. LG전자는태양광모듈, LG화학은 BIPV 모듈, LG유플러스는태앙광발전시스템을전력망에연결하는태양광전력변환시스템, LG CNS는스마트그린솔루션의해외사업을추진 다. 기술인프라현황 건물일체형신재생에너지분야는아직기술인프라가부족한실정임. 아직까지는인증체계, 표준화가부족하고, 현재기술개발단계에있음. 2001년부터에너지기술연구소주관으로 BIPV 기술개발을위한 ' 중대규모건축환경에서의태양광발전시스템적용요소기술개발연구 ' 를시작하였음. 사업내용은 BIPV용건자재일체형태양전지모듈개발, String/Unit형파워컨디셔너개발, 최적설계와시공기술개발및실증적용시험등이며, 이를통하여 BIPV 연구를위한기반을확보하고기초연구를하여국내최초로태양전지모듈을개발하였음 2004~2007 년에는역시에너지기술연구소의주관아래산학협동으로 ' 건축환경을고려한 BIPV용태양전지모듈및제조기술개발연구 ' 를진행하고있는데, 연구목표는 BIPV용태양전지모듈의설계및설치기술개발, 내구성확보기술개발, 구성재료개발등임. 정부에서는주택용 3kW급태양광발전시스템 10만호보급을목표로하고있는데, 이와같은주택보급사업및공공건물의무화사업을통하여 BIPV시스템확산이기대되고있음 그러나현재까지는빛투과율, 발전효율, 내구성등에서개선이필요해보급이지지부진한상황임. 2016년 BIPV 시장은 100억미만으로추정됨 그럼에도불구하고, 최근들어제로에너지건물의무화, 건물부문에서의기후변화대응필요성이증가하는등 BIPV 보급필요성이높아지고있으며, 한국건설생활환경시험연구원에서는 BIPV 시스템의시험, 인증시스템을개발하고있음 168

175 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 건물일체형신재생에너지시스템기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 45) 을살펴보면연 14 년부터급격한증가추세를보이고있어최근건물일체형신재생에너지시스템관련기술개발이급격히활발 각국가별로살펴보면일본과한국출원경향은 14년이후급격한증가추세, 미국은 15년까지증가추세, 유럽은지속적으로증가하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면한국이이 50.9% 로최대출원국으로건물일체형신재생에너지시스템기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 25.4% 일본이 19.6%, 유럽이 3.2% 의출원비중을보이고있고, 최근전반적으로급격한추세를나타내고있음 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야연도별출원동향 ] 45) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 169

176 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이감소하는경향을보이다 14년에급격히증가하고, 외국인의출원이감소하는추세 외국인의출원이감소하는현상이두드러지는이유를살펴보면건물일체형신재생에너지시스템기술의국내시장에대한해외기업의시장진출시기에따라변동이있는것으로추정 일본의출원현황은 14년에급격히증가하고, 외국인출원이증가하는추세를보임 미국의출원현황은 14년에급격히증가하여, 미공개데이터가포함된 15년출원건수가이미 14년보다높은출원건수를보여계속적으로출원이증가하고있는것으로분석 유럽의출원현황은 2012년출원건수가증가하기시작하였으며, 외국인출원비중이낮아지고있는것으로분석 [ 국가별출원현황 ] 170

177 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 건물일체형신재생에너지시스템분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 46) 를통하여살펴본결과건물일체형신재생에너지시스템분야의가장높은 IPC는 H02S 기술분야가 361건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 E04D가 184건, H01L가 130건으로다수를차지 이외에 F24J 82건, E06B 32건, E04B 16건, E04H 16건, H02J 15건, E04F 15건, F03D 14건순으로기술이투입되어있어건물일체형신재생에너지시스템분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 E04D, E06B, E04B,E04H, E04F 기술분야의수명이 10년으로가장긴것으로나타났으며, H01L 기술분야는 6년으로가장짧은것으로분석 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 47) H02S 적외선, 가시광선또는자외선의변환에의한전력의발생, 예. 광전지 [PV] 모듈을이용하는것 7 년 E04D 지붕잇기 ; 천창 ; 물받이홈통 ; 지붕공사용공구 10 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 F24J 달리분류되지않는열의발생또는사용 5 년 E06B 건축물, 승용물, 펜스또는유사한울타리에있어서개구부를위한고정 10 년 E04B 건축구조일반 ; 지붕 ; 바닥 ; 천정 ; 건축물의절연또는기타보호 10 년 E04H 특정목적의건축물또는유사한구축물 ; 수영또는물놀이용수조또는풀 ; 마스트 ; 울타리 ; 텐트또는차양일반 10 년 H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 E04F 건축물의마무리 10 년 F03D 풍력원동기 7 년 46) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 47) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 171

178 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 투입기술이가능많은 H02S 분야와융합이높게이루어진기술은 H01L 분야로나타났으며, F24J, E04D 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 E04D 분야와융합된기술은 H01L, F24J, E04H 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, H01L 분야와융합된기술은 F24J, H01L 기술로분석 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로미국의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 한국과일본출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면주식회사에너솔라, 민승기, 연세대학교가다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은주로자국에출원건수가높은것으로나타남 미국출원인으로는 SolarCity Corporation, Certain Teed Corporation, SUNPOWER CORP 이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 일본출원인 NTT FACILITIES INC와 SEKISUI CHEM CO LTD, KANEKA CORP, PANASONIC 이다수의특허를확보하고있음 172

179 전략제품현황분석 또한, 미국기업인 SolarCity Corporation이 3극패밀리수가 8건으로다국적시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 미국의 SUNPOWER CORP와일본의 GALDERMA 등이다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 특별히피인용지수가높은기업은없었지만, 미국기업인 SolarCity Corporation이 0.44으로가장높게나타나원천기술을일부보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 SolarCity Corporation 미국 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국 미국 일본 유럽 % 100% 0% 0% 3극피인패밀리 IP시용지주력기술분야수장국수 ( 건 ) 종합미국 태양광설치기술 Certain Teed Corporation 미국 % 100% 0% 0% 미국 지붕설치태양광기술 주식회사에너솔라 한국 % 0% 0% 0% 한국 태양전지창호 SUNPOWER CORP 미국 % 67% 33% 0% 미국 지붕설치태양광기술 NTT FACILITIES INC 일본 % 0% 100% 0% 일본 태양광진단장치 SEKISUI CHEM CO LTD 일본 % 0% 100% 0% 일본 지붕설치태양광기술 민승기 한국 % 0% 0% 0% 한국 풍력유도용태양광 KANEKA CORP 일본 % 13% 75% 13% 일본 지붕설치태양광기술 PANASONIC 일본 % 0% 100% 0% 일본 태양광패널 GANTAN BEAUTY IND CO LTD 일본 % 0% 100% 0% 일본 태양전지모듈및부탁 173

180 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은에스케이디앤디주식회사의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는주식회사에너솔라과주식회사대영금속의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은엘지생활건강, 코스맥스등이있으며, 중소기업의주요출원인은유로코스텍, 바이오에프디엔씨, 더삼점영, 인타글리오등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국에너지기술연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은공주대학교, 한국교통대학교, 한밭대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 174

181 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 건물일체형신재생에너지시스템분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나태양전지모듈, 태양열집열기등의건물일체화기술등은중소기업의경쟁력이높은것으로분석됨. 염료감응형태양전지기술은소재원천기술분야로대규모투자가필요한분야임 BIST 기술및 BIPVT 기술은아직상용화단계가아니고, 다양한응용분야가있으므로중소기업에서관심을가질만한분야임 [ 건물일체형신재생에너지시스템현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업 중소기업 참여영역 중소기업 참여정도 BIPV 기술 태양전지 박막형 실리 콘태양전지고효율고 투과형 건물일체형 태 양광 발전 시스템 (BIPV) 모듈기술, 염 료감응형 태양전지 (DSSC) 기술, 박막형 건물일체형태양광 발 전시스템 (BIPV) 유리 기판의 물성측정 평가 시스템기술, 빌딩설 치형태양광발전 모듈 별고장진단시스템기 술, 건물일체형태양광 발전시스템 (BIPV) 용전 력변환시스템기술, 건물일체형태양광 발 전시스템 (BIPV) 의내구 성극대화를위한 IoT 형 PV모듈 보호장치 기술등 이건창호, LG 하우시스, OCI, 웅진에너지, 한화 L&C, 한화솔라원, LG 전자, STX 솔라, 코오롱글로벌, 경동나비엔, 현대엠코 BJ POWER, Super Solar, 비봉 E&G 주성엔지니어링, 제이씨프로텍, 다원기술, 그린파워전자, 썬웨어, S 에너지, 해성쏠라, 렉스파워, 넥솔론, 헥스파워, 엘스콤, 윌링스, 이엔이시스템, 이화전기, 주성, KN 월덱스, 알파시스템창호한능태양에너지, 신성솔라 태양전지박막형실리콘태양전지고효율고투과형건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈기술 BIST 기술 태양열집열기의건물일체화기술 한국에너지기술연구원등에서연구단계 태양열집열기의건물일체화기술 BIPVT 기술 PVT 모듈의건물일체화기술 한국에너지기술연구원, 공주대등에서연구단계 PVT 모듈의건물일체화기술 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 175

182 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 나. 증소기업기술수요 건물일체형신재생에너지시스템분야중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이있는것으로분석 건물일체형신재생에너지시스템분야중소기업은 BIPV와관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는태양전지와관련된핵심기술이므로중소기업도이분야에관심이높은것으로분석됨 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 BIPV 기술 태양전지박막형실리콘태양전지고효율고투과형건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈기술 건물일체형신재생에너지시스템 BIST 기술 태양열집열기의건물일체화기술 BIPVT 기술 PVT 모듈의건물일체화기술 176

183 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 건물일체형신재생에너지시스템기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 건물일체형신재생에너지시스템기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 15개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 건물일체형신재생에너지시스템기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 48) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 49) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 건물일체형신재생에너지시스템기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 48) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 49) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 177

184 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야키워드클러스터링 ] [ 건물일체형신재생에너지시스템분야주요키워드및관련문헌 ] No 클러스터 01 클러스터 02 주요키워드 model, monitoring, data, simulation, BIPV smart grid, energy, household, power 연관도수치 ~50 관련특허 / 논문제목 1. BIPV SYSTEM AND SELF DIAGNOSTIC METHOD FOR SOLAR CELL MODULE THEREOF 2. Intelligent Building Energy Management System Using Building Integraged Photovoltaic System Solar Moduble 3. Simulation and control of renewable energy technology integrated within building energy management 4. Performance monitoring results of the first grid-connected BIPV system in Colombia 5. Analysis of load match and grid interaction indicators in net zero energy buildings with simulated and monitored data 1. Building a smarter smart grid through better renewable energy information 2. Coordinated energy scheduling for residential households in the smart grid 3. An efficient home energy management system for automated residential demand response 4. Fuel consumption analysis and optimization of a sustainable energy system for a 100% renewables smart house 178

185 전략제품현황분석 No 클러스터 03 주요키워드 optimizatio n, renewable energy, energy efficiency 연관도수치 관련특허 / 논문제목 1. In search of an optimization tool for renewable energy resources: Homer vs. in-house model 2. Searching for the optimal mix of solar and efficiency in zero net energy buildings 3. BPS, energy efficiency and renewable energy sources for buildings greening and zero energy cities planning 4. Modelling and optimization of renewable energy integration in buildings 클러스터 04 BIPV SYSTEM, photovoltai c system, house DYE-SENSITIVE SOLAR CELL AND MODULE CONSISTING OF SAME 2. Experimental study of cooling BIPV modules by forced convection in the air channel 3. Assessment of photovoltaic technologies integrated in building sectors 4. Application of transparent dye-sensitized solar cells to building integrated photovoltaic systems 클러스터 05 BIPV, Module, energy efficient building Building integrated photovoltaic (BIPV) junction box 2. BIPV String Unit Module 3. BIPV junction box 4. DC power system using HCPV and BIPV modules 클러스터 06 BIPV, windows, glass, solar heat Easily Replaceable Multi Functional BIPV Window System 2. Building Integrated Photovoltaic Glass Panel 3. solar cell window of BIPV system 4. Photovoltaic blind window 5. Insulating Glass Style Solar Heat Collector and Building Using Solar Energy For Heating And Cooling 클러스터 07 solar battery panel, photovoltai c power generation panel, roof 10~11 1. Structure for mounting photovoltaic power generation panel 2. Structure for fitting photovoltaic power generation panel to exterior material 3. Photovoltaic power generation panel fixing component and knockdown building provided with the same 4. Method for fixing photovoltaic power generation panel mounting frame to folded-plate roof 클러스터 08 solar cell module, solar cell panel, roof SUPPORT STRUCTURE OF SOLAR CELL MODULE, FRAME FOR SOLAR CELL MODULE USING THE SUPPORT STRUCTURE, AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM USING THE FRAME 2. SOLAR CELL INTEGRATED TYPE ROOF MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME 3. Roof solar battery module embedded type roof panel 클러스터 09 wind power, turbine, power generation, electrical energy 17~23 1. Combination solar and dual generator wind turbine 2. Energy conservation in developing countries using green building idea 3. Comparative life-cycle assessment of a small wind turbine for residential off-grid use 179

186 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 No 주요키워드 연관도 수치 관련특허 / 논문제목 클러스터 10 geothermal heat, heat pump, ground AIR CONDITIONING SYSTEM FOR BUILDING UTILIZING GEO- THERMAL HEAT AND HEAT PUMP 2. HEAT PUMP SYSTEM USING GEOTHERMAL HEAT 3. BUILDING USING GEOTHERMAL HEAT 4. GEOTHERMAL HEATING AND COOLING SYSTEM AND METHOD 클러스터 11 biomass, renewable energy, heat Renewable energy design and performance of LEED EB platinum building for zero energy performance 2. Biomass fuelled trigeneration system in selected buildings 3. ENERGY CONVERSION ASSEMBLIES AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE 4. Limiting biomass consumption for heating in 100% renewable energy systems 클러스터 12 energy storage, phase change material, renewable energy PCM solar energy storage for high-efficiency energy utilization in buildings 2. Preparation and thermal energy storage properties of building material-based composites as novel form-stable PCMs 3. New kinds of energy-storing building composite PCMs for thermal energy storage 4. Phase change material-based building architecture for thermal management in residential and commercial establishments 클러스터 13 building envelope, solar radiation, insulation BUILDING ENERGY SYSTEM 2. Concentrating type solar collection and daylighting system within glazed building envelopes 3. SOLAR PANEL ELEMENT 4. System and Methods for Assessing Whole-Building Thermal Performance 클러스터 14 hybrid system, solar radiation, wind power Modular framework structure for photovoltaic, solar and hybrid panels 2. IMPROVING THE LONGEVITY AND ERGONOMICS OF HYBRID SOLAR MODULES 3. Hybrid solar collector and geo-thermal concept 4. Concentrating hybrid solar thermal and photovoltaic collecto 5. SMART HYBRID GREEN ENERGY TOWERr 클러스터 15 passive solar heating The indoor environment of passive solar heating in high altitude localities 2. Adaptability analysis of passive building energy efficiency technology in hot summer and cold winter region 3. Energy performance of a building-integrated dual-function solar collector in passive space heating mode 180

187 전략제품현황분석 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 건물일체형태양광 (BIPV) 소자, 모듈및발전시스템기술 BIPV 요소기술 02 태양광모듈의건물일체화기술 solar cell module, solar cell panel, roof, 요소기술 03 BIPV 설비의진단및운영관리시스템기술 BIPV, Module, energy efficient building 요소기술 04 요소기술 05 신재생에너지시스템통합설계및최적화기술 건물에서의자연형, 설비형, 조명용태양에너지활용기술 optimization, renewable energy, energy efficiency building envelope, solar radiation, insulation, passive solar heating 요소기술 06 하이브리드신재생에너지시스템 hybrid system, solar radiation, wind power 요소기술 07 지열원열펌프이용냉난방기술 geothermal heat, heat pump, ground 요소기술 08 신재생에너지원을이용한건물공기조화기술공기조화 요소기술 09 신재생에너지원과연계한 PCM 활용축열기술 energy storage, phase change material, renewable energy 요소기술 10 건물용소형풍력발전기술 wind power, turbine, power generation, electrical energy 요소기술 11 바이오에너지를활용한건축용열원기술 biomass, renewable energy, heat 181

188 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 건물일체형태양광 (BIPV) 소자, 모듈및발전시스템기술 특허분석, 전문가 건물일체형태양광발전기술 태양광모듈의건물일체화기술 특허분석, 전문가 건물에서의자연형, 설비형, 조명용태양에너지활용기술 특허분석, 전문가 하이브리드신재생에너지시스템 특허분석, 전문가 지열원열펌프이용냉난방기술 특허분석, 전문가 신재생에너지건물적용기술 신재생에너지원과연계한 PCM 활용축열기술 특허분석, 전문가 신재생에너지원을이용한건물공기조화기술 특허분석, 전문가 건물용소형풍력발전기술 특허분석, 전문가 바이오에너지를활용한건축용열원기술 특허분석, 전문가 신재생에너지통합설계 관리기술 BIPV 설비의진단및운영관리시스템기술 신재생에너지시스템통합설계및최적화기술 특허분석, 전문가 특허분석, 전문가 182

189 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 건물일체형태양광발전기술 건물일체형태양광 (BIPV) 소자, 모듈및발전시스템기술 태양광모듈의건물일체화기술 건물에너지자립을위한태양광이용발전효율향상및경제성확보기술 BIPV 시스템의경제성, 시공성향상을위한건물외피 ( 지붕및벽체, 창호등 ) 를이용한태양광모듈의건물일체화기술 하이브리드신재생에너지시스템 신재생에너지의활용성을향상시키기위한신재생에너지원의복합활용기술 신재생에너지건물적용기술 지열원열펌프이용냉난방기술 건물냉난방을위한지열활용기술 신재생에너지원을이용한건물공기조화기술 건물공기조화를위한신재생에너지활용기술 건물에서의자연형, 설비형, 조명용태양에너지활용기술 건물에서의친환경태양에너지활용기술 신재생에너지통합설계 관리기술 BIPV 설비의진단및운영관리시스템기술 신재생에너지시스템통합설계및최적화기술 BIPV 시스템의효율향상, 고장진단, 내구성향상을위한유지관리기술 신재생에너지시스템의경제성향상을위한통합설계및최적화기술 183

190 에너지신산업 건물일체형신재생에너지시스템 6. 기술로드맵기획 가. 건물일체형신재생에너지시스템기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 184

191 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 건물일체형신재생에너지시스템분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 실리콘계열 BIPV 모듈화기술 발전효율 12% 14% 16% 16% BIPV 기술 BIPV 건자재화기술 내구성 10년 15년 20년 20년 경제성 ( 투자회수기간 ) 15년 10년 5년 5년 발전효율 10% 12% 14% 14% 염료감응형 BIPV 소재기술 빛투과율 30% 40% 50% 50% 경제성 ( 투자회수기간 ) 15년 10년 3년 3년 BIST 기술 온수생산형 BIST 기술온풍생산형 BIST 기술 집열효율 50% 60% 70% 70% 경제성 ( 투자회수기간 ) 15년 10년 5년 5년 집열효율 20% 30% 470% 40% 경제성 ( 투자회수기간 ) 20년 15년 10년 10년 BIPVT 기술 실리콘계열 BIPVT 모듈화기술 발전효율 12% 14% 16% 16% 종합효율 ( 발전 + 열 ) 20% 30% 40% 40% BIPVT 건자재화기술 경제성 ( 투자회수기간 ) 15 년 10 년 5 년 5 년 185

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193 전략제품현황분석 건물에너지정보 네트워킹및모니터링

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195 전략제품현황분석 건물에너지정보네트워킹및모니터링 정의및범위 모니터링및제어시스템을위한게이트웨이 50) 기술, 데이터통신기술, 복합센서네트워크기술및스마트그리드연계기술등을이용하여건물에너지를절약하는기술 게이트웨이및콘트롤러제작기술, 데이터통신기술, 개방형프로토콜 51) 기술및인증체계, 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술등으로구성 정부지원정책 중장기신재생에너지보급목표 (2035 년, 11%) 달성을위한신재생에너지공급의무화 (RPS) 제도의의무비율을지속적으로강화하고있으며, 12년신재생에너지공급의무화 (RPS) 도입이후 14년 12월말기준, 신규신재생발전설비 8,679개소, 3,485 MW를보급 52) 신재생에너지개발과이용 보급촉진법을근거로정부주도의정책을통하여건물일체형태양광발전설비의보급활성화를추진하고있어건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 모듈은 2020년에약 8억달러에해당되는규모로전체태양광시장에서초고속성장할것으로예상중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 정부주도를기반으로한활발한시장형성 기존창호및건축기술과태양광등의기술결합으로 인한창호및신재생에너지시장활성화 정부보조금없이사용자의자체적인소비는미비 지속적인유지관리로인한 A/S 팀필수 기회 (Opportunity) 태양광, 지열, 태양열, 소형풍력등건축물융복합이유리한스마트신재생에너지시스템분야의기술개발및제품화가활발히진행 정부의지원및규제그리고지속가능한발전에대한요구가증가함에따라스마트신재생에너지시스템의발전이가속화 위협 (Threat) 국내대기업은건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 건물복합기술개발과가격및기술경쟁력확보를위해계열사와공급망을형성 중소기업의시장대응전략 여러단계중모듈및전력변환장치와같이건물일체형태양광발전시스템 (BIPV) 를구성하는세부 기술단계에참여하여이에대한경쟁력만갖춘상태로, 중소기업간또는대기업중소기업간의상생 모델구축이필요 50) 게이트웨이 (gateway) : 복수의컴퓨터와근거리통신망 (LAN ; local area network) 등을상호접속할때컴퓨터와공중통신망, LAN 과공중통신망등을접속하는장치를말함. 실제로는미니컴퓨터등이사용되고있으며, 게이트웨이프로세서 (gateway processor) 라고도불림. 일반적으로컴퓨터와단말기를공중통신망을경유하여접속할경우에는게이트웨이로서는대규모장치를필요로하지않음. 그러나네트워크간통신을행할때에는통신속도의제어, 트래픽제어, 네트워크사이에서의컴퓨터어드레스의변환등복잡한처리를행하기때문에게이트웨이프로세서로서는적지않게미니컴퓨터정도의능력을갖는장치가필요 ( 컴퓨터인터넷 IT 용어대사전, 2011, 일진사 ) 189

196 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 핵심기술로드맵 51) 프로토콜 (protocol) : 정보기기사이즉컴퓨터끼리또는컴퓨터와단말기사이등에서정보교환이필요한경우, 이를원활하게하기위하여정한여러가지통신규칙과방법에대한약속즉, 통신의규약을의미. 통신규약이라함은상호간의접속이나전달방식, 통신방식, 주고받을자료의형식, 오류검출방식, 코드변환방식, 전송속도등에대하여정하는것을말함. 일반적으로기종 ( 機種 ) 이다른컴퓨터는통신규약도다르기때문에, 기종이다른컴퓨터간에정보통신을하려면표준프로토콜을설정하여각각이를채택하여통신망을구축해야함. 대표적인표준프로토콜의예를든다면인터넷에서사용하고있는 TCP/IP 가이에해당 ( 두산백과 ) 52) 에너지관리공단신재생에너지센터,

197 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 건물에너지정보네트워크및모니터링분야는모니터링및제어시스템을위한게이트웨이 53) 기술, 데이터통신기술, 복합센서네트워크기술및스마트그리드연계기술등을이용하여건물에너지를절약하는기술 건물에너지정보네트워크및모니터링분야의기술개발이건물에너지절감기술의중요한요소로부각되어관련시장이지속적으로성장예상 건축기획단계에서설계단계까지건물에너지수요예측기술을활용하여건물에너지사용량을사전에예측하여최적의기술적용방안을제시하고, 건물의운용단계에서는에너지사용량측정및가시화기술을활용하여에너지운용현황을정확히평가해설비시스템을최적제어하는기법이중요한기술로관련기술의지속적인개발이요구 건물에너지관리시스템 (BEMS 54) ) 은건물에너지의효율적인사용및절약을위해시설관리의최적화를도모하고, 실시간데이터와분석결과의모니터링데이터를건물관리자에게제공하여건물의적절한제어및운영을가능하게하는기술로건물전생애주기 (Total Life Cycle) 에걸쳐설비의에너지낭비요인을제거하여실제에너지소요량을최소화할수있는시스템으로각광받고있으며, 관련시장규모가지속적으로빠르게성장. 건물에너지정보네트워크및모니터링기술은 BEMS 구축을위한핵심적인기술중에하나 하지만건물에너지수요예측및가시화기술, 측정및모니터링기술, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 통합기술은특정기업과대기업중심으로시장이형성되어가격경쟁력을갖추지못하고있으며, 대규모상업건물및공공건물중심으로적용되는한계점을보이는등민간시장으로의확대지연 이를해결하기위해스마트건물에너지관리시스템분야의핵심기술인건물에너지수요예측및가시화기술, 설비시스템의모니터링및제어기술, BEMS 운영프로그래밍관련기술개발의전략수립요구됨. 특히, 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의핵심기술개발이필요 53) 게이트웨이 (gateway) : 복수의컴퓨터와근거리통신망 (LAN ; local area network) 등을상호접속할때컴퓨터와공중통신망, LAN 과공중통신망등을접속하는장치를말함. 실제로는미니컴퓨터등이사용되고있으며, 게이트웨이프로세서 (gateway processor) 라고도불림. 일반적으로컴퓨터와단말기를공중통신망을경유하여접속할경우에는게이트웨이로서는대규모장치를필요로하지않음. 그러나네트워크간통신을행할때에는통신속도의제어, 트래픽제어, 네트워크사이에서의컴퓨터어드레스의변환등복잡한처리를행하기때문에게이트웨이프로세서로서는적지않게미니컴퓨터정도의능력을갖는장치가필요 ( 컴퓨터인터넷 IT 용어대사전, 2011, 일진사 ) 54) BEMS : Building Energy Management System 191

198 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 나. 범위 (1) 제품분류관점 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야는게이트웨이및콘트롤러제작기술, 데이터통신기술, 개방형프로토콜 55) 기술및인증체계, 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술등으로구성 모니터링기술은디스플레이및사용자 UI(User Interface) 기술과에너지사용량실시간모니터링기술로구분되며, 시스템활용표준화기술, 감시시스템, 고성능모니터링시스템기술을포함, 정보네트워킹기술은웹기반감시제어기술과스마트제어기술을포함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 게이트웨이및콘트롤러제작기술 게이트웨이는센서와데이터서버 ( 또는호스트컴퓨터 ) 를접속하는장치로통신속도의제어및트래픽제어기술이필요. 건물자동화시스템 (BAS) 에서는 DDC(Direct Digital Controller) 라는콘트롤러를사용하고있으며, 건물관리용실시간데이터가증가함에따라고성능의콘트롤러제작기술이필요 건물에너지정보네트워킹및모니터링 데이터통신기술, 개방형프로토콜기술및인증체계 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술 건물에설치되어있는각종센서로부터데이터서버까지의데이터통신기술이필요하며, 데이터신뢰성확보를위하여데이터손실율관리가중요함. 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술과관련된인증체계확보를통하여관련산업의표준화및시스템구축비용를절감할수있음. 관련인증체계로는 BACnet, KNX, Zigbee 등이있음. 개방형프로토콜을이용하여상호연동성및표준화필요 건물에너지정보네트워킹및모니터링핵심기술의개발의목적은결국, 건물에서의에너지절감을통한관리비용과탄소배출량의감소를위한것이므로건물에너지서비스기술이필요. 예를들면, 건물에너지관리를위해서는에너지사용량의가시화, 각종제어알고리즘의적용, 외부스마트그리드와의연계를통한각종서비스기술이필요. 스마트그리드연계기술의대표적이항목은수요관리 (DR : Demand Response) 서비스가있음 (2) 공급망관점 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야는스마트건물에너지관리시스템, 특히건물에너지 관리시스템 (BEMS) 과밀접한관련이있음 55) 프로토콜 (protocol) : 정보기기사이즉컴퓨터끼리또는컴퓨터와단말기사이등에서정보교환이필요한경우, 이를원활하게하기위하여정한여러가지통신규칙과방법에대한약속즉, 통신의규약을의미. 통신규약이라함은상호간의접속이나전달방식, 통신방식, 주고받을자료의형식, 오류검출방식, 코드변환방식, 전송속도등에대하여정하는것을말함. 일반적으로기종 ( 機種 ) 이다른컴퓨터는통신규약도다르기때문에, 기종이다른컴퓨터간에정보통신을하려면표준프로토콜을설정하여각각이를채택하여통신망을구축해야함. 대표적인표준프로토콜의예를든다면인터넷에서사용하고있는 TCP/IP 가이에해당 ( 두산백과 ) 192

199 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 정부는녹색건축물조성지원법을제정하고 2025년까지제로에너지건축물목표달성을위해단계적으로건축물에너지의무절감율을강화하고, 에너지소비총량제를도입함. 따라서건축기획단계부터설계까지건물의에너지사용량을예측하여효율적인에너지운영방안을검토해야건물에너지제로화를달성가능 H/W 관련기술은안정화단계이나, 전문인력및고효율통합운전 관리를위한최적화알고리즘및자동제어프로그램등 S/W 기술개발은미흡하며, 범용적으로사용되는건물에너지사용량분석툴은국외기술이거나, 국외기술을기반으로일부변경한기술을활용하는경우가대부분 특히, 국내에서건물에너지인증관련툴로정부차원에서개발한프로그램은건물설계단계에서간단히에너지성능을평가할수있는툴로실제건물운용단계에서적용되는시스템및일부운용상황을평가하지못하는한계가있음. 따라서국내기술력을바탕으로에너지사용량을실제건물운용단계를예상하여해석할수있으며, 범용적으로활용될수있는툴개발이필요 건물에너지관리기술은국내외많은기관및기업에서다양한방식으로기술개발을추진하거나기술개발이완료되어시장에진출하고있는상황이며, 업체마다다른운영방식이나구축범위, 통신체계등에의해호환성이떨어지는문제를극복하기위해건물에너지관리시스템기술표준화작업이필요 건물에너지관리시스템관련국제표준은 ISO 16484(BACS : Building Automation & Control System), ISO 13790( 건물에너지효율등급 ), ISO 50001(EnMS) 가존재 ISO 16484는건물자동화및제어시스템 (BACS) 에서사용되는정의와하드웨어, 기능, 소프트웨어, 정보통신프로토콜, 프로젝트구현에관한다양한규격을정의하며, ISO 에서 로구성 ISO 13790은건물의냉난방에너지요구량을계산할수있도록국제표준화한규격서로일본, 유럽, 미국등선진국을중심으로 ISO 규격에따른시뮬레이션프로그램을개발하여사용중 ISO 50001(EnMS) 은조직이원가절감을위해에너지효율향상활동을통합적이고체계적인경영전략으로구축하여전사적, 지속적으로추진할수있는기술측면과경영측면이조화된에너지관리시스템으로설비및공정관리부문 ( 모니터링, 측정및분석 ), 에너지기획부문 ( 베이스라인구축및설계, 운전관리 ), 성과및사후관리부문 ( 부적시정조치, 기록관리, 성과지표및평가 ) 등에대한활용가능 최근스마트그리드기술이빌딩환경에도입되면서스마트그리드기술을건물에너지관리시스템 (BEMS) 기술과연동해활용할수있는방법의표준기술에대하여미국냉난방에어컨디셔닝기술 자협회 (ASHRAE) 56) 에서는 BSR/ASHRAE Standard 표준안 Facility Smart Grid 8 56) 미국냉난방에어컨디셔닝기술자협회 (ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers 193

200 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 Information Model 에대한작업을추진중이며, 해당표준은 ISO TC205 에도제안되어국제표준화작업또한추진될것으로예상 BSR/ASHRAE Standard 표준초안에서는스마트그리드와의통신을통해전력부하및전력생산관리기능을지원하기위하여, 홈, 빌딩및산업설비에서의기기및제어시스템들의객체지향정보모델에대한정의가포함 국내의경우국토교통부가국가기술표준원, 건설기술연구원, 에너지관리공단과함께표준 ( 안 ) 을마련하고, BEMS 협회등산업계의의견을반영하여 2014년 8월기본개념, 기능, 데이터처리절차등이반영된 KS F ( 국가기술표준원고시제 호 ) 제정 제1부기능과데이터처리절차는제정및공포되었으며, 제2부건물에너지절감효과평가, 제3부대상설비및관제점명명, 제4부시스템구성체계, 제5부운영체계및상호운용성에대해서는 KS 마련을위한작업수행중 BEMS의활용성증대를위해서는 IP기반센서네트워크기술과스마트기술의접목을통해건물의단위설비에대한성능및효율개선위주에서벗어나다양한기술을복합적으로운영및관리할수있는실시간통합제어플랫폼을구현할수있는기술개발이요구 국내외적으로지능형건물설비시스템의최적화통합운영을위한신경망칩 (neuron chip) 의사용및정보통신기기의무선화와더불어설비제어분야에통신프로토콜및운영시스템개발연구가활발히진행중 (2) 산업의구조 건설산업이경제지표와정부정책에많은영향을받기때문에건물에너지정보네트워킹및모니터링분야역시거시경제지표들과유기적인관계를가지며, 정부정책의변화및건축의순환주기등에의하여건물에너지관리시스템 (BEMS) 산업경기가변동 정부의건물에너지절감정책및관련산업에따라건물에너지관리시스템 (BEMS) 시장규모형성. 대규모공공건물및상업시설의경우운영단계에서건물의에너지절감을위해서는 BEMS 구축이필수적용사항으로, 다양한용도의신축및기존건물에너지절감정책의무화로시장규모가증가. IT기반의에너지절약전문기업 (ESCO) 투자사업의진행으로, 기존건축물에서의건물에너지관리시스템 (BEMS) 구축기술도연구개발의활성화가요구 건물에너지관리시스템 (BEMS) 기술은에너지사용의시각화와분석중점에서수요반응, 설비성능관리등종합적인건물관리기능으로확장되는추세를보이고있으며, 에너지절감시스템구축시장이부상함에따라 IT서비스업체및통신업체까지에너지절감시장에참여하여경쟁이심화될것으로예상되며, 특히건물에너지관리시스템 (BEMS), 지능형수요관리 (DR), 클라우드, 가상화, 센서네트워킹시장이유망할것으로전망 194

201 전략제품현황분석 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야산업구조 ] 후방산업 건물에너지정보네트워킹 및모니터링분야 전방산업 BIM, 클라우드 IT, 공간 Big Data, 정보통신, 네트워크, 원격제어, 모니터링, 센서및계측산업 게이트웨이및콘트롤러제작기술데이터통신기술, 개방형프로토콜기술및인증체계, 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술 건설산업, 리모델링산업, 에너지진단및에너지절약전문기업 (ESCO) 산업, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 산업 나. 경쟁환경 건물에너지관리시스템 (BEMS) 기술은에너지사용의시각화와분석중점에서수요반응, 설비성능관리등종합적인건물관리기능으로확장되는추세를보이고있으며, 에너지절감시스템구축시장이부상함에따라 IT서비스업체및통신업체까지에너지절감시장에참여하여경쟁이심화될것으로예상되며, 특히건물에너지정보네트워킹및모니터링분야, 지능형수요관리 (DR), 클라우드, 가상화시장이유망할것으로전망 삼성SDS, LG CNS, SK C&C, 등대기업 IT 서비스업체들과 ICT, 롯데정보통신등중견 IT서비스업체들까지 BEMS솔루션을개발하여시장에참여 IT 서비스업체뿐만아니라 KT, SKT 등통신업계의대응도본격화되고있음. KT는 2015년까지 20% 의에너지절감목표를세우고자체적인건물에너지관리시스템 (KT-BEMS) 을개발중이며, SKT도자체개발한클라우드건물에너지관리시스템 (BEMS) 의사업성검증을마치고대형빌딩및병원등일반시장공략 국내건물자동화시스템 (BAS)/ 건물에너지관리시스템 (BEMS) 업체에서는전통적인개별건물별자동제어시스템구축솔루션중심의기술개발에주력하고있지만, 점차클라우드기반을통한복수건물을위한건물에너지관리시스템 (BEMS) 기술개발인증가할것으로전망 국내건설경기침체로에너지절감기술보다초기건설비절감에초점. 건설시장개발에따른선진국기업및대기업의주요핵심기술분야참여및종속화우려. 관련표준및인증체계에서의선진국주도강화. 녹색건축물핵심기술의설계단계에반영이어려움. 대기업및선진국기업의시장경쟁구도형성. 국내및세계시장진입장벽증대. 공급자의지명도, 기술능력, 관련사업의수주경험이중요 195

202 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 게이트웨이및콘트롤러제작기술 데이터통신기술, 개방형프로토콜기술및인증체계 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술 주요품목및기술 게이트웨이, DDC BACnet, Zigbee, KNX 에너지소비량가시화기술 DR 해외기업 하니웰, 지멘스, 존슨컨트롤즈, 슈나이더, Verizon Wirless 하니웰, 지멘스, 존슨컨트롤즈, 슈나이더, Verizon Wirless 하니웰, 지멘스, 존슨컨트롤즈, 슈나이더, Verizon Wirless 국내기업 나라컨트롤, 한국전자통신연구원, 벽산파워, SKT, KT, LG 춘, 롯데정보통신, 현대통신, 한화 L&C, 누리텔레콤, 바스코리아, 삼인제어시스템 나라컨트롤, 한국전자통신연구원, 벽산파워, SKT, KT, LG 춘, 롯데정보통신, 현대통신, 한화 L&C, 누리텔레콤, 바스코리아 나라컨트롤, 한국전자통신연구원, 벽산파워, SKT, KT, LG 춘, 롯데정보통신, 현대통신, 한화 L&C, 누리텔레콤, 바스코리아, 우리젠, 그리드위즈, 소프트벰스, 서브원, 에스원, 이지빌 다. 전후방산업환경 건물에너지관리시스템및건물빅데이터, 클라우드분야에서의중소기업의참여도는높지만, 국내시장의경우해외기술의시장점유율이높아중소기업의경쟁력확보가어려운상황 정부에서는온실가스배출을줄이기위한 기후변화에관한국제연합협약 및 교토의정서 발효에대처하고자에너지다소비사업자의에너지이용효율개선을위하여에너지진단을의무적으로실시하도록제도화하였으며, 이에따라, 연간에너지사용량이 2,000toe 이상인에너지다소비사업자는 5년주기로에너지진단을실시하여야함. 건물에너지진단시장및 ESCO(Energy Service Company) 사업은정부정책에힘입어성장추세에있음 건물에너지관리시스템 (BEMS) 과관련된국내외대기업은자체적으로 BEMS를개발하고구축하는기술력확보및 Supply Chain을형성하여기술경쟁력및시장성을확보하고있으나, 중소기업의경우 BEMS 부품개발중심으로참여하고있어시장성확보가미비. 따라서중소기업과대기업이협력하여기술경쟁력확보및국내외시장성을확보할수있도록국가지원필요 196

203 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 세계 IT 시장규모는 6.2% 성장한 2조 2210억달러로전망되며, 국내 IT 시장규모는 2014 년기준전년대비 5% 증가한 28조 8000억원에이를것으로추산 57). 에너지 IT 시장의주요에너지생성대상산업은원자력, 태양전지, 신재생에너지분야이고, 주요에너지보존산업은원자력 IT, 스마트그리드, 이차전지분야이며, 주요에너지절감산업은 BEMS, HEMS, 온실가스처리분야 세계스마트시티 (smart city) 시장규모는 2014 년 6,545.7 억달러에서 2019 년 12,665.8 억달러로연평균 14.1% 증가할것으로추산되며, 스마트시티의가장중요한구성요소는스마트교통 (smart transportation), 스마트보안 (smart security) 및스마트에너지관리 (smart energy management) 가있음. 스마트에너지관리 (smart homes, smart building automation 및 smart energy(grid) 포함 ) 의시장규모는 2014 년 2,038.3 억달러에서 2019 년 4,690.1 억달러로연평균 18.2% 증가 58) 세계건물에너지관리시스템 (BEMS) 시장은 2012년 18억달러에서 2020년에는 56억달러로 3배이상성장할것으로전망 59). 국내건물에너지관리시스템 (BEMS) 시장은연 3조 2000억원전후로 2030년 9조 7000억원까지성장할것으로예상 60) 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야는건물에너지관리시스템 (BEMS) 분야에포함되므로 BEMS 시장규모로건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의시장규모를추정. 세계건물에너지관리시스템 (BEMS) 시장은 2012년 18억달러에서 2020년에는 54억달러로 3배정도성장할것으로전망 61) 세계에너지 IT와친환경건축시장의지속적인증가로관련분야에서의중소기업기술력확보를통한시장진출가능성이높을것으로예상되며, 특히중소기업의건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의시장진출가능성이높은분야로예상 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('15~'20) 세계시장 2,800 3,200 3,700 4,200 4,780 5, * 자료 : Building Energy Management Systems(3Q 2013), Navigant Research, 2013, 2018 년부터는 2 차함수회귀추정 57) 전자신문, ) MarketsandMarkets, ) Navigant Research, ) 한국전자통신연구원, ) Navigant Research,

204 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 나. 국내시장 국내 IT 시장규모는 2014년기준전년대비 5% 증가한 28조 8000억원에이를것으로추산 62). 이중국내건물에너지관리시스템 (BEMS) 시장은 2012년연 326억원규모에서 2020 년 635억원까지 2배정도성장할것으로예상 63). 국내건물에너지정보네트워킹및모니터링분야도 BEMS 시장전망에포함 국내한민간업체에서는국내 BEMS 시장을 1,000억원규모로산정하였으며, 국내 BEMS 시장에서지멘스, 하니웰등글로벌다국적기업들이 60~70% 정도를점유하는것으로추정. 64) 여기서추정하는 BEMS 시장에는건물자동화시스템 (BAS : Building Automation System) 시장규모도포함 국내시장에서특정중소기업과대규모투자가가능한대기업이외에대부분의중소기업은관련분야진출이어려운상황이며, 에너지수요예측기술개발의경우, 학계에서연구가이뤄진제품이상용화되지못하는한계가있으므로, 중소기업과학계의협력을통한기술이전등으로관련분야에진출할수있는전략적수립이필요 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만원, %) CAGR ('15~'20) 국내시장 37,110 39,590 45,000 49,997 56,255 63, * 자료 : BEMS 시장전망, 한국전자통신연구원, 2013, 2018 년부터는 2 차함수회귀추정 62) 전자신문, ) 한국전자통신연구원, ) 매일경제신문, 스스로에너지절감하는 스마트빌딩관리시스템 (BEMS) 국산화,

205 전략제품현황분석 다. 무역현황 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술이적용되는관련품목의무역현황을살펴보았으며, 최근 5년간수출금액은크게증가하고있는것으나나타났으며, 수입량은감소 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술의수출현황은 11년 1,621만달러에서 15년 2,844 만달러수준으로크게증가하였으며, 수입현황은 11년 2,163만달러에서 15년 1,707만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이대폭증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 15.1% 로증가하였으며, 수입금액은 -5.8% 로감소하여전체무역수지는 12년을기준으로적자에서흑자로전환된것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.14) 부터 15년(0.25) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의실시간전력계량정보제공서비스제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 16,216 18,243 18,579 23,668 28, % 수입금액 21,636 18,085 16,865 18,556 17, % 무역수지 -5, ,714 5,112 11,374 - 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 199

206 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 BIPV 기술 건물에너지관리시스템 (BEMS) 은에너지소비와관련된각종데이터의획득, 전달, 수집및관리를통해건물의에너지소비내역을쉽게파악할수있게해줌은물론, 에너지절감요소도출과절감효과평가등건물의에너지관리에필요한각종분석, 진단및제어에관한방법과도구를제공. 한국산업규격 KS F 에서정의한 BEMS의주요기능은다음과같음 ( 데이터표시기능 ) 건물에너지관리시스템은획득 수집한건물에너지소비및관련데이터를알기쉽게컴퓨터화면등을통해표시하는기능을갖고있으며, 단위는국제표준단위계를적용하고있음 ( 정보감시기능 ) 건물에너지관리시스템은운영자가에너지소비에관한기준값이나에너지사용설비의운전범위등을입력할수있어야하며, 입력값과실제운영결과를비교하여운전범위나기준값을벗어나는경우이를운영자에게 a) 기준값및운전범위입력기능, b) 입력값과운영결과비교기능, c) 경보발령기능등을제공 ( 데이터및정보조회기능 ) 건물에너지관리시스템은운영자가원하는기간동안의건물에너지소비및관련데이터와정보를표또는그래프로제공하는데여기에는 a) 일정기간의정보조회기능, b) 기간별정보조회기능, c) 2개이상의기간별정보동시조회기능이포함됨 ( 건물에너지소비현황분석기능 ) 건물에너지관리시스템은운영자가건물에너지소비현황을쉽게파악할수있도록 a) 에너지원별소비량, b) 석유환산톤으로환산한 1차에너지소비량, c) 용도별소비량, d) 수요처별소비량, e) 이산화탄소배출량, f) 에너지소비원단위, g) 최대전력수요, h) 건물에너지효율수준, i) 에너지소비절감량및절감률등분석기능을제공 ( 설비의성능및효율분석기능 ) 건물에너지관리시스템은운영자가건물에서운용되는각종설비의운전상태와성능을쉽게파악할수있도록 a) 설비의성능, b) 설비의효율등의분석기능을제공 ( 실내외환경정보제공기능 ) 건물에너지관리시스템은기후와실내환경등건물에너지소비와밀접한관련이있는 a) 외기의온도와습도, b) 실내공기의온도와습도, c) 실내공기중 CO 2 농도, d) 실내조도등의분석기능을제공 ( 에너지소비량예측기능 ) 건물에너지관리시스템은에너지를절약하고건물과설비의계획적인운영에도움을주기위하여건물의에너지소비량을예측하는기능을제공함 ( 에너지비용분석기능 ) 건물에너지관리시스템은건물의에너지소비에따른비용분석정보의제공을위해 a) 에너지비용체계선택, b) 에너지비용단가수정, c) 기간별에너지비용조회, d) 예상에너지비용조회등의기능을제공 ( 제어시스템연동기능 ) 건물에너지관리시스템은자체적으로제어기능을수행하거나, 그렇지못한경우에는건물자동화시스템과연동하여자동으로제어하는기능을제공 200

207 전략제품현황분석 BEMS 기술은 IoT 기술, 빅데이터기술, 클라우드기술등과접목하여진화하고있으며, 국토 부국가연구개발사업 65) 으로개방형플랫폼기술이개발되고있음 자료 : 국토교통부보도자료, BEMS KS 제정! 세계최초로산업표준화!, [ BEMS 개념도 ] 게이트웨이및컨트롤러제작기술 2000년대에는가정내의정보가전기기들을고속으로인터넷에접속하여고품질의주문형비디오서비스등다양한멀티미디어서비스를받을수있을뿐만아니라사용자가어디에서나휴대용정보기기를사용하여집안의전등, 가스밸브및 TV, 냉장고등의정보가전기기들을원격에서제어할수있는홈네트워킹핵심장치인홈게이트웨이를한국전자통신연구원, KT를중심으로개발하였음 현재에는중소기업을중심으로오픈소스하드웨어기반의 IoT 게이트웨이, 사물인터넷게이트웨이, 모바일통합 SNS 게이트웨이통신모듈등을개발하고있음 자동제어전문기업인나라컨트롤이개발한 ' 원격제어방식의중앙처리장치 (CPU) 이중화기반빌딩자동제어시스템 ( 모델명 MEGA-B)' 이 2014년제17주차 IR52 장영실상을수상했음 66) 데이터통신기술, 개방형프로토콜및인증체계 국내이동통신 3사가스마트홈시장선점을위해플랫폼을정비하는한편, 사물인터넷 (IoT) 네트워크구축계획을발표하면서경쟁이치열해지고있음. SK텔레콤은 IoT 기술인 `로라 (LoRa)` 를앞세우고있으며, KT와 LG유플러스는 2017년상용화를목표로 NB-IoT 구축에손을맞잡았음. 로라와 NB-IoT 등은넓은의미로는저전력장거리기술을통한 IoT 솔루션임. 이동통신 3사는이와는달리단거리저전력기술을통해스마트홈생태계확장에열을올리고있음 67) 65) 국토교통부도시건축연구사업, BEMS KS 기반의설계 시공 운영 관리기술개발및실증 ( ~ ) 66) 매일경제신문, [IR52 장영실상 ] 나라컨트롤 / 빌딩제어시스템, ) 전자신문 (NextDaily), 이통 3 사, IoT 스마트홈대전 안방에도입된스마트,

208 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 개방형프로토톨중에하나인 KNX는주거 상업용빌딩과관련된전세계유일의국제표준제어프로토콜로조명을비롯해냉 난방, 공조, 보안, 승강기, 차양, 스마트그리드등건물의모든영역을연계할수있음. 현재는공공및산업용빌딩자동화영역까지확장됐고, 가전제품, 오디오 비디오기술뿐만아니라에너지관리, 스마트미터링, 원거리모니터링시스템제어를위한도구로활용되고있음. 모든종류의통신매체 (TP, PL, RF, IP) 와구성방식 ( 시스템모드, 일반모드 ) 을지원하며, 유럽표준 (CENELEC EN and CEN EN ) 과국제표준 (ISO/IEC ) 까지획득했음 68) BEMS의경우표준통신프로토콜로백넷 (BACnet) 을사용하지만사실백넷과 KNX는경쟁관계가아니라협업관계가가능. 미국백넷협회도 KNX협회와파트너십을맺고필드에서는 KNX를활용하고, 매니지먼트부분은백넷이담당하도록하고있음. 이는필드에서정확한데이터를취득하고센싱해야 BEMS의알고리즘을정확하게구현할수있기때문임 건물에너지서비스기술 건물에너지서비스기술로군관리시스템이개발및보급되고있음. 군관리시스템을통해 365일 24간원격관리할수있고, BEMS 기술을접목하여 10% 이상의에너지를절감할수있음. 서브원은전국 126개 CGV 영화관과 210개 GS리테일매장, 33개 H&M 패션매장, 외환은행영업점, LGU+ 통신국, 이랜드파크식음매장등을원격관리하고있음 [ 원격군관리시스템통합운영센터전경 ( 서브원 ) ] 68) 전기신문, KNX, 사반세기만에국제표준제어프로토콜러자리매김,

209 전략제품현황분석 빌딩자동화시스템전문딩자동화시스템전문기업인나라컨트롤이스스로에너지를절감하는새로운시스템을선보기업인나라컨트롤이스스로에너지를절감하는새로운시스템을선보임. 나라컨트롤은자체개발한 ' 능동형건물에너지관리시스템 (N-BEMS)' 을구축해최근김포공항과인천국제공항의터미널, 서울특별시시립서북병원등에제공했다고 19일밝힘. 능동형솔루션인 N-BEMS는사용자가특정실내조건을설정하면시스템이스스로공조 전력 조명 방범설비등개별시스템을최적으로제어해건물전체시스템의에너지를절감할수있음. 과거 BEMS의기능에더해시뮬레이션을통한예측운영, 실시간최적제어등을접목해자동으로에너지를절감해줌. 소프트웨어를이용한최적알고리즘제어방식으로수동형 BEMS의평균에너지절감률 (5~7%) 에비해 15% 이상의높은에너지절감률을달성할것으로예상 69) 정부에서는에너지신산업 ( 수요자원거래시장, ESS통합서비스, 에너지자립섬, 태양광대여, 전기자동차, 발전소온배수열활용, 친환경에너지타운, 제로에너지빌딩 ) 을통해기후변화대응, 에너지안보및수요관리등의에너지분야현안을효과적으로대응하고있음. 산업부와한전은 전력신산업펀드 를조성하여 2017년까지에너지신산업분야에 2조원을투입할예정 70) 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야는 BEMS 기술및에너지신산업기술과연계하여시너지효과를창출할것으로예상. 특히, 수요자원거래시장, ESS통합서비스, 제로에너지빌딩과는밀접한관련이있음 69) 매일경제신문, 나라컨트롤, 스스로에너지아끼는 BEMS, ) 서울경제신문, 전력신산업펀드조성,

210 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 하니웰 (Honeywell) 은건물자동제어통합시스템인 EBI(Enterprise Building Integration) 의한구성요소로서에너지관리를위한특화된기능을담당하는 Energy Manager 솔루션 을개발하였으며, 2015 년 12월스마트미터, 소프트웨어및데이터분석솔루션을보유하고있는엘스터 (Elster) 사를인수 지멘스 (SIEMENS) 는 EMC(Energy Monitoring and Control platform) 를기반으로원격지에서 AOC(Advantage Operation Center) 를운용하고있으며, 2015년왓슨사물인터넷 (Internet of Things, 이하 IoT) 글로벌본부를설립한 IBM과협력하여건물에너지관리및지속가능성을위한내비게이터 (Navigator) 플랫폼을발전시킬계획 존슨컨트롤즈 (Johnson Controls) 에서는관리응용서비스를제공하기위해 Energy Essential 솔루션을개발하였으며, 기후데이터를포함하여에너지유형별소모량, 에너지생산량, 전력사용량 / 피크수요 / 역률, 에너지사용요금, 장비별가동시간, CO 2 배출량정보등을종합적으로관리 슈나이더일렉트릭 (Schneider Electric) 은국가와글로벌지역단위의에너지, 지속가능성데이터를측정할수있으며, 빌딩운영효율및에너지분야투자를적극적으로계획하고투자수익확인이가능하게하는등기업이에너지, 건물등과같은다양한자원의효율성을통합적으로관리할수있게하는 StruxreWare 솔루션을통해건물에너지관리서비스를제공 버라이즌와이어리스 (Verizon Wireless) 는 Home Monitoring and Control 서비스를출시하여미국최초가정모니터링, 보안점검, 에너지제어서비스를제공. 스마트홈시스템관리를위해 Verizon Home Control 이라는전용앱을스마트폰이나태블릿 PC로사용하여가정모니터링, 전등 on-off 및도어 lock, 온도조절이가능 (2) 국내업체동향 SKT는사물인터넷 (IoT) 기술을바탕으로고객의에너지소비데이터를실시간으로수집하여클라우드상에서관리, 분석하는등상용화건물설비운영의개선점과최적운영방안을도출하기위한건물에너지관리시스템인 Cloud BEMS와 Cloud FEMS(Factory Energy Management System) 를상용화 나라컨트롤은빌딩제어, 산업제어, 바이오클린룸등의다양한자동화시스템업계의국내선두기업으로, 최근건물에너지관련설비들을모두통합하고예측제어, 실시간제어, 관리및운영솔루션을접목시켜시스템자체가스스로건물의에너지절감을이끌어내는능동형 BEMS를개발했으며, 경기도 G빌딩및북미에실증사이트를구축하고운영하는한편추가적으로국내관공서, 공항, 방송국및병원등의대형사이트에 BEMS를구축 204

211 전략제품현황분석 LS산전은스마트그리드브랜드인 ' 그리드솔 ' 을런칭하고공장, 대형건물, 가정등에제공하는에너지관리시스템 (EMS) 을제공하고있으며, 유휴에너지를저장했다가나중에쓸수있는 ESS( 에너지저장장치 ), 전력계량기를인터넷망에연결하는 AMI 기술에태양광모듈 인버터까지결합한차세대 EMS 서비스를제공중 삼성물산은에너지서브미터링및 BEMS용환경센서추가설치와건물내상황정보및스케줄정보, 설비효율정보등을종합적으로고려하는 BEMS 시스템을구축 아이콘트롤스는홈네트워크시스템과의유기적인연동을통해동작되는주차관제시스템, 원격검침시스템, CCTV 시스템, 정보통신시스템, LED 조명등의사업다각화를추진하여사업규모를확대해나가는동시에아이파크신축아파트에모바일원격감시및제어시스템구축을통한스마트홈서비스를구현중 KT는 2015년 8월대구공업대학교와 건물에너지관리시스템 (BEMS) 표준모델시범구축지원사업 협약을체결하여표준화모델을구축할예정이며, 경기도과천시과천네트워크관제센터 9 층에세계최초로에너지생산 소비 거래를통합관제하는 'KT-MEG 센터 (KT-Micro Energy Grid Center)' 를개설하여신재생에너지, 에너지효율화, 전기자동차충전과수요자원운영등에너지생산부터소비, 거래에이르기까지다양한맞춤형서비스를제공할계획 대우정보시스템은각계측기로부터수신되는계측데이터와실제사용량간계측오차를보정해보다정확한계측데이터를도출할수있도록하는기술특허취득 누리텔레콤, 바스코리아, 우리젠, 소프트벰스등의중소기업은자체기술력으로건물에너지정보네트워킹및모니터링툴을개발하여상용화하였으며, 시장을넓히고있음 건물에너지관리시스템 (BEMS) 과관련된국내외대기업은자체적으로 BEMS를개발하고구축하는기술력확보및 Supply Chain을형성하여기술경쟁력및시장성을확보하고있으나, 중소기업의경우 BEMS 부품개발중심으로참여하고있어시장성확보가미비. 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야에서의중소기업의참여도는높지만, 국내시장의경우해외기술의시장점유율이높아중소기업의경쟁력확보가어려운상황. 따라서중소기업과대기업이협력하여기술경쟁력확보및국내외시장성을확보할수있도록국가지원필요 다. 기술인프라현황 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야는아직기술인프라가부족한실정임. 아직까지는인증체계, 표준화가부족하고, 현재기술개발단계에있음. 한국에너지공단에서는 BEMS 인증체계및표준화를위하여제도를정비하고있음. BEMS는세계최초로규격화 ( 한국산업규격 KS F : 건물에너지관리시스템-제1부기능과데이터처리절차 ) 에성공. 한국에너지공단에서는 BEMS 기본규격외에연계규격을제정하고있음 205

212 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 한국에너지공단에서는그동안 BEMS 보급활성화를위해 2012년, 2013년, 2015년에걸쳐 6 개의건물에 BEMS 설치비용 50% 이내의비용을지원하는 BEMS 설치지원사업을추진했음. 하나의건물당 1억 ~1억5,000만원을지원해주는사업임. 2015년에는공단내에너지데이터분석센터를개소해 BEMS 연계건물의데이터분석과정보제공을하고있음. 에너지데이터는에너지원별사용량뿐만아니라용도별 기기별 시간대별등수요처에서발생하는에너지데이터들의개별적인소비패턴분석이가능. BEMS 설치건물과공단을네트워크로연결해에너지사용현황을모니터링및분석을통해소비행태분석, 사후관리, 신규비즈니스모델발굴, 에너지절감방안등을제공하고활용할계획. 또한세종시의 5개공공건물을대상으로원격광역관리서비스를도입해실시간모니터링, 월간분석리포트를제공하고실시간사용량과피크전력알람서비스를 2015년 9월부터실시하고있음 또한, 한국에너지공단에서는 BEMS 시범보급사업및표준모델시범구축지원사업으로구축된건물과공단을네트워크로연계해 BEMS 데이터를실시간으로수집해저장하고통합분석시스템을통해 BEMS 설치수준, 에너지사용현황등을분석하고있음. BEMS설치확인을받은경우조세특례제한법에따라 BEMS 투자금액의 3~10% 를세액공제를해주며에너지이용합리화법에따라에너지진단주기 2회마다 1회를면제해주는인센티브를마련 국토교통부는新기후체제출범에따라건물부분의에너지절약및국가온실가스감축목표달성에앞장서기위해제로에너지건축물인증제를 2017년 01월 20일부터시행한다고밝힘. 제로에너지건축물인증제 는제로에너지건축국가로드맵에따라 2016년 1월 ' 녹색건축물조성지원법 ' 을개정해제도적기반을마련했으며, 2020년부터공공부문을시작으로 2025년에는민간부문까지단계적으로제로에너지건축을확산하기위한핵심제도가될전망 71) 제로에너지건축물인증제 는건축물의에너지성능을정량적으로평가해제로에너지실현정도에따라 5개등급으로구분해인증하는제도로, 건축물에너지효율 1++ 등급이상의에너지성능수준을만족하는건축물을대상으로에너지자립률및건물에너지관리시스템설치여부에따라평가됨. 제로에너지건축물은준공후지속적인에너지성능관리를위해건축물에너지관리시스템 (BEMS, Building Energy Management System) 또는원격검침전자식계량기를설치해야함 71) 건설타임즈, 제로에너지건축물인증제시행... 녹색건축시대앞당겨,

213 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 72) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로건물에너지정보네트워킹및모니터링관련기술개발활발 각국가별로살펴보면한국출원경향은증가추세, 미국은감소추세, 일본은증감을반복하며, 유럽은출원건수가완만하게상승하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면한국이 36% 로최대출원국으로건물에너지정보네트워킹및모니터링기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 31.2% 일본이 25.5%, 유럽이 7.3% 의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야연도별출원동향 ] 72) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 207

214 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원도증가하는추세 외국인의출원이증가하는현상이두드러지는이유를살펴보면건물에너지정보네트워킹및모니터링기술의국내시장에대한해외기업의시장진출이활발한점에원인이있는것으로추정 일본의출원현황은증가와감소를반복하는출원경향을보이며, 자국인위주의특허출원을하고있는것으로나타남 미국의출원현황은점점감소하는경향을보이고, 외국인의출원비율은증가와감소를반복하는것으로분석됨 유럽의출원현황은출원건수가많지않으나, 증기추세를보이고있으며, 출원인대부분이비유럽인으로미국과일본출원인의비중이높은것으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 208

215 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 73) 를통하여살펴본결과건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의가장높은 IPC는 H02J 기술분야가 1142건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 G06Q가 942건, G06F가 218건으로다수를차지 이외에 B60L 44건, G05D 36건, H04L 34건, G01R 33건, H02M 32건, H04B 30건, F24F 30건순으로기술이투입되어있어건물에너지정보네트워킹및모니터링분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 F24F 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, G06Q 기술분야는 8년으로가장짧은것으로분석 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 74) H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 G06Q 관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한데이터처리시스템또는방법 ; 그밖에분류되지않는관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한시스템또는방법 4 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 7 년 G05D 비전기적변량의제어또는조정계 7 년 H04L 디지털정보의전송 6 년 G01R 전기변량의측정 ; 자기변량의측정 7 년 H02M 교류 - 교류, 교류 - 직류또는직류 - 직류변환장치및주요한또는유사한전력공급장치와함께사용하기위한장치 ; 직류또는교류입력의서지출력변환 ; 그것을제어또는조정 6 년 H04B 전송 6 년 F24F 공기조화 ; 공기가습 ; 환기 ; 차폐를위한기류의이용 9 년 73) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 74) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 209

216 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 투입기술이가능많은 H02J 분야와융합이높게이루어진기술은 G06Q 분야로나타났으며, B60L, H02M 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 G06Q 분야와융합된기술은 G06F, G01R, G05B 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, G06F 분야와융합된기술은 H04L, G06N, G05B 기술로분석 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 한국과중국출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면한국전자통신연구원이다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은주로자국에출원건수가높은것으로나타남 일본출원인으로는 NTT, PANASONIC CORP, MITSUBISHI ELECTRIC CORP, MITSUBISHI ELEC BUILDING TECHN 이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 중국출원인 HUAWEI TECH CO LTD 이다수의특허를확보하고있음 210

217 전략제품현황분석 또한, 일본기업인 PANASONIC CORP 이 3 극패밀리수가 22 건으로다국적시장을확보하며출 원을하고있는것으로보이며, 일본의 MITSUBISHI ELECTRIC CORP, 중국의 HUAWEI TECH CO LTD, 한국의주식회사케이더파워등이다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 미국기업인 Island Intellectual Property 부보유하고있는것으로분석됨 LLC 가 으로가장높게나타나원천기술을일 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 NTT 일본 % 0% 100% 0% 일본 전력변환및제어시스템 PANASONIC CORP 일본 % 9% 80% 11% 일본 전력량감시및배전시스템 MITSUBISHI ELECTRIC CORP 일본 % 4% 95% 1% 일본 전력관리시스템 MITSUBISHI ELEC BUILDING TECHN 일본 % 0% 100% 0% 일본 설비점검및장치시스템 한국전자통신연구원 한국 % 16% 0% 0% 한국 건물에너지관리시스템 HUAWEI TECH CO LTD 중국 % 0% 0% 95% 유럽 전기공급및송출시스템 TOYOTA HOME KK 일본 % 0% 100% 0% 일본 주택에너지관리시스템 주식회사케이더파워 한국 % 0% 0% 0% 한국 무선충전시스템 SAP AG 독일 % 100% 0% 0% 미국 인터페이스구축 Island Intellectual Property LLC 미국 % 100% 0% 0% 미국 네트워크시스템 211

218 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은주식회사케이티의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는권순태, 주식회사리버트론의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은벽산파워주식회사, 에스케이텔레콤주식회사, 삼성물산주식회사, 현대건설주식회사등이있으며, 중소기업의주요출원인은정덕영, 주진관, 인코어드테크놀러지, 주식회사이엠코어등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국전자통신연구원, 한국에너지기술연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은성균관대학교, 서울대학교의출원이높은것으로분석 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 212

219 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나게이트웨이및컨트롤러제작기술및건물에너지관리정보기술등은중소기업의경쟁력이높은것으로분석됨. 개방형프로토콜기술등은원천기술분야로대규모투자가필요한분야임 건물에너지정보네트워킹및모니터링을위한데이터통신이중화및보안기술등은중소기업에서관심을가질만한분야임 [ 건물일체형신재생에너지시스템현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업 중소기업 참여영역 중소기업 참여정도 게이트웨이및컨트롤러제작기술 게이트웨이제작기술, DDC 제작기술 SKT, KT, LG CNS, 롯데정보통신, 현대통신, 한화 L&C, 한국전자통신연구원 나라컨트롤, 벽산파워, 누리텔레콤, 바스코리아, 삼인제어시스템 게이트웨이제작기술, DDC 제작기술 데이터통신기술, 개방형프로토콜기술및인증체계 데이터통신이중화및보안기술, BACnet/Zigbee/KNX 기술, 개방형프로토콜개발기술, 인증기술 SKT, KT, LG CNS, 롯데정보통신, 현대통신, 한화 L&C, 한국전자통신연구원 나라컨트롤, 벽산파워, 누리텔레콤, 바스코리아, 삼인제어시스템 데이터통신이중화및보안기술, BACnet/Zigbee/K NX 기술 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술 에너지소비량가시화기술, 건물에너지관리정보기술, 스마트그리드연계기술. 수요반응 (DR) 기술, 전력피크관리기술 SKT, KT, LG CNS, 롯데정보통신, 현대통신, 한화 L&C, 서브원, 에스원, 이지빌, 한국전자통신연구원 나라컨트롤, 벽산파워, 누리텔레콤, 바스코리아, 우리젠, 그리드위즈, 소프트벰스 에너지소비량가시화기술, 건물에너지관리정보기술, 스마트그리드연계기술. 수요반응 (DR) 기술, 전력피크관리기술 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 213

220 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 나. 중소기업기술수요 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이있는것으로분석 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야중소기업은건물에너지관리서비스기술과관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는 BEMS와관련된핵심기술이므로중소기업도이분야에관심이높은것으로분석됨 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 건물에너지정보네트워킹및모니터링 게이트웨이및콘트롤러제작기술 데이터통신기술, 개방형프로토콜기술및인증체계 건물에너지서비스기술및스마트그리드연계기술 게이트웨이제작기술, DDC 제작기술, IoT 센서기술, 센서네트워킹기술, 복합센서기술 데이터통신이중화및보안기술, BACnet/Zigbee/KNX 기술, 개방형프로코콜기술, 인증기술 에너지소비량가시화기술, 건물에너지관리정보기술, 스마트그리드연계기술. 수요반응 (DR) 기술, 전력피크관리기술 214

221 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 16개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 75) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 76) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 75) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 76) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 215

222 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야키워드클러스터링 ] [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드 연관도 수치 관련특허 / 논문제목 클러스터 01 meter, smart meter 3 1. REMOTE METER READING SYSTEM, AND MASTER UNIT 2. ELECTRONIC WATT-HOUR METER 3. A power-aware cloud architecture with smart metering 4. Smart metering enables smart buildings 5. COGNITIVE ELECTRIC POWER METER 클러스터 02 energy usage, analysis, energy saving, sensor Methods and systems for analyzing energy usage 2. Building Energy Usage Auditing, Reporting, and Visualization 3. Systems and methods for energy management and device automation system 4. METHOD AND APPARATUS FOR COMPREHENSIVE ENERGY MEASUREMENT AND ANALYSIS OF A BUILDING 216

223 전략제품현황분석 No 주요키워드 연관도수치 관련특허 / 논문제목 클러스터 03 amount, electric power, load, value, estimation 8~17 1. ENERGY CONSUMPTION TARGET AMOUNT DETERMINATION DEVICE AND ENERGY CONSUMPTION TARGET AMOUNT DETERMINATION METHOD 2. POWER USE AMOUNT MANAGEMENT SYSTEM 3. HOME ENERGY CONSUMPTION PREDICTION SYSTEM, HOME ENERGY CONSUMPTION PREDICTION SERVER, HOME ENERGY CONSUMPTION PREDICTION METHOD, AND PROGRAM 4. ENERGY SAVING PERFORMANCE ESTIMATION SYSTEM, ENERGY SAVING PERFORMANCE ESTIMATION METHOD, AND ENERGY SAVING PERFORMANCE ESTIMATION PROGRAM 5. Energy efficient building design and estimation of energy savings from daylighting in Chennai 클러스터 04 wireless sensor network, node 8 1. ENERGY MANAGEMENT FOR wireless sensor network 2. ENERGY-SAVING MANAGEMENT METHOD AND SYSTEM FOR WIRELESS SENSOR NETWORK, AND REMOTE MANAGEMENT SERVER 3. A wireless sensor network design tool to support building energy management 4. Dynamic power management system in new architecture of wireless sensor network 5. wireless sensor network for Home Appliance Energy Management based on ZigBee technology 클러스터 05 mobile device, network device, zone, site 9~11 1. Method for zone based energy management with web browser interface 2. Zone based energy management system 3. Method for zone based energy management system with scalable map interface 4. MOBILE DEVICE WITH SCALABLE MAP INTERFACE FOR ZONE BASED ENERGY MANAGEMENT 클러스터 06 communic ation, controller, signal 8~13 1. PRESENCE-BASED REAL TIME COMMUNICATION FOR DISTRIBUTED ENERGY MANAGEMENT NETWORK 2. CONTROLLER, COMMUNICATION SYSTEM, POWER CONSUMPTION CONTROL METHOD, AND PROGRAM 3. Home energy management system based on power line communication 클러스터 07 database, apparatus 8~17 1. OPERATION SYSTEM OF DATABASE FOR POWER SYSTEM ANALYSIS 2. HIGH SPEED DATA CALCULATION PROCESSING OPTIMIZATION SUPPORT SYSTEM 3. DATA COLLECTION DEVICE AND METHOD THEREOF 클러스터 08 algorithm, approach 9 1. An approach to the identification of temperature in intelligent building based on feed forward neural network and genetic algorithm 2. Method and apparatus for determining energy savings by using a baseline energy use model that incorporates an artificial intelligence algorithm 3. Test and evaluation of energy saving potentials in a complex building central chilling system using genetic algorithm 4. Genetic algorithm methodology applied to intelligent house control 217

224 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 No 주요키워드 연관도수치 관련특허 / 논문제목 클러스터 09 power converter control circuit 8 1. CONTROL CIRCUIT FOR POWER CONVERTER 2. Combined active and reactive power control of power converter building block to facilitate the connection of micro-grid to Electric Power System 3. POWER CONVERTER AND METHOD FOR DETECTING FAN FAILURE 클러스터 10 intelligent building, occupant, control system 8~10 1. Sensor-based occupancy behavioral pattern recognition for energy and comfort management in intelligent buildings 2. Measuring indoor occupancy in intelligent buildings using the fusion of vision sensors 3. Development of multi-agent system for building energy and comfort management based on occupant behaviors 4. Building energy and comfort management through occupant behaviour pattern detection based on a large-scale environmental sensor network 클러스터 11 smart grid, buliding energy managem ent system, home energy managem ent system 8~10 1. Building energy management system based on smart grid 2. Design and implementation of building energy management system with quality of experience power scheduling model to prevent the blackout in smart grid network 3. A multi-agent intelligent decision making support system for home energy management system in smart grid: A fuzzy TOPSIS approach 4. Integrated agent-based home energy management system for smart grids applications 클러스터 12 hvac system, heating, thermosta t 8~15 1. ENVIRONMENTAL CONTROL FOR HVAC SYSTEM 2. Optimal control strategy for HVAC system in building energy management 3. Energy management of HVAC system 클러스터 13 air conditioni ng system, temperatu re, heating, sensor OPERATION METHOD AND CONSTRUCTION METHOD OF AIR CONDITIONING SYSTEM 2. METHOD OF MANAGING ENERGY CONSUMPTION EFFICIENCY IN DUCT CIRCULATION TYPE AIR CONDITIONING SYSTEM 3. Modelling and optimization of direct expansion air conditioning system for commercial building energy saving 클러스터 14 appliance, home managem ent system, controller, communic ation 8~20 1. Green Home Energy Management System through comparison of energy usage between the same kinds of home appliances 2. Development of a home energy management system based on the measurement and control of electricity consumption of home appliances 3. Home appliance energy monitoring and controlling based on power line communication 4. Energy saving by automatic control of power in simple home appliances 218

225 전략제품현황분석 No 주요키워드 연관도 수치 관련특허 / 논문제목 클러스터 15 elevator system, electric power 8~18 1. ELECTRIC POWER SYSTEM OF BUILDING WITH elevator system 2. ENERGY SAVING OPERATION SYSTEM OF elevator system 3. GROUP SUPERVISORY OPERATION CONTROL SYSTEM FOR elevator system 클러스터 16 lighting, control system, energy saving 8 1. LED LIGHTING CONTROL SYSTEM 2. LIGHTING CONTROL SYSTEM FOR ENERGY SAVING AND WARMING COUNTERMEASURE 3. Impact of building automation, controls and building management on energy performance of lighting systems 4. CONTROL SYSTEM FOR REPRESENTATIVE ILLUMINANCE LIGHT [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 건물에너지사용량측정기술 meter, smart meter 요소기술 02 요소기술 03 요소기술 04 건물에너지사용량분석및가시화기술 건물에너지사용량예측, 시뮬레이션및평가기술 건물에너지 환경관리를위한알고리즘및자동제어기술 energy usage, analysis, energy saving, sensor amount, electric power, load, value, estimation power converter control circuit, ntelligent building, occupant, control system 요소기술 05 건물시스템실시간정보네트워킹및처리기술 communication, controller, signal 요소기술 06 지능형전력망기반 BEMS 기술 smart grid, building energy management system, home energy management system 요소기술 07 시스템제어알고리즘및제어모듈설계기술 algorithm, approach 219

226 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 게이트웨이기술기술수요조사, 하드웨어기술 건물에너지콘트롤러기술 기술수요조사, 전문가추천 건물에너지사용량측정 키워드클러스터링 데이터통신기술 기술수요조사, 키워드클러스터링 네트워킹기술 스마트그리드연계기술 인증체계 기술수요조사키워드클러스터링 기술수요조사, 전문가추천 건물시스템실시간정보네트워킹및처리기술 키워드클러스터링 시스템기술 건물에너지절감율 시스템구축비용 키워드클러스터링 220

227 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링분야정의 ] 중분류핵심기술정의 하드웨어 기술 게이트웨이기술 건물에너지 콘트롤러기술 센서와데이터서버 ( 또는호스트컴퓨터 ) 를접속하는장치이며, 통신속도의제어, 트래픽제어등의기능을수행하면서네트워크를연결함. 건물에너지사용설비의정보를호스트컴퓨터로전송함 건물자동화시스템 (BAS) 에서는 DDC(Direct Digital Controller) 라는콘트롤러를사용하고있으며, 건물관리용실시간데이터가증가함에따라고성능의콘트롤러기술이필요 데이터통신기술 건물에설치되어있는각종센서로부터데이터서버까지의데이터통신기술이필요하며, 데이터신뢰성확보를위하여데이터손실율관리가중요함 네트워킹 기술 스마트그리드 연계기술 인증체계 건물에너지관리를위해서는에너지사용량의가시화, 각종제어알고리즘의적용, 외부스마트그리드와의연계를통한각종서비스기술이필요. 스마트그리드연계기술의대표적이항목은수요관리 (DR : Demand Response) 서비스가있음 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술과관련된인증체계확보를통하여관련산업의표준화및시스템구축비용를절감할수있음. 관련인증체계로는 BACnet, KNX, Zigbee 등이있음 시스템 기술 건물에너지 절감율 시스템구축비용 건물에너지정보네트워킹및모니터링핵심기술의개발의목적은결국, 건물에서의에너지절감을통한관리비용과탄소배출량의감소를위한것이므로건물에너지절감율의중요한성능지표중에하나임 BEMS 기술의필요성이높다하더라도시스템구축비용이너무고가이면, 경제성이감소하므로전체시스템구축비용의절감이필요함. 이를위해서핵심기술개발및인증체계도입등의표준화를통해해결해야함 221

228 에너지신산업 건물에너지정보네트워킹및모니터링 6. 기술로드맵기획 가. 건물에너지정보네트워킹및모니터링기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 222

229 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 건물에너지정보네트워킹및모니터링핵심기술연구목표 ] 중분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 게이트웨이기술 통신속도성능향상 10% 향상 20% 향상 30% 향상 30% 향상 하드웨어기술 건물에너지콘트롤러기술 표준프로토콜의적용성 단일프로토콜 복수프로토콜 개방형복수프로토콜 개방형복수프로토콜 데이터통신기술 데이터신뢰성 데이터손실율 5% 미만 데이터손실율 3% 미만 데이터손실율 1% 미만 데이터손실율 1% 미만 네트워킹기술 스마트그리드연계기술 서비스항목 1 개항목 ( 전력피크관리 ) 2 개항목 ( 스마트계량기, 실시간요금제 ) 2 개항목 ( 건물 ESS, 에너지프로슈머 ) 총 5 개항목서비스개발 인증체계 인증체계항목 1 개항목 (BACnet) 1 개항목 (Zigbee) 1 개항목 (KNX) 총 3 개항목서비스개발 건물에너지절감율 건물에너지절감성능 2% 절감 5% 절감 10% 절감 10% 절감 시스템기술 시스템구축비용 시스템표준화 10% 절감 20% 절감 30% 절감 30% 절감 223

230

231 전략제품현황분석 제조업부생가스 재활용

232

233 전략제품현황분석 제조업부생가스재활용 정의및범위 부생가스를연료원으로활용하거나포집, 저장, 전환하여고부가가치의자원으로활용하는기술 전환, 비전환기술로분류할수있으며전환기술은포집한탄소원을화학적전환, 생물학적으로전환하는기술이며 비전환은포집한탄소원부생가스를직접활용하는기술로구분할수있음 정부지원정책 정부 탄소자원화국가전략프로젝트실증로드맵 발표 탄소자원화기술의조기실증을통한온실가스감축및新기후산업창출을위해 1 탄소전환실증, 2 탄소광물실증, 3 전략플랫폼구축등세부추진로드맵제시 2030년온실가스감축 2,500만톤, 경제적가치창출 16.3조원기대 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 온실가스저감에직접적으로기여할수있므로기후변화체제에직접적으로대응 에너지를해당지역에서직접생산함으로써에너지의거리의존성을줄이는이점 기후변화에대처하기위한글로벌규제동향기회 (Opportunity) 약점 (Weakness) 대규모 CCU 기술의상업적개발은미국이선도하고있음 산업안정화는다소시간이필요 다양한촉매개발, 생물전환원개발, 공정의단순화등의극복할기술부분존재위협 (Threat) 포집제, 생물학적전환, 화학적전환의상용화단계를가속시키기위한기술개발이진행되고있으며이러한기술들이개발되어야만부생가스재활용산업이성장할것으로전망 초기시장진입단계로, 일부대기업을중심으로화공산업분야에서점차상용화시장이확대 포스코, 현대제철등의철강기업위주 특허침해분쟁우려 중소기업의시장대응전략 전통적인기획, 생산, 유통단계에서기획, 유통, 생산방식으로변화해수요처에서즉시원격생산을하는소비지생산방식이확산예상 부생가스재활용기술은포집, 촉매제활용, 화학전환, 생물학적처리등의원천기술기반이기때문에, 지적재산권보호전력과함께 R&D개발 227

234 에너지신산업 제조업부생가스재활용 핵심기술로드맵 228

235 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 부생가스는제철이나화학공정, 화석연료등의산업활동에의해부수적으로발생하는가스로고로가스 (BFG: Blast Furnace Gas), 코크스로가스 (COG: Coke Oven Gas), 전로가스 (LDG: Lintz Donawhits Gas), 파이넥스설비가스 (FOG: Finex Off Gas), 메탄가스 (Methane Gas, CH4), 이산화탄소 (CO2), 일산화탄소 (CO), 수소 (H2) 등을포함 부생가스재활용은부생가스를연료원으로활용하거나포집, 저장, 전환하여고부가가치의자원으로활용하는기술 세계기후변화협약에따라온실가스저감에대응하기위하여발전ㆍ산업시설등에서발생하는부생가스를재활용하는기술 가스로고로가스, 코크스로가스, 전로가스, 파이넥스설비가스등의주로제철업에서발생하는부생가스로현재연로로재활용하여전력을생산 제조업에서발생하는대표적인부생가스중전력으로기 ( 旣 ) 사용중인연료원부생가스를사용하는방법외의재활용방법으로는부생가스의탄소원과수소원으로구분하여이를포집, 분리, 저장하여전환또는비전환하는기술존재 [ 부생가스재활용공정개요 ] 229

236 에너지신산업 제조업부생가스재활용 제조및산업체에서는메탄가스, 이산화탄소, 일산화탄소등의탄소배출원과수소가직접배출되기도하고이산화탄소를환원제의개질반응을이용할경우다양한화합물이기본조성물질인합성가스 (CO 및 H2) 를통해탄소원과수소원을생산 수소원은수소가스의이용산업에원료원으로직접재활용중이며수소가스의저장이동등을통해수소충전소또는수소연료전지의공급원으로활용 부생가스재활용의핵심은발생하는탄소원과수소원의자원을고부가가치원으로활용하는것이핵심기술로분류 제조업및산업체에서직접적으로발생하는메탄가스, 이산화탄소, 일산화탄소등의탄소배출원은 CCU(Carbon Capture and Utilization, CO₂ 포집및재활용 ) 기술을통하여탄소배출원을유용한자원으로재활용하여부가가치가높은물질 (Value-added Compounds) 로전환 CCU기술은전환, 비전환기술로분류할수있으며전환기술은포집한탄소원을화학적전환, 생물학적으로전환하는기술이며비전환은포집한탄소원부생가스를직접활용하는기술로구분 화학적전환은, 주로공정촉매및광전기화학촉매방식등을통해이산화탄소를자원화하는기술로조건에따라특정비율로생산된합성가스를다양한고부가화합물로의전환하여제품화와동시에이산화탄소를저감하는기술 생물학적전환의경우, 효소또는광전기공정이가미된식물의광합성을이용하여 CO₂를화학물질로전환하여바이오자원화하는기술 비전환의경우포집한탄소원을별도의전환없이순수한탄소자원으로직접활용하는기술로이산화탄소가스판매, 용접가스활용, 농작물이산화탄소주입등이있으며이산화탄소를직접적으로활용하여무기탄산화하여고정ㆍ활용하는무기탄산염생산기술은현재기술단계가높고이산화탄소의대량처리가능 부생가스를통한합성가스의생산및정제기술은기존화석연료활용에도공통적으로적용되며, 공정기술력향상및에너지자원확보와에너지다양화측면에서반드시필요한기술 [ CCU 기술개요 ] 230

237 전략제품현황분석 [ 부생가스활용개념도 ] 나. 범위 (1) 제품분류관점 산업체에서발생하는부생가스를다양한촉매반응을통해메탄올등기초화학원료와경유등액체연료를생산하고온실가스를감축하는부생가스전환상용화기술개발과촉매 광 전기 생물등을이용한전환을통해이산화탄소로부터기초화학원료, 액체연료, 플라스틱연료등을생산하는기술로기술난이도는높으나개발시파급효과는매우큰차세대 CO2 전환기술 부생가스의 CO를분리하여메탄올의연료원을생산하는기술, 이산화탄소와산업ㆍ발전폐기물등을활용하여그린시멘트, 폐광산탄산염채움재, 친환경고급용지등을생산하는 CO2 광물화ㆍ상용화기술개발등이대표적 CCU기술은전환, 비전환기술로분류할수있으며전환기술은포집한탄소원을화학적전환, 생물학적으로전환하는기술이며, 비전환은포집한탄소원부생가스를직접활용하는기술로구분할수있음 231

238 에너지신산업 제조업부생가스재활용 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 화학적전환 주로공정촉매및광전기화학촉매방식등을통해이산화탄소를자원화하는기술로, 대표적으로이산화탄소와환원제의개질반응을이용하여다양한화합물이플랫폼물질인합성가스 (CO 및 H2) 를생산하는것이일반적임. 조건에따라특정비율로생산된합성가스를다양한고부가화합물로의전환하여제품화와동시에이산화탄소를저감하는기술 제조업부생가스재활용 생물학적전환 효소또는광전기공정이가미된식물의 ( 인공 ) 광합성을이용하여 CO₂ 를화학물질로전환하여바이오자원화하는기술 비전환 포집한탄소원을별도의전환없이순수한탄소자원으로직접활용하는기술로이산화탄소가스판매, 용접가스활용, 농작물이산화탄소주입등이있으며이산화탄소를직접적으로활용하여무기탄산화하여고정 / 활용하는무기탄산염생산기술은현재기술단계가높고이산화탄소의대량처리가가능 * 자료 : 부생가스제조방법 2014 년자료 화학적전환은, 주로공정촉매및광전기화학촉매방식등을통해이산화탄소를자원화하는기술로, 대표적으로이산화탄소와환원제의개질반응을이용하여다양한화합물이플랫폼물질인합성가스 (CO 및 H2) 를생산하는것이일반적임. 조건에따라특정비율로생산된합성가스를다양한고부가화합물로의전환하여제품화와동시에이산화탄소를저감하는기술 생물학적전환의경우, 효소또는광전기공정이가미된식물의 ( 인공 ) 광합성을이용하여 CO₂를화학물질로전환하여바이오자원화하는기술 비전환의경우포집한탄소원을별도의전환없이순수한탄소자원으로직접활용하는기술로이산화탄소가스판매, 용접가스활용, 농작물이산화탄소주입등이있으며이산화탄소를직접적으로활용하여무기탄산화하여고정 / 활용하는무기탄산염생산기술은현재기술단계가높고이산화탄소의대량처리가가능 화학반응종류에따른구분 이산화탄소의화학적자원화를통한화학물질의합성은이산화탄소를대량처리, 자원화시킬 수있을뿐만아니라, 생산된화합물로인한이익을얻을수있다는장점이있음 1 화학반응종류에따른기술구분 CO2 의환원반응 (Reduction) 기술로 Dry reforming 혹은 Tri-reforming 에의한합성가스 (Syn Gas) 의합성기술, CO2 의 H2 환원반응을통한 Methanol 혹은 Dimethyl Eher(DME) 의합성 기술, 기타 CO2 환원을통한 Olefine, Paraffine 등의탄화수소의합성기술등 232

239 전략제품현황분석 CO2 첨가반응 (CO2 Addition) 기술로 Cyclic Epoxide 에의 CO2 첨가반응을통한 Cyclic Carbonate 합성, Glycol 에의 CO2 첨가반응을통한 Cyclic Carbonate 합성, Olefin 의 Oxidative Carboxylation 에의한 Cyclic Carbonate 합성, CO2 를이용한 Methanol 의 Dehydration Condensation 을통한 Dimethyl 기술등 CO2 산화반응 (Mild Oxidation) 으로는 Ethylbenzene 의 Styrene 으로의 Oxidative Dehydrogenation 기술이대표적 CO2를활용한고분자합성반응으로 CO2와 Epoxide를단량체로활용한이산화탄소-중합체합성기술, CO2의 CO 환원후 Olefin과의중합에따른이산화탄소전환고분자합성기술등 [ 이산화탄소를활용한고분자합성기술 ] 2 공정의성격에따른기술구분 CO2의회수ㆍ농축비용상쇄가능한고부가가치의 CO2 화학적자원화기술들로고부가가치화학제품생산을위한연로로서 CO2의활용기술, CO2를활용한기존화학공정의환경유해반응으로 Dimethyl Carbonate 생산공정의유독반응물인 Phosgen의대체기술, Atomic efficiency 를활용한유기화합물합성반응기술등 CO2가포함되어있는 Flue Gas를직접활용한 CO2의화학적자원화기술로 Hydrocarbon, H2O, O2 등이 CO2와공존한상태의 Flue Gas로부터합성가스 (Syn Gas) 를합성하기위한 Tri-reforming 반응기술 신재생에너지, 핵에너지등 CO2 비배출에너지원과연계된 CO2의연료탄화수소및유기화학원료의탄소원 (Carbon Source) 으로의활용기술들로태양에너지를이용한 H2O의전기 광촉매분해를통해생산된 H2를이용한 CO2로부터연료탄화수소 (Hydrocarbon Fuel) 의생산기술 233

240 에너지신산업 제조업부생가스재활용 생물학적반응에따른구분 이산화탄소의생물학적자원화공정은광합성미생물이가진탄소포집기능을응용하여이산화탄소를생전환하는것을의미하며많은생물은탄소를포집하는기능을갖고있으며특히광합성수생미생물이광합성에관여하여이산화탄소를포집하는능력이뛰어난것으로알려져있으므로이러한탄소포집기능의효소들을확보하고이를유전공학적방법으로미생물을이용해개량, 응용하여 CO2 생전환기술을지칭 발굴한효소를이용해 CO2 고정능력이뛰어난재조합미생물균주를개발하여광합성능을향상시키고이를생물공학적최적화를통해대량생산하는방식기술, 또한효소를이용하여유용한탄소화합물을생산할수있는공정기술등 여러광합성미생물로부터탄소포집기능의효소들을확보하고이를미생물을이용해개량, 응용하여 CO2 생전환기술등 광물화반응에따른구분 이산화탄소의광물화방법은칼슘 (Ca) 또는마그네슘 (Mg) 계금속산화물재료 ( 실리케이트광물 ) 와 CO2를반응시켜고체의금속탄산염 (CaCO3, MgCO3 등 ) 과고형부산물 ( 실리카등 ) 을생성시키는기술로, 생성물인탄산염은자연에서존재하는안정한고체물질. 마그네슘과칼슘실리케이트광상 (deposit) 은모든화석연료자원의연소로부터발생되는 CO2를고정화 (fixation) 할만큼지구상에충분히많아활용가치가높음 광석화는카보네이트광석화는이산화탄소의고체무기카보네이트로의전환을의미함. 자연계에서알칼리또는알칼리토금속은이산화탄소와화학반응을하여미네랄로전환됨 (CaCO3 및 MgCO3 등 ) 카보네이트물질은화학적으로안정하여 CO₂가대기중으로재분출될우려가적음. 하지만광석화반응속도가느리고, 생성광물체적등으로인한수송의문제가있음. 생성된카보네이트는건설용또는제지 / 플라스틱공정에서 filler 소재등으로활용 시멘트제조기술은기존수분을활용한시멘트생산공정에비하여개발된이산화탄소를활용하는기술로다양한산업에서발생되는이산화탄소를줄일수있는획기적인기술임. 이기술을통하여생산된시멘트는기존공정을통한시멘트와물성이유사할뿐만아니라, 공정에소모되는에너지가낮음 234

241 전략제품현황분석 (2) 공급망관점 합성가스이용에따른구분 제철소발생부생가스활용을위한전처리기술 : 부생가스의전처리를통한 CO의분리정제는 CO가 C1 화학공정에서의다양한화학제품들을생산하는출발물질이기때문에그중요성이커지고있음 CO가생성될수있는 source로는합성가스, COG, LDG 등이며, 이들은 N2, CO2, 메탄, H2, H2O 등을포함하고있음. CO의화학적 feedstock으로서의이용가능성은이와같은상대적으로낮은가격의 source의활용가능성에달려있음 합성가스의핵심기술은 CO의분리기술로혼합기체중적어도하나를액화하는공정으로구성되어상분리와남은액체성분의 distillation 과정을통해분리하는심냉법 (cryogenic process) 과, 암모니아를처리한구리용액에서의고압흡수및 CuAlCl4 복합체와같은활성물질을이용한분리와같은화학흡수법 (liquid absorption process) 이대표적임 부생가스와이를개질하여얻은합성가스를활용한메탄올제조기술은, 고부가가치의 DME ( 디메틸에테르 ), MTP (Methanol-to-Propylene), MTG (Methanol-to-Gasoline) 제조기술로도확장이가능하며, integrated complex를구성하여다양한석유화학제품들을생산할수있음 235

242 에너지신산업 제조업부생가스재활용 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 부생가스중수소는수소발전및수소자동차의연료원, 수소를이용한연료전지, 등으로활용이가능함에따라신재생산업의공급원으로활용이가능 부생가스의 CO와 CO2는기상, 액상또는고상형태로다양한산업부문에사용되고있으며, 이들화합물의합성물질은탄소원의고분자물질로활용이가능하여다양한산업에적용이가능 CO, CO2는대표적인온실가스물질로이를활용할경우에는온실가스저감에직접적으로기여할수있므로기후변화체제에직접적으로대응할수있으므로제반기술확보시에는환경적, 산업적, 경제적관점에서매우파급력이높음 최근산업자원으로서의부생가스, CO, CO2 이용공정이관심을끄는주된이유는대기중이산화탄소의배출을줄이고또환경적영향을줄일수있기때문이며나아가 CO2 이용은연료나고분자의생산을위한화석연료를대체할수있고고부가가치의제품을제조할수있음. 또한, 에너지를해당지역에서직접생산함으로써에너지의거리의존성을줄이는이점을제공할수있음 이산화탄소배출을줄이는일은오늘날모든산업에서점점중요해지고있으며기후변화에대처하기위한글로벌규제동향과함께이와관련한환경적, 정치적, 사회적요인들이이제기업들로하여금기후변화문제해결에참여하지않으면안되도록압력을가하고있으며탄소배출을줄이는방법에는저에너지 고효율기술전환, 저탄소함유대체원료사용, 탄소포집및지층저장기술확립, CO2의산업적활용등여러방법과기술들이있음 전세계적으로대부분의 CCUS 프로젝트가계획또는건설단계에있으며, 포집된이산화탄소가수소나메탄올, 에탄올의생산에이용되고나머지는주로오일회수증진 (EOR: Enhanced Oil Recovery) 에사용되고있는수준이고 CCS 기술의개발에는유럽의많은기업들이참여하고있으나, 대규모 CCU 기술의상업적개발은미국이선도하고있음 CO2의이용이새로운것은아니며, 미국에서는 1970년대이래로오일회수증진 (EOR) 에사용되어왔으나응용기술의개발이시작된것은최근의일이며, 석유화학, 바이오화학, 연료, 전력부문에서 CO2를이용하는신기술이출현하고있음 CO2 이용은이산화탄소를이용하는모든공정이라고정의될수있으며 CO2 이용기술은크게두그룹으로나눌수있는데, 이산화탄소를변환하지않고그대로이용하는것과이산화탄소를변환하여다른제품의제조에이용하는방법이라할수있음 경제적요인과시장구동요인에부응해, 전력및여러산업부문에서세계대기업들은 CO2의다양한산업적응용을위해많은프로젝트에투자하고있고요컨대새로운글로벌환경이 CO2 이용기술의상용화에커다란촉매역할을하고있으며, 이의개발과투자에흥미로운티핑포인트 (tipping point) 를연출하고있음 236

243 전략제품현황분석 부생가스재활용의초기에는철강산업의고로가스를단순발전연료용으로사용하거나부생수소를자체적으로생산설비의재소비재로주로사용되었으나, 최근화공, 촉매, 바이오기술등의기술진보에따라신연료원및고분자화학물질까지활용범위가확대 부생가스중탄소자원은화학ㆍ생물ㆍ광물화과정을통해다양한탄소원기반의원료원을만들수있고, 원료원들은다양한제품으로생산이가능하기때문에다양한제조업분야의시제품개발에활용가능 [ 기존부생가스활용과최근부생가스활용비교 ] 활용범위 장점 단점 기존 철강산업의코크스가스, 전기로가스등의부생가스를발전원으로활용부생수소는정유, 제철공정내에서자체적으로발생및소비 대량으로직접사용이가능단순한공정으로활용이가능안전적운영단계 적은활용범위로부가가치저조발전원으로사용시탄소원재발생 최근 부생가스중탄소자원과수소를분리하여탄소원기반산업으로활용수소가스, 메탄올및수소연료전지, 수소발전등으로활용 다품종소량생산에유리다양한연료, 원료원으로적용가능고부가가치자원으로활용 포집ㆍ전환등의복잡한공정필요공정시에너지소비량등의환경적제적평가및분석필요산업초기단계 최근에는포집ㆍ분리기술개발과포집설비의구축, 전환기술발전, 저장ㆍ수소설비등의발전에힘입어화학ㆍ화공, 수소산업, 의료, 식품, 농업, 연료원, 의류산업등다양한분야에활용되고있음 특히화공기반산업에활용도가높은데탄소원을통해고분자원료원을생산할경우다양한분야에적용이가능하며, 전기자동차의보급확산및신재생에너지원에대한관심으로수소기반의수소산업분야에활용가능 기존부생가스이용방식은발전원으로직접사용하거나생산공정내에재소비된단순한절차와는달리, 포집ㆍ저장ㆍ전환등의복잡성과기술초기단계로적용산업안정화는다소시간이필요 변환공정의에너지원소모와탄소원의발생이높거나경제성이떨어질경우에는부생가스재활용의의미가없으므로환경적ㆍ경제적평가가우선되어야함 현재부생가스재활용기술은다양한촉매개발, 생물전환원개발, 공정의단순화등단점을극복하기위해다양한기술을개발하는단계에있음 주로포집제, 생물학적전환, 화학적전환의상용화단계를가속시키기위한기술개발이진행되고있으며이러한기술들이개발되어야만부생가스재활용산업이성장할것으로전망 237

244 에너지신산업 제조업부생가스재활용 (2) 산업의구조 전방및후방모두에산업파급효과가큰수준이며, 국내부생가스재활용기술은아직초기시장진입단계로, 일부대기업을중심으로화공산업분야에서점차상용화시장이확대되고있는형태 전방산업은소비재 플라스틱, 화학, 화공, 섬유, 의료품등의고분자산업분야, 음료 농업ㆍ임업등의비전환응용산업분야, 시멘트ㆍ건축자재등의광물화분야, 연료ㆍ연료전지, 수소발전등의신재생에너지원활용산업등이존재 후방산업은철강, 석유화학, 발전, 시멘트등의부생가스주요발생산업분야와소재, 화공, 기기등부생가스의포집ㆍ저장을위한준비단계로구성 [ 제조업부생가스재활용분야산업구조 ] 후방산업제조업부생가스재활용분야전방산업 철강, 석유화학, 발전, 시멘트, 소재, 화공, 기기등 소재, 장비, 기기, 화공, 생물공학, 생화학, 화학등 소비재, 플라스틱, 고분자, 섬유, 화학, 화공, 음료, 의료, 농업, 시멘트, 건축자재, 연료, 임업, 연료전지, 신재생등 [ 부생가스산업적응용의예 ] 응용부문세부응용사용및대체대상물질 식품가공및보존 고순도 CO2 사용 식품산업 탄산음료 고순도 CO2 사용 카페인추출 헥산대체 사일로의훈증제 비독성살충제로사용 관개용수의첨가제토양 ph 조절로원소유동성향상농업 600 ppm CO2 농도에서온실에사용바이오매스수율 20% 까지증가 수처리 알칼리산업폐수및공정용수의중화 무기산 ( 황산등 ), 유기산대체 고무, 플라스틱발포체 고도의복잡구조화합물대체 방향제추출 헥산대체 화학, 화공, 의료산업 반응용매 다양한유기화합물대체 고분자중합용매 유기용매대체 나노물질제조 유기용매대체 금속산업 용접, 몰딩, 제조공정 고활성방진제및냉각가스로사용 기계산업 고 CCP 유체대체 전자제품세정제 불소화용매대체 소화기의소화제난연제대체기타산업자동차, 에어컨의냉각가스 ( 불화에어컨디셔닝탄화수소 ) 대체 드라이클리닝 염소화용매대체 연료전지 수소연료연지원 에너지원 수소발전 수소발전에너지원 메탄올 메탄올사용원료제 238

245 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 부생가스중코크스로가스, 고로가스, 전로가스등의연료원으로재활용인기업은포스코, 현대제철등의철강기업위주 특히현대그린파워가부생가스발전소 8호기증설을완료, 현대그린파워는중부발전과현대제철이각각지분 29%( 나머지 42% 재무투자자 ) 를보유한기업으로, BFG, COG, LDG 등제철소부생가스로 100MW급발전설비 8대를가동하는제철부생가스발전사업을진행 부생가스중탄산가스생성을폐가스공급원은석유화학플랜트기업으로구성 LG화학, 삼성토탈, 롯데케미컬, GS칼텍스, 이수화학, S-Oil, 이수화학, SK 등의기업등이대표적 부생가스중수소활용은석유화학기업, 제철기업위주로진행중 포스코와한화케미칼, E1, 휴켐스, 에어리퀴드코리아등광양제철과여수산단부생가스교환프로젝트진행 부생가스이산화탄소의대규모포집장치는한국중부발전에서보유 부생가스의자원화와기술상용화를위해발전사, 화학기업, 건설사등이활발하게참여중 한국동서발전 CO2를활용해중탄사나트륨을제조할수있는기술개발 한국특수가스는한국중부발전과 CO2 공급및재이용협약을통해압축, 액화이산화탄소를판매할계획중 대우건설은한국남동발전, 극동환경화학과상용화협약을통해포집장치를설치하고플랜트운영을통해토목및건축소재상용계획중 동광화학 CO2 빌리지사업협약을한국남부발전과체결하고발전소에서배출되는이산화탄소를농작물재배사업등에공급. 딸기참외, 파프리카등농작물의 CO2 강화재배에연간 200만톤의 CO2 공급예정 엔엘피는한국남부발전, KAIST 등과함께발전소에서배출되는온배수와 CO2를이용해미세조류바이오매스의양신및플랜트건설 SK 이노베이션은이산화탄소로친환경플라스틱 그린폴 의원료인폴리머를만드는기술개발을완료 일부중소기업들도이산화탄소포집장치개발및전환개발중 아스트로마 ( 공동대표신인자, 신기영 ) 는지난해 7월개발한 ' 아스트로마멤브레인 ( 분리막 )' 를활용하여 CO2 포집비용을톤당 60달러에서단 10달러로대폭절감 한국종합기술, 삼에스코리아미세조류를활용하여 CO2를제거하고바이오매스를분리하여에탄올생산기술계획 국내원천기술연구성과를화학및화공기업들이기술이전중에있음 239

246 에너지신산업 제조업부생가스재활용 파인텍충남대학으로부터제올라이트분리막제조기술기술이전 우성산업은고려대학교로부터고효율의하이드레이트제조기술을이전 롯데케미칼은아주대학교로부터생분해성플라스틱생산기술을이전남대학으로부터제올라이트분리막제조기술기술이전 한국지역난방공사는고려대학교로부터고부부가치유용물질을생산할수있는미세조류선별및배양핵심원천기술을이전 제이씨씨는국민대교수팀으로부터자동차친환경도료용아크릴계바이더제조를위한촉매기술확보 씨에스글로벌은한서대장현태교수연구팀은 ' 고체아민가교결합분자체제조기술 ' 이전 성일에스아이엠은 KAIST 이재우교수연구팀은 ' 이산화탄소전환을통한탄소전극소재기술 에스이엔폴 ( 주 ) 는광운대김용환교수연구팀 KCRC과제 Spin-Off 기술인 ' 리그닌을포함하는고강도친환경플라스틱소재제조시스템관련기술 ' 에대한기술이전계약 부생가스의자원화및재활용을통해국내 2030년까지연간 2천500만t의온실가스를감축하고 16조원의경제적가치를창출할수있을것으로전망 국내부생가스재활용산업은현재초기단계이므로일부기업에불과하나다양한후방산업에적용이가능하므로원천기술및상용기술확보시에는산업별파급력이높을것으로기대 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류포집기술광물화화학제품화연료원화합성가스화 주요품목및기술 시멘트, 건축자재, 고분자화합물, 플라스틱, 대체연료원, 의료기기, 식음료, 농업, 화학제품, 촉매제, 코팅제등등 해외기업 Skyonic( 미국 ), UNO Technology( 호주 ), Neumann Systems Group( 미국 ), Hitachi( 일본 ) Bayer( 독일 ), Novacem( 영국 ), Aker Solutions( 노르웨이 ), Calera( 미국 ), Alcoa( 호주 ) Albemarle( 미국 ), Novomer( 미국 ), DSM( 네덜란드 ), Asahi Chemicals( 일본 ), Mengxi 그룹 ( 중국 ), Siemens( 독일 ), Evonik Industries( 독일 ), 유니레버 ( 영국 ) Cyano Biofuels( 독일 ), BASF( 독일 ), Sandia( 미국 ), Lawrence Bekley( 미국 ), 미쯔이케미컬 ( 일본 ), Exxon Mobile( 미국 ), BP( 영국 ) Shell( 네덜라드 ), Coskata( 미국 ), LanzaTech( 미국 ), INEOS Bio.( 미국 ) 240

247 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 현재의삶의수준을유지하고발전시키기위해서는화학원료와연료 ( 에너지 ) 의확실한공급은필수적 부생가스를생물학적, 화학적방법으로변환하여다른제품의형태로사용하는것이핵심으로제조된제품의형태와사용방법에따라, CO2가활용되며생물학적변환에서 CO2는식물이나채소의성장을촉진시켜수율을높을수있으며, CO2의단기적저장방법으로조류재배에사용하면바이오연료, 식품, 사료등의제품을생산할수있어고부가가치의수익을얻을수있음 이를확장하면기존의폐수처리공정과조류재배공정을조합하여 CO2를이용하면조류재배의비용도줄이고폐수를정화할수있어경제적인폐수처리공정을구성할수있음 CO2의화학적변환을통해서유용한화학제품이나연료를생산하면화석원료의의존성을줄일뿐아니라기업의경제성을높일수있음 화학적변환방법은 CO2의단기및장기저장방법이모두가능한데, 예컨대메탄올, 폴리머등의제조는단기적사용법이고, 건축재료를위한광물탄산화는장기저장으로간주된다. 특히광물탄산화는원료물질로광물뿐아니라산업폐기물을이용할수있어경제성을더욱높일수있으며, 얻어진광물탄산염 ( 특히탄산칼슘 ) 은건축재료및제지, 고무, 플라스틱, 페인트의필러등폭넓은용도에사용할수있어경제적효용성이높음 전통적인기획, 생산, 유통단계에서기획, 유통, 생산방식으로변화해수요처에서즉시원격생산을하는소비지생산방식이확산예상 부생가스재활용기술은포집, 촉매제활용, 화학전환, 생물학적처리등의원천기술기반이기때문에, 소재및화학 화공기술이발전되는과정에서관련기업의역량은더욱강조될것임에따라서지적재산권보호가중요한과제가될수있을것으로예측되고있음. 한편, 지적재산권에대한과도한보호요구는지적재산의권리성에대한논의를촉발할가능성예상 241

248 에너지신산업 제조업부생가스재활용 3. 시장환경분석 가. 세계시장 2015년프랑스파리에서열린유엔기후변화협약당사국총회 (COP21) 에서모든국가가기후변화대응에참여해야한다는합의문 ( 파리협정 ) 을도출함에따라온실가스감축의무강화 파리협정을통해 5년주기로 국가별기여방안 을진전된목표를설정하여제출해야한다는규정을정함에따라각국의감축노력이증진될전망 국제에너지기구 (IEA: International Energy Agency) 에따르면, 2050년에이산화탄소포집및저장기술이전세계이산화탄소의약 17% 를감축할것으로예측 이산화탄소관련플랜트수요는 2050년에약 3,400개로급격히증가할전망이며, 약 3조달러 ( 한화약 3,520조원 ) 규모의신시장성장및고용창출이기대됨 * 자료 : IEA 자료 [ IEA 의이산화탄소설비전망 ] EU를시작으로현재우리나라를포함한 39개국에서탄소배출권거래제를시행하고있으며, 2016년에는중국전역으로확대될예정임 온실가스배출권거래제에의한거래비용발생으로이산화탄소를감축할수있는기술개발의중요성이더욱부각될전망 현재우리나라는 6월말로예정된 1차탄소배출권이행실적제출을앞두고배출권가격이급등하여, 시장안정을위한대안마련이필요 242

249 전략제품현황분석 부생가스의탄소자원화기술은이제개발단계에있으며본격적인상업적시장형성엔시간이걸릴것으로보이나 CCU의전제기술인이산화탄소포집저장 (CCS) 기술시장을포함하여전망하고있음 Visiongain사에따르면세계 CCS 시장이 2021년 243억달러에달할것으로전망, 2011~2021 전기간의연평균성장률 (CAGR) 은 7.4% 로성장할것으로기대 유럽의성장률이 8.6% 로가장높고, 북미 8.0%, 아시아 7.6%, 호주 5.2% 순으로성장률을전망 2021년까지유럽시장은 88억달러, 북미 49억달러, 아시아 39억달러, 호주 26억달러규모로형성될것으로내다보고있음 국내 CCS 시장은 2011년 2.45억달러 (2,940억원 ), 2021년 5.10억달러 (6,120억원 ) 로전망되며, 2011~2021년간총 39.92억달러 (4조 7900억원 ) 의시장이창출될것으로기대 ( 환율 1200원 / 달러적용 ) 탄소자원화의시장예측은소재및설비시설등의사업규모로예측, 전망하고있음 대우건설은포집된이산화탄소에화학적반응을통해경질탄산칼슘 (CaCO₃) 을생산하는기술개발에성공, 2012년시범사업으로하루 10t급 CCU 설비를인천환경공단청라사업소에설치, 운영한바있으며 2027년에는 13조원의신규시장전망 신소재경제신문에따르면이산화탄소-고분자시장의경우범용고분자시장의약 10% 를침투할수있을것으로기대했을때약 30조원의잠재시장을형성것으로예측 부생가스및합성가스의주성분인 CO 전환을통하여확보예상되는연료 ( 에탄올, 부탄올등 ) 와화학제품 ( 에틸렌, 프로필렌, 바이오유기산등 ) 의시장예상규모는각산출물에따라다양한시장규모가형성 McKinsey사는 2022년까지바이오에탄올시장규모가 84조 400억원규모가될것같으로예상하고있으며바이오유기산은 2022년 1조 5400억원규모로전망 [ 제조업부생가스재활용의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 십억달러, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 산업체에서발생하는 CO, CH4 등의 1개탄소원을이용하는 C1 리파이너리사업단에서는 C1 원천기술이확보될경우오는 2027년께 C1 가스를기반으로한국내기업의대체시장생산액은약 14조원에이를것으로예상 기존석유화학산업을보완하고대체하는신성장동력산업도창출, 창조경제에도이바지할것으로기대된다. 나아가국내유수의석유화학업체와바이오및주력산업체가보유한기술과융합, 전후방연관산업발전을이끌며시너지효과도극대화할것으로전망 243

250 에너지신산업 제조업부생가스재활용 전세계메탄올시장은약 300억달러 (34조 4,700억원 ) 규모로추정되고있으며중국의수요증대로매년 6~9% 씩성장하고있음 부생가스를미세조류의연료원으로사용할경우바이오연료를생산할수있으며 GlobalData의최근보고에의하면, 세계바이오디젤의생산은 2005년 48억 5,400만리터, 2011년 235억 7,900만리터에달했으며, 년연평균성장률 (CAGR) 6.6% 로증가해 2020년 419억 1,700만리터에이를전망 바이오에탄올의생산은 2003년 335억 1,400만리터, 2011년 1,056억 800만리터에달했으며, 년연평균성장률 (CAGR) 4.4% 로증가해 2020년 1,549억 6,200만리터에이를전망 이들바이오연료는현재는약 80% 가곡물과사탕수수로부터생산되고있으며, 환경및에너지문제와더불어각국정부의지원정책등이이시장의성장을견인 * 자료 : [ 세계바이오디젤및바이오에탄올시장전망 ] 부생가스를폐기물이나기타광물과조합할경우에는광물화를통해다양한산업으로적용이가능하며, 대표적인광물화물질로는탄산칼슘이있음 2012년탄산칼슘의세계시장규모는약 9,500만톤 (GCC 8,000만톤, PCC 1,500만톤 ) 에이르며, 금액으로는 136억 ~243억달러 (GCC 80억 ~160억달러, PCC 56억 ~83 달러 ) 이다 ( 톤당가격은 GCC가 100~200달러, PCC가 375~550 달러수준 244

251 전략제품현황분석 * 자료 : [ 칼슘카보나이트의세계시장규모, (2012 년, 천톤 / 년 ] ( 해외동향 ) 주요선진국 ( 미국, EU등 ) 들이주도, 다양한분야로의응용을위한기술개발집중투자중이며, 서비스시장확대전망 미국, EU, 중국등주요국가에서대형프로젝트를시행하고있으며, 대형석유화학, 플랜트, 화공기술보유업체가소재기술도동시보유 Global CCS Institute에따르면전세계적으로대형상용 CCUS 프로젝트는 2016년현재 38 개가진행중에있으며파일럿및시범사업이확대되고있으므로 CCUS 사업은점진적으로확대할것으로전망 미국은 38 개중 12 개의상용프로젝트를운영, 한 8 개의프로젝트를준비중에있음 EU 5 개, 중국은 2018 년이후부터운영이가능 파일럿및시범사업은전세계적으로 71개중 27개의사업이운영중에있으며, 5개의프로젝트가준비중, 34개의프로젝트가완료, 6개의프로젝트계획단계에있음. 미국은 15개의파일럿및시범사업프로젝트, EU에서 19개의프로젝트가있음 직접적인 CO2 자원화사업은총 16개의사업이있으며, 미국 3개, EU 1개, 중국 4개프로젝트가운영중 245

252 에너지신산업 제조업부생가스재활용 [CO2 Utilization Project 현황 ] Project name Location Type of Utilization AES Shady Point & Warrior Run CO2 Recovery Plants United States Food & beverage Alcoa Kwinana Carbonation Plant Australlia Residue Carbonation Chongqing Hechuan Shuanghuai Power Plant CO2 Capture Industrial Demonstration Project China Various CO2 Recovery Plants in China China Various CO2 Utilisation Plants using the Fluor Econamine FG Process Multiple Various CO2 Utilisation Plants using the KM CDR Process Multiple Various CO2 Utilisation Plants Europe EU Various CO2 Utilisation Plants North America Multiple Various CO2 Utilisation Plants Oceania Region Multiple Various Huaneng Gaobeidian Power Plant Carbon Capture Pilot Project China Food & beverage Quebec Pulp Mill CO2 Utilisation Project Canada Food & beverage SABIC Carbon Capture and Utilisation Project Saudi Arabia Various Saga City Waste Incineration Plant Japan Algae cultivation Searles Valley Minerals CO2 Capture Plant United States Mineral carbonation Shanghai Shidongkou 2nd Power Plant Carbon Capture Demonstration Project China Food & beverage Skyonic Carbon Capture and Mineralisation Project United States Mineral carbonation 이산화탄소연료전환사업은주로미세조류을이용한사업으로추진중에있으며, 미세조류의산업적활용은주로미국을중심으로활발히진행되고있음 엑손모빌, BP, 바스프, 솔라자임, 심바이오틱등세계주요기업들이기술개발에참여하고있음 미세조류에관련된기술은이산화탄소순감축효과를향상시키기위해생산능력이높은미세조류균주개발, 필요부지면적을획기적으로줄일수있는광생물반응기등혁신적조류재배시스템에대한기술로미국, 유럽을중심으로활발히진행중 미국에서는로렌스버클리국립연구소와캘리포니아공대를중심으로인공광합성공동연구센터 (JCAP, Joint Center for Artificial Photosynthesis) 를설립해미국에너지성의지원하에 2015 년까지프로토타입개발완료, 2020년까지상용화를목표로이산화탄소를연료로전환하는기술을연구하고있음 246

253 전략제품현황분석 [ 주요기업의이산화탄소연료원개발동향 ] 기관명국가연도협력회사주요개발 엑손모빌미국 2009 신세틱지노믹스 바이오연료개발 (5 년간 6 억달러투자 ) BP 영국 2009 마텍바이오연료개발 바스프독일 2010 솔릭스정밀화학제품개발 히타치플랜트일본 2010 유글레나 몬산토미국 2011 사파이어에너지 미세조류기반항공유개발 유용한미세조류유전자발굴 광물화기술은부생가스를광물탄산화하여자원화하는기술로시멘트나건축자재외에도다양 한산업에적용이가능하도록기술이진보하고있음 광물탄산화로부터얻어지는칼슘탄산염의경우에는제지, 플라스틱, 페인트, 고무, 접착제등여러산업에서필러로사용되고있음 탄산칼슘 (calcium carbonate) 의용도별시장을나타낸것으로제지용이 39% 로제일크며, 그다음이플라스틱 18%, 접착제 / 실런트 10%, 페인트 7%, 고무 6% 순 주요제조기업으로는생산량이큰순으로 Omya, Imerys, Mineral Technologies Inc.(MTI), Hubber, Cameuse, Lhoist가있으며대부분 GCC를생산하고있으며 Omya, Imerys도일부 PCC 를생산하고있으나 MTI가제일많은 PCC를생산하고있음 [ 북미주요 Calcium Carbonate 생산기업, (2012 년, 천톤 / 년 )] 247

254 에너지신산업 제조업부생가스재활용 나. 국내시장 세계기후변화협약및온실가스저감에대한추세에따라효과적인저감을위한감축수단의필요에따라 CCS가대표적인기술로인식되어왔으나, 우리나라의지질학적및해양적특성에근거한수용한계도출 우리나라는 INDC 문서에따르면 2030년국가온실가스감축목표를 배출전망치대비 37% 감축 을목표로하고있음 설정된온실가스감축목표달성을위한근본적인감축수단이필요함 이러한 CCS의한계를극복하고부생가스의자원화에따른고부가가치창출에대한대안으로 CCU 기술과 C1 리파이너리기술들이최근에큰주목을받고있음 우리나라는 POSCO, 현대제철등세계적최고수준의철강기업과세계적수준의석유화학및정류업체를중심으로국내기술로부생가스의발전연료화, 수소가스재사용등의기술적용중 발전연료화수소가스생산공정재활용등의일부기술을제외하고부생가스재활용을통한자원화기술은대부분원천기술확보및벤치스케일기술개발수준 KOREA CCS 2020사업으로 2011년부터 2013년까지 1단계원천기술, 2014년부터 2016년까지벤치스케일기술확보, 3단계로 2017년부터 2020년까지파일럿실증계획을수립 현대그린파워는중부발전과현대제철이각각지분 29%( 나머지 42% 재무투자자 ) 를보유한기업으로, BFG, COG, LDG 등제철소부생가스로 100MW급발전설비 8대를가동 포스코와한화케미칼, E1, 휴켐스, 에어리퀴드코리아등광양제철과여수산단부생가스교환프로젝트진행 국내일부중소기업들은 CO2를포집하여농업에활용하여경작효율을증진시키는사업진행중 동광화학, 아스트로마사 CO2 포집비용을절감시킬수있는포집제를개발하여농가에이산화탄소제공 부생가스재활용관련원천기술취약, 기술개발부족등으로우리기업들의세계시장참여는미진한상황이나대기업석유화학기업적극적으로주도 미국, EU 등글로벌화학ㆍ화공선도기업이핵심원천기술을주도하고있으며국내기업들의기술력은아직미흡한편 국내몇몇기업은원천기술을확보하거나기술이전을통해상용화를준비중 선진국대비기술경쟁력이부족하지만, 다양한국책사업으로적극적으로지원중 국내기술수준은선도국 ( 미국 ) 대비미약한수준이지만국책사업으로적극적인지원중 KOREA CCS 2020 사업에 2011년부터 9년간 1,727억원투자, C1가스리파이너리사업에 2015년부터 9년간 1,415억원투자 248

255 전략제품현황분석 전남도탄소자원화국가전략프로젝트로부생가스내탄소광물자원화와메탄올전환사업에 6 년간 475억원투자 소비재, 플라스틱, 고무, 고분자화합물, 제지, 시멘트, 소재, 건축자재, 농업, 임업등다양한수요산업이존재함에따라기존산업과연계를통한성장잠재력보유 다. 무역현황 제조업부생가스재활용기술이적용되는에너지신산업관련품목의무역현황을살펴보았으며, 최근 5년간수출금액은미미하게증가하고있는것으로나타났으며, 수입량은감소 제조업부생가스재활용기술의수출현황은 11년 3,5067만달러에서 15년 4,0069만달러수준으로미미하게증가하였으며, 수입현황은 11년 9,048만달러에서 15년 6,125만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이소량증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 3.4% 로증가하였으며, 수입금액은 9.3% 로감소하여전체무역수지는흑자폭이매년증가하고있는것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.59) 부터 15년(0.73) 까지증가한것으로나타나점차비교우위중간정도까지증가한것으로나타났으며, 국내의제조업부생가스재활용제품의해외시장진출이시작되고있는것으로분석 [ 제조업부생가스재활용관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 35,067 35,767 30,789 21,326 40, % 수입금액 9,048 10,971 7,643 5,140 6, % 무역수지 % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 249

256 에너지신산업 제조업부생가스재활용 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 부생가스의재활용은환경문제해결과더불어신수익원을창출할수있다는점에서많은기업들이연구개발에관심을보이고있음 특히 CCU에는다양한기술역량이요구되는데특히촉매화학, 광화학, 바이오등화학적역량이크게필요해선진화학기업들이기존의역량을바탕으로혁신적 CCU 기술개발에적극적으로나서고있음 다양한 CCU 분야중특히주로인공광합성을통한연료생산과이산화탄소를원료로한플라스틱개발에주목하고있으며, 기술개발과더불어발전ㆍ엔지니어링기업들과의협력을통한효과적인비즈니스모델을구축하기위해노력하고있음 화학원으로전환기술 화학원으로전환하는기술은부생가스의탄소원을재활용하여화학산업에필요한고부가가치원으로전환하는기술 글로벌기업인 Bayer는석탄발전소에서배출되는이산화탄소를포집해폴리우레탄전구체를생산하는 Dream Production 프로젝트를추진 유럽최대전력기업 RWE 및 Siemens 등과의협력을통해파일럿설비가동을시작했고 RWE의석탄화력발전소에서공급된이산화탄소는 Bayer의혁신적촉매로폴리카보네이트계열의화학제품으로전환하고있음 전환한폴리카보네이트는 Bayer의기존폴리우레탄생산설비에투입되어단열재등의소재로활용될예정 DSM은이산화탄소기반폴리카보네이트제품생산기술을보유한 Novomer와공동으로친환경코팅소재를개발 자회사인 DSM Venturing을통해 2007년이산화탄소플라스틱기술을개발해온 Novomer에투자했으며, 기술효과성이입증됨에따라 Novomer의이산화탄소플라스틱수지를코팅소재등다양한어플리케이션에활용하고자제품개발 DSM의최고혁신책임자 (Chief Innovation Officer) Rob van Leen은 Novomer의기술에기반한새로운코팅소재는비용, 환경, 성능의측면에서기존의방식대비우월하므로점차기존의소재와방식을대체하며코팅산업을변화시킬수있을것으로기대하고이산화탄소를활용한신공정및신제품개발에적극적으로대응 250

257 전략제품현황분석 메탄올및연료원으로활용기술 부생가스의 C1 공급원은분리및전환기술을통해메탄올로빠른전환이가능하며 CO2를광합성연료원으로활용하면바이오연료원생성 세계최대화학기업 BASF는광촉매과정을통해태양에너지로이산화탄소를물과반응시켜메탄올을생산하는 Solar2Fuel 프로젝트를추진 독일연방교육연구부 (BMBF) 로부터 2년간 1백만유로이상을지원받게될이프로젝트에는 BASF를중심으로독일 3위의전력기업 EnBW(Energie Baden-Wurttemberg AG) 사, 하이델베르그대학 (Heidelberg Univ.) 및카를스루에공대 (KIT) 가참여 BASF는나노테크놀로지, 촉매기술, 소재기술을바탕으로발전및석유화학플랜트에서배출되는이산화탄소를재활용해재생에너지로전환하는혁신공정을개발하고있으며, EnBW는발전소배가스에서부터생산된메탄올의사용과정까지가치사슬의전과정에걸쳐에너지, 이산화탄소배출, 비용의투입및산출에대한분석을담당 일본의미쯔이케미컬또한자체석유화학플랜트에서배출되는이산화탄소를포집하여수소와반응시켜메탄올을생산하는기술을개발해오사카콤플렉스내파일롯테스트를완료 일본은 1990년에지구환경을복원하기위한 100년계획 New Earth 21 을추진하기위해경제산업성 (METI) 산하지구환경산업기술연구소 (RITE, Research Institute of Technology for Earth) 를설립해다양한환경기술을연구 미쯔이케미컬은 RITE 프로젝트를통해이산화탄소로메탄올을생산하는기술을확보했으며, 현재대량의수소를확보하기위해인공광합성기술을개발중에있으며상업적규모로양산하기위해제철, 발전기업들과의협력모델을검토중 광물자원화기술 부생가스의광물자원화기술은부생가스와산업시설에서발생하는공정부산물, 비산재등과혼합하여시멘트및광물원을확보하는기술 미국 Calera 사는수용성침전을이용한광물화 (Mineralization vis Aqueous Precipitation: MAP) 공정을개발 이공정은자연의과정에서착안하여산업및공정설계에흉내내는방법을적용한자연생태모방학 (biomimicry) 에서유래 이산화탄소및기타폐가스를바닷물에투과시킴에의해, 해양산호초가탄산칼슘을만드는것을모방하여온실가스를합성석회석으로전환 최근에미국캘리포니아 Moss Landing 지역에실증화프로젝트를또한, 오스트레일리아에파일롯프로젝트를완공 ] 251

258 에너지신산업 제조업부생가스재활용 영국의벤처기업인 Novacem은자사의그린시멘트개발 그린시멘트는석회석대신마그네슘실리케이트를원료로사용하는데, 이것이굳어지는과정에서이산화탄소를흡수하는원리를이용 세계최대석탄기업 Rio Tinto 및영국최대의건설사 Laing O rourke와파트너쉽을통해이산화탄소시멘트개발및상용화에앞장서고있음 Novacem의이산화탄소를활용한시멘트생산기술은전생산과정을통틀어순이산화탄소배출량이시멘트 1톤당약 0.6톤으로기존공정의대체효과까지감안한다면이산화탄소감축효과가 1.5톤 광물탄산화방식은용광로나화력발전소설비에접목시켜슬래그나석탄재등의부산물을활용할수있는등의장점이있어기술이성숙될경우빠르게기존시멘트생산공정을대체할수있을것으로기대 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 주요선진국 ( 미국, EU 등 ) 들이주도, 다양한분야로의응용을위한기술개발집중투자중이며, 서비스시장확대전망 부생가스중 CO2 는카르복실산염 (carboxylates), 에스테르 (esters), 락톤 (lactones), 탄산염 (carbonates), 카르밤산염 (carbamates), 폴리머 (polycarbonates, polyurethane) 등의합성에유용하며화학산업의당면문제를해결하고지속가능한산업발전에기여할것으로주목 252

259 전략제품현황분석 [ CO2전환방법 ] 카르복시화반응 (carboxylation) 에있어 CO2 성분이 -COOR(carboxylates, esters, lactones), N-COOR(carbamates), NCO(isocyanates, ureas) 및 ROCOOR(carbonates) 을함유하는분자또는고분자화합물 (polycarbonates, polyurethane) 에혼입된다. 이모든경우에있어생성물은출발화합물보다 C/H 비가높게되며, 반응은에너지측면에서유리 이들화합물을제조하는데 CO2를사용함으로써맹독성인포스겐 (phosgene) 의사용을피할수있다는장점 이산화탄소는추가적인에너지를투입해탄소기반의액상연료를생산하는원료물질이될수있으므로부생가스의 CO2는이들화합물중에서환원된형태즉알콜이나탄화수소로존재하며, 에너지원으로서화학시장보다더큰시장을갖고있음 특히미세조류는오늘날사용되고있는화석연료를대체하는바이오연료를생산하거나, 배가스로부터부산물, 즉다른제품을생산함으로써기여할수있음 박테리아-미세조류조합을이용하여통합폐수처리공정에서폭기 (aeration) 에드는에너지소비를저감하는것과미세조류재배를이용하여 CO2 농도를줄임으로써이들플랜트에서생산된바이오가스품질의향상기술이주도 대량의미세조류바이오매스를생산할수있도록현재기술을대규모스케일업중 253

260 에너지신산업 제조업부생가스재활용 [ 대량의미세조류바이오매스 ] 광물탄산화방법은천연실리케이트광물의자연풍화 (naturalweathering) 현상을모방한지구모방기술 (geomimicry) 로, CO2를지질학적시간스케일 (geological time scale) 로안전하게포집 저장하는방법 이방법은칼슘 (Ca) 또는마그네슘 (Mg) 계금속산화물재료 ( 실리케이트광물 ) 와 CO2를반응시켜고체의금속탄산염 (CaCO3, MgCO3 등 ) 과고형부산물 ( 실리카등 ) 을생성 광물탄산화공정은 CO2와금속산화물함유물질과의반응에기초하며, 불용성탄산염을생성한다. 자연에서는그러한반응을실리케이트풍화작용 (weathering) 이라부르며, 지질학적시간스케일로형성 알칼리및알칼리토금속의소스로서자연에서발견되는실리케이트는대기중의 CO2를소비함. 광물 ( 광물 ) 탄산화를위해고려되고있는대부분의공정은알칼리토금속 ( 칼슘, 마그네슘등 ) 을함유하는금속산화물재료에집중 [ 광물탄산화를위한소스광물 ] (2) 국내업체동향 CCS의대비및한계성으로 CCU 기술이부상 BAU 대비 37% 의감축목표달성을위하여구체적인온실가스감축수단이필요 온실가스감축수단으로 CCS가대표적으로인식되어왔으나, 우리나라의지질학적및해양학적특성에근거한수용한계도출 254

261 전략제품현황분석 CCS의대안으로이산화탄소를유용한물질로자원화기술들이최근에큰주목을받고있음 해외선진국가들은이미온실가스자원화기술을국가전략기술로선정하고향후로드맵을수립하여중앙및주정부차원의과제수행중 국내 CCU 기술개발및상용화에대한필요성인지 전술된것과같이 KOREA CCS 2020 등 CCU 관련하여중앙정부차원에서의정책및계획이수립되는초기단계로, 관련분야의연구개발및정책적지원이필요한시점 우리나라는미국등의선진국에서의 CCU 집중투자에대응하여, 기술적의존및이에따른산업경쟁력약화등에선제적으로대응할필요가있음. 미래부 Korea CCS 2020 사업을통해이산화탄소포집 저장 (CCS) 및전환이용 (CCU) 기술개발지원을하고있으나, CCU 원천기술개발프로젝트에투자되는예산은 139억원 ( 전체예산1,727억원중 8% 수준 ) 으로상대적비중이낮은상황이므로 CCU에대한정부투자를검토해야할시점 국내유수기업들다우케미컬 (Dow Chemical) 과신생회사인알게놀바이오연료 (Algenol Biofuels) 가조류 (algae) 를이용해서이산화탄소를에탄올로전환시키는파일럿데모공장을만들겠다고발표함 국내에서는생물학적이산화탄소전환기술의실용화를위한다양한요소기술개발에대한연구가다수수행되었고, 한국에너지기술연구원에서는 LNG 연소가스를미세조류배양공정에주입하여사료첨가제로전환하는기술을개발 한국생명공학연구원은 KAIST를포함한협력기관과의공동연구를통해이산화탄소로미세조류를고속대량배양해바이오오일생산비용을획기적으로저감하는기술을개발 고려대구만복교수연구팀이 ' 탄산무수화효소 ' 를이용해이산화탄소로부터생촉매기능을가진탄산칼슘결정복합체를개발 다. 기술인프라현황 부생가스중이산화탄소대규모포집설비는한국중부발전에서보유하고있는실증설비가유일 산업체의부생가스발생원은산재되어있으나 2016년전남부생가스자원화사업전략에따라여수산단을통합하여사업추진중 부생가스의자원화기술들은 KOREA 2020 CCS 프로젝트수행주체인 KCRC를위주로기술적인프라구축 255

262 에너지신산업 제조업부생가스재활용 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 제조업부생가스재활용기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 77) 을살펴보면연도별로출원경향이점점감소하는것으로나타나경제성등의문제로기술개발이미진한상황 각국가별로살펴보면한국출원경향은감소경향은일정하지않으나, 전체적으로감소하는추세, 미국은 2011년이후부터꾸준히감소하고있는추세이며, 일본은 11년에급격히감소한이후감소추세를지속적으로보이고있음 국가별출원비중을살펴보면한국이 37.8% 로최대출원국으로제조업부생가스재활용기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 36.7%, 일본이 22.3%, 유럽이 3.2% 의출원비중을차지 [ 제조업부생가스재활용분야연도별출원동향 ] 77) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 256

263 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원의증감이반복적으로나타나고있으나, 전체적으로 11년이후감소하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이증가추세 외국인의출원이증가하는추세를보이고있어, 국내기업들의관심이작아지고, 외국의국내시장신입이진행된것으로추정 일본의출원현황은 11년이후, 급격히출원경향을보이며, 자국인과외국인의출원비율이증가하고있는것으로나타남 미국의출원현황은비율은작으나감소하는출원경향을보이나, 외국인의출원비율이조금씩감소하는것으로분석 유럽의출원현황은출원건수가많지않으며감소추세를보이고있으며, 출원인이대부분을차지하고있는것으로분석 [ 국가별출원현황 ] 257

264 에너지신산업 제조업부생가스재활용 (3) 투입기술및융합성분석 제조업부생가스재활용분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 78) 를통하여살펴본결과제조업부생가스재활용분야의가장높은 IPC는 H01L 기술분야가 102건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B01D가 60건, C07C가 50건으로다수를차지 이외에 C01B 47건, C01B 47건, C11B 68건, C25B 43건, C23C 28건, C23C 28건, B01J 23 건순으로기술이투입되어있어건물에너지정보네트워킹및모니터링분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B01D 기술분야의수명이 10년으로가장긴것으로나타났으며, C25B 및 C23C 기술분야는 7년으로가장짧은것으로분석 [ 제조업부생가스재활용분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 79) H01L 의약용, 치과용또는화장용제제 8 년 B01D 분리 10 년 C07C 비환화합물또는탄소환화합물 9 년 C01B 금속원소 ; 그화합물 8 년 C25B 화합물또는비금속의제조를위한전기분해또는전기영동방법 ; 그것을 위한장치 7 년 C23C 금속재료의피복 ; 금속피복재료 ; 표면확산, 화학적전환또는치환에의한금속재료의표면처리 ; 진공증착, 스퍼터링, 이온주입또는화학증착에의한 피복, 일반 7 년 B01J 화학적또는물리적방법 9 년 C02F 물, 폐수, 하수또는오니 ( 슬러지 ) 의처리 8 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 C10B 가스, 코크스, 타르및이들의유사물을제조하기위한탄소물질의분해건 류 8 년 78) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 79) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 258

265 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 H01L 분야와융합이높게이루어진기술은 C23C 분야로나타났으며, H05H, B01D 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B01D 분야와융합된기술은 C01B, C25B, F23J 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, C07C 분야와융합된기술은 C07B, C10J, C01B와기술로분석 [ 제조업부생가스재활용분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 미국과한국출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면현대제출주식회사가다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은주로자국에출원건수가높은것으로나타남 일본출원인으로는 CENTRAL GLASS CO LTD, BABCOCK-HITACHI CO LTD, JFE STEEL COR, Japan Oil, Gas and Metals National Corporation가다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 미국출원인으로는 LAM RES CORP, GE가다수의특허를확보하고있음 259

266 에너지신산업 제조업부생가스재활용 또한, 일본기업인 CENTRAL GLASS CO LTD이 3극패밀리수가 29건으로다국적시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 미국의 GE, 일본의 BABCOCK-HITACHI CO LTD Japan Oil, Gas and Metals National Corporation 등이다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 특별히피인용지수가높은기업은없었지만, 미국기업인 LAM RES COR이 0.85로가장높게나타나원천기술을일부보유하고있는것으로분석 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 CENTRAL GLASS CO LTD 일본 % 26% 33% 10% 일본 가스포집및전환 현대제철주식회사 한국 % 0% 0% 0% 한국 가스포집및전환 주식회사포스코 한국 % 0% 0% 0% 한국 가스포집및전환 LAM RES CORP 미국 % 50% 20% 0% 미국 가스포집및전환 재단법인포항산업과학연구원 한국 % 0% 0% 0% 한국 가스포집및전환 JFE STEEL CORP 일본 % 0% 100% 0% 일본 가스포집및전환 GE 미국 % 47% 40% 13% 미국 가스포집및전환 주식회사부산도시가스 한국 % 0% 0% 0% 한국 가스포집및전환 BABCOCK-HITACHI CO LTD 일본 % 0% 100% 0% 일본 가스포집및전환 Japan Oil, Gas and Metals National Corporation 일본 % 67% 0% 33% 미국 가스포집및전환 260

267 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대제철의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는대원지에스아이의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은주식회사포스코, 주식회사부산도시가스등이있으며, 중소기업의주요출원인은주식회사지앤비에스엔지니어링, 일하하이텍, 주식회사글로벌스탠다드테크놀로지, 제이솔루션, 주식회사두배시스템등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면단국대학교, 인하대학교호남대학교등의대학이출원비율이높았으며, 연구원으로는포항산업과학연구원, 한국화학연구원, 한국에너지기술연구원의출원이높은것으로분석 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 261

268 에너지신산업 제조업부생가스재활용 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 제조업부생가스재활용분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나제조업부생가스 재활용기술은아직대기업의참여가활발하여중소기업이소수참여하여시장에서의역할이작 은것으로분석됨 [ 제조업부생가스재활용분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업 중소기업 참여영역 중소기업 참여정도 제조업부생가스재활용 부생가스포집및전환 포스코현대제철엘지화학 덕양에너젠비오씨가스코리아 SPG 산업 수소생산원료및유 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 262

269 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 제조업부생가스재활용분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 제조업부생가스재활용분야중소기업은정부정책수요중심으로진행됨 [ 제조업부생가스재활용분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 제조업부생가스재활용 부생가스 / 탄소폐자원활용기술 CO, CH4 등부생가스, 탄소폐자원의경제적분리 회수를위한분리 흡착소재, 공정기술등개발을통한탄소원의고부가가치자원화 * ( 예시 ) 부생가스및메탄분리 전환통합원천기술개발, 탄소자원화시범단지실증패키지화등 한계극복형 / 신기술 신시장창출형부생가스 탄소폐자원활용기술 263

270 에너지신산업 제조업부생가스재활용 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 제조업부생가스재활용기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 제조업부생가스재활용기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 8개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 제조업부생가스재활용기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 80) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 81) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 제조업부생가스재활용기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 80) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 81) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 264

271 전략제품현황분석 [ 제조업부생가스재활용분야키워드클러스터링 ] [ 제조업부생가스재활용분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 REACTOR 13~17 1. HIGH RATE REACTOR SYSTEM 클러스터 02 Remove High-Efficiency Method For Removing Sulfur And Mercury Of Coal-Fired Flue Gas, And Apparatus Thereof 2. SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING ORGANIC RESIDUE FROM A CHARGED PARTICLE BEAM SYSTEM 클러스터술 03 Capture 12~15 1. System and Method for Capturing Gases from Exhaust 2. Gaseous byproduct removal from synthesis gas 265

272 에너지신산업 제조업부생가스재활용 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 Separation 10~15 1. System and Method for Separation of Captured Gases from Exhaust 2. Separating contaminants from gas ions in corona discharge ionizing bars 클러스터 05 byproduct 10~12 1. Systems and methods for supplying auxiliary fuel streams during intermittent byproduct discharge from pressure swing adsorption assemblies 2. System for Fossil Fuel Byproduct Management 클러스터 06 CO Production of crystalline sodium bicarbonate using CO2 recovered from another alkali production process 클러스터 07 carbon 9~12 1. Methods and systems of enhanced carbon dioxide recovery 2. HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK 클러스터 08 Recovery 8~10 1. Method for recovering hydrocarbon compounds and a hydrocarbon recovery apparatus from a gaseous by-product 2. Production of crystalline sodium bicarbonate using CO2 recovered from another alkali production process 266

273 전략제품현황분석 [ 제조업부생가스재활용분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 부생가스전환을위한반응기 REACTOR 요소기술 02 불필요한가스제거기술 Remove 요소기술 03 부생가스포집기술 Capture 요소기술 04 부생가스분리기술 Separation 요소기술 05 부생가스생성과관련된기술 byproduct 요소기술 06 이산화탄소회수관련기술 CO2 요소기술 07 부생가스회수를통한탄소저감기술 carbon 요소기술 08 부생가스회수기술 Recovery 267

274 에너지신산업 제조업부생가스재활용 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 제조업부생가스재활용분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 부생가스전환을위한반응기 키워드클러스터링기술수요조사, 불필요한가스제거기술 키워드클러스터링기술수요조사, 전문가추천 부생가스포집기술 키워드클러스터링 제조업부생가스재활용 부생가스분리기술 부생가스생성과관련된기술 기술수요조사, 키워드클러스터링 키워드클러스터링 이산화탄소회수관련기술 기술수요조사, 키워드클러스터링, 전문가추천 부생가스회수를통한탄소저감기술 키워드클러스터링전문가추천 부생가스회수기술 키워드클러스터링전문가추천 268

275 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 제조업부생가스재활용분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 부생가스분리 제조시생성되는부생가스를분리하는기술 부생가스정제 부생가스에서고체입자, 재료잔재물등불순물을제거하는기술 제조업부생가스재활용 부생가스전환을통한연료제조 부생가스전환을통한플라스틱제조 분리된부생가스를촉매등을통해전환하여메탄올또는에탄올, 경유등의연료를제조하는기술 분리된부생가스를촉매등을통해전환하여고분자로중합하여플라스틱을제조하는기술 CO2 산정기술 CO2 가전환을통해감소시, 이를추정할수있는기술 부생가스포집기술 발생되는부생가스를특정장소에모으는기술 269

276 에너지신산업 제조업부생가스재활용 6. 기술로드맵기획 가. 제조업부생가스재활용기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 270

277 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 제조업부생가스재활용분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 부생가스포집 부생가스분리 Mini pilot 구축운영 (9 톤 / 연 ) 통합파일럿실증플랜트구축 (9 톤 / 연 ) 제조업부생가스재활용 부생가스정제 부생가스전환을통한연료제조 부생가스전환을통한플라스틱제조 부생가스분리정제파일럿장치및전환을위한촉매 Mini pilot 구축운영 (3 톤 / 연 ) 통합파일럿실증플랜트구축 (3 톤 / 연 ) 부생가스처리및전환용량확대및실증테스트 CO2 산정기술 CO2 산정체계및산정기술개발 LCA 기반 CO2 산정체계개발및 CO2 배출 DB 구축및감축산정기술개발 정밀한 CO2 배출산정기술개발 271

278

279 전략제품현황분석 신재생에너지 통합제어 / 관리

280

281 전략제품현황분석 신재생에너지통합제어 / 관리 정의및범위 신재생에너지원을건물에효율적으로통합할수있는전범위의기술이포함되며, 신재생에너지예측및설계기술, 에너지원별건물일체형신재생에너지시스템기술, 신재생에너지통합제어기술, 신재생에너지시공및유지 관리기술등을포함 공급관점에서는개별신재생에너지생산시스템설계, 제조, 구축시공기술, 유지 관리프로세스과정으로시장에공급되며, 핵심기술인신재생에너지예측및설계기술, 건물일체형신재생에너지시스템기술, 통합제어기술를포함 정부지원정책 정부는국가에너지전략의핵심을소비효율화와함께청정에너지의확대에두고있으며, 각종보급사업과지원제도를통해 2010년기준 2.6% 인 1차에너지중신재생에너지의비율을 2030년까지 11% 로확대하는목표안을설정 정부는 2023년제로에너지및 2020년그린홈 200만호보급의비전을제시하고있으며, 이에따라건물에너지자립을위한신재생에너지이용은불가피함. 공공건물을시작으로건축물에신재생에너지사용은의무화되고있으며, 신재생에너지인증제도추진과단계별신재생에너지공급 이용의무비율이지속적으로강화되고있음중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 소비자의필요성이확대되고있는기술 현재건축물에서의지열시스템활용기술개발이활발히 이뤄지고있음 정책연구및보급현황, 대규모신재생에너지원의관리, 개별신재생원의이용형태등과관련된연구가진행 건축물과의통합연구가활발하게이뤄지는않고있지않음 기회 (Opportunity) 위협 (Threat) 건축물에너지자립과신재생에너지생산및이용을극대화하기위해신재생에너지의건축물융복합기술개발요구 2020년에약 8억달러에해당되는규모로전체태양광시장에서초고속성장할것으로예상 시장규모가정부정책과원가에의존성이높은산업 저유가상황지속등세계경제불확실성이지속 중소기업의시장대응전략 개별신재생에너지원별건물일체형최적시스템개발, 통합관리를위한신재생 EMS 와 BEMS 의연계 기술개발이필요 275

282 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 핵심기술로드맵 276

283 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 신재생에너지통합시스템기술은건축물의에너지자립을위해신재생에너지를건물외피또는설비시스템과접목시킨에너지생산시스템을구축해, 에너지생산량및에너지이용효율을극대화할수있는예측, 설계, 시공, 제어기술을말함 신재생에너지통합기술분야는신재생에너지원을건물에효율적으로통합할수있는전범위의기술이포함되며, 신재생에너지예측및설계기술, 에너지원별건물일체형신재생에너지시스템기술, 신재생에너지통합제어기술, 신재생에너지시공및유지 관리기술등을포함 정부는국가에너지전략의핵심을소비효율화와함께청정에너지의확대에두고있으며, 각종보급사업과지원제도를통해 2010년기준 2.6% 인 1차에너지중신재생에너지의비율을 2030년까지 11% 로확대하는목표안을설정 정부는 2023년제로에너지및 2020년그린홈 200만호보급의비전을제시하고있으며, 이에따라건물에너지자립을위한신재생에너지이용은불가피함. 공공건물을시작으로건축물에신재생에너지사용은의무화되고있으며, 신재생에너지인증제도추진과단계별신재생에너지공급 이용의무비율이지속적으로강화되고있음 이에따라건축물에너지자립과신재생에너지생산및이용을극대화하기위해신재생에너지의건축물융복합기술개발요구가증대하고있으며, 에너지원별최적관리시스템개발분야와신재생에너지원의통합관리또는 BEMS와연계체계개발과관련된분야의연구가다양하게수행되고있음 현재까지주로정책연구및보급현황, 대규모신재생에너지원의관리, 개별신재생원의이용형태등과관련된연구가진행되고있으나, 건물에적용된소규모형태의최적설계, 신재생에너지의통합관리및제어관련연구는아직미흡한단계임. 따라서개별신재생에너지원별건물일체형최적시스템개발, 통합관리를위한신재생EMS와 BEMS의연계기술개발이필요한시점임 277

284 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 * 자료 : 구글 [ 스마트그리드환경에서 EMS 활용 ] 나. 범위 (1) 제품분류관점 신재생에너지통합기술분야는신재생에너지예측및설계기술, 건물일체형신재생에너지시스템, 신재생에너지통합제어기술, 시공및유지 관리기술로구분됨 건물융복합예측및설계기술은신재생에너지원예측기술과융복합설계기술로구분되며, 예측기술에는신재생에너지원별생산량예측기술, 시스템해석용 S/W 등이포함되고, 융복합설계기술에는수요자맞춤형건축설계, PV통합설계, 바이패스설계기술, 외피시스템융복합설계기술, 시스템융합기술, 모듈화설계요소기술등이포함됨 건물일체형신재생에너지시스템은 BIPV, 지열, 태양열, 풍력, 시스템통합으로구분되며, 개별신재생에너지원관련기술전반이포함되며, 복합시스템기술은이용효율의극대화를위해이종의신재생에너지원을건물에복합적용하는기술을의미하며태양광 태양열겸용패널기술, 태양열 지열축열저장장치통합기술, 풍력 태양광전력량통합화기술등이포함됨 재생에너지통합제어기술에는신재생EMS, 신재생EMS와 BEMS 연계기술, 시스템감지및자동제어기술, 고장진단알고리즘, 센서기술, DataBase 자동저장및분석기술등이포함됨 시공및유지 관리기술은개별신재생에너지원의건축물통합을위한구조적시공법과시스템효율저하방지를위한유지 관리기술을의미하며, 시스템통합관리및검증시스템표준화구축기술, 에너지측정및분석기술, 시스템운영관리기술, 시스템효율저하방지기술, 시스템운영및유지 관리기술이포함됨 278

285 전략제품현황분석 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 신재생에너지예측및설계기술 신재생에너지원예측기술, 태양광발전량예측기술, 시스템해석용 S/W, 풍력시스템해석 S/W( 공력해석, 유동해석, 구조해석, 피로해석등 ), 모듈화설계요소기술, PV 통합설계, 바이패스설계기술, 수요자맞춤형건축설계외피시스템융복합설계기술, 시스템융합설계기술, 외피시스템융복합설계기술, 열원별조닝설계기술 BIPV 내장블라인드구성유리, 태양광발전차양장치, 태양광발전창호시스템, BIPV 이중외피시스템, 투광형태양광이중외피, 벽면일체형태양광발전, 추적형태양광발전 지열 지열히트펌프, 지중열교환기 ( 수직형, 수평형, 지표수형, 지하수형, 말뚝형 ), 공조 / 설비연계기술, 기존열원시스템과연계기술, 지열이용전력변환장치, 시스템융합기술 신재생에너지통합시스템 건물일체형신재생에너지시스템 태양열 풍력 태양열패널, 열교환기, 열원저장장치, 시스템융합기술 소형풍력, 발전기, 중속기, 풍속계측장치 ( 풍속계, 풍향계, 데이터로거, 원격측정장치등 ), 복하발전 ( 전력안정화장치, 전력안정화장치 ), 전력변환장치 ( 계통견계형인버터, 축전지충전기, 고속인버터 / 컨버터등 ), 시스템융합기술 복합시스템 태양광 - 태양열겸용패널 ( 하이브리드 ), 태양열 - 지열축열저장장치통합기술, 풍력 - 태양광전력량통합화기술 신재생에너지통합제어기술 신재생 EMS, 신재생 EMS 와 BEMS 연계기술, 기상감지기술, ( 온도, 유량, 열량, 축열조온도등 ) 시스템감지기술, 자동제어기술, 고장진단알고리즘, 모니터링을통한발전량측정기술 ( 시스템계통도, 인버터확인, 통신컨트롤러, 자동센서 ), 대수제어, 기존열원가동비율제오, 고장모듈발견센서기술, 스마트제어기술, 자동통계및분석기술, 시스템융합기술, DataBase 자동저장및분석기술, 부하및외기조건에 른신재생에너지원전환기술 시공및유지 관리기술 PV 모듈벽체고정시공기술, 풍 적설하중고려한시공기법, 천공기술, 시스템효율저하방지기술, 시스템효율저하방지기술, 통합관리및검증시스템의표준화구축기술, 에너지측정및분석기술, 시스템운영및유지 관리기술 * 자료 : 김용찬, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 특성및기술개발동향,

286 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 (2) 공급망관점 신재생에너지통합시스템은개별신재생에너지생산시스템설계, 제조, 구축시공기술, 유지 관리프로세스과정으로시장에공급되며, 핵심기술인신재생에너지예측및설계기술, 건물일체형신재생에너지시스템기술, 통합제어기술로구분됨 신재생에너지원을건물에최적형태로적용하기위한전범위의기술로신재생에너지예측및설계기술, 건물일체형신재생에너지시스템, 신재생에너지통합제어기술, 시공및유지 관리기술을포함함 공급망기준으로신재생에너지예측및설계기술, 개별건물일체형신재생에너지시스템및시스템통합기술, 통합제어기술로구분됨 기술적으로는개별신재생에너지의건축물과의형태적기능적융복합을위한설계및시공기술, 신재생에너지의시스템적통합기술, 신재생EMS 기술, 신재생EMS와 BEMS 연계기술, 시스템의제어기술, 유지 관리기술등이포함됨 280

287 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 정부의적극적인지원을바탕으로기업의신규참여와투자가대폭확대되고있는상태임. 2009년말총 146개의신재생에너지제조업체중 116개 (79.5%) 가중소 중견기업이고, 이중신규창업기업이 53개에이루어짐. 특히태양광분야의대기업및중소 중견기업의참여도가높은것으로나타남 지열은냉방, 난방및급탕등 3가지부하에대응할수있는장점으로, 현재건축물에서의지열시스템활용기술개발이활발히이뤄지고있음 지열시스템은건축물의전부하를관리하는 BEMS와의연계기술개발이중점적으로이뤄지고있으며, 현재까지는 BEMS에서단순모니터링과제어수준의기술이구축된상황 BEMS와완벽한연계를통한건물에너지사용최적화기술개발을완성한기업이관련시장을선점할것으로예상 * 자료 : 구글 [ 지열시스템의유형과특성 ] 태양열의경우건물적용에한계 ( 급탕위주 ) 로인해, 태양열시스템은지열시스템 ( 급탕 ) 또는 태양광모듈겸용사용등에관한기술개발이이뤄지고있음. 현재관련중소기업은하이브리 드구축기술력취약으로, 관련기술력확보를통한경쟁력강화가필요한분야로나타남 281

288 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 건축물분야에서의풍력은태양광, 태양열, 지열에비해달리건축물과의통합연구가활발하게이뤄지는않고있지만, 대규모상업건물과같이형태적특수성에의해건축물주변의기류와압력분포등을고려한형태적통합연구는일부이뤄지고있음. 또한건축물의조경분야에서활용할수있는소형풍력또는태양광과풍력통합형가로등과같은스탠드형제품이개발되어설치되고있음 BIPV 분야는세계적으로기존업체간원가경쟁력확보를위한규모경쟁, 정부의원을받는중국업체의저가공세, 유럽주요국의잇따른정부지원축소계획으로인한시장이악화되는등관련시장규모가정부정책과원가에의존성이높은산업임 신재생에너지개발과이용 보급촉진법을근거로정부주도의정책을통하여건물일체형태양광발전설비의보급을활성화시킬것으로예상. BIPV모듈은 2020년에약 8억달러에해당되는규모로전체태양광시장에서초고속성장할것으로예상됨 BIPV 모듈의설계 시공 관리의공급망을모두갖춘업체가시장을선점해나갈것으로예측됨. LG하우시스, KCC, 한화L&C, 이건창호등 BIPV 모듈업체는태양광발전창호시스템, BIPV 이중외피시스템, 투광형태양광이중외피, 벽면일체형태양광발전등이가능한고기능제품개발을통하여 BIPV 시장공략을강화하고있음 (2) 산업의구조 후방산업은전기계량관련스마트미터, 전기정보통합제어알고리즘구축관련산업으로구성되고, 대부분이기존의계량기및알고리즘을최적화시키는정도 후방산업에있어정확도를증가시킬수있는정밀한계량장치및방법에대한필요증대 전방산업으로서신재생에너지통합제어 / 관리의주요시장은친환경정보서비스, 에너지세이빙정보제공등으로구성 [ 신재생에너지통합제어 / 관리분야산업구조 ] 후방산업신재생에너지통합제어 / 관리분야전방산업 스마트미터, 통합제어알고리즘 BIPV 태양열태양광 친환경정보서비스에너지세이빙정보제공 282

289 전략제품현황분석 [ BIPV 모듈의기술트리및국내산업 ] 기술군부품 / 소재국내기업해외주요기업 Silicon 동양제철화학, 삼성석화, KCC 헴록, REC, 바커, 도쿠야마 Ingot wafer 삼성, LG 실트론, 동부그룹, 웅진에너지 썸코, 실트로닉스 모듈화 Cell KPE, 미리넷, 한국철강, 신성이엔지, 현대중공업 샤프, Q-Cell, Kyocera, tisv, 샤프, 미쯔비시, Schott, BP Solar, SunTech 모듈 에스에너지, 현대중공업, 한국철강, 웅진에너지, 심포니, 솔라월드, 미리넷솔라, 신성홀딩스등 Q-Cell, 소니, 샤프, 산요, KANEKA, 미쯔비시, 솔라월드, 인터솔라, GE 에너지, Scott 솔라 창호프레임 이건창호, LCC, LG 하우시스, 알루텍, 남선알미늄 솔라월드, 슈코, Schueten 솔라, conergy, ABAKUS, SUN 파워 인버터 다스테크, 헥스파워시스템, 썰텍, 모닝스타, 프라임에텍, 빅텍, 윌링스 Anhui EHE New Energy Tech, Shanghai, Aero-Sharp Electric, SMA, Kaco, Xantrex, Fronius, 산요전기, 오므론제어기 접합재 (EVA, PVB, IONOMER, 실리콘 ) SKC, 한화, 동우화인켐 미쓰이화학, 브리지스톤, 듀퐁, 샌빅, STR, ETIMEX BIPV 유리 ( 저철분강화유리, 로이코팅유리, 강화유리, 접합유리 ) 한글라스, LCC, 자산유리 필킹톤, 생고방, 인터페인, 카디널, 기디언, PPG 정션박스 ( 모듈연결선, 다이오드와 - 바이패스, 역전류방지 - 연결 ) 디에스솔라에너지 히로세코리아, 키타니라, 유키타라, QC Solar 케이블 히타치케이블 * 자료 : 김용찬, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 특성및기술개발동향,

290 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 신재생에너지등에너지신산업이신성장동력으로부상하면서국내기업들의투자가활발 신재생에너지글로벌수요확대전망과국내에너지신산업육성정책에부응하여시장선점을위한투자진행 삼성SDI, 현대자동차, KT, LS산전, LG전자, 한화큐셀, SK E&S, 포스코ICT 등 8개기업은 2017년까지 8조 2,000억원투자계획 민간투자유도및중소 벤처기업의에너지신산업참여기회확대를위한한국전력의대규모투자도진행 태양광, 연료전지및풍력부분에서글로벌진출확대 태양전지 ( 셀 ) 및모듈생산능력세계 1위달성, 미국 일본 인도 터키등해외발전사업확대지속 2015년태양전지생산능력세계 1위등극에이어올해 1분기모듈생산능력 5.5GW로중국기업을제치고 1위에오름 미국전력기업넥스트에라에너지에총 1.5GW 모듈을공급하고있으며, 2020년까지 100GW 규모태양광발전소구축계획이있는인도시장에서도점유율을높이고있음 자국기업선호도가높은일본에서해외기업중이례적으로선전하고있고, 최근터키시장에서의사업성과도가시화 (LG전자) 프리미엄전략으로세계시장공략, 고효율모듈생산위한 5,000억원대대형투자진행 [ 연료전지 ] 포스코에너지및두산, 해외시장공략추진 ( 포스코 ) 2006년국내최초로상업용연료전지설치, 2015년 100% 국산화달성으로세계시장공략준비 국내연료전지시장점유율 80% 이상차지, 전국 20개소의발전용연료전지에서생산발전량시간당 154.2MW 그동안미국에서완제품을수입해판매해왔으나 2015년 100% 국산화달성했으며, 연 100MW 일관생산체계구축 중동 아시아등 LNG 가격이저렴하고전력가격이높은지역위주해외진출계획, 일본시범사업준비중 ( 두산 ) 2014년국내퓨어셀파워와미국클리어엣지를인수하며시장진출, 첫해수주목표 150% 달성및 2019년 1조매출목표 지난해국내발전용연료전지시장에서 42MW(3,963 억원 ) 수주및북미시장에서도 14MW(1,669 억원 ) 수주 2016년수주목표 8450억원, 406억원투자하여국내공장을신설하고 R&D투자에도 199억원투입예정 국가별로특화된기술및제품개발로 2019년국내매출 4,555억원, 미국시장에서 7,693억원매출실현계획 284

291 전략제품현황분석 [ 2030 에너지신산업세부추진과제 ] E- 프로슈머 누구나에너지를생산 판매하는시장활성화 전력분야 저탄소발전확대 수송분야 전기자동차확산 산업분야 친환경공정신사업창출 혁신기반조성 세부추진과제 마이크로리드활성화기반강화 친환경에너지타운확산 제로에너지빌딩확산 수요자원시장의국민참여확대 신재생에너지확산위한생태계마련 기존화력발전소저탄소화 CCS 를통한온실가스배출직접감축 전력효율화를위한 ESS 활성화 차세대송전망통한전력손실최소화 국민이체감하는전기차보급확대 전기차연관생태계활성화기반조성 스마트공장통한에너지소비효율화 친환경공정신기술개발 적용확대 전국미활용열을이용한신산업창출 제도및핵심인프라강화 기후변화대응 3 대기술혁신전략추진 민간투자촉진 수출산업화추진 * 자료 : 김용찬, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 특성및기술개발동향, 2011 개요 소규모지역중심으로지능형전력망구축, 신재생에너지발전등통해전력을자체생산 공급하는시스템 기피 혐오시설, 유휴시설등에에너지자립, 문화관광등을가미한주민수익모델사업 온실가스감축및건축부문신산업활성화등을위해신재생에너지와단열기술을토대로에너지절감을극대화한건물 공장 빌딩 아파트등의전기소비자가절약한전기를수요관리사업자통해전력시장에서되팔아수익창출 친환경신재생에너지보급 확산을통해온실가스를감축하고, 수요지중심의다양한분산형전원공급확대 석탄, 가스등화석연료사용발전시스템의효율을극대화하여, 발전소온실가스배출을획기적으로감축 발전소, 산업체등에서발생되는 CO2 를저감하기위해 CO2 를직접포집 저장하는플랜트산업 생산된전기를저장장치에저장했다가전력이필요할때공급하여전력효육제고 IT 및소재혁신을통해장거리 재용량송전시, 전력손실감소, 선로지중화가가능한송전망 지리적여건이우수한제주도를중심으로성공사계를도출하고, 이용편의성제고를통해전국적으로확산 전기차생태계에따라파생되는다양한신산업을발굴 육성하고, 보험, 중고시장, 전력계통등을고려한생태계기반강화 제조업에 IT 등첨단기술을접목한고효율스마트공장보급을통해온실가스감축및연관신시장창출 온실가스배출이높은철강, 전기 전자, 자동차산업을대상으로, 공정혁신을통해온실가스직접배출감축 발전소, 산업체등에서버려지는미활용열을타산업에너지로재활용하기위한 THERMALGRIDS 구축산업 에너지신산업확산을위해관련법제도정비와함께전기요금체계개선, 스마트그리드기기보급등핵심인프라강화 기후변화대응을위해 온실가스감축 온실가스활용 개방형기술혁신등 3가지방향의기술개발전략수립 이행 에너지신산업에대한민간투자활성화를위해, 펀드, 융자등민관재원을마련하고, 투자효율화를위한인프라조성 우리기업의해외진출에필요한실무지원을강화하고, 기후금융지원및권역별득성을고려한맞춤형해외진출지원강화 285

292 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 [ 풍력 ] 동국S&C 및씨에스윈드, 글로벌풍력타워시장의주축 ( 동국S&C) 풍력타워제작관련세계최고수준의기술력보유, 미국 일본의풍력발전확대로수혜전망 매출에서수출비중이 90% 이상으로현재미국서부및남부지역과일본에풍력타워를납품 미국신재생에너지세액공제제도 (PTC) 기한연장 (~2020년), 일본풍력발전량확대계획 (2015년 3GW 2020년 10GW) 등으로수혜예상 다. 전후방산업환경 신재생에너지산업은전후방산업 ( 예 ; 산업소재및부품개발등 ) 에미치는긍정적인효과 ( 예 ; 고용창출효과등 ) 를고려한다면녹색성장을효과적으로달성할수있는최적의산업으로제안 신재생에너지산업은향후높은성장세가기대되며, 정부차원의다양한지원, 그리고정보통신기술 (IT) 과전문인력등산업인프라가잘갖춰져있어, 사업화의기회가많다는장점이있음 정부는올해에너지신산업육성특별법을제정해제도적인기반을갖추고에너지저장장치 (ESS), 스마트그리드등에너지신산업에 2조5000억원을투자하면서국내에너지산업을미래성장동력으로삼고있음 에너지신산업투자는크게스마트그리드확산, 대표성공사례도출, 핵심기술확보, 신시장창출등으로구분 * 자료 : 산업통산자원부 [ 2030 에너지신산업세부추진과제 ] 286

293 전략제품현황분석 2030년까지에너지프로슈머사업을우리나라전역으로확산시킬계획으로대학 (10개이상 ), 산업단지 (100개소이상 ), 도서지역 ( 유인도절반 ) 을대상으로마이크로그리드사업을대폭확대하고신재생에너지와단열기술을접목한제로에너지빌딩을공공주택에시범적용, 이를기반으로 2025년부터는신축건물의제로에너지빌딩을의무화하기로함 에너지효율화를높이는스마트공장도 2030년까지총 4만개 ( 국내제조업체의약 2/3 수준 ) 로보급을확대함. 대기업과중소기업의상생협력사업을발굴하고중소기업에손쉽게이용이가능토록다양한스마트공장모델을확산할계획임 또한산업부는지난해 8월신재생에너지공급의무화제도초기발전단가가높은태양광시장보호를위해태양광별도의무량을폐지, 올해부터태양광과비태양광시장을통합운영 * 자료 : 구글 [ 태양광발전시설전경 ] 287

294 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 3. 시장환경분석 가. 세계시장 2016년세계신재생에너지1) 시장은전년대비 14% 성장한 152GW에달해사상최고치를경신할전망 2014년세계신재생에너지시장은사상첫 100GW를돌파한이후성장세가더욱더가파르게증가하고있음 2015년세계신재생에너지시장은전년대비 29% 증가한 133GW를기록할것으로추정되며, 누적기준으로세계신재생에너지설치량은 800GW를넘어설것으로예상 파리기후협약타결이후선진국에국한되어있는신재생에너지수요가개도국으로확산되는계기가될것으로보여, 세계신재생에너지시장의성장세가상당기간지속될전망 [ 신재생에너지통합제어 / 관리의해외시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억달러, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 % * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 자료재가공 최근기술발전에힘입어일반산업분야, 자동차, 소비재, 의료, 항공등다양한응용확대가기 대되어급속한시장확대전망 ( 단위 : GW) * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [2016 년세계신재생에너지시장전망 ] 288

295 전략제품현황분석 2016년세계신재생에너지산업투자액도성장세를지속할전망 2015년저유가상황으로신재생에너지투자가위축될것이라는우려가많았으나, 저유가와상관없이세계신재생에너지산업에대한투자는순항중 2015년세계신재생에너지투자액은 3,288억달러를기록해최고치를기록 2016년세계신재생에너지산업투자액은전년대비 7% 증가한 3,453억달러를기록할전망 저유가상황지속등세계경제불확실성이지속되고있는가운데에서도세계신재생에너지산업은견조한성장세를이어갈전망 특히중국및미국등주요신재생에너지수요국들의투자가 2016년에도여전히활발할전망 ( 단위 : 억달러 ) * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [2016 년세계신재생에너지산업투자전망 ] 태양광분야 2009년까지풍력산업이세계신재생에너지산업을이끌었으나, 2010년이후세계신재생에너지산업의주도권은태양광산업으로넘어감 신재생에너지원중가장발전단가가낮은풍력발전이 2009년까지신재생에너지누적설치량의 60% 를차지하여신재생에너지산업을주도함 2010년대에들어서면서부터태양광설치량이비약적으로증가하고있으며, 향후신재생에너지산업은태양광을중심으로발전할전망 2015년까지누적기준설치량을살펴보면풍력 424GW, 태양광 247GW로풍력이앞서고있으나, 2020년이후태양광설치량이풍력을앞지를것으로예상 태양광발전은풍력대비풍부한자원, 높은공간활용도, 및일반소비자의접근용이성등으로인해신재생에너지원중가장각광을받고있음 289

296 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 발전패러다임이분산형전원으로이동하고있어, 분산전원으로써태양광발전의입지가더욱더커질전망 2016년세계태양광시장은전년대비 21% 증가한 68GW 2015년세계태양광시장은약 56GW가설치된것으로추정되며, 전년대비 24% 의고성장을지속 미국세금공제제도연장, 인도등개도국수요확대등으로 2016년에도세계태양광시장은 20% 대의성장세를지속할전망 2017년일몰예정인미국투자세액공제제도 (ITC : Investment Tax Credit) 가 2022년 1월까지연장돼 2017년이후미국태양광수요의불확실성이해소 온실가스감축을위한선진국의개도국태양광시장확대로인도를중심으로한개도국태양광수요도빠르게확산될전망 세계태양광시장을둘러싼우호적인환경은 2016년내내지속될것으로예상 * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [ 세계태양광시장현황및전망 ] 2012년세계태양광누적설치량은 104GW에불과했으나, 2040년에는 3,700GW에달할전망 태양광은 2040년까지가장많이설치되는발전원으로자리매김할것으로예상되며, 2040년까지연평균 120GW가신규로설치될전망 2012년까지전세계태양광수요의 68% 를유럽이차지했으나, 2040년까지누적설치량기준으로최대설치국은중국이차지할전망 2040년까지중국의태양광설치량은 1,000GW에달해세계태양광수요의약 30% 를차지할것으로예상 290

297 전략제품현황분석 중국다음으로유럽 18%, 인도 15%, 미국 12% 순이며, 중국, 인도, 일본및동남아시아를포함한아시아지역비중이 60% 에달함 풍부한자원, 설치의용이성, 및기술발전에따른경제성향상등의장점을바탕으로태양광발전이신재생에너지수요를주도할전망 * 자료 : New Energy Finance [ 2040 년세계태양광시장전망 ] 2016년세계태양광산업투자액은전년대비 7% 증가한 1,674억달러로사상최고치를경신할전망 세계태양광산업투자액은 2015년 1,565억달러를기록했으며, 2016년에는 1,674억달러에달할것으로예상 新기후변화체제등장으로선진국의개도국태양광시장에대한투자가향후더욱더늘어날것으로예상됨에따라, 세계태양광산업투자액은당분간증가추세가이어질전망 291

298 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 ( 단위 : 억달러 ) * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [ 세계태양광산업투자현황및전망 ] 풍력분야 해상풍력을포함한 2016년세계풍력시장은 62GW로전년대비마이너스성장할전망 세계풍력시장의마이너스성장이주원인은미국풍력지원제도인 PTC(Prodution Tax Credit) 제도가 2021년까지연장됨에따라일몰전수요집중이분산될것으로예상 2016년 11GW를넘어설것으로예상됐던미국수요가소폭감소할것으로예상 2017년미국풍력시장은지원제도만료에따른수요절벽으로 3GW에불과할것으로예상됐으나 8GW 정도늘어날전망 중국및유럽수요는 2016년에도견조한성장세를지속할전망. 2016년중국및유럽수요는 25GW, 10GW에달할것으로예상되며, 중국의경우석탄발전에따른대기오염문제로인해풍력발전보급을더욱더확대할가능성이높음 292

299 전략제품현황분석 * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [ 세계풍력시장현황및전망 ] 2012년기준 282GW에불과했던풍력설치량은 2040년 2,033GW까지늘어날전망 신재생에너지중가장가격경쟁력이높은풍력발전에대한수요가꾸준히증가할것으로예상 2040년까지세계풍력시장은약 2.8조달러규모를형성할것으로예상되며, 중국및인도등아시아지역이세계풍력수요의절반이상을차지할전망 ( 단위 : 억달러 ) * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [ 중장기세계풍력시장전망 ] 2016년세계풍력산업투자액은전년대비 3% 증가한 1,110억달러에달할전망 2014년 1,000억달러를넘어선투자액이 2015년 1,078억달러로증가했으며, 2016년에도안정적인성장세를이어갈전망 지역별로는중국을포함한아시아지역이 500억달러로최대이며, 미국을포함한북미지역이 250억달러로그다음을차지하고있음 293

300 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 ( 단위 : 억달러 ) * 자료 : New Energy Finance, 한국수출입은행, 2016 [ 세계풍력산업투자현황및전망 ] 신재생에너지발전단가현황및전망 2014년기준주요발전원의전력생산단가는태양광 140원 /kwh, 풍력 90원 /kwh, 가스 70 원 /kwh 석탄 60원 /kwh 태양광발전은석탄및가스발전대비아직까지가격열위에있으나, 2020년경에는대등한수준으로떨어질전망 써야만하는에너지원 에서 쓸수밖에없는에너지원 으로탈바꿈하고있어, 성장을위한기반이한층더확충되고있는상황임 풍력발전의경우가스발전대비가격경쟁력을확보한국가들이상당수이며, 2020년경에는가장경쟁력있는발전원으로발돋움할전망 신재생에너지는규모의경제를가격경쟁력확보및기술개발을통한효율향상등으로점점더저렴한전기를생산할수있게됨. 정책지원에의존했던과거대비 2020년이후한층높아진가격경쟁력을바탕으로신재생에너지발전은자생력을확보해나갈전망 294

301 전략제품현황분석 * 자료 : 세계신재생에너지산업전망및이슈, 한국수출입은행, 2016 [ 발전원별발전단가현황및전망 ] [ 2015 년 6 월기준주요국에너지원별발전단가현황 ] 미국 중국 인도 독일 브라질 멕시코 석탄 60~75 45~65 50~65 85~130 90~115 - 가스 50~85 110~140 70~110 90~160 78~105 54~82 풍력 45~90 60~70 60~110 80~90 45~60 50~90 태양광 80~180 70~90 80~115 80~120 80~ ~205 * 자료 : 세계신재생에너지산업전망및이슈, 한국수출입은행, 2016 나. 국내시장 신재생에너지통합제어 / 관리시장국내확대 국내신재생에너지통합제어 / 관리시장은아래와같이 2015 년국내의전체국내신재생에너지 통합제어 / 관리시장은 6,100 억원에육박하는것으로추정됨. 연평균증가율은약 10% 로분석 295

302 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 [ 신재생에너지통합제어 / 관리의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 6,653 6,710 7,381 8,119 8,931 9, * 자료 : 세계신재생에너지산업전망및이슈 (2016) 재가공 다. 무역현황 신재생에너지통합제어 / 관리기술이적용되는에너지관련품목의무역현황을살펴보았으며, 최근 5년간수출금액은크게증가하고있는것으로나타났으며, 수입량은감소추세 신재생에너지통합제어 / 관리시장의수출현황은 11년 2억 2천만달러에서 15년 3억 646만달러수준으로크게증가하였으며, 수입현황은 11년 6억 6609만달러에서 15년 6억 748만달러수준으로증가하여무역수지적자폭이대폭감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 13.4% 로증가하였으며, 수입금액은 2.3% 로감소하여전체무역수지는적자폭이매년감소하고있는것으로나타남 무역특화지수는 11 년 (-0.5) 부터 15 년 (-0.09) 까지증가한것으로나타나점차비교우위중간 정도까지증가한것으로나타났으며, 재생에너지통합제어 / 관리제품의해외시장진출이활발하 게이루어지고있는것으로분석되어조만간무역수지흑자로전환될것으로예상 [ 신재생에너지통합제어 / 관리관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 220, , , , , % 수입금액 666, , , , , % 무역수지 % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 296

303 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 HEMS 기술동향 HEMS(Home Energy Management System) 는가정용에너지관리시스템을말하며, 가정에서사용하는전력, 가스, 열등의이용을 IT 기술을활용하여종합적으로에너지를관리하는시스템임 HEMS의필수기기인가정용디스플레이 IHD(In-home display) 는스마트미터와통신하며현재의전력사용량, 사용추이, 요금등을표시 HEMS를도입함으로써집안의조명과가전제품 ( 스마트가전 ) 등을통신네트워크로연결하여어느방에서어떤기기가얼마나전력을소비하고있는지등의내용을자세히파악할수있음 HEMS에서파악할수있는것은전력등에너지사용량뿐만아니라가정용태양광발전시스템을도입하고있는경우에는발전량, 가정용 ESS나전기자동차와플러그인하이브리드차를가진경우에는배터리의충전전기량도확인 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 로부터실시간전기요금및현재사용량등의정보를바탕으로수용가또는전력회사가에너지를관리할수있음 * 자료 : 에너지관리시스템 (EMS) 산업육성방안, 에너지경제연구원 [ HEMS 시스템구성도 ] 일본파나소닉이제공하는 HEMS는가전기기뿐만아니라태양광발전, 가정용배터리, 전기자동차에이르기까지전기에관련된모든기기가홈게이트웨이 (HGW: Home Gateway) 에연결되어있음 297

304 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 이용자가전기요금을일정한도로억제하도록설정하면 HGW는태양광발전, 축전지의충방전사이클, 시간대별전기요금, 가전제품의소비량과사용시간등의과거자료를분석하여최선의이용패턴을보여줌 전력다소비가전제품이전력을너무많이쓰는경우에는경보및자동제어를설정할수있으며, 전력요금이낮은시간대에전력소비량이많은건조기나식기세척기가작동하도록할수있음 [ HEMS 의적용사례 ] 적용대상 수행기능 스마트전원탭 Ÿ 전원콘센트별소비전력의감시와전원온 / 오프제어 스마트조명 Ÿ 조도감시와조명 on/off 조광 ( 빛의밝기 ) 제어 태양광발전 Ÿ 태양광발전기의발전량감시와제어 연료전지발전 Ÿ 연료발전기의발전량의감시와제어 스마트배터리 Ÿ 배터리의충전전력량의감시와충 / 사용제어 스마트가전기기 Ÿ 가전제품의소비전력감시및원경제어 * 자료 : 에너지관리시스템 (EMS) 산업육성방안, 에너지경제연구원 현재 HEMS는가전기기의소비전력등에너지사용상황을가시화 ( 모니터링기능 ) 하는기능을중심으로일부제어기능을가지고있음. 에너지의흐름을확인할수있다는것이외에또다른큰특징은 HEMS를통해기기 ( 가전제품등에너지사용기기및설비 ) 를외부에서제어할수있음 원격으로불필요하게작동되고있는조명기기의온오프 (on/off) 동작, 냉 난방온도조절등을설정할수있음. 다만, 이와관련하여아직 HEMS관리하의가전기기들이적다는점이해결해야할과제로남아있음 거의모든기기가 HEMS하에서통제하려는경우에는현재사용의기기를모두적용가능한스마트기종으로바꾸어야가능함. HEMS 도입이에너지의흐름을확인할수있다는것만으로도커다란장점이긴하지만제어기능에관해서는아직해결해야할과제로남아있음 HEMS는복수의제조업체생산기기들로시스템을구성하게되어있어구성기기간의상호접속성을확보는것이중요함 HEMS의통신프로토콜에대해구미에서는최신버전인 SEP2.0(Smart Energy Profile 2.0) 규격이 2013년 5월제정되었음 일본에서는 ECHONET-Lite라는규격을독자적으로제정하였고, SEP2.0와ECHONET-Lite 모두물리층은유선이나무선의다양한통신방식에의한구현이가능한사양으로되어있음 SEP2.0에서는통신에 IP를사용하는사양에따라물리층도복수에대응하도록하고있고, 홈영역네트워크 (Home Area Networks, HANs) 의유무선네트워크에서는 IP 기반의에너지관리를제공함 ECHONET-Lite는일본가전제조업체가중심이되어설립된 ECHONET 컨소시엄에의해제정된 HEMS용규격임 298

305 전략제품현황분석 일본의경우, 2011년에는도쿄전력, 파나소닉, 도시바, 샤프, KDDI등전력 가전 통신, 자동차대기업 10개사가 HEMS의보급을목적으로 "HEMS 협의체 " 를설립하였으며, 동협의체는각사의규격 사양차이에따른문제를피하기위해 HMES의구기기및통신을표준화하고이를통해세계적인경쟁력을높이는것을목적으로하고있음 BEMS 기술동향 BEMS(Building Energy Management System) 는빌딩에너지관리시스템으로빌딩내의배전설비, 공조설비, 조명설비, 환기설비, OA기기등의에너지 ( 전기 ) 사용량의모니터, 설비및기기에대한감시및제어기능을가지고있는에너지관리시스템임 BEMS는에너지모니터링시스템이설치되어있어실시간으로에너지소비현황을파악할수있고, 사용상황이이상하다고판단될경우에는자동으로조절하거나담당자또는관련부서에통보하여절전등을유도함. 또한빌딩에설치되어있는태양광발전, ESS( 에너지자장장치 ) 를전력회사에서공급된전기를상황에맞춰조합해사용함으로써가장경제적인사용법을선택할수있음 BEMS는에너지흐름을감시하고피크수요를제어하는수요반응 (DR) 도포함됨 BEMS의기능으로 1 전력등에너지의사용상황에대한가시화기능 ( 모니터링기능 ), 2 설비및기기에대해제어할수있는제어기능, 3 전력수요피크를억제할수있는수요반응 (DR) 기능등 3가지가요구됨 * 자료 : 일본토시바 (TOSHIBA), [ 건물에너지관리시스템구조및특징 ] 299

306 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 BEMS의기능은전력센서, 온도센서, 조도센서등의각종센서로부터계측된정보를모아가시화하는기능과설비및기기를제어하는기능으로크게나뉨. 전력등에너지사용량을모니터링하고적절하게제어함으로서에너지를최적으로관리할수있음 전력등에너지사용량과흐름을가시화 ( 모니터링 ) 하는기능을주축으로일부수요피크제어기능을가지고있음 배전판에전력센서를장착해소비전력을실시간으로계측하고, 계약사용량을초과할때경고를보내거나브레이커 (breaker) 를작동하여전력을차단하는기능을수행하며, 나아가공조기등을일시적으로정지시키는등의제어를실시하는것도있음 BEMS는온도센서나사람감지센서의정보에의한공조설비를최적으로제어하거나조도에의해조명을제어하는등보다세부적인제어를통해에너지절감을실현할수있음 [ BEMS 의적용사례 ] 적용대상 수행기능 스마트배전 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 배전반별전력소비량감시피크전력의조정수행임차인별전력사용량측정비상용전원의감시 스마트조명 Ÿ 조도감시와조명 on/off 조광 ( 빛의밝기 ) 제어 스마트공조 Ÿ 온도 습도감시와보일러, 냉동기, 공조기의제어 Demand Response Ÿ 전력피크수요억제및제어 * 자료 : 김용찬, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 특성및기술개발동향, 2011 일반적인사무실에서는조명이나에어컨의설정은플로어 (floor), 혹은존 (zone) 마다실시하는것 이일반적이지만, BEMS 에서는공간을더세분화하고, 선도적기업에서는작업 (task) 단위에서도 제어를하여철저한에너지관리수행함 300

307 전략제품현황분석 [ BEMS 의계층적구성 ] 수준 Lebel 1 : 기본 BEMS 기능 BA(Building Automation) 로서갖춰야할최소기능구비 Lebel 2 : 확장 BEMS DDC 를포함하는제어기능, 각종제어 감시기능, 유지관리정보가충실함 Lebel 3 : 고급 BEMS BA 로서갖춰야할최적제어기능, 개인대응제어, 유지관리시스템의충실성외각종정보관리시스템 방범방재등의정보와데이터베이스의공유가가능 Lebel 4 : 종합 BEMS 정보통신네트워크와컴퓨터가유기적으로결합되어관련데이터베이스의공유및효과적인활용을도모, 시스템개방추구, 기상데이터등외부로부터의정보도입가능, 군관리등의네트워킹추구 * 자료 : 김용찬, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 특성및기술개발동향, 2011 대형빌딩의경우, 빌딩관리시스템의목적에따라 빌딩의설비관리시스템비교 에서보는바 와같이다양한종류가있으며이들시스템들을실제도입하여운용하고있음 [ 빌딩의설비관리시스템비교 ] 구분목적기능 BAS (Building Automation System) IBS (Intelligent Building System) 건물설비에대한자동화운용및중앙감시 지능화된건물내시스템의통합관리 건물에너지설비에대한상태감시및자동화된감시조작시스템 건물설비, 조명, 엘리베이터, 방제등을포함한통합관리 FMS (Facility Management System) 건물의경영에대한관리기능제공 건물정보, 자재, 작업, 인력, 도면, 시스템, 예산에대한관리보고서작성, 이에대한평가및분석등의기능을수행하는시스템 BMS (Building Management System) BEMS (Building Energy Management System) 각설비의정보관리및효율적인운용 체계적인에너지관리및시설운용 상태감시및제어, 에너지사용관리, 주차관제등각설비의단일시스템을관리하는기능 건물내에너지사용및시설운영관리시스템 * 자료 : 김용찬, 건물에너지관리시스템 (BEMS) 특성및기술개발동향,

308 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 빌딩에는다양한설비 기기와센서가있고, 설비기기로는수변전설비, 공조설비, 열원설비, 위생설비, 전기설비, 급배수설비, 소방용설비, 보안설비등이설치되어있음 센서로는온도센서 ( 공조제어 ), 조도센서 ( 조명제어 ), 사람감지센서 ( 사람감지제어 ) 등각종센서가설치되어있음. 이들센서가에너지에관련된정보를수집하고, 수집한데이터는 BAS와 EMS에서활용됨 일반적으로널리사용되고있는관리시스템이 BAS( 건물자동화시스템 ) 임. BAS는빌딩내에설치된각종설비를네트워크로연결하여센서로부터정보를수집하고중앙에서원격으로감시 제어하는통합관리시스템임. 그러나에너지원별전체사용량, 주요설비및기기에대한원격감시및제어기능은수행하나별도의에너지분석 Tool이미비하여체계적인에너지관리에있어서는미흡한측면이있음 대형빌딩에서는 BAS와연계하여서브시스템으로서에너지관리기능의확장을위해 EMS를도입해야함 빌딩설계시설정된설비성능이지속적으로유지되도록유지관리활동이필수적임. 이에따라중소빌딩에서는빌딩에너지시스템을통해에너지관리뿐만아니라설비의운전상태감시, 점검, 성능및고장진단등의빌딩설비관리도수행함 FEMS 기술동향 FEMS(Factory Energy Management System) 는공장에너지관리시스템을말함. FEMS는공장내의배전설비, 공조설비, 조명설비, 생산라인설비에대해에너지사용및가동상황을모니터링하고제어하는에너지관리시스템임 FEMS는에너지사용합리화와설비 기기의토탈라이프사이클 (Total Life Cycle) 관리를가능하게함 스마트배전반 : 배전반별전력소비량감시 / 피크전력의조정수행 스마트공조 : 온도 습도감시와보일러, 냉동기, 공조기의제어 스마트조명 : 조도의감시와조명 on/off 조광 ( 빛의밝기 ) 제어 302

309 전략제품현황분석 * 자료 : 에너지관리시스템 (EMS) 산업육성방안, 에너지경제연구원 [ FEMS 구성도 ] FEMS의기능과구성은전술한 BEMS와거의비슷함. 다만 BEMS와의차이는시스템규모와규모에따른비용이다름 FEMS의시스템규모가 BEMS에비하여일반적으로큼. 빌딩에설치된에너지설비에는공조기등에너지사용설비, 태양광발전이나 ESS 등이꼽히지만공장의경우옥외의용지도사용할수있어풍력발전이나열병합발전등도도입가능함. 따라서공장에설치된설비및기기들이다양하고또한같은설비도용량과출력의규모에서크게차이를보임 CEMS 기술동향 CEMS(Cluster/Community Energy Management System) 는지역에너지관리시스템을말함 CEMS는스마트그리드의주축이되는시스템으로수요측자원인분산전원을포함한전력계통의하류측설비에대해감시 제어하는동시에개별수요자의 HEMS, BEMS, FEMS를포함한지역 CEMS는지역단위수요측정보및수요시스템정보를모니터링하고시스템을통합하여수요측자원을제어하는등의최적화된관리를함 303

310 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 단독주택이나연립주택등과같은각가정에 HEMS를, 빌딩이나호텔등상업시설에 BEMS 를, 그리고공장에 FEMS를도입하고또각시설에스마트미터도설치되어야함 CEMS의기능을할수있게되어, 지역전체의에너지최적화가가능하게되는구조 스마트하우스나스마트빌딩처럼에너지최적화만으로는끝나지않고, IT 기반교통인프라및 IT 기반행정서비스등도갖출필요가있음. 기존의도시를스마트시티로바꾸는핵심이점은지역전체에너지를관리하는데있음 * 자료 : TOCOS( [ 각에너지관리시스템의관계도 ] 304

311 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 일본, 미국, 유럽등주요선진국에서는 CEMS 실증사업 ( 스마트시티 ) 이활발하게진행되고있으며지역특성, 수요자생활스타일, 수용성을고려한제어기술개발과지역에너지관리서비스와의연동기술, 전력계통운용과연계 / 제어기술, 홈서버서비스 provider의아키텍처사양에대한기술개발등의실증연구가진행 일본은 2020년까지가정ㆍ빌딩ㆍ공장등의에너지관리시스템인 HEMS, BEMS, FEMS 등로컬 EMS 통합시스템인 CEMS를개발한다는목표하에 2015년까지홈서버, 서비스 Provider 등의아키텍트사양등기술을통해 EMS의고도화추진 스마트가전에대해 2015년까지스마트대상가전과제어방법을검토하여제어기술개발을추진하고 2015년이후스마트기술실증과스마트하우스에적용실증사업을추진, 2020년이후에는계통운영과연계방안기술개발과실증사업을추진한다는계획임. 한편일본은 2016년까지기존의전기계량기중 80% 를스마트미터로교체예정 독일은연방정부주도로 BIPV 관련법이생겨나는추세로, Arnold는 1998년이후기존진공유리사이에태양광모듈을삽입한 Voltarlux제품을개발ㆍ생산하고있으며, Alwitra는기존건축물지붕의덮개형태양광지붕시스템을개발하였음. Colexon, sunenergy, Alwitra, Schuco, Sheuten 등의업체도관련산업에참여 중국정부의정책적지원으로 BIPV 태양광발전산업이주요부분으로성장하고있으며, 약 140여개기업이 BIPV 산업에참여하고있음. 관련업체는고효율및투명BIPV 모듈, 에너지저장장치및관련부품기술개발에참여하고있으며, 특히결정실리콘생산과비결정박막배너리생산참여업체가대다수임. 대표기업으로는선전진강, 바오딩잉리, 상하이린양, 우시상더등으로미국및유럽시장에진출 인도의 Sova Power Limited와 Tyco Electronics는 PV모듈및패널, 스마트그리드및 BIPV, 지붕형응용제품개발참여 미국의 Ca Solar은태양광시스템의전분야를제공하는업체이며, First Solar은 PV 모듈개발참여 타이완의 NexPower은 PV 및 BIPV 모듈개발참여 태양열집열기의 2010년까지누적설치용량량중 56.6% 가진공관형, 31.7% 가평형, 2010년신규설치용량중 77.8% 가진공형, 17.9% 가평판형임. 중국및이스라엘의경우상당한태양자원잠재성을보유로지속적인센티브제도에의존하지않고도태양열온수시스템에대한시장점유율이높음 305

312 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 (2) 국내업체동향 국내 EMS 시장은높은구축비용으로인하여일부대형빌딩과기업들이자체적시스템을구축 운용하는도입초기단계임 구체적으로 IT 기반기술을적용한 EMS(BEMS, FEMS) 등의현장적용성및수익성, 시장성등을검증하고, 단기 (3~5년이내 ) 투자비회수가가능한사업을발굴하여지원하고있음 특정건물 공장등을대상으로에너지원별센서 계측장비, 분석 S/W 등을유 무선통신망을연계하여실시간에너지상황을모니터링하고제어할수있는통합관리시스템을지원 에너지다소비업종중의하나인조선업 ( 조선소 ) 을대상으로구축된 FEMS(Factory Energy Management System) 는운영시연간평균 8.5억원의에너지비용절감과 2년내에에너지절감을위해투자한비용의회수가가능한것으로나타났음 [ IT기반 EMS 시범보급사업절감효과 ] 에너지절감 연도 분야 설치장소 ( 공급기업 ) 연간절감비 ( 백만원 ) 절감률 (%) 절감량 (TOE) FEMS 금호타이어 ( 이노셈코리아 ) 년 BEMS 동국대경주캠퍼스, 대구교대 ( 금호이엔지 ) 연세의료원 ( 삼성테크윈 ) LED 동원산업 ( 동원시스템즈 ) FEMS 현대삼호중공업 ( 아텍에너지 ) ,201 대우조선해양 ( 삼천리 ES) ,108 IDC 아이파이브 ( 아이케이 ) 년 GS 리테일 (LG 전자 ) BEMS LIG 손해보험 (LIG 엔설팅 ) 강원대학교 ( 삼성전자 ) LED 홈플러스 (SKC 라이팅 ) 총합및평균 1, ,609 * 자료 : 산업통산자원부 BEMS는건물전체, 설비별, 업무용도별에너지소비량을파악하고수집한데이터를바탕으로에너지사용량을집계 분석하는기본적인기능뿐만아니라, 열원장비의제어성능을평가하고에너지시뮬레이션을수행하거나공조시스템의성능을분석함으로써고장징후및이상유무를표시할수있는기능까지포함하고있음 306

313 전략제품현황분석 ( 주 ) 코엑스는 2003년산업자원부에너지 자원기술개발사업의일환으로에너지절약형 BEMS 패키지기술개발에관한연구를수행하여건물에너지사용에관한기본모델을확립 강원랜드, 송도컨벤시아및포스코 KT 사옥에도입되어적용되었으며, 초기건물에너지관리시스템으로분류 다. 기술인프라현황 선진국대비기술경쟁력이부족하지만, 수요산업과의연계를통한성장잠재력보유 산발적인지원으로인해, 국내기술수준은선도국 ( 미국 ) 대비미약한수준으로국책사업차원의적극적인지원이시급함 미국, 제조업혁신국가네트워크 구축 (10억 $), 3D프린팅특화연구소 (NAMII) 설립 (0.7억 $) 등 국내 3D프린팅관련투자규모는 2011년부터 2013년까지정부 (21.5억원 ) 와민간 (0.24억원 ) 을합쳐 21.74억원이투자됨 장비 / 소재기술개발에머무르지않고, 수요산업과의연계를통한기술개발추진중 최근 3D프린팅기술을의료분야에응용하기위한산 학 연연계기술개발이추진되고있음 미래창조과학부, ICT기반의의료용 3D프린팅응용 SW플랫폼및서비스기술개발 (5년, 200억 ) 대구첨단의료복합단지및 13개기업 기관연계추진 307

314 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 신재생에너지통합제어 / 관리기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 82) 을살펴보면연도별로출원경향이 12년이후감소하는것으로보아최근연구개발에대한집중도가하향 각국가별로살펴보면한국출원경향은최근까지증가하는추세를보였으며, 일본은지속적으로출원이진행, 유럽은한국보다출원건수는상대적으로작으나증가추세를보임 국가별출원비중을살펴보면미국이 72.8% 로최대출원국으로신재생에너지통합제어 / 관리기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 12.3%, 일본이 11.3%, 유럽이 3.6% 의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 신재생에너지통합제어 / 관리분야연도별출원동향 ] 82) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 308

315 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이증가하는추세 외국인의출원이증기하는추세를보이고있어, 해외기업들의국내시장에관심이더욱커져외국인출원인들의특허출원이증가하는것으로추정 일본의출원현황은증가와감소를반복하는출원경향을보이며, 자국인과외국인의출원비율이매년약간씩달라지지만전체적으로비슷한것으로나타남 미국의출원현황은 12년에감소하는출원경향을보이고, 외국인의출원비율이조금씩감소하는것으로분석 유럽의출원현황은출원건수가많지않으며감소추세를보이고있으며, 출원인은비유럽인의비율이대부분을차지하고있는것으로분석 [ 국가별출원현황 ] 309

316 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 (3) 투입기술및융합성분석 신재생에너지통합제어 / 관리분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 83) 를통하여살펴본결과제조업부생가스재활용분야의가장높은 IPC는 G06F 기술분야가 2670건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 G06Q가 1327건, H02J가 455건으로다수를차지 이외에 G05B 395건, G05D 352건, G05F 285건, G06K 225건, H04L 129건, H01L 90건, F24F 89건순으로기술이투입되어있어건물에너지정보네트워킹및모니터링분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 A45D 기술분야의수명이 10년으로가장긴것으로나타났으며, A61Q 기술분야는 2년으로가장짧은것으로분석 [ 신재생에너지통합제어 / 관리분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 84) G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 G06Q 관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한데이터처리시스템또는방법 ; 그밖에분류되지않는관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한시스템또는방법 4 년 H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 G05B 제어계또는조정계일반 ; 이와같은계의기능요소 ; 이와같은계또는요소의감시또는시험장치 6 년 G05D 비전기적변량의제어또는조정계 7 G05F 전기적또는자기적변량의조정계 5 년 G06K 인식 ; 데이터의표시 ; 기록매체 ; 기록매체의취급 7 년 H04L 디지털정보의전송 6 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 F24F 공기조화 ; 공기가습 ; 환기 ; 차폐를위한기류의이용 9 년 83) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 84) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 310

317 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 G06F 분야와융합이높게이루어진기술은 H04L 분야로나타났으며, G06Q, H02J 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 G06Q 분야와융합된기술은 H02J, G01R, G05B 분야와융합된기술이존재하는것으로나타났으며, H02J 분야와융합된기술은 G05B, G05F, G01R와기술로분석 [ 신재생에너지통합제어 / 관리분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 미국과독일출원인의출원건수가높게나타남 주요한국출원인을살펴보면한국전자통신연구원이다수출원을하고있으며, 이들한국출원인은자국을제외하고는미국에출원건수가높은것으로나타남 미국출원인으로는 IBM, MICROSOFT CORP, INTEL CORP, GE, GOOGLE INC, HONEYWELL INT INC가다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 일본출원인으로는 SEMICONDUCTOR ENERGY LAB CO LTD, PANASONIC CORP, HITACHI LTD가다수의특허를확보하고있음 311

318 에너지신산업 신재생에너지통합제어 / 관리 또한, 미국기업인 GOOGLE INC이 3극패밀리수가 71건으로다국적시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 미국의 MICROSOFT CORP, 일본의 PANASONIC CORP 등이다양한국가에출원을하고있는것으로나타남 미국기업인 MICROSOFT CORP이 10.54로가장높게나타나원천기술을일부보유하고있는것으로분석 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수, %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 IBM 미국 % 99% 1% 0% 미국 통합제어관리 MICROSOFT CORP 미국 % 94% 2% 1% 미국 통합제어관리 SEMICONDUCTOR ENERGY LAB CO LTD 일본 % 79% 21% 0% 미국 통합제어관리 INTEL CORP 미국 % 93% 1% 2% 미국 통합제어관리 한국전자통신연구원 한국 % 26% 1% 0% 한국 통합제어관리 GE 미국 % 92% 3% 5% 미국 통합제어관리 PANASONIC CORP 일본 % 33% 54% 13% 일본 통합제어관리 GOOGLE INC 미국 % 93% 4% 0% 미국 통합제어관리 HONEYWELL INT INC 미국 % 98% 0% 2% 미국 통합제어관리 HITACHI LTD 일본 % 32% 63% 5% 일본 통합제어관리 312

319 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은 LS산전 ( 주 ) 의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는벽산파워의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은 LG전자 ( 주 ), 케이티등이있으며, 중소기업의주요출원인은주식회사에코시안, 아즈빌주식회사등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면중앙대학교, 성균관대학교, 한양대학교등의대학이출원비율이높았으며, 연구원으로는한국전자통신연구원, 전자부품연구원의출원이높은것으로분석 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 313