주간포커스 WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 일본의에너지관련기술개발로드맵 에너지국제협력본부원형원 (hwwon14214@keei.re.kr) 일본정부가지난 2014 년 4 월각의결정한 제 4 차에너지기본계획 의제 4 장 전략적인기술개발추진 에는기술개발정책에대한방향성이명기되어있음. 현재일본에너지수급구조의취약성은현재기술이나공급구조의근본적인개선없이는해결되기어렵기때문에혁신적인에너지관련기술개발과그기술의전반적인도입이필수불가결함. 과거일본의대표적인에너지관련기술개발계획으로는 선샤인계획 (1974 년 ), 문라이트계획 (1978 년 ), Cool Earth 에너지혁신기술계획 (2008 년 ), 그리고 환경에너지기술혁신계획 (2008 년 ) 등이있음. 이번에너지관련기술개발로드맵에서는어떠한과제를극복하기위한노력인지그목표를설정하고, 기술개발을실현하는단계구분과그기술을사회에적용시키기위한방안을함께명기하였음. 이번로드맵에포함된주요기술은화석연료개발에관한기술 ( 자원개발, 메탄하이드레이트등 ), 재생가능열이용에관한기술, 우주태양광발전시스템에관한기술, 원자력발전에관한기술등임. 1. 에너지관련기술개발로드맵수립배경및개요 제4차에너지기본계획제4장 전략적인기술개발추진 에는기술개발정책에대한방향성이제시되어있음 ㅇ 2014년 4년발표된 제4차에너지기본계획 의제4장 전략적인기술개발추진 에는기술개발정책에대한방향성이제시되어있음 ( 현안인사이트제13-04호 (2013.12.20. 일자 ) 참조 ). - 일본정부는제3차에너지기본계획수립으로부터 4년만에그리고동일본대지진및후쿠시마원전사고이후에제4차에너지기본계획을마련함. - 대지진및원전사고이후자국내모든원전이가동을중단한가운데석유, 천연가스등화석연료의의존도가높아짐. 이에따라일본은에너지자급률악화, 에너지지출비용상승, 이산화탄소배출량증가등다양한문제에직면하고있음. - 제4차에너지기본계획은이러한문제에적절히대응하면서중장기적으로에너지수급구조의취약성문제를해결하기위해현실적이고실현가능한에너지정책방향성을통합적으로제시함. ㅇ제4차에너지기본계획에명시된기술개발정책의기본적인방향성은크게두가지임. 이러한방향성을기반으로단기 중기 장기의기술과제를명확히함. - 첫째, 일본에너지수급구조의취약성은현재기술이나공급구조로는근본적 32 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12
WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 주간포커스 으로해결되기어렵기때문에혁신적인에너지관련기술개발과그기술의전반적인도입이필수불가결함. 따라서장기적인연구개발과제도변혁을동반한노력이필요함. - 둘째, 에너지효율과안전성개선등에너지수급에영향을미치는과제는시기별로다양하게존재함. 이에단기, 중기등각각의관점에서에너지수급안정화를추진하여안전성과효율성을개선해나가는노력도대단히중요함. 2. 대외에너지환경변화와과거기술개발프로젝트 ㅇ 2차세계대전이후경제재건을추진한일본은자국내석탄증산과철강제조능력회복을목적으로한경사생산방식을도입함. 이와함께에너지의안정적공급실현을목표로전국적으로대규모수력발전개발이추진되었음. 경사생산 ( 傾斜生産 ) 이란생산기반의확립을위하여가장기초적이며빠져서는안될물자의생산에중점을두고, 그밖의물자에대해서도같은관점에서그중요도에따라집중적으로생산하는방식을말함. ㅇ이후일본은고도경제성장기를맞이하여전력수요가급격히증가하게되었고, 중동지역등에서대량으로생산된저렴한석유가이에대응하였음. 이렇게저렴한석유에의존한일본에너지수급구조는제4차중동전쟁을계기로발생한석유안정공급불안에따라큰어려움에직면하게되었음. 2차세계대전이후자국내석탄증산과철강제조능력회복을목적으로경사생산방식도입 또한에너지의안정적공급실현을목표로대규모수력발전개발이전국적으로추진 ㅇ이러한인식하에일본최초의장기적 종합적인기술개발계획으로서 1974년에 선샤인계획 (Sunshine Project) 이수립됨. 이계획에는태양, 지열, 석탄, 수소에너지기술을중점기술과제로명기하고있음. ㅇ 1978년에는에너지효율기술의연구개발계획인 문라이트계획 (Moonlight Project) 이수립됨. 이계획에는석유를대체하는에너지기술과에너지효율기술을양축으로수입석유에크게의존하는일본에너지수급구조의취약성을개선하기위한기술개발추진체제가마련됨. - 이후석유비축체제정비, 민관의에너지절약노력, 중장기방침에기반한기술개발정책등이착실히추진됨. ㅇ 1990년대에는석유안정공급을저해하는걸프전쟁이발발하였고, 에너지과소비에따른지구환경문제에대한위기의식이확대되어 UN 주최로 Earth Summit 이개최되는등에너지를둘러싼새로운과제가대두됨. Earth Summit은 하나뿐인지구를살리자 는취지아래환경을보호하기위한 UN이주최하는회의임. 1992년 6월브라질의리우데자네이루에서세계 100여개국정상들이모여지구를살리기위한 리우선언 을채택함. 선언내용은대기와해양오염방지등지구환경보전을위한행동계획작성, 지구온난화방지에관한조약서명, 환경보전에필요한재원마련등임. ㅇ이러한시대변화를배경으로통상산업부는 선샤인계획, 문라이트계획, 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12 33
주간포커스 WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 그리고지구환경기술연구개발체제를일체화한 New Sunshine Project 을추진하여지속적성장과에너지환경문제를동시에해결하기위한혁신적기술개발추진체제를마련함. - 특히혁신적기술개발과제로서광역에너지이용네트워크시스템기술, 수소이용국제청정에너지시스템기술개발등에착수하여국제적으로이용확대가전망되는석탄의청정이용등이추진되었음. - 2005년교토의정서등지구온난화문제에대한에너지이용측면에서대응이더욱강하게요구되게되는가운데혁신을통하여에너지관련환경제약을극복하기위한기술개발전략이꾸준히마련되고있음. Sunshine Project, Moonlight Project, New Sunshine Program, 신사업창조전략, 환경에너지기술혁신계획등이시대별로수립됨. ㅇ또한환경제약을혁신창출기회로포착한 신사업창조전략 (2004년) 을바탕으로기술전략맵이 2005년부터 2010년까지매년발표되었으며, 2050년까지온실가스배출량을현재 (2000년대중반 ) 보다절반으로절감하겠다는목표를실현하기위한혁신적기술개발촉진계획으로서 2008년에 Cool Earth 에너지혁신기술계획 이수립되었음. ㅇ같은해인 2008년에는 환경에너지기술혁신계획 도수립되었음. 이계획에는다양한환경에너지기술중 37개항목의혁신적기술을선정하고, 단기 중기 (2030년경까지 ) 와장기 (2030년경이후 ) 기술개발로드맵을각각수립함. 3. 주요기술과제로드맵 기술과제의선정과분류ㅇ이번로드맵에명기된기술과제는 환경에너지기술혁신계획 과 제4차에너지기본계획 을바탕으로선정되었고, 기술내용에따라기존에같은기술과제로구분되어있던것을별도의기술과제로재정비하였음. 선정된주요기술과제는아래와같음. 34 - 화석연료개발에관한기술 ( 자원개발, 메탄하이드레이트등 ) - 재생가능열이용에관한기술 - 혁신적제조과정에관한기술의세분화 ( 석유정제과정과시멘트제조과정의분리 ) - 우주태양광발전시스템에관한기술 - 원자력발전에관한기술 - 혁신적장치에관한기술의세분화 ( 정보가전 디스플레이와파워일렉트로닉스의분리 ) - 수소에관한기술의세분화 ( 수소제조, 수소수송 저장, 수소이용의분리 ) ㅇ기술개발과제의분류는 환경에너지기술혁신계획 의기본적인틀을이어받아기본적으로생산 공급, 유통, 에너지 자원공급망등 3가지부문으로이루어짐. 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12
WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 주간포커스 각기술과제로드맵수립의명확화 ㅇ각기술과제개발필요성의명확화 - 기술과제는에너지제약이나자원보유상황, 기존기술개발성과의축적등각국의에너지사정을바탕으로합리적인판단하에서선정됨. 따라서각기술과제로드맵에서는각각의기술을필요로하는이유를명확히함. - 타국과는상이한우선순위로추진되는경우에도그것이어떠한이유에기인하는지를명확히제시함. - 또한, 각각의기술과제의필요성을명확히함에따라해당기술개발이어느정도의시급성을가지고어느정도의시간축으로추진이필요한지를제시함. ㅇ기술의사회정착을위한과제명확화 - 환경에너지기술혁신계획 에도자국내보급책으로서투자촉진책, 저탄소제품구매촉진책, 규제 제도개혁, 실증사업등이다뤄져우수한기술보급의중요성을강조하였음. - 각각의기술과제도입을가로막는제도제약등사회적과제를명확히함. - 새로운기술을실제로사회에서활용하기위해각각의기술에서해결해야하는과제는매우상이함. 기존기술의연장선상에서그효율을근본적으로향상시키는경우에는이용자가실제로구입할수있는가격대에서판매가능한지가관건이됨. 이와같은경우에는비용절감이과제로부상하여기술개발의구체적인내용에서도원재료사용량절감등이과제로됨. 기술과제는에너지제약이나자원보유상황, 기존기술개발성과의축적등각국의에너지사정을바탕으로합리적인판단하에서선정됨. 따라서각기술과제로드맵에서는각각의기술을필요로하는이유를명확히함 - 한편, 새로운에너지원도입으로이어질경우에는그안전성자체를평가하기위한계측법이나안전성을확인하는방법자체가존재하지않는경우도많아서안정공급을위한인프라정비를필요로함. 이러한기술과제의경우에는공급망구축에관련된정책을병행적으로추진해야하므로사회정착에는상당한시간이소요될것으로보임. - 이에따라사회정착을위한과제를명확히함으로써관련시책수행에관한시간축을정리하여전략적으로기술개발을추진할수있으며, 기술개발로드맵자체도더욱현실적인형태로정리할수있음. 4. 주요기술개발로드맵사례 우주태양광발전시스템 (SSPS) ㅇ해당기술이필요한배경 - 청정에너지이며야간 기상여건에좌우되지않고안정적으로전력을공급할수있는우주태양광발전시스템은자원부족국인일본에게유용한자국산에너지가될것으로기대됨. 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12 35
주간포커스 WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly - 단, 우주공간으로부터정확하고안정적으로대용량의전력을전송하는시스템을확립하기위해서는다양한기술의개발이필요하며, 동시에비용절감을추진해야함. - 기존에너지원과동등한수준의발전비용을실현하기위해대폭적인비용절감이필요함. < 우주태양광발전시스템기술개발로드맵 > 후쿠시마원전사고의교훈을바탕으로중대사고대책을포함한경수로의안전성 신뢰성 효율성향상, 후쿠시마원전의폐로, 향후증가될노후원전의안전하고원활한폐로등을위해높은수준의원전기술및인력유지 발전 원자력발전ㅇ해당기술이필요한배경 - 후쿠시마원전사고의교훈을바탕으로중대사고대책을포함한경수로의안전성이나신뢰성 효율성향상및후쿠시마원전의폐로, 그리고향후증가하게될노후원전의안전하고원활한폐로를위해높은수준의원전기술및인력을유지 발전하는것이필요함. - 또한일본은현재약 17,000톤의사용후핵연료를보관중임. 이와같은원자력이용에따라발생되는방사성폐기물의적절한처리및처분을추진함과동시에고준위방사성폐기물의감용화 ( 減容化 ) 를도모해야함. - 자원의효율적이용등에기여하는핵연료사이클에대해계속해서연구해야할필요가있음. - 국제협력하에향후중장기적으로다양한에너지원선택지를확보하기위해혁신적인노형 ( 爐型 ) 의검토가필요함. - 원자력이용의규모등미래상이불투명한가운데원자력관련인재부족에따라향후일본의원전기술의연구개발능력이저하될우려가있음. - 안전성향상이원전가동률상승으로이어지고이에따라더욱확충된안전대책이실시되는선순환을어떻게실현할것인지가과제임. - 일본에서는방사성폐기물의최종매립지선정에어려움을겪고있음. 일본 36 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12
WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 주간포커스 정부는전면에나서서최종처분을위한노력을추진할필요가있음. < 원자력발전기술개발로드맵 > 석유증산기술, 지질구조파악기술, 저품위석탄이용기술등은에너지부존 생산국입장에서그필요성이높은편임 자원개발기술ㅇ해당기술이필요한배경 - 석유의증산기술 (Enhanced Oil Recovery, EOR) 은쇠퇴하고있는유전의생산량을증가시킬수있음. 이기술은일본이개발권연장을위해노력하고있는산유국입장에서그필요성이매우높음. - 셰일가스 오일의생산에대해서는효율향상이과제임. 일본의지질구조파악기술이나코어분석기술등은일본기업의파트너기업및원유가스생산국으로부터기대가높음. - 석탄에대해서는미이용자원활용을통한수입선다각화와수입비용절감을위한저품위탄 ( 低品位炭 ) 이용기술개발이필요함. < 자원개발기술로드맵 > 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12 37
주간포커스 WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly - 저품위탄의가스화, 개질 ( 改質 ) 등의공정에대하여현지환경부하저감을 위한검토가필요함. 메탄하이드레이트ㅇ해당기술이필요한배경 - 일본은에너지원의중심이되고있는화석연료자원이부족하여그대부분을해외로부터의수입에의존하는근본적인취약성을지니고있음. 일본주변해역에는상당량의메탄하이드레이트가매립되어있는것으로추정되어, 미래의자국산에너지원으로서큰기대를받고있음 - 한편, 일본주변해역에는상당량의메탄하이드레이트가매립되어있는것으로추정되어미래의자국산에너지원으로서큰기대를받고있음. - 따라서메탄하이드레이트상업화에필요한기술이정비되면자국내에유력한천연가스공급원을보유하게되는것이므로일본의천연가스수입협상력강화에도도움이될전망임. - 자원량조사결과를바탕으로개발방향성의구체화및환경영향평가가필요함. < 메탄하이드레이트기술개발로드맵 > 38 혁신적석유정제과정ㅇ해당기술이필요한배경 - 전세계적으로원유공급원이다양해지는가운데저렴한중질원유를이용하여대내외의석유정제및석유화학제품의수급구조변화에대응한고부가가치석유제품및석유화학제품의효율적생산이필요함. - 또한아시아신흥국에서대규모수출형정제공장의신증설이진행되어국제경쟁이심화되고있는가운데석유정제사업의생산성을향상시키는석유정제과정의고도화가필요함. 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12
WORLD ENERGY MARKET Insight Weekly 주간포커스 - 연구기관, 대학, 석유기업의긴밀한연계추진이필요함. < 혁신적석유정제프로세스기술개발로드맵 > 석유정제과정의고도화를위해연구기관, 대학, 석유기업의긴밀한연계필요 참고문헌 에너지경제연구원, 세계에너지시장인사이트, 각호 일본경제산업성, エネルギー関係技術開発ロードマップ, 2014.12 세계에너지시장인사이트제 14-45 호 2014.12.12 39