2017 년제 7 호 2017. 4. 3 17년 7호를발간하며 Research Issue 블록체인개념및활용사례분석 1. 등장배경 2. 블록체인의의미및특징 3. 블록체인의원리및유형 4. 블록체인관련주요개발자 5. 블록체인활용사례 Research Activities 에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 / WEF 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후보 / DOE
( 배경 ) 최근블록체인기술은 4차산업혁명을이끌혁신동력으로주목받고있음 최근디지털및 IT 기술을통하여사람-사람 (P2P), 사람-사물 (P2M) 은온라인과오프라인을넘나들며긴밀하게연결되는초연결사회로진입 블록체인은 4차산업혁명에서기존산업간연결및융 복합기반의패러다임변화로써소비자와생산자를실질적으로연결하는네트워크혁신기술 ( 의미 ) 사이버거래를 P2P 네트워크에공동으로관리하는신개념분산거래장부 모든참여자가네트워크에서공동으로거래정보를검증 / 기록 / 보관가능 개인 기업간다양한형태의사이버거래관계를획기적으로개선할수있는네트워크 암호 저장방식등의기술적요소가결합한신개념기술플랫폼 ( 특징 ) 디지털정보의보안 관리이슈에대한중재자가필요없는시스템 디지털거래내역이기록된거래정보는참여자네트워크에공동보관됨 모든정보는암호화되어전송 기록되며과거기록은변경될수없음 거래기록이분산되어보관되므로중앙중개기관이필요하지않음 화폐거래뿐만아니라계약및다양한종류의데이터관리에도활용가능 ( 유형 ) 네트워크참여자및시스템접근범위기준에따라 3가지로구분됨공용블록체인컨소시엄블록체인사설블록체인개방형블록체인합의의블록체인개인형블록체인 인터넷을통해참여가능 Bitcoin, Ethereum, Ripple 기관 / 기업소수간활용 은행 증권사 (R3CEV) 단일기업솔루션활용 개인 기업 고객 (Nasdaq) ( 사례 ) 기존금융권뿐만아니라非금융권및전력분야에서도활용검토중 특히전력분야에서는미국, 독일을중심으로다양한프로젝트가진행 국가분야블록체인관련프로젝트사례 미국 가상화폐 - Solar Coin 을활용한신재생에너지보상프로그램 P2P 거래 - 프로슈머간실시간전력거래시스템프로젝트 독일 EV 충전 - 無계약형 EV 충전 지불시스템 (Block Charge) 프로젝트 i
목 차 Research Issue 블록체인개념및활용사례분석 1. 등장배경 1 2. 블록체인의미및특징 2 3. 블록체인의원리및유형 3 4. 블록체인관련주요개발자 6 5. 블록체인활용사례 8 Research Activities 에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 14 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후 17 ii
블록체인의개념과활용사례분석 - 한전경제경영연구원박민혁책임연구원김태형일반연구원
Research Issue 1. 등장배경 최근디지털및 IT 기술을통하여사람-사람 (P2P), 사람-사물 (P2M), 사물-사물 (M2M) 은온라인과오프라인을넘나들며긴밀하게연결되는초-연결사회로진입하고있음 초-연결사회란 IT를바탕으로사람, 프로세스, 데이터, 사물이서로연결됨으로써지능화된네트워크를구축하여이를통해새로운가치와혁신창출이가능한사회 따라서제 3자의개입없이구성원사이의협업을통해지능화된네트워크신뢰를구축할수있는블록체인플랫폼기술은전산업부문에서관심이커지고있음 4차산업혁명을견인하는 7대기반기술 ( 빅데이터, IoT 등 ) 중가장핵심적인기술로블록체인 ( 분산원장 ) 선정 ( 세계경제포럼, 2016.08) 블록체인은 4차산업혁명에서기존산업의연결과융 복합을기반으로한패러다임변화의도구로소비자와생산자를실질적으로연결하는네트워크의혁신중하나 세계경제포럼 (WEF) 에참가한글로벌전문가및경영진의 50% 이상이 25년까지블록체인기반의플랫폼이전세계 GDP의약 10% 를차지할것으로전망함 미래전문가들은향후블록체인기술이상용화되면사회전반에걸쳐인터넷발전만큼혁신적대변혁을가져올것으로전망 ( 세계지식포럼, 2016.10) 최근블록체인기술은기존가상화폐뿐만아니라금융혹은핀테크분야에걸쳐사물인터넷 자율주행자동차등다양하게응용되며최대화두로부상하고있음 < 4 차산업혁명을이끌 7 대기반기술 > < 블록체인관련이해관계자별주요현황 > 블록체인기술은 7 대기반기술대부분의영역에핵심적영향을미칠것으로전망 1
2. 블록체인의의미및특징 ( 의미 ) 사이버거래정보를 P2P 네트워크에공동으로관리하는신개념분산거래장부 네트워크에서모든참여자가공동으로거래정보를검증 / 기록 / 보관하는보안기술 - 누구나자유롭게참여할수있는온라인백과사전위키피디아 (Wikipedia) 운영방식과유사 개인과개인, 공공기관과개인, 기업과기업사이에발생하는다양한형태의거래관계를획기적으로개선시킬수있는데이터 네트워크 암호 저장방식등의기술적요소를모두결합한신개념기술기반거래플랫폼 ( 특징 ) 디지털정보의보안 관리이슈에대한중재자가필요없는신뢰프로세스 모든디지털거래내역이기록된정보가 P2P(Peer-to-Peer) 네트워크에보관 - 기존운영하고있는 IT 서버등물리적인인프라구축불필요 모든정보는암호화되어블록체인을통하여전송및기록되며변경불가능 - 이중지불등거래데이터조작 오류방지를위한관리감독불요 거래기록이분산되어보관되므로권한있는중앙중개기관이필요없음 - IT 인프라및금융보안에소요되는인력및설비투자등을절약가능 화폐거래뿐만아니라계약및다른종류의데이터기록에도활용 - 블록체인은오픈소스형태이므로다양한어플리케이션으로응용가능 암호화된정보는개인정보보호위반위험없이다수에게공유 - 암호화된거래기록이모든구성원들에게공개되므로거래의투명성제고 < 블록체인의의미및특징 > 2
기존금융거래시스템방식 제 3 신뢰기관 (Trusted Third Party ; TTP) 을통한중앙집중형거래시스템 기존금융거래시스템은모든거래장부를신뢰기관을통해보관하는방식 - 주식, 채권등대다수금융자산은주로예탁결제원에보관하고장부상소유권이전을통해서만처리즉실물보관여부와무관하게거래가발생함 따라서신뢰기관은높은보안성이요구되므로사회적비용및거래수수료가발생하고이는금융거래시스템발전에있어제약요인으로작용하고있음 < 기존금융거래시스템과블록체인방식비교 > 3. 블록체인의원리및유형 ( 원리 ) 모든구성원들이네트워크와위 변조방지프로그램을통하여정보를검증 블록체인은특정시간 (10분) 마다발생한모든거래기록정보에대하여, 1 정보집합 ( 블록 ) 을생성하고 2 모든구성원들에게이를전송 3 전송된블록의유효성이확인될경우 ( 작업증명 ) 4 기존블록체인에최근블록 (Block) * 을연결 (Chain) 하는방식으로구현 * 블록 (Block) 이란거래내역및발생시간등의내용을문자, 숫자형태로암호화하여포함한것으로순차적으로연결된일종의데이터패킷을의미 < 블록체인의원리이해를위한예시 > ( 예시 ) 만약모든구성원들의핸드폰채팅어플리케이션 (KaKaoTalk) 의단체채팅대화내용이특정시간마다검증이된다면, 정보의조작이가능할까? 과거의모든대화내용 ( 정보 ) 이각구성원들의핸드폰 ( 네트워크 ) 에저장되어있어모든구성원의핸드폰을해킹하지않는이상대화내용의위조가매우어려움 3
< 블록체인방식을활용한금융거래프로세스 > * 출처 : Finector, 블록체인기술의발전과정과이해, 16.10 ( 유형 ) 블록체인은공용 컨소시엄 사설 3가지유형으로구분 네트워크참여자 ( 개인 기업 ), 시스템 ( 분산화수준 ), 접근범위 ( 공개 비공개 ) 등에따라구분 - 대규모블록체인은공용블록체인형태로가상화폐 스마트금융플랫폼활용 < 블록체인유형구분및운영형태 > 1 공용블록체인 : 가장개방적인블록체인형태로모든구성원이참여가능 2 컨소시엄블록체인 : 미리선정된소수의주체들만참여가능 ( 은행, 증권사등 ) 3 사설블록체인 : 하나의주체가내부전산망블록체인을관리 ( 기업내부망 ) 공용블록체인은공개네트워크를운용하기위해고유화폐를발행하는것이일반적 - 불특정다수의참여자의충성도를유도하기위해경제적인센티브제공 컨소시엄블록체인은합의의블록체인으로기업들간시스템운영측면에서활용 - 최적화된합의알고리즘을사용하여공용네트워크보다확장이용이 사설블록체인은개인형 기업형블록체인으로다양한형태로응용되어활용 - 최근다양한블록체인개발을위해어플리케이션 플랫폼서비스가등장 4
< 유형별주요특징및활용사례구분 > 구분 주요특징 - 최초의블록체인활용사례 ( 비트코인 ) 공용블록체인 (Public Block Chain) - 인터넷을통해모두에게공개및운용 - 컴퓨터를통해누구든공증에참여가능 - 네트워크확장이어렵고거래속도가느림 - 기관 기업간합의의블록체인형태 컨소시엄블록체인 (Consortium Block Chain) - 준 - 사설 (Semi-Private) 또는 공유된승인블록체인 이라불림 - 주체들간합의된최적화된규칙을통해공증참여 - 네트워크확장이용이하고거래속도가매우빠름 - 거래수행을위해디지털화폐가이용되지않음 - 개인형 기업형개인화된블록체인형태 사설블록체인 (Private Block Chain) - 허가된블록체인 또는샌드박스 (Sand boxes) 라고불림 - 많은데이터처리량수행이필요한단일기업솔루션에적합 - 거래수행을위해디지털화폐를이용하지않음 구분고유화폐발행 고유화폐발행 X 공개네트워크참여자 공용블록체인 (Bitcoin, Ethereum) 사설블록체인 ( 은행 증권사 고객 ) 비공개네트워크참여자 혼합블록체인 (Ripple, Sidechain) 컨소시엄블록체인 ( 은행 증권사 은행 증권사 ) 최근블록체인기술의활용은공용블록체인보다는사설및컨소시엄형태로발전 다양한분야에서사설블록체인을활용하여전자거래의효율성및신뢰성제고 - 대표적인예로부동산스마트계약이란계약체결과정산등을프로그램을통해해결하여중개수수료없이거래내역을공증하고신뢰할수있는시스템 또한블록체인기술은전자거래뿐만아니라데이터보안, 기록유지등에도활용가능 - 컨소시엄형태의블록체인기술을활용하여금융기관거래기록이나예대정산등의내부시스템에도적극적으로이용 5
4. 블록체인관련주요개발자 1 블록체인기술이처음으로실용화된사례로최초의가상암호화전자화폐 09년사토시나타모토에의해개발되었으며, 특정관리기관없이참여자들이주체적으로화폐를발행하고, 이체내역을관리하며이는네트워크코드에의해자동적으로운영됨 따라서계좌동결, 강제인도, 강제신원공개및서비스정지등이불가능하고, 글로벌온라인공공장부에모든거래내역이기록되므로위조나해킹이거의불가능 즉비트코인은누구나다운받아사용할수있는전자지갑으로보관이나송금 입금이모두가능하며, 참여자모두은행계좌와비슷한고유의주소를가지고있음 < 비트코인거래방법및활용분야 > * 출처 : www.bithumb.com/u1/us102 2 스마트계약의신뢰를자체적으로가능하게한 World Computer 이더리움 ( 배경 ) 과거비트코인이화폐로서의신뢰성을보장하기위한체계를구축하였지만, 다양한분야에서시스템을확장 개선하기위한협의가이루어지기가쉽지않음 비트코인시장을활용하여서비스및추가기능을개발하기에는한계가있음 ( 개념 ) 13년비트코인매거진창업자비탈릭부테린에의해고안된이더리움은분산어플리케이션플랫폼을자유롭게제공하는클라우드컴퓨팅언어 / 프로그램임 - 즉글로벌사용자들이보유한컴퓨팅자원을기반으로분산시스템을구축하고, 이를통해새로운가상통화, SNS, 크라우드펀딩, 주식발행, 부동산계약, 전자투표등다양한서비스를수행할수있는환경을제공하는프로그램언어임 ( 특징 ) 상대방의확인및상호신뢰가어려운디지털환경에서파기할수없는강력한계약을프로그램이자동적으로수행되게하는스마트계약을제공할수있음 6
< 블록체인기술의진화 Ethereum : To 전자화폐 From 스마트계약 > * 출처 : Global Fintech Research, Blockchain and Blockchain Business 이더리움활용사례 실시간결제시스템을통하여국제은행결제프로토콜서비스제공 차세대국제결제시스템으로각국법정화폐들을연결해주는매개적화폐시스템 차세대통신협정 (SWIFT 2.0) 프로토콜을활용하여가맹점결제대행, 은행 기업국제송금, 지점들간내부송금등의이체서비스를획기적으로개선 (2~10일 8초 ) 리플블록체인내고유의가상화폐 (XRP) 를발행하여단순이종화폐이체나환전을넘어, 유가물 ( 비트코인, 사이버머니, 항공사마일리지등 ) 간의거래까지가능 블록체인기반의네트워크공동검증방식장외거래서비스제공 15년나스닥OMX그룹은시장에서기존중앙관리자가일일이관리하던장외주식및채권거래를블록체인네트워크공동검증방식시스템으로변경 장외거래시스템변경후주식체결부터청산까지하루만에이루어지고, 거래소교차거래량이증가하였으며, 거래수수료가수만원에서천원수준으로축소 또한모든거래및자산내역추적이용이하여주식연계거래, 대체거래등불공정거래에대한적출이쉬워금융상품거래시스템변화에기여 7
5. 블록체인활용사례 1) 금융업분야 현행금융서비스는복잡한구조와상이한플랫폼이혼재되어있어 낮은비용으로안전하고일관성있는플랫폼을제공할수있는대안으로부상 ( 국내 ) 은행권을중심으로독자적또는협업을통해블록체인플랫폼활용추진중 구분 설명 자본시장최초장외주식시스템블록체인도입상용화해외송금서비스, 비대면실명확인증빙자료보관시스템구축블록체인을적용한골드바구매교환증및보증서발급공인인증서를대체하는생체인증서비스, Digital Cash 출시계획핀테크사업부를중심으로블록체인활용가능성및타당성검토국내최초비트코인거래소인코빗 (Korbit) 과제휴검토중 ( 해외 ) 글로벌협력체계를통해금융통합시스템구축및국제표준개발중 금융기관청산시스템및전산처리등일련의과정의혁신및통합을위한세계 최대규모의금융기관글로벌블록체인컨소시엄 (R3CEV Project) 구성 - 프로젝트의목적은전세계금융망을블록체인을활용하여하나로통합하는것으로 8 개세부영역 ( 결제, 거래, 보험등 ) 에걸쳐안정적인금융거래시스템개발을계획중 블록체인을이용한새로운디지털화폐개발진행 UBS( 스위스연방은행 ) - 디지털화폐인공용결제화폐 (Utility Settlement Coin) 코인거래실용화목표 < 블록체인이가져올금융서비스의변화 > 구분설명효과 지급결제 보험계약 예금대출 자본조달 자산관리 - 실시간국제송금 환전서비스 - 새로운소액결제시스템 - 스마트계약을통한자동화 - 손해보험청구 심사시스템 - 직접적인수출 수입무역금융 - 실시간신디케이트론서비스 - 데이터에기반한조건부전환 - 온라인증권발행을통한자금조달 - 실시간데이터업데이트및반영 - 종합자산평가심사자동화 운영절차간소화 규제의효율성향상 거래상대방위험감소 청산및결제시간단축 유동성 자본효율성개선 부정거래발생최소화 8
2) 非금융업분야 최근사물인터넷 시대가열리면서기기데이터수집 통신연결에 신뢰가능한시스템이필요해짐에따라블록체인기술연구가활발하게진행중 온라인네트워크상스마트계약서비스플랫폼개발 (Ethereum & Microsoft) 거래기록에대한임의수정및위조가거의불가능하다는특징에기반하여, 이더리움시스템을통해소유권이전, 상속 증여등일반적인자산거래계약에활용 MS는블록체인개발선도업체와파트너십을맺고일정조건을만족시키면거래가자동으로실행되는 기업형스마트계약기능 을상용화하는프로젝트를진행중 향후블록체인기반플랫폼은금융뿐만아니라법률거래, 저작권, 신분확인등기업금융환경및공공서비스분야까지다양한분야에서적용될것으로예상됨 사물인터넷간의금융거래및분권형관리시스템개발중 (IBM & Samsung) 사물인터넷 (IoT) 적용시가장중요한개인정보및판매이력문제해결가능 - 제조사, 제품에대한정보뿐만아니라생산 - 유통 - 판매에이르는전과정이모든 참여자에게제공되므로소비자맞춤형마케팅전략수립이가능 분산형사물인터넷네트워크플랫폼 (ADEPT * ) 개발및시현 * 출처 : 2015 국제전자제품박람회 (CES) 9
3) 전력분야 블록체인기술이에너지분야에서도적용가능한지에대해다양한프로젝트가 진행중이며상용화될경우전력공급시스템운영에많은변화를가져올전망 최근해외유틸리티는블록체인플랫폼을활용하여다양한분야에서적용노력 현재미국, 유럽을중심으로전력산업분야에적용할수있는다양한비즈니스모델을개발중 ( 가상화폐, 시스템플랫폼, 스타트업, 데이터보안등 ) 한편블록체인솔루션에대한연구의가시적인성과및상용화미흡 ( 프로젝트단계 ) < 전력산업에서의블록체인활용가능분야 > 1 비트코인요금결제 : 비트코인을통한전력판매요금결제기능 2 P2P 에너지거래 : 이웃간전력거래, 마이크로그리드전력거래시스템구축 3 EV 충전및공유 : EV 충전요금결제및커뮤니티공유인프라구축 4 신재생전자화폐 : 태양광에너지생산자에게코인보상지급 (SolarCoin) 5 전력거래및청산 : 발전소-유틸리티간전력거래결제시스템구축 6 R&D 및협회 : 블록체인을활용한에너지분야어플리케이션및기술개발 7 에너지스타트업 : 블록체인을통한스마트기기솔루션플랫폼개발 8 데이터보안 : 분산네트워크를활용하여 AMI, 드론등데이터관리 가상화폐 Solar Coin을활용한신재생에너지보상프로그램사례 (SolarCoin) 이더리움블록체인을통한태양광에너지생산보상프로그램구축 태양광패널시설보급장려및발전량에따라 솔라코인 가상화폐지급 - 재단에서지급한코인은전력요금결제및커뮤니티내태양열에너지거래에사용 10
프로슈머간실시간전력거래시스템프로젝트사례 (Brooklyn Microgrid Project) 16년 4월브루클린지역에서 TransactiveGrid 와 LO3 Energy joint venture 추진 ( 목적 ) 태양광에너지의이웃간거래에있어블록체인기술의경제성평가 ( 목표 ) 신재생에너지에대한지역기반의커뮤니티시장형성 - 건물에서사용되지않는모든에너지는시스템에연계된가정에판매 - 중앙블록체인을활용하여거래시스템과기존전력계통을상호연계 ( 요구사항 ) 스마트미터, 통합된스마트계약기능을갖춘블록체인소프트웨어 - 스마트미터 : 실시간전력생산 ( 발전 ) 데이터생성 - 스마트계약 : 자동적이고안전한거래의수행및기록에활용 - 블록체인소프트웨어 : 이웃간거래달성을위해요구 <TransactiveGrid 의 Brooklyn Microgrid Project > * 출처 : PwC, Blockchain-an opportunity for energy producers and consumers, 16.3 전력분야에서블록체인활성화를위한 EWF Rocky Mountain Institute와 Grid Singularity에설립한스위스비영리기관 Energy Web Foundation (EWF) 의미션은전력분야내블록체인기술활성화 전력분야블록체인활성화를위한주요활동내역 1 블록체인활용가능케이스평가및구체화 2 블록체인소프트웨어인프라구축및제공 3 블록체인사용자및개발자생태계조성 4 규제기관및블록체인시스템사용자교육 11
EV 충전지불시스템 ( 無계약 ) Block Charge 프로젝트 (Slock.it & RWE) RWE는전기차충전기에블록체인을활용한이더리움어플리케이션프로젝트추진 ( 목적 ) 중개자에의존하지않고블록체인을활용한무계약지불시스템개발 - App으로동작하는스마트플러그를이용한전기자동차재-충전시스템 - 모든거래 ( 충전및거래 ) 는블록체인기반시스템을이용하여관리 ( 특징 ) 사물통신 (M2M, Maching to Machine) 을구현하여편리성추구 - 스마트계약을활용하여간편하고안전한지불시스템 - 충전 지불프로세스를충전소와상호작용하여결제절차를자동적으로관리 * 출처 : blocko, 스마트그리드블록체인도입사례, 17. 1,a 스마트미터를이용한크라우드펀딩플랫폼 (Bankymoon) 블록체인기반의비트코인을활용한남아공스타트업기부플랫폼 ( 목적 ) 남아공의전력부족을겪는학교들에게비트코인기부를통하여, 전력및가스등의에너지를공급받을수있는마켓창출 ( 특징 ) 선불유심 (pre-paid airtime) 사용과같은방식 - 기부자지정한비트코인주소로전력 credit 전송 학교스마트미터에전력추가 - 학교, 병원및공공기관의공과금 ( 전기, 수도등 ) 결제시스템으로확장가능 작성자 : 한전경제경영연구원박민혁책임연구원, 김태형일반연구원 12
에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과 차세대후보
Research Activities 에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 / WEF 에너지생태계는파괴적기술의등장으로한세기동안본적없는변화의중심에있으며에너지시스템의판도를바꾸는요인은기술발전, 산업구조의변경등다양 WEF는향후 10년 ~20년내에미래에너지시스템에서생산과소비구조변화를이끌어갈잠재적게임체인저 (Potential game changer) 로 1 첨단에너지가속화 2 이동수단혁명 3 에너지시스템분산화선정 세계경제의흐름은신흥시장산업화, 인구변화, 민족주의, 가격과효율에영향을주는기술혁신의영향으로과거에사용했던가정에서벗어나고있으며연료, 자원공급이이를주도하고있는양상 - 파괴적기술로방대한양의새로운에너지자원 ( 재생에너지, 셰일가스, 타이트오일등 ) 이공급되고전기차, 고급소재의개발등으로에너지수요곡선에도변화유발 - 에너지생태계는세계전역에서복잡한이해관계자집단의네트워크로이루어져있고, 대부분은유동적이어서미래예측이불투명 에너지생태계를구성하고있는이해관계자집단은에너지기업, 대용량에너지사용자, 재무 금융부문, 정책입안자, 국제기관, 시민사회투자자등이해당 - 에너지생태계의변화를이끌어갈잠재적게임체인저의동향을이해하는것이기업경영, 정부의정책이행과사회전반에있어매우중요 1 첨단에너지가속화 (Advanced Energy Acceleration) 민간부문에서주도한기술혁신의결과로비용이절감되어신재생에너지경쟁력증가 - 태양광패널설치비용이 05년대비 80% 이상하락하였고 25년에는경제성을확보한태양에너지가 2,000GW~3,000GW로, 이는現세계전력설비용량의절반에해당 - 태양광과풍력은미래전력발전을이끌주요기술로자리매김하였고기후변화에대한우려는환경보호와배출권감축에대한정치 사회적기여를촉진 - 지역적으로는신재생에너지발전에대한투자가활성화되었으며, 국제적으로는 UNFCCC 195개국가의비준으로온실가스배출감축목표설정 - NDC 목표는 30년신재생전력발전량이화석연료의 2배, 전원믹스에서신재생이차지하는비중을현재 1/5 수준에서 1/3로상향시켰으나 30년까지지구기온상승을 2 C 이내로억제하기위해서는목표보다온실가스배출량을 30% 추가감축필요 에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 14
신재생시스템설계와건축비용절감외에제조공급체인에서도동일한효과유발 - 미국에서신재생에너지발전에필요한비용중약 1/3은장치비용, 나머지 2/3는허가, 설치, 유지 보수등의 소프트비용 (soft cost) - 독일의경우태양광발전설치조건을최소화하고국가표준을생성, 허가체계를간소화하여소프트비용지출을대폭인하 독일의가정용태양광발전에드는소프트비용은미국의약 1/4 수준 NDC 계획이진행되어야할방향 미국과독일의태양광 PV 비용 ( 단위 : $/W) 2 이동수단혁명 (Mobility Revolution) 신기술과새로운비즈니스모델의출현은이동수단에극적인변화를야기 - 전기자동차구입보조금지원, 배터리비용하락, 연료효율성, 배출권규제, 자동차회사의노력과소비자의관심증가등에힘입어전기자동차시장은빠르게성장 - 리튬이온배터리를사용한전기자동차의평균가격은 10년 ~ 15년사이에 65% 하락 정부의정책과규제는전기자동차사용률증가의가장큰원동력 - 중국의경우, 주차비인상, 도심지역에자동차없는거리조성, 교통체증시비용부과시행, 차량소유제한등의정책시행으로석유자동차시장성장을억제 - 베이징의번호판추첨제도는석유자동차소유를 25%( 10) 에서 5%( 13) 로감소시킴 급격한전기자동차판매량증가추이 베이징번호판추첨제도로석유자동차성장둔화 에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 15
3 에너지시스템세분화 (Energy System Fragmentation) 에너지시스템세분화의필요성 - 기술발전과증가하는다양한형태의시장참여자, 사모펀드와같은새로운형태의자본투자등시장의변동성이증가하면서기업의민첩한대응요구 - 변화에빠르게대응할수있는소규모기업이경쟁우위확보에유리하며에너지시스템의경쟁력이지역분화에더의존하게되면서기업민첩성부각 - 세분화를위해서는자본지출이큰투자보다는유연한소규모투자중심으로의조직변화와디지털기기의융합, 정부의규제와기술적지원이필요 에너지시스템세분화에따른변화 - 에너지시스템이세분화되면서많은파트너십이발생하고소규모시장참여자증가로경쟁은치열해지며미래에대한예측은점점어려워져기업의전략과규제기관의정책발전에큰영향을줄것으로전망 - 세분화로지역별에너지시스템형태로의변화가능성이있고에너지안보에대한정부의시야를바꿀수도있음시장변동성증가추이 ( 50-15) 에너지시스템의잠재적게임체인저가실현된다면현존하는비즈니스모델, 규제조건, 사모 공익펀드등의재정투자, 국가경제와안보정책에큰변화예상 - 에너지산업에참여하는이해관계자는잠재적게임체인저를고려하여사업계획, 투자등의사결정에반영필요 * 자료 : Game Changers in the Energy System : Emerging Themes Reshaping the Energy Landscape, World Economic Forum, 17 작성자 : 한전경제경영연구원김현국일반연구원 에너지시스템의판도를바꾸는게임체인저 16
전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후보 / DOE DOE는현재전력산업에서급격히발전하고있는청정에너지기술 (Accelerating Progress) 과 5년 10년내에산업의변화를주도할차세대 (Revolution Next) 기술을선정, 발표 기존청정에너지기술의가격하락에따른활용도증가와차세대신기술이확산되었을때전력산업의영향전망 전력산업의청정에너지기술 현재 (Accelerating Progress) 기술 차세대 (Revolution Next) 기술 1 풍력 (Wind) 2 대규모태양광 (Solar PV : Utility-Scale) 3 소규모태양광 (Solar PV : Distributed) 4 LED 5 전기자동차 (Electric Vehicle) 6 슈퍼트럭 (Super Truck) 7 스마트빌딩 (Smart Building) 8 경량화 (Lightweighting) 9 연료전지 (Fuel Cells) 10 제조분야의 ISO 50001 및 SEP 11 계통연계형배터리 (Supercharging the Grid with Batteries) 12 대형 3D 프린팅 (Big Area Additive Manufacturing) <Accelerating Progress 기술의비용감소추이 ( 08 15)> * 육상풍력비용 : 에너지균등화비용 (LCOE) * 소규모태양광비용 : 주거용태양광시스템설치비용 * 대규모태양광비용 : 유틸리티급태양광시스템설치비용 * 배터리가격 : 대용량배터리시스템생산비용 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후보 17
1 풍력 ( 현황 ) 발전량은미국전력사용량의 5% 담당 ( 15), 1,700만가구에전력공급가능 - 23개주에 500MW 이상의풍력설치, 12개주에서자체전력생산의 10% 이상을담당하며, 1억 3,200만 M/T 이상의연간탄소배출량감소효과 ( 전망 ) 30년까지미국전체전력의 20%, 50년까지 30% 생산전망 - 설치가격의하락과친환경적인장점으로풍력발전의보급은더욱증가예상 2 대규모태양광 ( 유틸리티급 Solar PV) ( 현황 ) 15년에대규모태양광설비용량은 13,900MW 초과, 1,700만 M/T의 CO 2 감소및공기질개선, 각각 7억달러와 8억 9천만달러의가치발생 ( 전망 ) 발전소배출대기오염물질 8%~11% 감소, 50년까지 1,670억달러가치유발 3 소규모태양광 ( 분산형 Solar PV) ( 현황 ) 15년누적설치용량 11,638MW, 발전량 120억kWh로, 110만가구에전력공급 - 일부지역에서주거용 PV 시스템구축비용이전력회사에서전력을구입하는비용보다적어지는 Grid Parity 도래 ( 전망 ) 20년까지저소득 차상위가정에태양광 1,000MW를보급하는 Clean Energy Savings for All Initiative 등에힘입어향후에도시장은지속적으로성장예상 - 주택 ( 지붕 ) 을소유하지못한가구를위한 Community, Shared Solar를활용해소규모태양광보급확산을유도하고친환경에너지원확보에주력할예정 4 LED ( 현황 ) 기존전구를 LED로교체해에너지절약, Zero Energy Building 구현에적합 - 화석연료사용감소유발 ( 15년, 1,380만 M/T CO 2 경감및 28억달러절약 ) ( 전망 ) 35년까지 LED 조명을 85% 까지보급하는것이목표이며, 이로인해절감되는에너지는 4,500만가구의연간에너지소비량과동일 ( 누적절약비용 : 6,300억달러 ) 5 전기자동차 ( 현황 ) 저유가에도불구하고전기차판매는 12년대비 2배증가, 15년 115,000대기록 - 약 35,000개의공용 사설충전인프라와 4,000개의급속충전시스템을구축하였고전기차관련 R&D에 10억달러를투자 (DOE) 하여 35억달러의경제적가치창출 ( 전망 ) DOE는 20년까지지속적으로투자예정, 17년까지운행거리가 200마일 ( 약 312km) 인전기자동차를 40,000달러 ( 약 4,600만원 ) 이하로제작계획 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후보 18
6 슈퍼트럭 (Super Truck) DOE는연비기준을강화해화석연료사용및배기가스를감소시키고친환경성을확보하고자하는목적으로 Super Truck Initiative 발표 - 장거리운행트럭의연비를 09년대비 16년말 115% 향상시켜목표초과달성 16년 8월, Super Truck Ⅱ Initiative 의 R&D, 실증, 개발을위해 8,000만달러를투자하여 09년최고등급보다효율을 100% 이상향상시키는것을목표로설정 - 중 대형전기자동차용동력전달장치 (power train) 의 R&D 및실증에 120만달러를지원하는등, 친환경자동차개발을적극적으로수행중 7 스마트빌딩 (Smart Building) DOE는 Smart Energy Analytics Campaign을통해하나의빌딩에서 10%~20% 의에너지절약이가능한에너지관리및정보시스템 (EMIS) 을지원 - EMIS는에너지절약기회및빌딩성능 - 건물에너지절감으로인한수익창출을위해건물소유주가스마트미터데이터를활용하는빈도와적용범위확대가능 - 미국내모든상업부문에 EMIS가적용될경우, 40억달러의에너지비용을절약할수있을것으로예상 8 경량화 (Lightweighting) 차량의무게를 10% 줄여 6%~8% 의연비향상과운행거리증가달성, 첨단공해제어시스템을적용하여친환경성을확보하는데주력 - MMLV(Multi Material Lightweight Vehicle) 프로젝트의결과로첨단경량물질을조합하여유사한중형세단대비차량무게를 23.5% 감축 DOE는산업계, 학계및연구소와협업으로경량화물질개발에투자하고효율향상및에너지절약을위한연구개발지속계획 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후보 19
9 연료전지 (Fuel Cell) 연료전지는고효율이고저 무공해전원이므로소형연료전지는자동차동력원에, 대형연료전지는발전소지원부문에활용가능 수소연료전지자동차는가솔린자동차에비하여온실가스를약 50% 감축할수있고신재생이나저탄소발전원으로수소를만드는경우에는 90% 이상감축가능 - 07년이후수소연료전지자동차의내구성은 4배상승한반면, 가격은 50% 감소 10 제조분야의 ISO 50001 및 SEP ISO는 11년, 데이터기반의에너지관리시스템 (EMS) 에대한표준인 ISO 50001을개발, 해당표준에서는지속적인경영시스템개선과에너지성능향상을요구 SEP(Superior Energy Performance) 는 DOE, LBNL ORNL, 조지아공대, 텍사스주립대가공동으로개발한도구로산업부문의자발적에너지효율향상을위한인증체계 - 에너지비용이 200만달러를초과하는시설은 ISO 50001과 SEP를적용하는경우 1.5년이내에투자비용회수가능 전세계적으로 ISO 50001 활용시, 30년까지 6,000억달러이상의비용절감예상, 승용차 2억 1,500만대가매년배출하는양에해당하는 65억톤의 CO 2 감축가능 11 계통연계형배터리 (Supercharging the Grid with Batteries) DOE는지속적으로에너지저장솔루션에투자해 SunShot 프로그램개발, 배터리를이용해태양광발전용에너지를저장하는솔루션을제공하였고 16년수익은 1,800만달러 향후 2년간유틸리티및고객용배터리가격은 20%~27% 하락할것으로전망되며이에따라미국의에너지저장시장은비약적으로성장예상 - 시장규모 : ( 15년) 3억 5천만달러 ( 21년) 29억달러 12 대형 3D 프린팅 (BAAM, Big Area Additive Manufacturing) DOE는신시내티社, ORNL과의공동연구를통해 BAAM을개발, 이는일반적인 3D 프린팅기법보다 500배 ~1,000배빠르고단순해비용및시간절약가능 BAAM 기법은향후항공우주산업에가장적극적으로활용될것으로전망되며일반적인 3D 프린팅및 BAAM 기술로 9,210만 ~2억1,500만 M/T의 CO 2 감축기대 출처 : DOE, Revolution Now, The future arrives for five clean energy technologies-2016 update, 16 작성자 : 한전경제경영연구원이순정선임연구원 전력산업변화를주도하는청정에너지기술과차세대후보 20
KEMRI 전력경제 Review 제 7 호 발행일 2017. 4. 3. 발행인 원장이병식 편집인 홈페이지 경제경영연구원편집위원회편집장책임연구원이윤경 ( 021-5480) 편집위원책임연구원김준형, 선임연구원윤병철선임연구원정지홍, 선임연구원이한상선임연구원한유리 www.kepco.co.kr/kemri 문의처 경제경영연구원경제재무연구팀 ( 061-3610~18) 한국전력공사경제경영연구원의사전동의없이본보고서의내용을무단전재하거나제 자에게배포하는것을금합니다