발 간 사 우리나라는 지난 1961년 1인당 국민소득 82달러에서, 50년만에 국가 GDP 1조 145 억달러, 1인당 GDP 2만 757달러, 무역구조 1조 809억 달러의 경제대국으로 성장하였 고 2016년에는 개인 GDP 3만불 시대를 눈앞에 두고 있습니다. 이러한 국가적 성장은 지난 80년동안 강원도 탄광지대에서 생산한 토종에너지 석탄 의 기여를 빼놓고 말할 수 없을 것입니다. 현대 산업의 핵심에는 에너지가 있고, 미래에는 에너지 확보를 위한 국가간 경쟁이 더욱 심화될 것입니다. 우리나라의 경우에는 에너지의 97%를 수입에 의존하고 있고, 세계 9위의 온실가스를 배출하는 국가로, 미래사회 경쟁력확보 차원에서 에너지는 상 당한 부담요인으로 작용할 것입니다. 현재 전세계적으로 다른 자원보다 매장량이 풍부한 석탄을 활용하기 위한 청정기술 개발이 활발하게 이루어지고 있습니다. 아직도 강원도 탄광지역에는 10억톤의 석탄이 매장되어 있고, 이를 활용한 첨단 에너지 지대로의 변모는 탄광지역 발전을 위한 핵심 이라 할 수 있습니다. 이 연구에서는 탄광지역에 국가에너지 안보차원에서 청정석탄 분 야의 R&D 클러스터를 육성하고 향후 미래에너지의 희망인 수소융합에너지까지 연계하 여 강원도 탄광지역이 미래 첨단에너지 자원지대 로 거듭날 수 있도록 추진 방안을 제 시하고 있습니다. 강원도 탄광지역에 청정석탄 에너지 클러스터 조성을 통해 탄광지역 의 부활 및 국가 에너지 자립 기반의 확보라는 중요한 국가적 문제가 해결되기를 기대 해 봅니다. 이 연구를 위해 수고를 아끼지 않은 이원학 김승희 박사와 심의회와 자문회의 및 기획회의를 통해 소중한 의견을 제시해주신 한국에너지기술연구원, 국가핵융합연구소, 한국지질자원연구원 등 관계기관의 전문가들께 감사드립니다. 또한 강원도청의 관련 공 무원들의 소중한 의견에 감사말씀을 전합니다. 2012년 4월 강원발전연구원장
목 차 목차 요약문 Ⅰ. 서 론 1 1. 연구의 배경 및 목적 1 1.1. 기술적인 배경 및 필요성 1 1.2. 지역발전의 배경 및 필요성 6 2. 연구내용 및 방법 8 Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 11 1. 탄광지역 개발사업 관련 정책추진 현황 11 1.1. 탄광지역 개발사업 정책변천 11 1.2. 폐광지역 개발사업별 기금 13 2. 주요관련법규 및 제도 15 2.1. 석탄산업법 15 2.2. 폐광지역개발 지원에 관한 특별법 16 3. 탄광지역 상위계획 검토 17 4. 탄광지역 개발사업 관련 제도 및 추진현황 21 4.1. 공공예산 투자실적( 97 ~ 11) 25 5. 탄광지역 정책지원 검토종합 33 - i -
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 35 1. 강원도 석탄산업 현황 35 2. CTL - IGCC - CCUS 실증플랜트 조성 사업 38 2.1. 사업의 개요 38 2.2. 시장현황 및 사업화 전망 73 2.3. 연구개발의 목표 및 내용 79 2.4. 연구개발 추진전략 및 체계 81 2.5. 사업기대효과 84 3. 폐석/무연탄을 활용한 플라즈마 가스화 발전소 및 유리산업 플랜트 조성 84 3.1. 사업필요성 및 추진방향 84 3.2. PE-IGCC 및 신공법 회재용융 공정 개념도 86 3.3. 필요성 87 3.4. 주요 기술개발 내용 88 3.5. 기대효과 89 3.6. 연차별 개발 목표 90 3.7. 주요 일정 91 3.8. 추정 개발비 92 3.9. 비즈니스 모델 개념도 : 총괄 92 3.10. 사후활용 방안 95 4. 인력양성 기반 구축 97 4.1. 필요성 97 4.2. 추진방향 99 4.3. 석탄아카데미 관련 세부사업내용 101 4.4. 에너지대학원대학교 세부사업내용 104 Ⅳ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 사업계획 요약 115 1. 추진배경 115 2. 사업개요 115 - ii -
목 차 3. 석탄활용 석유 및 전기생산 실증플랜트 조성 117 4. 폐석탄 활용 가스화 발전소 및 유리산업 플랜트 조성 120 5. 대학+연구시설 유치 및 인력양성 프로그램 추진 124 6. 기대효과 126 - iii -
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 표목차 <표 Ⅱ-1> 제도적 지원 12 <표 Ⅱ-2> 재정적 지원 13 <표 Ⅱ-3> 기금별 사업내용 및 지원근거 14 <표 Ⅱ-4> 석탄산업법의 주요 내용 15 <표 Ⅱ-5> 공공예산 투자실적(총괄) 25 <표 Ⅱ-6> 기금별 투자실적(연도별) 27 <표 Ⅱ-7> 지역별 투자실적(연도별) 28 <표 Ⅲ-1> 광업현황 36 <표 Ⅲ-2> 전국 석탄 매장량 현황 37 <표 Ⅲ-3> 전력그룹사 온실가스 배출 및 감축 의무량 전망 44 <표 Ⅲ-4> 국내 전원구성 및 비중( 08년 기준) 44 <표 Ⅲ-5> 그린에너지 산업 발전전략 중 9대 중점분야 45 <표 Ⅲ-6> 세계 주요 나라에서의 IGCC 관련 프로젝트 진행 현황 51 <표 Ⅲ-7> 연소전 CO2 회수기술 비교 52 <표 Ⅲ-8> 현재까지의 국내 석탄가스화 기술개발 투자설비 내역 61 <표 Ⅲ-9> 핵심기술과 세부기술의 국내 기술수준 64 <표 Ⅲ-10> 관련기술의 시장규모 69 <표 Ⅲ-11> CTL 시장규모 전망 75 <표 Ⅲ-12> CCS 관련기술의 시장규모 76 <표 Ⅲ-13> 국내 및 세계 유리시장 규모 88 <표 Ⅲ-14> 석탄아카데미과 연계가능한 지역 대학 현황 100 <표 Ⅲ-15> 석탄아카데미 전문교육분야 (예시) 102 <표 Ⅲ-16> 배출인력 현황 107 - iv -
목 차 그림목차 <그림 Ⅰ-1> 우리나라의 주요 에너지 현황 통계 2 <그림 Ⅰ-2> 전세계 에너지 시장의 변화 예측 2 <그림 Ⅰ-3> 국제원유 및 석탄가격 추이와 국가별 석탄소비 추세 3 <그림 Ⅰ-4> 유가 변동에 따른 비 재래형 석유시장 규모 예측 3 <그림 Ⅰ-5> 석탄액화 기술의 중요성 4 <그림 Ⅰ-6> IGCC의 시장 전망 4 <그림 Ⅰ-7> 태안 300MW급 IGCC 실증플랜트 주요 현황 5 <그림 Ⅰ-8> CCS 개념도 5 <그림 Ⅰ-9> 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 전략 9 <그림 Ⅱ-1> 공공예산 투자실적 26 <그림 Ⅱ-2> 공공예산 투자실적 27 <그림 Ⅱ-3> 공공예산 투자실적 28 <그림 Ⅱ-4> 부문별 사업 현황 29 <그림 Ⅲ-1> 석탄매장량 및 석탄생산량 현황 37 <그림 Ⅲ-2> 미국 에너지부 2011년 전망 및 전세계 가스화시장 전망 38 <그림 Ⅲ-3> 가스화 기반 청정석탄 기술 및 주 생산품 39 <그림 Ⅲ-4> IGCC / CTL / CCUS 공정 구성도 41 <그림 Ⅲ-5> 향후 유가 변동에 따른 CTL 포함 비전통유 생산 전망 42 <그림 Ⅲ-6> 연소전 습식 CO2 회수 공정도 53 <그림 Ⅲ-7> 2단 Selexol 공정 (출처: James, R. 2007) 53 <그림 Ⅲ-8> IGCC 습식 CO2 회수기술에서의 효율감소 요인 54 <그림 Ⅲ-9> 흡착(PSA) 기술 방법 55 <그림 Ⅲ-10> 고정층 SEWGS 공정의 개념도 56 <그림 Ⅲ-11> CACHET 고정층 SEWGS 시스템의 운전단계 57 - v -
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <그림 Ⅲ-12> 미국 DOE/NETL 중고온 CO2 회수용 흡수제 추진 개념도 58 <그림 Ⅲ-13> CACHET 프로그램의 SEWGS 기술의 개념도 58 <그림 Ⅲ-14> 사업 공정도 및 개념도 86 <그림 Ⅲ-15> 회재 정제 공정 개념도 86 <그림 Ⅲ-16> 회재 용융 공정 개념도 87 <그림 Ⅲ-17> 사업의 비즈니스 모델 총괄 개념도 92 <그림 Ⅲ-18> 사업의 비즈니스 모델 1 93 <그림 Ⅲ-19> 사업의 비즈니스 모델 2 93 <그림 Ⅲ-20> 사업의 비즈니스 모델 3 94 <그림 Ⅲ-21> 탄광지역 에너지 자립마을 개념도 95 <그림 Ⅲ-22> 석탄아카데미 설립 방안 101 <그림 Ⅲ-23> 석 석탄아카데미 실습 교육 정비 (예시) 102 <그림 Ⅲ-24> 채탄 관련장비 개발 (예시) 104 <그림 Ⅲ-25> 국제원자력대학원대학교 조감도 105 <그림 Ⅲ-26> 한국과학기술원 학연 석 박사과정 참여대학 현황 106 <그림 Ⅲ-27> UST 설립 개념도 및 조감도 108 <그림 Ⅲ-28> KAIST-창원대학교 인력양성 협력사업 개념도 및 조감도 109 <그림 Ⅲ-29> 우리나라 대학 현황 109 - vi -
Ⅰ. 서 론 Ⅰ. 서 론 1. 연구의 배경 및 목적 1.1. 기술적인 배경 및 필요성 <그림 Ⅰ-1>처럼 우리나라는 에너지의 97%(2010년)를 수입에 의존하는 에너지 취약 국가로 2010년 에너지 수입액은 1,217억불로 우리나라 총 수입액의 28.6%로 무역 수지에서 에너지 수입이 차지하는 비중이 높음 - 원유 중동의존도 81.8%, 천연가스 중동 및 동남아시아 의존도 93.3%(카타르, 오만, 말레이시아, 인도네시아) 등 에너지 수입처가 다변화 되어있지 못하다는 약점도 있음 - 에너지의 효율적인 활용측면에서 살펴보면 온실가스 배출량의 원단위를 살펴 보면 0.3TOE/천$로 OECD 평균 0.18에 비해 매우 낮음(독일 0.16, 일본 0.1). 따라서 향후 기후변화협약에서 매우 어려움이 예상됨 <그림 Ⅰ-1>에서 살펴보면 과거 국내 무연탄의 공급으로 1981년 25%이던 에너지 자립율은 저렴한 수입에너지의 공급으로 2010년 3%로 감소 - 국내 에너지 자립에서 중요한 부분을 차지하던 무연탄의 합리화는 에너지 자립 이라는 국가적 필요성에 역행하는 부분이지만, 경제성 논리로 지속적으로 추진 되어짐 1
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 그러나 향후 전세계적인 에너지 안보에 따른 자원 확보 전쟁과, 저렴하게 공급되던 에너지 가격의 상승은 새로운 에너지 패러다임의 변화를 요구하고 있음 <그림 Ⅰ-1> 우리나라의 주요 에너지 현황 통계 전세계적으로 지속적인 신재생에너지의 공급으로 에너지 비중이 늘어날 것으로 예 상되지만, 석유 석탄 천연가스 등의 화석연료가 차지하는 비중이 에너지 소비의 75% 이상을 차지할 것으로 전망됨(EIA). 특히 수송분야를 중심으로 액화연료의 사 용이 꾸준하게 증가될 것으로 전망됨 에너지 공급원별 예상 소비량(단위 : 1,000조Btu) 액화연료의 소비 형태(단위 : 백만배럴/일) 자료 : 미국에너지성 U.S Energy Information Administration <그림 Ⅰ-2> 전세계 에너지 시장의 변화 예측 2
Ⅰ. 서 론 석탄을 예로 들면 세계 각국의 석탄 소비량은 지난 8년 동안 2배로 증가하였으며 이 에 따라 석탄 수급의 문제가 발생할 가능성이 높은 것으로 조사됨. 특히 중국, 인도 등 거대 신흥 산업국의 에너지 소비 증가가 주요 원인으로, 중국은 2010년 기준 전 세계 석탄 소비량의 48%를 차지했으며 향후에도 지속적으로 증가할 것으로 전망됨 국제원유 및 석탄가격 추이 국가별 석탄소비 추세 자료 : IMF, Primary commodity prices, http://www.imf.org/external/np/res/commod/index.aspx <그림 Ⅰ-3> 국제원유 및 석탄가격 추이와 국가별 석탄소비 추세 2035년 배럴당 210달러의 고유가 전망 기준으로, 합성석유의 생산량은 2007년 21 만배럴/일 2035년 416만배럴/일 증가가 예상(EIA)됨. 이는 비재래형 석유시장의 23%를 차지하는 수치로 관련 시장이 급속히 성장할 것으로 전망됨 자료 : 청정연료 Testbed 구축 및 활용사업 추진을 위한 기획보고서(한국에너지기술연구원, 2011) <그림 Ⅰ-4> 유가 변동에 따른 비 재래형 석유시장 규모 예측 3
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 석유의 공급 부족으로부터 에너지 자립기반 확보가 가능한 기술로 국가적 차원에서 적극적인 상용화 기술 개발이 필요한 분야 자료 : 청정연료 Testbed 구축 및 활용사업 추진을 위한 기획보고서(한국에너지기술연구원, 2011) <그림 Ⅰ-5> 석탄액화 기술의 중요성 석탄가스화복합발전의 경우 친환경성, 고효율, 합성가스 및 액화에 대한 응용기술 개발 가능 등의 장점으로 지속적인 시장 확대가 예상되는 부분으로 현재 14기의 IGCC 플랜트(4,000MW)가 운전중이며, 2014년까지 약 50기 25,500MW 규모의 플랜트 사업이 계획 혹은 진행중인 것으로 조사되고 있음. 향후 계속적인 증가로 2020년경에는 매년 10기의 시장이 형성되어 2030년경에는 약 250GW(약 8,300 억불)의 거대시장으로 증가할 것으로 전망됨 자료 : 석탄IGCC 기술과 국내외 사업 현황(2011 그린에너지 국제비지니스 컨퍼런스, 윤용승) <그림 Ⅰ-6> IGCC의 시장 전망 4
Ⅰ. 서 론 우리나라는 IGCC 기술개발을 위하여 태안에 300MW급 실증플랜트 를 조성중에 있음 - 공사기간 : 11. 11 ~ 15. 11 - 총투자비 : 약 1조 3,670억원 - 발전효율 : 42%이상(기존석탄발전 38%) - 온실가스 10%이상 저감 가능(기존석탄 발전 대비) 자료 : 300MW급 태안 IGCC 실증플랜트 건설기술 개발(2011 그린에너지 국제비지니스 컨퍼런스, 한국서부발전) <그림 Ⅰ-7> 태안 300MW급 IGCC 실증플랜트 주요 현황 CCS는 온실가스를 감축할 수 있는 현실적인 대안으로 50년 전세계 올실가스 감축 량의 19%를 담당할 것으로 전망되는 분야로(IEA 2010), 우리나라는 국가 CCS 종합 추진계획 을 수립함 - 향후 20년간 약 550조원의 세계시장이 창출될 것으로 전망되는 CCS사업을 선점하 기 위해, 정부는 앞으로 10년간 1조 2천억원을, 민간은 1조 1천억원을 투자 추진 - 관련시장은 20년 100기 30년 850기 50년 3,400기로 급속히 성장할 것 으로 전망되고 있음(IEA 2009) <그림 Ⅰ-8> CCS 개념도 5
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 1.2. 지역발전의 배경 및 필요성 폐광지역 개발 지원에 관한 특별법 의 적용시한 도래(2015년 12월) 및 폐광지역 개발 지원에 관한 특별법 연장(2025년 12월 31일) 결정에 따른 체계적 대응 전략 수립이 필요한 시점임 폐광지역 개발 지원에 관한 특별법 개정(2012. 01. 26 법률 제 11237호 시행 일 2012. 4. 27) - 일본 산탄지역진흥임시조치법 의 경우 1961년 제정되어 2001년까지 4회 연장되면 서 기업유치 산업진흥 산업기반정비, 환경정비가 추진됨. 또한 영국 NCP(National Coalfield Program)의 경우 1997년부터 현재까지 진행되면서, 각종 개발사업과 주 거공급이 이루어짐 - 우리나라의 경우에도 폐광지역개발지원에관한특별법 이 2025년까지 연장 결정 되면서, 도내 폐광지역에 대한 중장기 종합발전계획 수립으로 체계적이고 논리적 인 대응이 필요한 시점임 강원발전연구원에서 탄광지역 중장기 종합발전계획 을 수립 중에 있고, 이중 탄광지역을 첨단 에너지 자원지대(e-자원지대)로 조성하기 위한 계획을 수립 하고 있음. 이에 본 연구에서는 첨단 에너지 자원지대를 조성하기 위한 전략을 수립하고자 함 본 연구에서는 1995년 제정된 폐특법 발효 이후 사업성과 분석을 통한, 신산업발 전전략에의 모색에의 필요성을 바탕으로 에너지 분야 특화사업 발굴을 통해 강원도 탄광지역을 첨단 에너지 자원지대로 변모시키기 위해 다양한 사업을 검토하고자 함 - 폐특법 발효 이후 현재까지 추진된 사업성과에 대한 철저한 분석과 비판을 바 탕으로 지역회생에 초점을 둔 지역발전정책을 모색함 - 이를 통해 자생력을 갖춘 새로운 산업의 발굴과 미래 에너지 공급지대로서 거듭 나기 위한 신산업발전전략 구상에의 전환점으로 활용하고자 함 6
Ⅰ. 서 론 탄광지역의 지속가능한 지역발전과 지역 성장 동력산업 발굴을 위한, 종합적이고 체 계적인 장기 로드맵 제시 - 지역경제 활성화 및 지역회생을 위한 탄광지역의 에너지 분야에 대한 종합적/장 기적인 발전전략 수립과, 단기 중기 장기적 신규 국비확보를 위한 사업 발굴과 체계적인 사업 추진을 위한 중장기적 로드맵을 제시하고자 함 7
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2. 연구내용 및 방법 본 연구에서는 그림 <Ⅰ-9>와 같이 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 이라는 비젼을 설정하고 이에 걸맞는 사업을 발굴하는 것을 주요 내용으로 함 연구는 그림 <Ⅰ-9>와 같이 1) 실증/인프라 조성, 2) 인력양성 기반 조성, 3) 산업 화 인프라 조성이라는 주요 추진 전략 사업에 대한 구체적인 내용을 기술하는 방식 으로 진행 연구는 다양한 국책연구기관과의 공동연구 추진을 통해 사업을 발굴하였고, 동시에 국책사업 추진을 위해 사업계획서를 작성하였음 - 연구는 한국에너지기술연구원, 국가핵융합연구소, 한국지질자원연구원 등의 전문 가와 공동으로 추진하였음. 또한 한국화학연구원, 고등기술연구원 등과 포스코, SK이노베이션, 삼성물산, GS건설, (주)그린사이언스 등의 기업도 일부 참여하였음 - 사업 1 : 한국에너지기술연구원과 공동으로 강원도 청정석탄 메가프로젝트 추진 으로 CTL-IGCC-CCUS 실증플랜트 조성을 통해 청정석탄 에너지 분야를 육성하 는 내용으로 구성 - 사업 2 : 국가핵융합연구소와 공동으로 폐석/무연탄을 활용 플라즈마 가스화 발 전소 및 첨단 소재산업 플랜트 조성 으로 무연탄 채탄시 발생하는 폐석을 활용한 청정 전기 생산과 이에 따라 발생하는 회재를 고부가가치 소재 산업의 원료로 활 용하는 내용. 본 사업은 추가적으로 탄광지역의 삶의질 향상을 위한 탄광지역에 너지자립마을 조성 방안을 제시를 포함하고 있음 - 사업 3 : 이러한 청정석탄 산업을 육성하기 위한 석탄아카데미, 첨단에너지대학 원대학교 등 맞춤형 고급 인력양성 기반을 구축하는 내용 8
Ⅰ. 서 론 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 실증/연구 인프라 조성 인력 양성 기반 조성 산업화 인프라 조성 1 실증/연구 인프라 조성 ㅇ 국가급 석탄 연구센터 조성 - 한국에너지기술연구원, 한국지질자원연구원, 국가핵융합연구소 등 석탄 관련 국책 연구기관 유치 ㅇ CTL-IGCC-CCS 실증플랜트 조성 ㅇ 폐석을 활용한 유리화 산업 실증플랜트 조성 2 인력 양성 기반 조성 ㅇ 자원탐사 및 채탄기술 인력양성을 위한 "석탄아카데미" 조성 - 강원도 및 시군 - 지경부 - 석탄공사 - 지역대학 연계 - 국가의 해외 석탄 개발 현장과 연계(2060 해외탄광경영사업단 연계) ㅇ 자원개발특성화대학유치 및 에너지대학원 대학교 설립 - 강원도 - 강원대학교 - 국책연구기관 - 한전 - 관련기업 연계 3 산업화 인프라 조성 ㅇ CTL-IGCC-CCS 상용플랜트 1호기 조성 ㅇ 폐석을 활용한 유리화 상용플랜트 1호기 조성 ㅇ 석탄산업 육성을 위한 산업단지 조성 <그림 Ⅰ-9> 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 전략 9
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 1. 탄광지역 개발사업 관련 정책추진 현황 1.1. 탄광지역 개발사업 정책변천 우리나라 산업발전의 동력이 된 강원도 석탄 산업은 1930년대 개발이 시작되었고, 1960년대부터 중흥기 맞이하였으나, 1980년대 말부터 저렴한 수입 에너지의 도입 에 따른 생산성 악화로 석탄합리화라는 정부정책에 따라 사양 산업으로 지정된 이 후 쇠퇴하고 있음 이러한 정부의 에너지정책 변화로 인한 폐광은 탄광지역에 급격하고도 장기적인 경기침체를 가져왔으며, 이로 인해 생활기반의 붕괴를 염려한 지역주민들의 요구 에 따라 정부는 다양한 법 제도적 개선을 통해 탄광지역의 개발을 수행해 오고 있음 탄광지역 개발사업을 위한 정부정책은 표 <Ⅱ-1>과 같은 제도적 지원과 표 <Ⅱ-2>와 같은 재정적 지원으로 나뉘어 볼 수 있음 11
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅱ-1> 제도적 지원 석탄합리화조치시행 (1989) 석탄산업법 개정 (1991) 폐특법 제정 (1995) 탄개비지원을 위한 합의문 (1999) 폐특법 1차 연장 (2005) 폐특법 2차 연장 (2011) - 80년대 후반을 정점으로 국내무연탄 수요 급감 - 수요 급감에 따른 수급조절을 위한 비경제탄광의 폐광 및 감산 - 폐광 및 감산으로 탄광근로자 실직 및 지역정주기반 약화 - 석탄산업법 개정을 통한 탄광지역 기반/복지시설 건립을 위 하여 탄광지역진흥사업의 근거를 마련 - 석탄산업합리화로 인한 지역경제쇠퇴로 95.2 사북주민 시위 발생 - 정부의 지역민 요구 수용으로 12월 폐특법 제정, 폐광지역 진흥지구 개발사업 근거 마련하고 폐광기금 조성을 위한 강원 랜드 설립 계획 - 이후 09.9까지 19차례 개정(관련법 개정을 통한 제도적 지원) - 지속적인 폐광으로 지역시위 발생( 99.9 사북시위, 99.12 태백사태) - 이에 폐광 등 석탄생산규모축소로 줄어든 석탄가격관련지원 금을 탄광지역개발사업( 01~ 10)으로 지원하기로 약속 - 05.8 폐특법 시한을 2015년까지 연장 - 폐광지역 경제활성화를 위한 폐광지역2단계추진계획 수립 하여 대체 산업투자법인의 설립 추진 - 2025년까지 만료시한 추가 연장 (10년 추가) - 폐광지역개발기금 상향 조정 (20%~25%) 12
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 <표 Ⅱ-2> 재정적 지원 폐광지역 진흥지구 개발사업비 - 침체된 탄광지역 경제활성화를 위하여 기반시설 조성사업을 정부가 지원 - 지역경제 진흥 및 민자유치를 촉진 탄광지역개발사업비 - 폐광 감산 등 생산규모 축소로 줄어드는 석탄가격관련 지원금 ( 99년기준)을 장기가행탄광 소재 시 군의 지역개발사업에 지원 - 지역경제 활성화 및 주민생활의 안정을 도모함. 폐광지역개발 기금사업 - 석탄사업의 사양화로 낙후된 탄광지역의 경제를 진흥시켜 지역간의 균형있는 발전과 주민의 생활향상 - (주)강원랜드의 이익금의 일부를 탄광지역 관련 관광진흥 및 지역개발을 위하여 지원 비축무연탄관리기금 사업비 - 탄광지역의 열악한 주거환경 및 교육환경 개선 등 저소득층 복리후생사업에 집중 투자 - 비축탄기금은 탄광지역 주민과 그 자녀들, 그리고 도내 거주 하는 진폐증환자를 위하여 사용 1.2. 폐광지역 개발사업별 기금 폐광지역 개발지원에 관한 특별법을 바탕으로 기금사업을 분류하면 표 <Ⅱ-3>과 같음. 탄광지역 진흥사업, 폐광지역 진흥지구사업, 대체산업 창업지원자금, 탄광지 역 개발사업비, 폐광지역개발기금사업 등 탄광지역의 경제 활성화를 위해 기반시 설에서부터 관광사업 개발까지 다양한 분야에서 재정적 지원을 수행해 왔음 탄광지역 개발사업 기금의 재원은 폐광지역 개발지원에 관한 특별법에 의해 진흥 비+탄개비+폐특기금 로 구분되는 복잡한 구조로 구성됨 - 폐광지역진흥지구 사업비 : 침체된 탄광지역 경제활성화를 위하여 기반시설 조성 사업을 정부가 지원 지역경제 진흥 및 민자유치를 촉진 13
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 탄광지역 개발사업비 : 폐광 감산 등 생산규모 축소로 줄어드는 석탄가격관련 지원금( 99년 기준)을 장기가행탄광 소재 시 군의 지역개발사업에 지원 지역 경제 활성화 및 주민생활의 안정을 도모 - 폐광지역개발 기금사업 : 낙후된 탄광지역의 경제진흥을 위해 폐특법 제11조 제 3항에 의거, 내국인 카지노 사업 이익금 중 페특법에서 정하는 비율을 동 기금 으로 적립하여 탄광지역을 형평성 있게 지원 <표 Ⅱ-3> 기금별 사업내용 및 지원근거 기금별 폐광지역 진흥지구 사업비 탄광지역 개발사업비 폐광지역개발 기금사업 비축무연탄관리기금 사업비 사업개요 - 기간 : 97~ 05 - 사업규모 : 85개 사업(총사업비 5,914억원) - 지원형태 : 지자체 자본보조(국비 80%, 지방비 20%) - 지원근거 : 폐광지역 개발지원에 관한 특별법 제3조, 제4조, 제15조 내지 제19조 - 기간 : 01~ 10(10년) - 사업규모 : 4개분야 60개사업(총사업비 7,113억원(국비 100%)) - 지원근거 : 폐광지역 개발지원에 관한 특별법 제15조 제3항, 동법 시행령 제19조제2항, 정부와 태백시 주민 대표간 합의문 ( 99) - 기간 : 01~ 15(15년), 07이후 폐광기금 적용비율 증가(10% 20%) - 사업규모 : 4개분야 109개 사업(총사업비7,234억원) - 지원근거 : 폐광지역 개발지원에 관한 특별법 제11조 5항 - 기간 : 1단계 10~ 15(6년) / 2단계 16년 이후 - 예산 : 2,002억원(1단계 774, 2단계 1,228) - 지원형태 : 시군별 기본수요에 의한 균등 배분 60%, 사업목적에 부합한 지표에 의한 배분 40% 14
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 2. 주요관련법규 및 제도 2.1. 석탄산업법 1986년 1월 8일 석탄개발 임시조치법, 석탄산업육성에 관한 임시조치법, 석탄수급 에 관한 임시조치법을 대체하기 위해 제정 14회 개정을 거쳐 2005년 5월 31일 법률 제7552호로 개정 공포됨 석탄자원의 합리적인 개발과 효율적으로 이용을 위하여 석탄산업을 건전하게 육성 발전시키고 석탄 및 석탄 가공제품의 수급안정과 유통의 원활을 기하며 탄광지역 의 진흥을 위한 사업을 원활히 추진하여 국민경제의 균형 있는 발전과 국민생활의 향상에 기여함을 목적으로 함 <표 Ⅱ-4> 석탄산업법의 주요 내용 주 요 내 용 석탄산업의 장기계획수립 석탄수급 및 석탄산업 육성, 석탄산업 안정을 위한 지원 탄광지역진흥사업 계획의 수립 석탄산업 및 탄광지역의 지원 세 부 내 용 - 석탄수급의 장기전망 및 기본방향과 지원 육성 및 폐광정리, 석탄자원의 합리적인 개발, 광산보안 광해방지 및 기술개발, 탄광지역 진흥사업의 추진, 기타 석탄산업의 합리화를 위한 필요사항 등에 관한 장기계획 수 립을 명시 - 석탄생산량, 가공품의 종류 및 생산량 조정, 석탄 가공품 비축과 저탄 시설 조정, 배급과 사용제한에 관한 조정, 판매가격 결정 및 고시 등 - 석탄비축 사업, 하계저탄 자금과 석탄비축시설/석탄산업시설 개선을 위 한 융자 등 - 석탄광산의 폐광대체산업, 종사자 후생복지, 광산지역 개발사업, 진폐 예방 및 진폐근로자를 위한 사업 등 - 주민 소득 증대 및 생활 개선, 자원개발 및 지역진흥을 위한 기반시설 확충, 후생복지 교육 및 문화시설 확충, 관공자원 개발 및 공공단지조성 등 대체산업 육성, 기타 탄광지역진흥에 필요한 사업 등 탄광지역진흥 사업계획의 수립내용이 명시 - 광산보안시설 및 광해방지시설 보조, 석탄광산 근로자의 후생복지사업 보조, 탄광지역진흥사업 등 광산지역 개발사업에 대한 보조 등을 명시 15
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 주요내용으로는 석탄산업의 장기계획 수립, 석탄수급 및 석탄산업 육성, 석탄산업 안정을 위한 지원, 탄광지역진흥사업계획의 수립 석탄산업 및 탄광지역의 지원 등이 있으며 세부내용은 표 <Ⅱ-4>와 같음 2.2. 폐광지역개발 지원에 관한 특별법 폐광지역개발 지원에 관한 특별법(이하 폐특법)은 낙후된 탄광지역에 대체산업을 육성하고 경제진흥을 도모할 수 있도록 이를 지원하기 위해 1995년 12월 제정됨 석탄산업의 사양화로 인해 지역경제가 현저히 침체되어 있는 탄광지역에 개발을 지원함으로써 동 지역의 경제를 진흥시켜 지역 간의 균형 있는 발전과 탄광지역 주민들의 생활안정의 도모를 목적으로 함 폐광지역진흥지구를 지정하여 진흥지구의 개발에 관한 사항을 지역균형개발 및 지방중소기업육성에 관한 법률에 의한 개발촉진지구의 개발계획에 포함 진흥지구의 개발촉진을 위하여 보전녹지지역 지정기준 해당지역이라도 일정범위 내에서 개발할 수 있도록 하고, 개발사업의 원활한 추진을 위해 보전임지에 대한 특례 제정 및 국유림 대부 또는 사용을 허가할 수 있도록 함 탄광지역 중 경제사정이 특히 열악한 지역으로써 대통령령이 정하는 지역 1개소에 한하여 폐특법 규정에 의한 카지노업의 허가를 할 수 있고 이와 관련된 숙박 체 육 오락 휴양시설의 설치를 고려하도록 함 16
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 3. 탄광지역 상위계획 검토 상위계획에서 나타난 발전방향과 탄광지역 관련계획에서 제시하고 있는 지역별 전략사업 등을 종합적으로 분석하여, 향후 탄광지역의 새로운 비전 제시와 발전 전략을 구축하고자 함 제4차 국토종합계획, 제3차 강원도 종합계획, 제4차 강원권 관광개발계획 등의 상위계획을 통하여 탄광지역의 발전방향을 검토함 상위계획에서 나타나는 탄광지역의 공통적인 계획방향은 크게 신재생에너지 벨트 조성, 남부권 고원관광휴양축 조성 으로 나뉨 그러나 탄광지역 내 매장석탄자원의 활용과 국가의 녹색성장 기조에 상응하는 지역육성산업 육성을 위해서 신재생에너지라는 포괄적 개념보다는 탄소배출이 적은 청정에너지개발산업이 요구됨. 따라서 강원도 탄광지역은 청정석탄, 수소 융합발전 등의 새로운 청정에너지산업을 선점할 필요가 있음 탄광지역 관련 계획으로는 석탄산업 장기계획 과, 탄광지역2단계 개발계획 을 검 토하여 발전전략 및 세부사업의 방향을 분석함 석탄산업 장기계획 은 1) 경제자립형 맞춤형 지역개발사업 추진, 2) 개발사업 재원 체제개편, 3) 청정석탄기술개발 지원 등의 발전전략 수립 탄광지역2단계 개발계획 에서는 탄광지역을 고원관광휴양지대 로 조성하기 위한 사업계획을 제시하였으며, 기 추진된 탄광지역개발사업이 선심성 지역안 배 사업간 중복투자 등 비효율적으로 활용되었다는 문제점을 지적하고, 탄광 지역을 새로운 에너지지대로 조성해야 한다는 필요성을 제기함 17
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 이와 같이 상위계획 및 관련계획을 살펴본 결과, 탄광지역 경제재생축 형성을 위 한 신산업으로 1) 에너지관련산업, 2) 고원휴양관광, 3) 지역맞춤형 개발 사업을 제시하고 있으나, 이에 상응하는 구체적인 사업전략이 부재한 것으로 나타남 이는 지역내 핵심 동력산업이 부재한 상태에서 대단위 관광개발계획(리조트 등)이 주를 이루고 있어 상위비전 달성에의 한계로 작용함 18
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 구 분 비전 및 발전방향 주요 계획 탄광지역 관련 부문별 세부내용 에너지 산업부문 관광산업 부문 석탄산업 부문 제4차 국토종합계획수정계획 (2011~2020) 대한민국의 새로운 도약을 위한 글로벌 녹색국토 실현 강원권 대륙으로 가는 전진기지 권역 특화발전 기반구축과 신성장거점 육성 대륙으로 가는 전진기지 복합교통물류기반구축 생명 건강산업 중심의 첨단지식산업 집중 육성 복합관광산업 및 저탄소녹색성장 발전거점 육성 타 광역권간 연계 협력 동해안에너지 관광벨트기반 및 에너지산업클러스 터 구축 기존 에너지 산업벨트 및 신재생에너지벨트 구축 신재생에너지산업 선점하여 청정강원 브랜드화 추진 그린에너지산업을 녹색성장 신산업으로 육성 남부고원관광휴양축중심 지역특화발전 추진 생태 문화 관광벨트 조성 제3차 강원도종합 계획 수정계획 (2008~2020) 생명 건강수도, 약동하는 강원도 - 7대 성장축 및 6대 생활권 설정 (7+6플랜) : 지역별 경쟁력 확보 및 도 전체의 네트워크형 공간구조로 기능화 남부고원축 : 고원관광 휴양지대 : 영월~정선~태백~삼척 환동해축 : 환동해 물류 관광벨트 : 고성~속초~강릉~동해~삼척 백두대간축 : 생태 산림 휴양벨트 : 인제~홍천~평창~정선~태백 남부 고원 해양권 (태백,삼척,정선 영월 일부) 내륙권 (영월), 대관령권 (정선) 태백 고원관광휴양도시 : 신 재생에너지산업지대, 남부고원신산업관광지대 삼척 방재산업도시 : 해양산업 관광벨트, 종합관광휴양지 영월 생태문화감성도시 : 신소재산업중심지대, 영월LNG복합발전소 등 지역성장동력 개발 남부고원신산업관광지대, 고원리조트관광권 정선 사계절테마복합휴양도시 : 남부고원신산업관광지대, 테마복합휴양도시, 고원리조트관광권 제4차 강원도 관광개발계획 (2007~2011) 한국관광1번지, 동아시아관광허브 - 강원도 관광자원의 특성 및 성격, 교통접근 성 및 이용편의성을 고려하여 공간체계를 5개의 기능축과 7개의 소권으로 구상 산업휴양벨트, 고원리조트관광권 (고원휴양관광) 동해안 관광벨트, 남부해양관광권 (특성화된 해양관광) 태백 (고원리조트 기능) 고원관광휴양도시 영월 (박물관 신재생에너지기능) 문화관광테마도시 정선 (고원휴양 리조트 기능) 사계절테마관광지대 삼척 (해양경관 체험 기능) 해양관광도시 석탄산업 장기계획 (2011~2015) 합리적이고 균형적인 석탄산업 입지 확보 정책조화를 통한 수요관리 균형적 안정적 생산체제 구축 맞춤형 탄광개발 전략추진 합리적 지원정책 근간 구축 경제자립형 맞춤형 탄광지역개발사업 탄광지역개발사업 필요재원 확보와 운영체제개편 및 추진 청정석탄기술 개발지원으로 연탄대체 연료로의 활용 증대, 석탄산업 일정규모 유지 위한 근간 구축 탄광지역2단계 종합개발계획 (2006~2015) 고원관광휴양지대 - 태백: 고원스포츠도시 - 삼척: 건강생명도시 - 영월: 생태문화감성도시 - 정선: 복합휴양도시 4개 부문 (관광레저/지역특화/인프라/생활환경) 121개 사업, 총 4조 8,261억원 투자계획 수립 전체 121개 사업 중 50개 사업계획 총 사업비 3조 5,821억원 투자계획 상위 및 관련계획 검토사항 상위계획에서 강원도는 청정 생태 첨단 산업 및 환동해권 초광역교통중심 역할 강원도종합계획의 7+6플랜과 관광개발계 획의 5개 기능축 및 7개 소권으로 공간 체계 구분 석탄산업장기계획상 국내 석탄산업은 시 대의 흐름에 맞추어 새로운 입지 확보를 위해 변모 탄광지역은 남부고원 해양 산업휴양 관광 리조트 등을 특성화한 개발계획이 수립됨 석탄산업장기계획은 국내 석탄산업의 장기적 인 공급과 수요관리, 탄광지역의 맞춤형 지 역개발 및 재정지원 방안 등을 핵심으로 함 탄광지역2단계종합개발계획은 탄광지역 발전 을 위해 지역을 4개 부문으로 나누어 개발계 획을 수립함 강원도는 제4차 국토종합계획 수정계획에 의하여 동해안 에너지산업벨트 및 신재생에너지벨트로의 발전방향이 제시되었으나 하위계획에서는 이에 부합하는 에너지관련산업 계획이 명확하게 수립되지 않음 탄광지역의 경제활성화를 위하여 강원도의 에너 지산업벨트구축에 신재생에너지산업뿐만 아니라 청정강원브랜화를 위한 청정에너지(그린에너지) 산업의 적극 육성할 세부계획 수립이 필요함 탄광지역은 지리적 여건을 이용하여 고원관광 휴양의 관광개발계획을 명확히 수립함 - 태백 : 고원스포츠 - 삼척 : 해양관광 - 영월 : 생태문화 - 정선 : 휴양리조트 그러나 영월군의 경우 제4차강원도관광개발계 획에서 명시된 신재생에너지 기능을 담당할 계획이 부재함 청정석탄기술 개발지원으로 지역의 석탄산업이 국가의 저탄소녹색성장 의 기조에 부합하도록 함 무분별하고 중복된 기존 지역개발사 업의 문제점 타파 위해 지역맞춤형 개발사업을 진행, 이에 맞는 재원 확보 및 운영이 필요함 19
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 4. 탄광지역 개발사업 관련 제도 및 추진현황 탄광지역 관련된 법제도 검토결과, 정부 에너지정책의 피해지역이라는 국민적 공감 대 형성에 힘입어 막대한 금액의 정부 재원을 지원받도록 법제도가 제 개정 됨 탄광지역 관련된 법제도 검토결과, 정부 에너지정책의 피해지역이라는 국민적 공감 대 형성에 힘입어 막대한 금액의 정부 재원을 지원받도록 법제도가 제 개정 됨 총 4조 8,765억 원의 막대한 재원투자와 내국인 카지노 입장 독점적 허용 등 파격적인 혜택을 받아왔음에도 불구하고 경제성장이나 지역자생력 회복 등의 가시적인 성과가 나타나지 않음 이러한 결과는 정부 스스로가 탄광지역의 발전방향에 대한 상위개념이 부재한 상태 에서 지역주민의 요구에 따라 하위단계의 개별단위사업을 마구잡이식으로 진행해 온 정부정책에 기인함 국가계획에서 수립한 탄광지역의 비전인 미래지향적 대한민국 에너지 공급지대로 서의 주도권을 확보하는 최상위개념설정에 무관심 이 결과 첨단에너지 R&D, 파일럿 프로젝트, 사용화설비, 관련인력양성공급체계, 고등과학기술교육기관, 연계 MICE산업육성 등 투자에 소극적 지난 15년간 도내 탄광지역(태백, 삼척, 영월, 정선)에만 2조여 원이 넘는 투자가 이루어졌으나 주로 대체산업 육성보다는 기반시설 조성이나 도시정비 및 복지사업 에 집중되어 지속적 고용창출과 수익에의 한계를 가져옴 대부분 사업이 국비사업에 의존한 결과, 단기성과 및 선심성 사업 위주로의 주먹구 구식 개발로 이어지고, 지역별로 경쟁적인 대규모 프로젝트(리조트, 골프장)와 중복 투자(국비투입 골프장 4개 시군 모두 보유)초래 21
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 지역의 정주환경 개선에는 일정부분 기여를 했지만, 탄광지역 성장을 견인할 수 있는 대체산업 발굴 미흡 우리나라의 경우, 해외 선진사례에 비해 지원기간이 짧고 한시적이라는 한계가 나타남. 따라서 탄광지역의 경제자립화 위한 정부지원기간을 40년 이상으로 하 여 그에 대한 장기적인 계획을 수립하고 지속적으로 추진할 필요가 있음 22
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 23
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 4.1. 공공예산 투자실적( 97 ~ 11) 탄광지역 개발지원 사업 중, 1997년부터 2011년 현재까지 강원도 탄광지역 4개 시 군에 투입된 공공예산을 각 기금별로 6개 항목으로 나누어 살펴봄 - 현재까지 투입된 공공예산 투자실적의 총계는 2,092,681백만 원으로 이 중, 탄 개비의 비중이 711,284백만 원으로 가장 높고, 다음으로 진흥비 540,622백만 원, 폐광기금(도공통 포함)이 519,252백만원, 개촉(공공)이 229,345백만 원, 비축 기금 92,178백만 원 순으로 나타남 <표 Ⅱ-5> 공공예산 투자실적(총괄) (단위 : 백만원) 구분 총계 진흥비 폐광기금 폐광기금 (도공통) 탄개비 개촉(공공) 비축기금 합계 2,092,681 540,622 410,014 109,238 711,284 229,345 92,178 태백시 631,733 168,475 107,397 19,400 268,870 43,392 24199 삼척시 394,228 83,953 98,611 9,852 159,807 30,978 11,050 영월군 279,525 66,484 96,045 13,102 29,381 63,978 10,535 정선군 699,520 221,710 107,961 13,446 253,226 91,021 12,155 공통 87,675 - - 53,438 - - 34,237 각 기금별로 지역배분 투자실적을 살펴보면, 가장 많은 사업비를 받은 지역은 정 선군으로 6개 기금에서 총 699,519백만 원을 투자받았으며, 다음으로 태백시는 631,733백만 원으로 나타나 삼척시(394,227백만 원)와 영월군(279,525백만 원)에 비해 정선과 태백의 공공예산 투자실적이 월등하게 높은 것으로 나타남 25
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 12.0% 13.2% 비축기금 26.3% 37.1% 11.4% 개촉(공공) 18.9% 13.5% 27.9% 39.7% 태백시 삼척시 영월군 진흥지구 31.2% 15.5% 12.3% 41.0% 정선군 9.0% 폐광기금 (도공통) 17.8% 12.3% 12.0% 48.9% 공통 폐광기금 26.2% 24.1% 23.4% 26.3% 탄광개발 37.8% 22.5% 4.1% 35.6% 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000 <그림 Ⅱ-1> 공공예산 투자실적 기금별로 1997년부터 2011년까지 연간 투자실적은 각 사업별 기간에 따라 다소 다른 양상을 보임 - 진흥지구 기금은 초년도(1997년) 이후 매년 비교적 균등하게 투입된 것이 특징 이며, 2005년 가장 먼저 사업이 종료됨 - 탄개비도 10년간의 사업이 종료되었으며, 사업기간의 중 후반기에 사업비가 집 중 투자됨 - 폐광기금의 경우에도 초년도(2001년) 이후 매년 약 200억~300억 원 정도가 투 입되었으나, 강원랜드의 수익증가 및 전입비율이 10%에서 20%로 증가함에 따 라 2007년부터는 투자금액이 급증하고 있는 것이 특징임 - 총금액은 2005년에 투자된 금액이 236,354백만 원으로 가장 높은 시기였으며, 진흥지구사업과 탄개비 사업 종료 시점에 따라 점차 투자금액이 감소함 26
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 <표 Ⅱ-6> 기금별 투자실적(연도별) (단위 : 백만원) 구분 합계 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 합계 2,092,681 35,348 93,280 79,340 81,986 107,984 133,533 177,047 180,486 236,354 155,155 120,047 176,251 171,088 201,841 142,941 탄광개발 711,284 - - - - 25,848 46,142 64,420 71,701 90,570 105,983 56,324 90,239 68,393 91,664 - 폐광기금 410,014 - - - - 3,950 20,247 20,032 19,654 23,303 26,860 42,786 53,806 58,952 66,220 74,204 폐광기금 (도공통) 109,238 - - - - - 175 4,112 1,510 4,262 4,520 8,410 16,516 29,676 9,928 30,129 진흥지구 540,622 30,000 85,979 67,577 69,426 65,700 49,747 56,340 57,767 58,086 - - - - - - 개촉 229,345 5,348 7,301 11,763 12,560 12,486 17,222 32,143 29,854 60,133 17,792 10,458 9,004 1,841 1,400 40 (공공) 비축기금 92,178 - - - - - - - - - - 2,069 6,686 12,226 32,629 38,568 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 0 비축기금 개촉(공공) 진흥지구 25.4% 16.2% 폐광기금(도공통) 3.8% 7.1% 폐광기금 18.2% 16.5% 5.1% 0.7% 9.4% 1.1% 4.9% 탄광개발 24.6% 11.5% 27.0% 17.3% 2.9% 30.5% 31.8% 32.0% 1.7% 12.9% 1.8% 17.3% 32.8% 8.7% 11.6% 9.9% 7.0% 0.03% 7.8% 37.3% 2.3% 0.8% 34.5% 21.1% 14.8% 15.3% 11.3% 10.9% 0.1% 35.6% 60.8% 15.2% 92.2% 36.4% 39.7% 38.3% 68.3% 51.2% 45.4% 51.9% 15.1% 85.2% 84.7% 40.0% 3.7% 46.9% 84.9% 23.9% 34.6% 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 <그림 Ⅱ-2> 공공예산 투자실적 공공기금 투자실적을 태백, 삼척, 영월, 정선의 4개 시군과 공통분으로 나누어 연 도별 변화를 살펴보면, - 태백시는 초년도 이후 꾸준하게 증가하다가 2005년 한 해의 투자실적 838억 원까지 올라간 것을 기점으로 그 이후로는 투자실적이 절반 이하로 감소함 - 삼척시의 경우에는 금액의 차이는 있지만 투자금액의 변동추이는 태백시와 비 슷하게 나타나고 있음 (2005년 투자실적이 가장 높음) 27
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 영월군은 총 투자금액이 태백정선의 30% 수준으로 매년 비슷한 금액이 투자되 고 있으며, 정선군은 2003년 이후부터 현재까지 매년 비교적 고른 분포의 투자 금액을 유지하는 것으로 나타남 - 공통분은 폐광기금(공통)과 비축기금이 투자된 2002년부터 투입되었으며, 매년 증가하여 2011년에는 224억에 이름 <표 Ⅱ-7> 지역별 투자실적(연도별) (단위 : 백만원) 구분 합계 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 전체 2,092,681 35,348 93,280 79,340 81,986 107,984 133,533 177,047 180,486 236,354 155,155 120,047 176,251 171,088 201,841 142,941 태백시 631,733 12,674 35,427 27,858 25,362 38,293 48,888 55,849 58,221 83,838 45,172 28,943 43,427 46,842 40,353 40,586 삼척시 394,227 5,589 12,405 13,505 8,304 15,509 23,895 45,446 24,368 65,975 28,479 15,269 29,846 21,185 46,597 26,395 영월군 279,525 3,688 14,715 12,514 13,165 12,010 14,325 19,663 18,318 22,844 25,824 23,254 24,043 23,183 27,104 24,875 정선군 699,519 13,397 30,733 25,463 35,155 42,172 46,250 55,977 66,609 61,380 54,160 47,902 58,933 63,026 69,701 28,661 공통분 87,677 - - - - - 175 112 1,510 2,317 1,520 4,679 20,002 16,852 18,086 22,424 <그림 Ⅱ-3> 공공예산 투자실적 28
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 분야별 사업 추진현황을 살펴보면, - 공공기금이 투입된 각종 탄광지역 개발 사업을 목적에 따라 1) 공공기반 시설확 충 분야, 2) 관광레저 산업 분야, 3) 생활환경 개선사업 분야, 4) 지역특화사업 분야로 크게 4가지로 구분하여 투자실적을 비교함 - 전체 329개 사업, 총 사업비 2,092,681백만 원 중 가장 높은 비중을 차지하는 사업분야는 공공기반 으로 총 105개 사업, 925,713백만 원에 해당하며, 주로 도 로개설 등 하드웨어적 지역인프라 확충을 위한 사업에 투자됨 - 관광레저 분야는 사업수가 46개로 가장 적으나 사업비는 517,813백만 원으로 전체 사업비의 24.7%를 차지하는 것으로 나타남. 즉, 대단위 테마마크, 리조트 건설 등 사업비 규모가 큰 사업들이 주를 이루었다는 것을 알 수 있음 - 다음으로 주거환경 개선이나 주민복지 관련 사업으로 구성된 생활환경 분야는 사업수가 123개로 가장 많으며 사업비는 378,360백만 원으로 전체 사업비의 18.1%를 차지하고 있음 - 지역특화 분야는 대체산업 발굴을 위한 각 지역의 특화산업 지원을 위한 사업으 로 구성되어 있으며, 사업수 55개, 사업비는 270,795백만원으로 전체 투자실적 에서 보면 가장 낮은 비중인 13.0%로 나타남 사업별 사업수 사업비 개수 비율(%) 금액(백만원) 비율(%) 공공기반 102 31.3 925,713 44.2 관광레저 48 14.7 531,513 25.4 생활환경 123 37.7 378,360 18.1 지역특화 53 16.3 257,095 12.3 전 체 326 100.0 2,092,681 100.0 <그림 Ⅱ-4> 부문별 사업 현황 29
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 나. 지역별 투자 내용 31
Ⅱ. 강원도 탄광지역 개발 현황 5. 탄광지역 정책지원 검토종합 1989년 석탄산업합리화 조치 이후, 정부는 석탄산업법 개정, 탄광지역진흥사업5 개년 계획, 석탄산업종합대책 등 다양한 정책을 통해 탄광지역의 개발사업을 수 행해 왔음 탄광지역 개발사업 정책과 관련된 법제도 변천사를 검토한 결과, 지역주민의 요구에 따라 막대한 금액의 정부 재원을 지원받도록 법제도가 여러차례 제 개정 되어 온 것을 확인 할 수 있음 - 폐특법은 95에 제정되어 09년 까지 총 19차에 걸쳐 개정이 이루어짐 이 과정에서 지역주민의 시위 등 정부와의 충돌도 발생하였으며, 이를 통해 얻어 낸 일부 정책은 단기적이고 선심성이 뚜렷한 주민달래기용 정책도 다수임 그 결과, 탄광지역은 천문학적인 재원과 내국인 카지노 입장 독점적 허용 등 파격 적인 혜택을 받아왔으나, 그간의 특례나 재원투자에 비해 이렇다 할 경제성장이나 지역자생력 회복 등의 가시적인 성과가 나타나지 않고 있음 이는, 폐특법 적용시한이 20년으로 한정(1차 연장결과)된 우리나라의 경우 해외 선진사례에 비해 지원기간이 짧고 한시적인 지원이라는 한계에 기인함. 즉, 탄광 으로 발생한 급속한 지역경제 쇠락은 단기간의 정부재원으로 회복하기에는 어려 움이 따르는 것으로 나타남 또한 진흥지구로 지정된 지역내 개발 사업에 한해 지원하도록 제한되어 전체 탄 광지역 개발사업 추진에 제약이 발생하였으며, 지역발전에 대한 뚜렷한 비전 없이 손쉽게 접근할 수 있는 사업위주로 추진되는 비효율적 재원사용의 위험도 상존함 따라서 탄광지역의 경제자립화 위한 정부지원기간을 선진국의 사례와 같이 장기 적인 계획을 세워 지속적으로 추진할 수 있도록 연장할 필요가 있으며, 무엇보다 정부가 제시하는 탄광지역에 대한 최상위개념 설정이 우선되어야 할 것임 33
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 1. 강원도 석탄산업 현황 광업 현황을 살펴보면, 탄광지역 전체 광구 수는 1989년 1,312개에서 275개가 폐쇄되어 2009년 현재 1,037개이며, 광업 종사자수는 29,067명에서 4,343명으로 크게 감소하는 등 산업규모가 현저하게 축소됨 이러한 산업규모 축소와는 반대로 전체 생산량은 1989년 28,733,135m/t에서 2009년 39,647,657m/t으로 증가했는데, 이는 태백과 정선의 석탄 생산량은 감소 한 반면 삼척과 영월의 석회석 생산량이 크게 증가한 것에 기인함 - 삼척시는 광구 수가 66개에서 299개로 4.5배가 증가하고, 종사자수 또한 309 명에서 2,043명으로 6.6배 증가한 것이 특징임 - 태백시와 정선군은 종사자 수와 생산량 모두 감소하였고, 특히 정선군의 경우 광업 종사자 수가 1989년 12,335명에서 2009년 270명으로 감소현상이 두드러 지게 나타남 즉, 전반적으로 광구 수와 종사자 수의 감소에 비해 생산량이 증가한 것은 과거 인력소요가 많은 채광방식이 기술발전을 통해 점차 효율적으로 발전하였기 때문 인 것으로 보여짐 35
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-1> 광업현황 (단위 : 개, 명, m/t) 구분 탄광지역(합계) 태백 삼척 영월 정선 1989 2009 1989 2009 1989 2009 1989 2009 1989 2009 광구 수 1,312 1,037 186 92 66 299 489 285 571 361 종사자 수 29,067 4,232 14,057 1,555 309 2,043 2,366 364 12,335 270 생산량 28,733,135 39,647,657 5,542,568 1,178,051 7,187,718 17,809,201 10,011,53317,237,6185,991,316 3,422,787 주 : 금, 은 제외량임 자료 : 각 시군별 통계연보(1990) 강원통계정보(2011) 한편, 전국적인 에너지광물자원의 매장량 규모 및 지역 간 분포를 살펴보면, 현재 전국의 가행탄광은 총 5개소로 이 중 도내에서 4개소가 운행되고 있음. 또한 전 국 석탄매장량(지질학적 부존량)의 72.9%가 도내에 매장되어 있으며, 채광가능한 매장량을 뜻하는 석탄 가채광량의 64.2%를 강원도 탄광지역이 차지함 도내 시군별 가행탄광 석탄매장량 분포는, 삼척시가 전국 매장량의 34.9%를 차지 하여 가장 비중이 높으며 다음으로는 정선군으로 33.3%가 매장되어 있음. 이 중 채광가능한 석탄량도 삼척 39.0%, 정선 17.4%으로 조사됨 이와 같이, 도내 탄광지역은 산업규모가 축소되기는 하였으나 여전히 전국적으로 석탄매장량과 가채광량의 절반이상을 보유하고 있으며 이러한 풍부한 부존자원을 활용할 수 있도록 하는 석탄산업에 대해 재검토가 이루어져야할 시점임. 특히 최 근 적극적인 기술개발이 진행되고 있는 합성석유 및 가스 생산과 같은 첨단 고부 가가치 에너지 사업에 대한 집중적인 육성이 필요 36
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-2> 전국 석탄 매장량 현황 (단위 : 개, 천톤, %) 구분 탄광 수 매장량 가채광량 양 비율 양 비율 전국 5 1,352,601 100.0 562,620 100.0 강원 4 986,385 72.9 360,934 64.2 강릉 - 63,764 4.7 43,411 7.7 정선 - 450,950 33.3 97,968 17.4 삼척 4 471,671 34.9 219,555 39.0 단양 - 62,067 4.6 30,893 5.5 문경 - 69,928 5.2 43,986 7.8 보은 - 24,144 1.8 16,368 2.9 충남 - 116,293 8.6 53,898 9.6 호남 1 89,448 6.6 53,544 9.5 기타 - 4,336 0.3 2,998 0.5 자료 : 지식경제부, 한국광물자원공사 광물자원매장량현황(2011) 2010년 현재까지도 도내 장성, 도계, 태백, 경동 등 4개 탄광에서 매년 2천여톤의 석탄이 생산되고 있음 탄전별 석탄광 매장량 강원도 석탄생산량 추이 자료 : 지식경제부, 한국광물자원공사 광물자원매장량현황(2011) <그림 Ⅲ-1> 석탄매장량 및 석탄생산량 현황 37
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2. CTL - IGCC - CCUS 실증플랜트 조성 사업 2.1. 사업의 개요 2.1.1. 사업의 중요성(필요성) (1) 기술적 측면 그림 <Ⅲ-2>의 왼쪽과 같이 석탄의 수요는 지속적으로 늘어날 것으로 예측되고 있으며, 향후 석탄 사용은 청정성이 우선시 되고 있음 청정석탄기술의 시작점이 가스화 기술이며 미국 DOE에서도 2010년에서 2016년 까지 가스화기술의 수요는 매년 12% 이상 늘어날 것으로 예상하고 있음(그림 <Ⅲ-2> 오른쪽) 자료 : Annual Energy Outlook Database 2011 & US DOE 2010 Worldwide Gasification <그림 Ⅲ-2> 미국 에너지부 2011년 전망 및 전세계 가스화시장 전망 가스화와 연계된 청정석탄기술은 그림 <Ⅲ-3>과 같고, 주된 고부가가치 생산품이 전기(IGCC) 및 합성석유(CTL)의 생산임 - IGCC : 석탄가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC) 38
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 은 석탄으로부터 전기, 수소, 액화석유를 생산하는 차세대 석탄발전 기술로 석 탄을 고온 고압으로 가스화 시켜 전기를 생산하는 친환경 발전기술 - CTL : 석탄합성석유(Coal-To-Liquid, CTL)는 고체연료인 석탄을 합성석유로 전 환시키는 기술로, 고온고압의 석탄에 용매를 첨가하여 전환시키는 직접액화기 술과 석탄가스화 후 촉매 상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화기술이 있음 <그림 Ⅲ-3> 가스화 기반 청정석탄 기술 및 주 생산품 가스화 기반 청정석탄기술은 환경적으로 천연가스를 사용하는 발전소 등과 유사 한 청정도를 유지하나, 기후변화를 유발하는 이산화탄소 배출면에서는 열등하여 CCUS기술이 접합되어야 궁극적인 청정성이 확보됨 - CCUS : 이산화탄소 포집 및 저장과 활용(Carbon Capture Storage and Use, CCSU)은 대기 중으로 CO 2 를 배출하는 대신 포집하여 영구적으로 저장하거나 활용하는 첨단 기술임 39
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 IGCC, CTL 및 CCSU 기술의 제공이 가능한 회사가 매우 제한적이고 일부는 불가능 한 상태임 연소전 CO 2 회수기술의 적용은 석탄가스화복합발전(IGCC) 보다 더 많은 용량을 차지하는 천연가스, 석유 및 석탄기반 합성가스/수소생산 설비, 그리고 다른 종류 의 산업 시스템에도 적용 가능하며 2010년 이후 가스화기 설비용량이 급격히 증 가할것으로 전망됨 연소전 CO 2 회수기술은 국제적으로 개발단계에 있고, 고온 고압 고체 CO 2 흡수 제, 고온 고압 순환유동층 기술, 오염가스 정제 핵심기술에 대한 연구개발 기반이 국내에 확보되어 있고, 세계시장을 개척할 능력을 보유하고 있으므로 이를 기반 으로 합성가스 중 CO 2 회수 및 오염가스 정제 핵심기술 선도 및 세계시장 진출 필요 주된 이유가 이들 기술이 공정의 크기를 늘려가면서 기술의 성능을 입증하는 scale-up이 필수적이고 개발에 많은 자금과 시간이 소요되기 때문에 기술을 보 유하고 있는 회사의 수가가 적음 향후 수요가 지속적으로 증가하는 청정석탄기술의 상용화를 위해서는 국내에서 개발된 파일럿급의 기술을 데모급으로 실증하는 과정이 필수적이고, 이 과정에서 상용공장을 설계할 수 있는 능력이 확보됨 특히 IGCC, CTL 및 CCSU 기술은 1개의 공장에 같이 포함되어 운전할 수 있으므 로 각각 따로 건설하여 증명하는것 보다 비용 효과적임. 본 사업에서 건설하고자 하는 데모급 복합공장의 구성도는 그림 <Ⅲ-4>와 같음 40
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <그림 Ⅲ-4> IGCC / CTL / CCUS 공정 구성도 (2) 산업ㆍ경제적 측면 가. IGCC 최근 석유 및 천연가스 가격 급등락으로 인해 안정적인 수급 가능성에 대한 불확 실성 증가로 상대적으로 연료가격이 저렴하고 매장량이 풍부하여 장기간 안정적 인 확보가 상대적으로 유리한 석탄의 중요성 부각됨 기존 석탄을 이용한 화력발전은 타 화석연료에 비해 발전효율이 낮고, 환경오염물 질 배출량이 많아 부정적인 시각이 있으나, 최근 석탄 가스화 기술의 상업화로, 석탄을 이용한 고효율 청정 발전 기술의 상용화가 가능한 기술 수준에 도달됨 석탄 가스화를 기반으로 하는 발전기술인 IGCC 발전은 기존 미분탄발전보다 발전 효율이 2~3% 이상 높으며, kwh당 CO 2 배출량이 기존 미분탄화력발전보다 20% 이상 유리함 향후 기술개발에 따라 발전효율이 45% 이상 도달될 것으로 예상되며, 석탄가스화 를 기반으로 연료전지 연계 시 50% 이상의 발전효율도 기대할 수 있을 것으로 전망됨 41
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 나. CTL 유가, 천연가스 가격이 지속적으로 높게 유지되거나, 더 오를 경우에 CTL 사업의 수요는 전세계적으로 급격하게 늘 것임. 그림 <Ⅲ-5>처럼 유가가 $200/배럴 정도 일 경우 미국 DOE가 예측한 2035년 CTL 합성연료 생산량이 330만배럴/일임. 1 기의 공장이 대략 8만배럴/일 규모이므로 25년간 약 40기의 공장이 건설되어야 하고 건설 비용은 약 300조원에 해당함. 국내의 경우에도 2기의 공장을 건설할 경우 16만배럴/일 규모 약 16조원의 건설 시장이 있을것으로 전망됨 또한 16만배럴/일 규모의 공장이 들어서면 석유수입의 감소와 배럴당 10달러의 순익으로 연간 5,000억원의 무역수지 개선 효과가 있을것으로 예상됨 이러한 산업은 국내 엔지니어링사가 강점이 있는 플랜트 설계/구매/시공과 부품 제작으로 많은 부가가치를 국내에 제공하여 신성장산업이 가능할 것임 자료 : Annual Energy Outlook 2011 <그림 Ⅲ-5> 향후 유가 변동에 따른 CTL 포함 비전통유 생산 전망 42
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 다. CCUS CO 2 회수를 고려하지 않는 경우 석탄 IGCC는 미분탄연소발전소(PC)에 비해 발전 효율은 높으나 설비투자비와 발전 원가가 높음. CO 2 회수를 고려하는 경우 미분 탄 연소 발전소에 비해 발전효율이 높고 설비투자비와 발전 원가가 낮아 미분탄 발전소를 대체할 차세대 석탄 발전기술로 각광받고 있음 현재 IGCC의 CO 2 회수공정은 습식저온공정(저온공정, MDEA, Selexol, Rectisol) 을 채택하고 있으나 수성가스전환, 회수된 CO 2 의 수송을 위한 압축 등 CO 2 회수 공정에 따른 효율 감소와 CO 2 회수비용 및 발전원가가 증가되므로 이를 최소화 할 수 있는 혁신기술 필요 습식 CO 2 회수 기술의 경우 수성가스전환반응을 위해서는 CO 함량의 2 4배에 해당하는 스팀을 공급해야하고 CO를 CO 2 로 97% 이상 전환시키기 위해서 고온과 저온의 2단 전환공정을 사용해야 하며 고온 전환 공정에서 발열반응으로 인해 상 승된 가스 온도를 저온 전환공정 입구 온도 조건으로 낮추기 위해 열교환기가 필 요함. 또 가스화기의 석탄주입 방식(건식 또는 슬러리 타입)에 따라 H 2 O/CO 비 (ratio)가 다르며 건식주입 방식은 97.5% CO 전환을 위해 3단 수성가스전환반응 기가 필요. 스팀 공급과 열 교환에 따른 에너지 소모가 큼 SEWGS (Sorption Enhanced Water Gas Shift) 공정은 WGS 반응과 CO 2 회수를 동일 반응기에서 처리하는 기술로 연소전 CO 2 회수 공정 단순화를 위한 핵심기술 이며 고온 고압의 연료가스를 유지하면서 고압 고농도 CO 2 원천분리가 가능하여 압축비용을 절약할 수 있는 무공해 청정발전을 목표로 하는 연소전 CO 2 회수 기 술임 43
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 (3) 정책적 측면 가. IGCC 정부는 국가중기 온실가스 감축목표를 20년 배출전망치 대비 30% 감축/확정( 09. 12) 하였음 전력산업은 국가 전체 온실가스 배출량의 약 25% 1) 를 차지, 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위해서는 20년까지 연평균 53백만톤(연간 배출량의 4%) 온실가스 감축 필요함 기존 미분탄화력발전에 비해 IGCC 발전은 발전효율 상승에 따라 발전소에서의 CO 2 배출량을 감소시킬 수 있는 상업용 기술임 <표 Ⅲ-3> 전력그룹사 온실가스 배출 및 감축 의무량 전망 구 분 13년 14년 15년 16년 17년 5년평균 배출 전망치(백만톤) 195 194 199 203 198 198 감축 의무량(백만톤) 50 49 54 58 53 53 주 1 : 감축의무량 산정 : 연도별 배출전망치 - 05년(기준년도) 배출량의 96%(145백만톤) 주 2 : 53백만톤 : 800MW급 석탄발전기 12기 배출량 수준 <표 Ⅲ-4> 국내 전원구성 및 비중( 08년 기준) 구 분 원자력 유연탄 LNG 유류 국내탄 기타 수력 설비용량(MW) 17,716 22,580 17,969 5,407 1,125 2,188 5,505 비 중(%) 24.4 32.1 24.8 7.4 1.6 3.0 7.6 정부는 신성장동력 비전 및 발전전략의 일환으로 IGCC를 27대 중점육성 녹색 기 술로 선정(녹색기술연구개발 종합대책(안), 제29회 국가과학기술위원회, 09. 1) 하 였으며, 30년 그린에너지산업 9대 분야 세계시장 점유율 13% 달성을 목표로 1) 05년 기준 전력그룹사(민간 발전사 제외) CO 2 배출량 44
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 IGCC의 조기 사업화를 통한 수출상품화에 주력(그린에너지산업 발전전략, 지식경 제부, 08. 9) IGCC 실증플랜트 건설/운영을 통한 조기 기술 확보를 통하여 플랜트 엔지니어링 과 EPC 공급자로 해외 시장에 진출하여 전략 수출산업으로 육성 및 해외시장 진 출이 필요하며, 이와 관련하여 해외 주요 경쟁국에서는 IGCC와 CCSU를 연계한 활발한 기술개발 추진중에 있음 <표 Ⅲ-5> 그린에너지 산업 발전전략 중 9대 중점분야 구 분 주요기술 신재생에너지 태양광, 풍력, 수소연료전지, IGCC(석탄가스화 복합발전) 화석연료청정화 CTL(석탄액화) 및 GTL(가스액화), CCS(CO 2 포집, 저장) 효율향상 LED, 전력IT, 에너지저장, 소형열병합, 히트펌프, 초전도 나. CTL 석유공급 부족이 시작되면 우리나라는 석유확보량이 크게 모자라, 기간시설에 석 유가 우선 투입되고 수송연료는 배급되는 등의 조치가 취해질 수 있음. 고가의 휘 발유가 제한적으로 배급되는 경우, 국가적인 에너지 안보 미확보에 관하여 정부한 국민들의 강한 불만이 예상됨 합성석유생산/고효율발전/합성석유정제 복합공장은 대규모 원유 비축창고를 보유 하는 효과가 있음 데모급 복합공장의 건설에 의해 국산화 개발 추진하는 국가적 사업은 대규모 예 산이 투입되고 여러 기업 및 기관이 참여하므로 기획사업을 수행하여 타당성/경 제성, 추진체계, 기간, 투입예산 등을 산정하고 사업 및 기술적 위험 요소를 사전 에 해소하여 본 사업을 효율적으로 추진하는 전략의 제공이 필요함 45
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 다. CCUS 지구온난화에 대한 국제적 관심이 고조되고 있으며 온실가스 저감을 위한 발전효 율 향상 및 CCS의 역할이 증대되고 있음. 2050년 43 Gt CO 2 저감 시나리오(약 75% 감축 목표)에서 CCS는 19%를 차지하여 재생에너지(17%), 원자력(6%)보다 잠재력이 월등히 큼 고유가 지속으로 석탄가스화기의 전 세계적 수요 증가와 2020년 이후 신규석탄 발전의 CCS 의무화 예상 등을 감안하면 저비용 연소전 CO 2 회수기술 시장은 전 세계적으로 지속 성장할 것으로 예상됨. 국내 CO 2 배출량 증가속도는 세계 CO 2 배출증가 속도를 상회하고 있으며 2020 년 CO 2 배출량은 2004년(143.2 Mt CO 2 ) 대비 43% 증가할 것으로 예상됨. 향후 전력 부문 CO 2 발생량은 국내 총 발생량의 약 30% 수준으로 예상됨 국내 발전부문 원단위 탄소 배출량 추이에 따르면 원자력과 신재생에너지 부문의 투자에도 불구하고 원단위 탄소배출량의 감소는 어려움 결과적으로 고효율 발전과 CO 2 회수기술과의 접목이 반드시 필요하며, 특히 저비 용 연소전 CO 2 회수기술이 필요함 1.2.1 국내 외 관련기술 현황 (1) 국외기술현황 가. IGCC 미국은 석탄가스화를 통하여 전기 생산을 목적으로 한 최초의 프로젝트인 Cool Water Project(120 MW)를 84~ 88년 기간 동안 추진하였으며, 이후 미국 정부의 50% 자금 지원을 받아서 250MW급 석탄 IGCC 발전소를 GE사와 ConocoPhillips사 46
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 가스화 공정을 대상으로 실증설비로 건설하여 10여년을 운전중에 있음. FutureGen Projcet 추진을 위해 10억불 투자계획 확정 일본은 1983년부터 Sunshine 프로젝트로 정부에서 수조원을 지원하여 1997년에 200톤/일 가스화기 기술개발을 거쳐 2007년 250MW 실증플랜트를 건설하고 현 재 실증 운전중에 있음. Nakoso 플랜트는 총 9,700억원의 투자비 중 30%를 정부 에서 지원하고 나머지는 동경전력 등 9개 발전사 공동으로 출연하여 추진하고 있 으며, 연료전지와 연계한 EAGLE 프로젝트(150톤/일) 추진중에 있음 EU는 EU 공동 지원프로젝트로 IGCC 기술 개발하고 있으며, 네덜란드 Shell사는 250MW급 IGCC 실증 플랜트를 세계 최초로 건설(1994년)하여 실증운전을 현재 상업 운전중임. 8개 유럽전력회사와 3개 제작사 컨소시움(ELCOGAS)으로 300MW Puertollano 플랜트 건설 운전중. Sasol사와 Lurgi사가 연합하여 저급 석탄에 대한 고정층 석탄가스화기술을 근간으로 한 석탄가스화 사업을 시작하였 으며, 독일 Siemens사는 중형급 석탄가스화기술을 보유한 독일 Future Energy사 를 매입하여 상용급 석탄 IGCC 프로젝트 추진중에 있음 중국은 세계에서 가장 많은 외국기술을 도입하여 가스화 플랜트를 건설하여 운 전중임. 주로 화학제품 원료로 사용하고 있으며, 정부의 지원하여 연구 개발을 통해 OMB 가스화기, TPRI 가스화기는 이미 2,000톤/일급 이상의 상용화 실적 을 보유하고 있음. 최근에는 미국 등에 가스화기 사업을 진행 중에 있음. 중국의 5개 전력회사 및 2개의 탄광회사, 1개의 투자회사에서 석탄 가스화플랜트 실증 및 이산화탄소 분리저장 기술개발을 위해 2005년부터 GreenGen 프로젝트 추진 중에 있음 호주는 이산화탄소 분리저장기술과 병행한 실증연구 추진하고 있으며, 퀸즈랜드 주정부의 주관으로 이산화탄소 포집설비를 포함한 530MW급 IGCC 실증플랜트 추진하는 ZeroGen 프로젝트 추진(설비용량 : 530MW발전, CO2 연간 200만톤 저감) 47
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 나. CTL 최근에 겪은 고유가로 인하여 현재 운전중인 남아공 Sasol사 및 중국 쉔화사의 상용 직접액화공장 외에도 여러 건의 CTL 프로젝트가 계획되어 추진된 바 있음. 그러나 유가가 다시 낮아지고, 세계금융 위기로 인한 자금 조달의 어려움, 그리고 오바마 정부의 기후변화에 대한 강력한 대응 등의 이유로 많은 프로젝트들이 연 기 또는 중단되고 있음 미국은 2005년 이후 14개의 CTL 프로젝트가 계획되었음. 그러나 최근 들어 CO 2 발생에 대한 대책이 수립되지 않으면 프로젝트 추진이 불가능해짐에 따라 주변의 유전에 액화공정에서 포집된 CO 2 를 판매하여 처리가 가능한 2곳부터 엔지니어링 및 상세설계가 진행되고 있음(Ohio River Clean Fuels, LLC project 및 DKRW사 Medicine Bow project). 이들 프로젝트도 탄소배출 강도를 더 줄이기 위해 석탄 과 바이오매스를 공동으로 가스화하여 기름을 생산하는 방안을 추진하고 있음. 참 고로 이 기술은 석탄을 먼저 메탄올로 만들고, 이 메탄올을 거의 전량 휘발유로 전환시키는 기술로 FT로 직접 전환하는 기술에 비해 효율이 약 5% 낮다고 알려 져 있음. 특기할 사항으로 간접액화기술을 채택하여 추진중인 상기 프로젝트도 액 화기술 공급사는 남아공의 Sasol사가 아니고 ExxonMobil사의 MTG(methanol to gasoline) 기술을 고려하고 있고 이는 상용급으로 증명된 액화기술의 확보가 어려 움을 시사함. 실제로 한국에서도 Sasol사와 접촉하여 액화기술의 구입을 타진한 바 있으나 기술 판매는 고려하지 않는다는 답변을 직접 들은 바 있음 중국의 쉔화그룹은 직접액화 이외에도 남아공 Sasol사와 합작으로 9만 배럴/일 규모의 간접액화공장 건설을 추진하여 세부 타당성 조사를 완료하였으나 정부는 승인을 거부하였음. 2008년 중국정부(NDRC)는 액화기술 불완전성, 막대한 자금, 석탄 공급 부족, 물 부족 및 CO 2 발생 등의 문제로 1개의 석탄직접액화 사업 이 외의 모든 석탄액화사업의 중지를 명령하였음. 그러나 간접액화 실증사업으로 4,000 배럴/일 규모로 쉔화사, Yitai사 및 Luan사 3개 공장이 조업중에 있음. 중 48
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 국내 국립연구소인 Institute of Coal Chemistry에서 개발한 기술을 바탕으로 Synfuels China라는 회사가 설립되어 상기 3개 회사에 액화기술을 제공하였음. 중국의 간접액화기술은 철촉매를 사용한 저온 FT공정을 슬러리 반응기를 이용하 여 구현한 형태임. 이들 3개 회사는 자국산 간접액화기술로 상용 액화공장의 건설 도 계획하고 있으나 국가의 승인을 얻어야 가능함. 석탄직접액화의 경우, 쉔화사 는 현재의 연 100만톤 액화유 생산 규모를 2단계에 걸쳐 연 500만 톤 규모로 확 장할 계획이나 최근 완공된 공장의 기술적인 문제점이 해결되고 정부의 허가를 얻어야 다음 단계로 넘어갈 것임 호주는 Anglo Coal사와 Shell사의 합작회사인 Monash Energy사가 추진했던 60,000 배럴/일 규모의 석탄액화공장과 CO 2 지중저장 프로젝트는 잠정적으로 중 지하고 조사만 계속하기로 최근에 결정하였음. 이 프로젝트는 호주의 수분이 많은 저급석탄은 수출이 불가능하므로 건조한 다음 액화하여 수출하겠다는 의도로 시 작되었음. CO 2 저장 비용은 호주정부의 지원을 요청한 바 있으며, 중단의 주요인 은 경제위기에 따른 자금조달의 문제 때문이라고 생각됨. Linc Energy사는 석탄 을 채굴하지 않고 지하에서 가스화(UCG)하고 GTL 기술을 조합하는 프로젝트를 추진하고 있음 인도 2009년 인도정부는 2개의 석탄산지를 CTL 용도로 지정하고 8만 배럴/일 규 모의 CTL 공장 2개를 추진하기로 결정하였다. Tata-Sasol 합작사와 Jindal 그룹이 그 권리의 획득을 위해 경합하였고, Tata-Sasol 합작사가 Orissa주의 1.5억 톤의 석탄을 매장하고 있는 Arkhapal 및 Srirampur coal block에 대한 장기 사용권을 취득 인도네시아는 자국내 풍부한 갈탄의 직접액화사업을 일본의 도움으로 추진하고자 하고있으나 사업의 진척은 매우 느린 편임 뉴질랜드의 Solid Energy사는 갈탄을 디젤로 전환하는 프로젝트의 타당성 조사를 수행 중에 있으며 먼저 석탄에서 비료를 만드는 사업을 착수한 후 석탄액화를 추 49
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 진할 계획임. CO 2 를 저장하는 비용은 정부가 지원을 해달라고 요청하였음 남아공 : Sasol사는 Mafutha1이라는 신규 8만 배럴/일급 석탄간접액화공장 건 설을 추진하고 있음. 이 프로젝트는 도시까지 새로 건설하도록 설계되어 있고, 석탄광 개발, 시험탄 가스화 등의 사전 타당성조사가 진행되고 있임. 8만5천 톤 의 석탄이 Secunda에서 가스화 시험중에 있고, 환경평가, 도로 건설 등에 대한 조사가 진행중 기타로 석탄액화기술의 종주국인 독일에서도 3,000 배럴/일급 액화공장을 Spreetal 에 건설하는 사업의 사전타당성 조사를 수행하였고, 최종 목표는 2만 배럴/일 규 모로 알려져 있음. 우리나라와 유사한 일본의 경우, 특별한 석탄액화 관련 활동은 알려지지 않고 있음. 50
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-6> 세계 주요 나라에서의 IGCC 관련 프로젝트 진행 현황 미국 FutureGen - IGCC를 포함한 신석탄발전소에 CCS기술을 연계, 배출물이 거의 없는 청정 석탄발전을 실현하기 위한 국가지원 프로젝트 - 현재 CCS 기술의 실증가능여부에 중점을 두고 다음의 조건을 기준으로 지 원계획을 추진 중에 있음 2015년까지 건설완료 및 실증운전 CO 2 지하저장 운전(3년), 모니터링(2년) (출처 : 석탄발전소 발생 CO 2의 지하저장 기술개발 현황, 2009) 일본 EAGLE - 국가적으로 추진 중인 8대 청정에너지기술 하나로, JPOWER/ NEDO의 지원 하에서 두 개의 추진방향 설정 20톤/일급의 CO 2 포집을 목표로 하는 CCS 기술개발 석탄가스화 기술과 연료전지의 연계(IGFC) (출처 : 신재생에너지 R&D전략 2030, 2007) 중국 GreenGen - 정부지원 하에서 추진되고 있는 청정석탄발전 프로젝트로써 다음의 단계로 구성 1단계(2009~2011) : 250MW급 텐진 IGCC 실증플랜트 건설(CO 2 비포집) 2~3단계 : CCS기술개발 및 IGCC와의 연계 프로젝트 최종목표 : 상용급(450MW) IGCC+CCS 실증플랜트 건설 (출처 : http://www2.iefs.org.sa/documents/songzheng.pdf) 유럽 Hypogen - Hydrogen and Power Generation을 의미하며, 화석연료로부터 탄소를 제거 하고 CO 2를 지질학적으로 저장하여 수소 및 전기를 생산하는 최초의 대규모 실증설비 건설 프로젝트 예비타당성 조사 2004 타당성조사완료 및 시행규칙 제정 2005~2007 주요 기술의 실증 2007~2012 주요설비의 건설 2008~2012 운영 및 검증 2012~2015 (출처 : HYPOGEN Pre-feasibility study, IE, 2005) 호주 ZeroGen - CCS와 연계된 상용급 규모의 IGCC플랜트를 건설하기 위한 국가프로젝트 로써 2단계로 구성 1단계 : 120MW(Gross) 규모의 CCS연계 IGCC실증플랜트 건설(CO 2포집률 75%달성) 2단계 : 530MW(Gross)규모의 상용급 IGCC플랜트건설(CO 2포집률 90%달성) (출처 http://www.newgencoal.com.au/solutions_ccs-projects_zerogen.aspx) 51
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 다. CCUS 현재 석탄 IGCC에 실증 규모로 적용 가능한 기술은 Selexol(용매: Glycol), Rectisol (용매: Methanol), Amine (용매: MDEA) 공정의 습식 흡수법이 있으나 CO 2 회수 실증 사례는 없음 국외 일부기관에서 CO 2 흡착기술(PSA : Pressure Swing Adsorption)과 촉진 수성 가스 전환(SEWGS)을 활용한 고정층 SEWGS 기술을 개발 중에 있음 <표 Ⅲ-7> 연소전 CO 2 회수기술 비교 구분 기술명 단계 특 징 습식 흡수법 상업 기술 - 저온, 저압 - Selexol, Rectisol, Amine(MDEA) 공정 있음 - 공정복잡 - 회수된 CO 2 저압 현재 기술 흡착 (PSA) 연구 개발 중 - 저온 고압 PSA 공정 - 고정층 공정 (대형화 부적합) - 공정 복잡 - 회수된 CO 2 저압 고정층 SEWGS 연구 개발 중 - 고온 고압 공정 - 고정층 공정 (대형화 부적합) - 공정 복잡 - 회수된 CO 2 고압 기획 기술 유동층 SEWGS 기획 단계 - 고온 고압 유동층 공정 (대형화 적합) - 흡수제 흡수능 높음 ( >15 wt%) - 공정 단순 [1단 One Loop SEWGS (WGS+CO 2 회수)] - 회수된 CO 2 고압 습식 흡수기술 - IGCC에 적용되는 습식 CO 2 회수기술의 공정은 그림 <Ⅲ-6> 및 <Ⅲ-7>과 같음 52
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 H 2 O 원 합성가스 H 2 30% CO 40% CO 2 10% 증기 전환후 합성가스 H 2 55% CO 1% CO 2 39% 황 황회수 석탄 가스화기 54.4 bar O 2 공기분리 집진 합성가스 재순환 수성가스 전환(WGS) 발전 합성가스 냉각 41 o C 48 기압 복합사이클 2단 Selexol 장치 재가열 연료가스 21 o C 47.3 기압 CO 2 21 o C 1.7 기압 CO 2 압축 CO 2 41 o C 150 기압 배가스 <그림 Ⅲ-6> 연소전 습식 CO2 회수 공정도 <그림 Ⅲ-7> 2단 Selexol 공정 (출처: James, R. 2007) 53
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 습식 CO 2 회수 기술의 경우 수성가스전환반응을 위해서는 CO 함량의 2 4배에 해당하는 스팀을 공급해야하고, CO를 CO 2 로 97% 이상 전환시키기 위해서 고온 과 저온의 2단 전환공정을 사용해야 하며, 고온 전환 공정에서 발열반응으로 인 해 상승된 가스온도를 저온 전환공정 입구 온도 조건으로 낮추기 위해 열교환기 가 필요함(그림 Ⅲ-7). 또 가스화기의 석탄주입 방식(건식 또는 슬러리 타입)에 따라 H 2 O/CO 비(ratio)가 다르며 건식주입 방식은 97.5% CO 전환을 위해 3단 수성가스전환반응기가 필요. 스팀 공급과 열교환에 따른 에너지 소모가 큼 - 농후 연료가스는 온도가 낮아 가스터빈에 공급하기 위해서는 재 가열해야 하며, 분리된 CO 2 는 압력이 낮아 저장에서 요구되는 150기압으로 높이기 위해서는 3 단 압축 공정을 거쳐야 하므로 이에 따른 에너지 소모가 많음 <그림 Ⅲ-8> IGCC 습식 CO2 회수기술에서의 효율감소 요인 흡착(PSA) 기술 - 연소 전 CO 2 흡착기술(PSA : Pressure Swing Adsorption)공정은 그림 <Ⅲ-9>에 나타낸 바와 같이, 수성가스전환반응에 의해 CO 2 농도를 높인 다음 다단 PSA에 의해 CO 2 를 분리함. WGS 반응은 고온전환(HTS)과 저온저환(LTS)의 다단 반응 으로 진행되며, PSA 공정이 최소 10개의 반응기가 집적되어 있는 형태로 구성 되어 공정이 매우 복잡함 54
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 또한, PSA 공정이 저온 공정이므로 냉각이 필요하며 H 2 농후 연료가스의 온도가 낮아 가스터빈 입구 조건으로 가열이 필요하여 이에 따른 에너지 소모가 많음 <그림 Ⅲ-9> 흡착(PSA) 기술 방법 고정층 SEWGS 기술 - 습식 및 흡착기술(PSA)의 단점을 극복하기 위해 그림 <Ⅲ-10>과 같은 고정층 촉진 수성가스 전환(SEWGS) 공정이 미국, 유럽 등에서 개발되고 있음 - 고정층 SEWGS 공정에서는 수성가스전환촉매와 고체 CO 2 흡수제를 한 반응기 에 혼합하여 넣고 수성가스 전환반응 중에 생성되는 CO 2 를 고체흡수제로 흡수 함으로써 기체중의 CO 2 분압을 감소시키고 수성가스전환반응의 정반응을 우세 하게 하여 열역학적 평형을 극복하고 높은 전환율을 얻음 - CO 2 를 흡수한 고체흡수제의 재생공정에서 CO 2 가 회수되며, 재생된 고체흡수제 는 다시 수성가스 전환 반응에 적용되어 CO 2 를 회수 고정층 SEWGS 공정의 장점 - WGS 반응과 동시에 CO 2 를 회수하므로 WGS 단일공정에 비해 낮은 H 2 O/CO 비 율에서 조업이 가능하여 스팀 필요량이 저감됨 - COx-free 수소를 얻을 수 있어 추가적인 분리-정제 공정이 필요 없음 - 고압, 고농도의 CO 2 를 얻을 수 있는 CO 2 회수설비 설치가 가능함 55
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 기존 PSA에 비해 수소손실이 적음 (PSA : purge gas로 10~25%의 수소 손실) - CO 2 가 분리된 H 2 농후 연료가스의 온도가 높아 가스터빈 입구 조건으로 가열하 기위한 에너지 소모가 적음 - WGS+PSA에 비해 공정이 단순하여 건설비, 운전비, 소요 부지면적 감소 <그림 Ⅲ-10> 고정층 SEWGS 공정의 개념도 - CACHET 프로그램 등에서 개발 중인 SEWGS는 WGS+PSA 기술에 비해 많은 장 점이 있지만, 실제 공정에 적용하는 방법에 따라 새로운 단점이 발견됨 - WGS 촉매와 CO 2 흡착제를 고정층 반응기에 혼합하여 충진 시키고 Pressure Swing Temperature Swing 조합모드로 운전해야 하므로 여러 개의 반응기(5~ 7개)로 구성된 시스템에 대해 Feed CO 2 rinse Pressure equalization Blowdown Heating Purge Repressurization 의 반복 사이클이 필요 하여 공정이 복잡함(그림 Ⅲ-11) - 각 운전단계별로 압력 변화, 한 사이클 종료 후 다음 사이클을 위한 가압으로 인 해 동력손실이 높음 - CO 2 rinse를 위한 고압(30 bar)의 CO 2 필요 (배출되는 CO 2 의 재 압축 필요) - Purge를 위해 저압 스팀 필요 - CO 2 흡착제의 CO 2 흡수능이 낮아(0.035 g CO 2 /g of adsorbent) 반응기 부피 큼 - 석탄 IGCC와 같은 대용량 합성가스 처리에 부적합 56
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <그림 Ⅲ-11> CACHET 고정층 SEWGS 시스템의 운전단계 건식 CO 2 회수기술 - 기존 습식 CO 2 회수 기술의 비용을 $20/t CO 2 이하로 낮추기 위한 고온 CO 2 회수 기술 개발 R&D 진행 중 - 합성가스 중 CO 2 회수를 위한 건식 재생 CO 2 흡수제는 초기 R&D 단계. - 미국, 유럽, 일본을 중심으로 중 고온(300~700 ) 에 적용 가능한 다양한 고체 CO 2 흡수제 개발 중 - 미국 DOE/NETL의 NaOH/CaO 흡수제 : CO 2 흡수능 >13.2 wt%(315, 1atm), 재생 700 - 미국 DOE/NETL의 MgO 기반 흡수제 : CO 2 흡수능 17.2 wt%(200, 10atm), 재생 375 - ECN : K2CO3 promoted Hydrotalcite를 CO 2 흡수제로 사용(CCP/CACHET 프로 그램) - WGS 촉매와 혼합하여 고정층 SEWGS 공정 개발 중 - K2CO3 promoted Hydrotalcite 흡수제의 CO 2 흡수능 낮음( 3.5 wt%) - SEWGS batch type 공정 57
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 1 column(2m x 44 mm ID, 400~500, 28 bar), 1500 cycles(0.3 % CO 2 slip, 160 ppm CH4 leak) - 5~7 column(6m x 38 mmid, Max. 550, Max. 31 bar) : 2007. 12 준공완료 - WGS 촉매 : iron-chromium type on a structured support 사용 <그림 Ⅲ-12> 미국 DOE/NETL 중고온 CO 2 회수용 흡수제 추진 개념도 <그림 Ⅲ-13> CACHET 프로그램의 SEWGS 기술의 개념도 - 일본 Toshiba, 미국 RTI : Lithium orthosilicate (Li4SiO4) CO 2 흡수제 * 실험용 흡수제 제조 및 평가 수준 * 공정 적용을 위한 흡수제 개발 추진 중 58
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 기타 미국, 중국, 일본, 호주, 스페인 등에서 CaO를 기반으로 한 고체 CO 2 흡수 제 연구 진행 중이나 실험실적 수준이며 재생온도가 높아 IGCC 연소전 CO 2 회 수에 사용하기에는 부적합 (2) 국내기술현황 가. IGCC 석탄가스화의 원리를 이용한 사업의 국내 첫 사례로서 1950년대 말에 전남 나주 비료공장에 설치된 국내 무연탄 이용 석탄가스화 암모니아 제조 공장을 들 수 있 음. 이 공장은 탄종에 따른 공정선택이 잘못되어 실패하였음. 이후 석탄가스화복 합발전에 관한 연구는 학계 및 연구소 주도의 기초연구를 제외하면 거의 없다고 도 할 수 있는 실정이었으며 국내기술 축적도 부족했음 이는 가스화복합발전 관련기술이 고도의 첨단성을 요구하며, 연구개발에 소요되는 비용이 막대하여 장기적인 기술개발이 요구되나, 인적 물적 자원이 부족한 국내 의 여건상 기술개발 투자가 부족했기 때문으로 분석됨. 따라서 대규모 실증사업보 다는 주로 기반기술 및 Bench급 설계, 건설 및 운전기술 개발이 중점적으로 추진 1988~2002년까지 IGCC 분야의 기술개발에 총 282억원을 투자(37개 과제, 정부 171억원)하였음 투자환경의 열세로 기반기술 및 BSU(Bench Scale Unit)급 설비 설계, 건설 및 운 전 기술 개발에 주력되어 왔음 1-3톤/일급 Pilot 설비 기술개발로 장시간 석탄합성가스 공급이 가능해 짐에 따 라, 복합발전 이외에 Dimethyl Ether(DME), 메탄올, 디젤유/휘발유 생산 공정 연 구 등이 가능한 수준 도달함 1~3톤/일급 규모의 고압 석탄가스화 설비와 고온탈황, 고온집진설비 기술개발 59
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 가스화플랜트 기술개발에 소요되는 장비 및 부품의 상당수를 국내업체로부터 공급 공정 및 단위장치 전산해석 분야는 선진국 수준이나, 대형 플랜트 설계 및 운전 경험이 없음 일부 분석설비와 전 계장 부품류 외 대부분을 국내업체로부터 공급받는 수준에 도달하여 기술개발 자금의 국내 선순환이 이루어짐 03년부터는 시험설비 연속운전 기술개발과 합성가스 활용연구도 추진 중질잔사유 및 석탄 가스화 플랜트의 건설타당성 조사 - 제4차 전력수급계획에 태안 Clean Coal Technology 발전소 반영 제작 기술은 가스화기와 가스냉각기 등 핵심설비를 제외하고 기 확보되어 있으나, 상세 설계능력은 미확보 상태임 60
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-8> 현재까지의 국내 석탄가스화 기술개발 투자설비 내역 설 비 건식석탄 가스화설비 (3톤/일) 습식석탄 가스화설비 (1톤/일) 액상시료 가스화설비 (1톤/일) Fuel flexible가스화 공정 개발 15배럴/일 석탄액화공정 개발 고온탈황설비 (10m3/hr) 위치 (설치년) 연구기간 아주대 (1994) 에기연 (1994) 에기연, 고기원 (2002) 에기연 (2004) 에기연 (2009) 93-02 93-02 01-02 01-07- 11 에기연 (1997) 95~ 06 투자내역 (순수설비비) 설비투자비 37억원 설비투자비 13억원 설비투자비 7억원 (과기부 NRL 3.5억원) 설비투자비 8억원 설비투자비 120억원 10 연구 및 운전 목적 - 국내수입 탄종별 가스화 특성 자료 구축 - IGCC용 최적 석탄 특성인자 결정 - 가스화/탈황/집진시스템 연계 공정 및 운전 기술 개발 - 국내수입 탄종별 가스화 특성 자료 구축 - 습식가스화 운전기술 개발 - 정유사 등 향후 액상시료 가스화 기반기 확보 - 다양한 원료(폐기물, 코크스, 중질잔사유 등)를 이용한 가스화 공정 개발 - 발전, 공업로 이용, 수성가스 반응 등의 다 양한 합성가스 이용 기술 개발 - 국산 간접액화 통합공정 개발 - 탈황제 제조공법 개발 - 고온탈황 공정 기술 개발 한국형 300MW급 실증플랜트 기술개발사업 추진 - 목표는 열효율 42 % 이상, 소산화물 30ppm 이하, 황산화물 15ppm 이하이며, 후속 호기 기준 설계기술 자립도 및 설비국산화율 90% 이상 - 1단계 사업인 IGCC 실증플랜트 기본설계는 완료, 2단계 사업은 IGCC 실증 플 랜트 상세설계 및 주요 기자자재 제작을 통해 플랜트를 건설하고, 제작기술을 개 발하고 실증운전을 통한 운영기술개발 및 설비표준화(Reference Plant Design) 로 한국형 IGCC 모델을 개발 - 외국의 실증된 가스화기술을 바탕으로 실증플랜트를 설계, 건설, 운전을 통하여 한국 IGCC 설계 및 건설기술을 확보하기 위하여 관련기술을 일부 확보하고 있 는 중공업사, 엔지니어링사가 참여하여 국내 보유기술과 해외기술도입을 통한 국산화 개발. 61
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 나. CTL 2007년부터 한국에너지기술연구원에서 석탄 10톤을 가스화하여 합성석유 15배럴 을 하루에 생산하는 국산 석탄간접액화 공정을 개발중임 1톤/일 규모의 습식가스화기 및 이를 scale-up한 10톤/일 규모의 고압(30기압) 가스화기의 구축 및 시운전을 완료하였음. 부가적으로 석탄을 1일 24톤 분쇄하여 석탄과 물 슬러리 연료로 제조하는 설비도 구축되었음. 국산 습식분류층 가스화기 는 독자적인 고효율 버너를 장착하였고, 제작 비용이 낮고 운전이 용이한 장점이 있음. 특히 석탄재가 녹아서 배출되는 슬래그 제어에 관한 독자적인 기술도 확보 된 상태임 석탄가스에 포함된 황성분 및 분진을 제거하는 가스 정제용 탈황 집진공정 국산 화 개발이 파일럿급으로 완성되었음. 특히 탈황공정의 경우, 석탄가스가 배출되는 고온에서 고체 흡수제를 이용하여 황성분 가스를 제거하므로 전체공정의 열효율 을 습식공정에 비해 10% 이상 높일 수 있는 장점이 있음. 이 건식공정은 신 개념 의 공정으로 큰 규모에서 증명된 적이 없는 단점이 있었으나, 파일럿 설비에서 성능이 입증되면 시장성이 높음 상용 촉매보다 우수한 성능의 액화용 국산 철 촉매 개발 및 대량제조를 완료하였 음. 또한 슬러리 반응기를 0.02배럴/일, 0.3배럴/일 및 15배럴/일 규모로 국산화 개발하였음. 반응기 내부의 열교환장치, 가스분산장치, 기포농도(gas hold-up) 향 상용 장치 등의 반응기 인터널(internal)의 국산화 및 지적재산권이 확보되었음. 반응기를 더 크게 확대하는 scale-up 기술도 정립되고 있음 석탄가스화기, 석탄가스정제 및 액화반응기를 통합하여 운전하는 파일럿급 석탄액 화공정의 운전 및 성능개선이 2012년에 수행되어 1000배럴/일 규모의 공정 scale-up 데이터를 제공할 것임 62
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 다. CCUS 연소후, 연소전, 및 연소중 CO 2 회수기술 각각에 적용할 수 있는 혁신적 고체 흡 수제를 한전 전력연구원에서 개발 중 건식 재생 CO 2 흡수제를 이용한 연소후 CO 2 회수기술은 2002년부터 교육과학부 21C 프론티어 사업의 일환으로 수행되고 있으며, 배가스용 건식재생 흡수제(전력 연구원) 및 순환유동층 공정(한국에너지기술연구원) 기술 개발에 있어서 국제기술 을 선도 연소전 회수기술로 IGCC 등에 적용가능한 중온용 건식 재생 CO 2 흡수제 개발을 2007년에 지식경제부 전력산업연구개발 사업으로 수행(한전 전력연구원)중이며 주요 목표는 합성가스 중 CO 2 를 회수하기 위한 중온용 CO 2 흡수제 개발 전력연구원은 유동층 공정에서 요구되는 물성(내마모도, 형상, 밀도, 입경, 기공도 등)을 만족시키는 고체 흡수제/촉매 제조 부문에 있어 세계 일류 기술 보유 한국에너지기술연구원은 고온 고압 순환유동층공정 세계 일류 기술 보유 SEWGS 기술에 대한 국내 연구 사례 없음. 다만, 유사한 개념의 Sorption Enhanced Methane Steam Reforming (SEMSR)에 대한 연구가 교육과학부 21C 프론티어 사업으로 일환으로 수행되었음(한국에너지기술연구원). SEMSR에 적용 하기 위한 CaO계 고온용 CO 2 흡수제를 개발하였으나 고정층용 구형입자(직경 약 3mm)이며, 흡수 재생 온도가 > 700 로 대용량 합성가스를 처리해야 하는 석탄 IGCC 시스템에 적용하기에는 부적합하며 반응 전환율의 개선과 반응기 설 계 등 엔지니어링 기술 확보 필요 63
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 (3) 현 기술상태의 취약성 가. IGCC 국내는 해외의 경우처럼 상용규모인 300MW급 대형 플랜트를 제조할 투자비용 및 설계/건설/운전 등을 위한 기반기술이 부족한 상황임 - 관련설비의 생산제작 기술은 국내업체들의 능력이 선진국에 뒤지지 않으나 석 탄가스화 공정에서 요구되는 고온고압 가스화기와 복사열교환기 등에 대한 설 계와 제작 분야에서는 국내업체들의 상용급 실적이 없음 - 석탄 가스화 플랜트 설비의 대부분은 국내에서 제작이 가능하나, 고부가가치 설 비 제작을 위한 상세 설계능력과 경험이 없는 상태임 <표 Ⅲ-9> 핵심기술과 세부기술의 국내 기술수준 핵심기술 비중 (%) 국내 수준 (%) 가스화 50 51 정제 15 61 공기분리 5 46 발전 20 57 No 세부 기술 기술명 비중 (%) 국내수준 (%) 1 가스화기 50 47 2 석탄전처리 /이송설비 20 64 3 석탄가스 냉각기 20 49 4 슬래그배출설비 10 53 5 탈황 30 62 6 집진 50 63 7 유황회수 20 56 8 심냉분리 50 51 9 막분리 50 42 10 가스터빈 50 50 11 가스터빈 연소최적화 10 57 12 증기터빈/복합설비 40 66 13 플랜트제어 50 64 시스템운전 10 64 14 운전감시 시스템 50 65 IGCC분야 기술수준 55% 64
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 청정석탄발전기술로서 초초임계(USC) 발전방식과 경쟁 중 - 발전효율, 건설단가 및 발전단가 측면에서 다소 불리한 측면이 있으나, 향후 건 설기수 증가 및 가스터빈 단위기 용량 증가에 따른 건설단가 저감과 CCS와의 연계성이 우수하여 배출권거래제 또는 탄소세 적용시 경제성 우위 가능 시장성장 및 기술발전에 따른 원가절감 기회 상존 - 중국의 석탄가스화 플랜트의 지속적인 높은 성장률이 예상됨에 따라 향후 5~ 10년 이내 상당한 건설단가 인하와 재고품 구매(off-the-self)가 가능한 단계에 진입할 것으로 전망 선진 소수 회사에 의한 기술 과점화 현상 등 기술진입 장벽이 높음 - Shell(네델란드), GE, Concophilips(미국), MHI(일본) 등 원천 가스화공정기술을 확보한 소수 기업들에 의해 독과점 상태 가스화/정제 플랜트 엔지니어링 기술 - 상용급 엔지니어링 기술의 자체확보를 위해서는 상당한 기간(20 30년)과 개발 비(1조원 이상)가 소요 현재 높은 투자비, 낮은 가동률 및 높은 소비 전력으로 인해 상용급 IGCC 경제성 미확보 - IGCC 시장 확대를 통한 투자비 감소와 기존 석탄화력 수준의 가동률 및 약 15 16%인 소내소비 전력 감소를 통한 경제성 확보 필요 발전효율은 높으나 아직 기존 방식과 비교시 월등한 우위를 확보하지 못하고 있 어 설비의 최적화 구성 및 석탄가스화 효율을 극대화하여 발전효율을 기존의 석 탄화력 대비 향상시켜 나가야 함. 효율 증가를 위하여 개발되어야 핵심 기술은 다음과 같음 - IGCC 전용 가스터빈 개발, 고온 정제 기술 개발 - 이온 막 분리(ITM)를 통한 산소분리 기술 개발 등 65
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 전력시장에서는 운전신뢰도가 매우 중요하므로 운전신뢰도가 연간 80 ~ 85%이상 으로 유지가 가능하도록 관련 운전 및 설비유지관리 기술 확보가 선행되어야 함 IGCC의 가장 큰 장점인 환경오염물질 배출은 현재 기술수준보다 한 단계 앞선 환 경 오염물질 최소화 기술이 요구됨. 환경오염의 최소화를 위한 요구 기술은 다음 과 같음 - 대기환경오염물질 배출 저감 - 폐수 발생의 Zero화 (Liquid Zero Discharge 기술) - 석탄회 및 황 등 고형부산물의 전량 재활용 IGFC, CCS, SNG, CTL, 수소생산 등 향후 다양한 석탄 청청 이용 기술과의 원활 한 접목을 위한 가스화플랜트의 최적 공정 설계 기술이 요구됨 나. CTL 국산 액화기술은 현재 파일럿급에서 증명된 상태이므로 데모급에서 성능을 입증 해야 상용 공장의 건설이 가능함 특히 발전 및 CCS와 연계된 공정의 조합 경험이 없으므로 대규모 공장에서 실제 운전에 의한 세부 조절 능력의 확보가 필수적임 다. CCUS 가스화기 연계 CCS 기술에 대한 파일럿급 실증이 이루어지지 않았으며 온실가스 감축이 의무화 되지 않으면 기술의 적용처가 없는 실정임 국산 CCS 기술의 실증을 위한 site 부족 및 기술실증 단계 필요 66
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 라. 파급효과 및 활용방안 1 기술적 측면 IGCC 발전기술은 고온가스 정제설비의 적용 및 합성가스용 가스터빈의 개발이 완 료될 경우 발전효율이 현재보다 대폭 상승하여 45%이상 (HHV, Net기준)의 발전 효율을 실현할 수 있을 것으로 예상됨 현재까지 개발된 가스화 기술은 약 30여종이 있으며, 상용화된 기술을 기준으로 분류하면 고정층 (Fixed Bed), 유동층 (Fluidized Bed) 및 분류층 (Entrained Flow)로 분류할 수 있으며, 발전용 대형 가스화 기술은 분류층이 실증에 성공하 였고, 향후 가스화 기술을 주도 할 것으로 전망됨 또한 IGCC 기술개발은 고효율 IGCC설비의 기술개발과 병행하여 연료전지와 결합 한 IGFC (Integrated Gasification Fuel Cell) 발전기술과 청정 석탄 이용기술인 SNG(Synthetic Natural Gas), 석탄액화(CTL, Coal to Liquid) 등으로 확대 추진되 고 있음 향후 국내 석탄발전을 개발된 가스화 및 정제공정에 의해 IGCC형태로 건설할 수 있음. 또한 전기와 합성석유를 병산하는 복합공장도 국산기술로 건설할 수 있음 석탄액화기술의 경우, 투자비가 절감되고 전체 공정의 크기가 수백배럴/일 규모가 완성품인 mini-ctl의 수요가 많이 있을 수 있으므로 데모급 공정의 기술을 개조 하여 mini-ctl plant 개발로 활용 가능함 합성석유 외에도 석유화학기초물질인 에틸렌, 프로필렌, 왁스 등의 생산이 가능하 고 합성천연가스, 메탄올, 초산, 비료 등도 생산할 수 있음. LPG 대용으로 사용이 가능한 DME도 생산할 수 있으며, 합성가스를 추가로 수소로 전환시켜 분리하면 저가의 수소 생산이 가능함 67
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 습식 CO 2 회수기술에 비해 발전효율 감소 최소화 가능, 고정층 SEWGS 공정에 비해 적은 반응기 개수, 간단한 공정 실증 가능 국내 기술진이 보유하고 있는 고온가압순환유동층 기술 적용으로 선진국과의 기술 격차 극복 가능. CO 2 회수기술 관련 분야의 기술발전을 획기적으로 향상시키는 계기 2 산업ㆍ경제적 측면 IGCC 발전기술의 경제성은 상업운전 실적이 기존 미분탄 발전에 비하여 적어 대 등한 경쟁관계에는 도달하지는 못하였으나, 최근 가스터빈의 기술개발이 급격히 추진되고 있어 효율 상승 등으로 경제성이 향상되고 있음 상용 Plant 보급에 따른 건설단가의 감소 및 기후변화협약과 연계된 CO 2 포집설 비 의무화가 실시될 경우 기존 발전 설비와 비교하여 동등 수준 이상의 경제성을 확보할 것으로 전망됨 IGCC 발전기술의 관련기술을 조기에 확보하지 못할 경우, 국내 IGCC Plant 건설 을 위한 고가의 기술료를 지속적으로 지불해야 하므로 외화지출이 매우 클 것으 로 예상됨 2030년까지 국내에 건설될 16조원의 액화공장을 국내기술로 건설할 수 있음. 또 한 해외에 330조원의 시장의 일부(20%이면 66조원)도 수주가 가능할 것임 하루에 60만 배럴(연간 2억1천만배럴, 국내 수요의 30%)의 석탄합성석유를 제조 하면 배럴당 95달러 이하로 제조가 가능하므로 상당한 무역수지 적자(유가가 110 달러/배럴이면 매년 3조2천억원)를 줄일 수 있음 68
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 저비용 CO 2 분리회수 및 고효율 청정 석탄 발전에 대한 요구 증가 및 고유가에 따른 IGCC 설비와 가스화기 수요가 전 세계적으로 증가하고 있어 기술 개발 성 공 시 막대한 경제적 이익 예상 국내 IGCC(신재생에너지 R&D 전략 2030, 에공단, 2007) 규모는 2020년 총 1.2 GW (300 MW 4기), 2030년 총 3.3 GW (300 MW 11기)로 2015년 이후 매년 300 MW 1기 건설 예상(기존석탄화력 대체 및 신규건설, 매출규모 6,500억원/년) 세계 IGCC (World Energy Outlook 2006)는 2030년 기준 약 144 GW(2015년 이후 매년 약 10 GW (300 MW 약 30기) 건설 예상 시장규모 계산 기준 : 1기당 600억원으로 예상됨 - 300 MW IGCC(투자비 : $2,000/kW, 2005년 불변가격) 현재 건설비는 > 6,000 억원, 이 중 오염가스 정제 설비 비용은 IGCC 건설비의 약 10% : 약 600억 원 추정 - 기존 IGCC 기술에서 CO 2 회수를 적용할 경우 전체 건설비중 PSA+Compressor 4%, Selexol CO 2 absorption and stripping 7%, Water gas shift reactor 및 열교환기 8% 차지, SEWGS로 대체할 수 있는 부분이 전체 건설비의 19% 차지 : 1,140억원 - 오염가스 정체 및 SEWGS의 시장규모 계산 기준 : 600+1,140 = 1,740억원/기 <표 Ⅲ-10> 관련기술의 시장규모 년도 현재년도 (2015년) 개발 종료후 1년 (2017년) 개발 종료후 3년 세계 시장 규모 0 7조 3천억원 18조9천억원 한국 시장 규모 0 1,740억원 5,220억원 주 1 : 2015년 세계 기준 12.5 GW, 매년 10 GW 신설 예상하면 2년 후 32.5 GW 주 2 : 국내는 2015년 300 MW, 매년 1기씩 신설하는 경우, 2년 후 900 MW 69
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3 정책적 측면 IGCC 실증설비의 건설은 장기적으로 안정적인 국가 에너지원 확보, 국내 산업육 성, 지구온난화 문제에 대한 국가적 에너지정책 추진방향과의 일관성 및 신재생에 너지 보급정책과의 연계성 등의 관점에서 저급연료를 활용한 청정 에너지원으로 서 도입 확대가 요구됨 최근 기후변화협약에 대비하여 정부에서 적극적으로 추진하고 있는 그린에너지 산업 육성의 핵심과제중 하나로 선정되었으며, 신에너지의 보급 확대정책에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상됨 고유가의 지속 혹은 점진적 가격 상승 등으로 에너지 수입의 불안정성이 증가할 것으로 예상되는 가운데, IGCC 기술은 유연탄뿐만 아니라 저급 석탄, 바이오매스 등 의 사용이 가능함으로 국가 에너지 정책 수립에 유용함. 특히, 가스화 기술은 석유 대체 연료 생산의 핵심기술로서 활용 가능함 국가 에너지 안보 확보에 필수적인 기술로 석유공급 부족에 탄력적 대응이 가능. 석탄액화시설은 석유비축 기지와 같은 효과가 있어서 국가 연구비 투입에 타당성 이 높음 석탄합성석유 생산시 온실가스인 CO 2 가 원천적으로 제거되므로 저장기술만 개발 되면 기후변화협약에 대응하는 환경친화적 기술임. 석탄이용시 발생되는 황화합 물, 먼지, 질소산화물 등은 원천적으로 제거됨 비용 효과적으로 CCS 기술을 구현하기 위해서 기존의 습식 기술의 문제점을 극 복할 수 있는 신기술 개발을 통해 경제적 효과 뿐 아니라 청정에너지 사용에 대 한 국민적 요구 반영 고유가에 따른 석탄 자원의 다양한 이용에 대한 관심이 고조되고 있어 석탄석유, 화학 원료 생산 등에 적용 가능한 기술 개발에 활용 70
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2020년 이후 CCS 기술의 성숙과 함께 국제사회의 CO 2 배출규제가 본격화 될 경우 개발 기술은 대규모 신 성장 동력원으로 활용될 것임 국내 건설예정인 IGCC 발전소에 국내 개발기술을 적용함으로써 기술수입비용 절감 2020년 이후 신규 화력발전의 의무적 CCS 설치 추진에 대비한 국내 대응기술 확보 4 활용방안 타당성 조사 연구를 통하여 확보된 사업 타당성 결과와 수행 방안을 바탕으로 예산 을 확보하고, 기업의 참여 결정을 유도하여 데모급의 CCS가 포함된 전기/합성석유 (IGCC/CTL) 병산의 복합공장의 건설 및 운영사업을 강원도 폐광지역에서 추진함 데모급 공장에서 국산 기술의 개발을 완료하여 향후 국산화공장 1, 2호기를 건설 하고 기술을 수출함 국내 석탄/중유화력 폐지시 대체 : 2,350MW (16기, 09~ 22) 가스화기 설계기술 자립을 통한 한국형 IGCC 설계표준화(Reference Plant Design) 도입 중장기적으로 IGCC 연계설계기술 (CCS, 수소생산, CTL, SNG 등)로 응용 공정설계부터 상세설계까지 수행 한 경험 및 Know How를 활용하여 차세대 FEED 설계 기반 구축 및 표준화 실증플랜트 운전기술 확보 및 자립으로 상용화 운전기술 모델 개발과 후속호기 표준 운전 매뉴얼 개발 실증플랜트 최적운전을 위한 시뮬레이터 활용으로 IGCC 운전 전문가 양성 및 핵심 역량 확보로 신사업개발에 활용 71
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 마. 연구개발의 SWOT 분석 Strength Weakness - 정부 지원금으로 신사업 참여할 때 의 리스크를 줄여주어 민간 참여를 유도함 - 산 학 연 기술개발 주체간의 협력 - 단기간에 선진국의 기술수준 추월 가능 - 기존 특허망 회피 가능한 국내 공정 기술 보유 - 종합적인 연계시스템 전문 연구인력 및 네트워크 보유 - 향후 200년 이상 사용이 가능한 석 탄의 청정이용 핵심기술 - 석탄을 천연가스에 준하는 청정이용 가능 기술 - CO 2 포집에 유리 - 생산 합성가스는 다양한 활용 - 국내 관련 중공업 제작기술과 엔지 니어링 기반이 충분 - 국내 엔지니어링사들의 해외 IGCC 플랜트 설계 수주 2건 등 시장참여 능력 입증 - 전문인력, 정보 인프라 구축 미비 - 통합적 기술개발 정책 부족에 따른 국가연구 예산의 효율적배분 한계 - Scale-up 및 실증플랜트 경험, 운 전메뉴얼 부족 - 혁신적 CCS 기술개발에 따른 위 험성과 실증단계까지 장기간 연구 필요성 - 기존 미분탄 연소 석탄발전소 건설 비 대비 1.5배 이상 고가 - 국내에 IGCC분야 플랜트엔지니어 링 기술 인력과 경험 부족 - 국내 상용설비 건설 경험 부족 - 석탄 자체에 대한 부정적인 인식 - 공정 availability 아직 85% 수준 - 미국, 일본, 중국 대비 국내 IGCC 기술 투자비용 열세 - 미국의 신석탄발전 세제지원과 같 은 지원책 부족 Opportunity SO 전략 WO 전략 - 고유가 대비 기술로서 국가 에너지 안보에 기여 - 국외 에너지기술의 수출을 통한 에너지산업의 성 장동력화가 가능함 - 국내 가스화기 및 IGCC 건설 계획 확대 - 전새계의 IGCC with CCS 추진계획 확대 - 기후변화협약에 따른 이산화탄소 회수 처리기술 개발 기회 확산 - 지경부의 10MWe pilot 실증계획 수립으로 scale -up 연구에 대한 지원 확대 - 실질적인 scale-up 및 integration 연구 기회 마 련 가능 - 중국시장에서 대량 가스화플랜트 건설에 따른 건 설비 저감 가능성 급증 - IGCC기술은 CO2 저감능력이 타 기술 대비 우수 하므로 CO 2 규제강화 탄소세 강제화시 시장규모 급격 확대 예상 - 1기 8천억원-2조원의 대형 플랜트 산업으로 놓칠 수 없는 고부가가치 플랜트 수출산업 - 장기전력수급계획에 2, 3호기 IGCC 명시와 SNG 사업 등 국내시장만도 2020년까지 3-7조원으로 예상 - 여러 IGCC+CCS 실증사업 국제적 추진으로 CO 2 대응기술로 부상 - 시장의 기회를 활용하기 위 해, 중간 진입 전략도 구사 하여 상용기술을 조기 획득 하고, 이를 바탕으로 우리나 라의 강점인 플랜트 제조를 활용하여 적극적인 수출산업 화 추진 - 국내 중공업사 강점인 모듈 화 설계/제작 능력과 IT기술 을 접목한 설비와 공정기술 개발 - 상용기술 조기 획득과 약점을 극 복하기 위한 기술개발을 병행 추진함으로써 시장기회 활용 - 국내 300 MW급 실증사업을 통 한 엔지니어링과 건설 실적 추진 - 국내 2,3호기 IGCC 발전소부터 국내기술 접목 및 연관 부품산업 육성 Threat ST 전략 WT 전략 - 원자재 가격 상승으로 인한 초기 투자비 증대 - 석탄가격 상승으로 인한 합성석유 생산단가 증대 - 세계 각국의 원천기술 확보를 위한 관련 연구개 발 개시 - Scale-up 연구에 대한 지원 부족 - 해외 기술선진사(미국, 네델란드, 독일, 일본)독 과점 체제의 시장 - 중국의 석탄가스화 독자기술 실용화단계 진입 - Lurgi, Uhde 등 사업 접었던 기업들 사업 재시작 에 의한 경쟁 가열 - 초초임계발전(USC) 기술과 경쟁 가열 - 300 MW급 실증플랜트 건 설을 통해 사업수행 실적을 확 보함으로써 본격적 시장개방에 대비 - 선진기술사 독과점체제 시 장에 진입시 대규모 해외사업 참여 기회 가능 - 시장 재진입 기술사와 협력 체제 구축기회 가능 - 시장의 위협을 회피하고 약점을 최소화할 수 있는 혁신기술개발 추 진 - 중국 개발사례와 기술 응용시 저 렴한 가스화설비 국내기술화 가능 - 시장 재진입 해외기술사 활용한 국내 부족기술의 저렴한 확보 가능 성 존재 72
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2.2. 시장현황 및 사업화 전망 2.2.1. 연구개발 사업성과의 사업화 가능성 국산 기술개발에 의하여 상용 석탄 합성석유 및 전기 생산 복합공장 건설을 달성 하는 방안으로 우선 국산기술로 데모급 공장을 건설하고 운전하여 상용급 공장 건설 능력을 확보할 것임 개발된 국산기술을 1호 복합공장에서 최초로 상용화한 후, 2호 복합 공장의 건설 및 기술 수출을 추진하는 방안이 우선적으로 검토될 것임 데모급 공장의 30-100MW급 IGCC 실증사업을 통하여 설계기술 및 실증플랜트 운영 기술을 자립 - 1단계는 30-100MW급 실증플랜트의 기본설계 추진 - 2단계에서는 600MW급 IGCC 실증플랜트 상세설계, 제작 및 건설 IGCC 실증플랜트 건설을 통하여 플랜트 제작/운영기술 개발 및 설비표준화를 통한 한국형 IGCC 표준 모델을 개발 장기적으로 CCS와 수소생산과 결합한 차세대 IGCC 발전소 설계/운영기술 조기 확보를 통한 엔지니어링 패키지 수출화를 장기목표로 하고 있음 2020년 이후 신구 석탄화력 발전의 경우 CCS 적용이 의무화될 가능성이 높아 구체적인 시장이 형성될 것으로 전망됨 기존 연소전 CO2 회수기술에 비해 저비용, 고효율 기술개발이 필요하며, 시장에서 믿고 선택할 수 있는 기술이 필요함. 이를 위해서는 scale-up 단계를 통해 단계 적인 성능 실증이 완료된 기술을 개발하여야 함 73
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2.2.2. 시장규모 (1) 주시장(국가 또는 지역):국내시장 국내시장 : 발전 5개사 국내는 태안 IGCC 실증플랜트를 시작으로 2020년 까지 3기의 300MW급 IGCC 발전소 건설계획이 확정 제5차 전력수급기본계획( 10.12)에 2015년, 2017년, 2019년에 300MW급 IGCC 각 1기 반영(태안, 영남, 군장) 정부의 신재생에너지 기술개발 사업인 태안 300MW급 IGCC 실증플랜트를 토대 로 핵심설비, 기자재 및 공정 설계 국산화 추진중. 기타 삼천포 및 울산화력에 각 1기의 IGCC 건설계획 수립중에 있음 민간부분에서는 2009년부터 SK에너지와 포스코가 석탄가스화를 통한 대체천연가 스(SNG) 및 석탄액화 사업 추진중 - 2014년 POSCO에서 석탄가스화 SNG 2기가 2011년 6월에 착공하여 건설 추진 중(2014년 12월 준공예정) - 현재 남부발전 하동화력부지에 SNG 2기 건설계획 예비타당성조사 시행중 - SK에너지는 2010년부터 미국의 KBR사와 유동층 석탄 가스화기술 공동개발 추 진중 (2) 시장규모 가. CTL Sasol 16만배럴/일 기준 : 유가 120불/배럴, 환율 1,000원/달러 2035년 세계 석탄합성석유 생산량 예측 331만 배럴/일 기준 : 유가 120불/배럴, 환율 1,000원/달러 74
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 석탄합성석유 생산량 15만배럴/일 (국내 수요의 15%) : 유가 120불/배럴, 환율 1,000원/달러 <표 Ⅲ-11> CTL 시장규모 전망 구 분 현재의 제품 시장규모 (2008년) 예상 제품 시장규모 (2035년) 플랜트 시장규모 (2035년, 누적) 세 계 시 장 규 모 7조원/년1) 145조원/년2) 330조원 한 국 시 장 규 모 억원 6.6조원/년3) 15조원 나. IGCC 2010년 세계 시장 규모 : IGCC 발전소 300 MW급 기준 10기 내외 : 10조원 규모 2010년 한국 시장 규모 : : IGCC 발전소 300 MW급 기준 1기 내외 : 1조원 규모 2030년 세계 시장 규모 : IGCC 발전소 300 MW급 기준 30기 내외 : 30조원 규모 2030년 한국 시장 규모 : : IGCC 발전소 300 MW급 기준 2기 내외 : 2조원 규모 다. CCUS 국내 IGCC (신재생에너지 R&D 전략 2030, 에공단, 2007) - 2020년 총 1.2 GW (300 MW 4기), 2030년 총 3.3 GW (300 MW 11기) - 2015년 이후 매년 300 MW 1기 건설 예상 (기존석탄화력 대체 및 신규건설, 매출규모 6,500억원/년) 세계 IGCC (World Energy Outlook 2006) - 2030년 기준 약 144 GW (2015년 이후 매년 약 10 GW (300 MW 약 30기) 건설 예상) 75
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 시장규모 계산 기준 : 1기당 600억원 - 300 MW IGCC (투자비 : $2,000/kW, 2005년 불변가격) 현재 건설비는 > 6,000억원, 이 중 오염가스 정제 설비 비용은 IGCC 건설비의 약 10% : 약 600 억원 추정 - 기존 IGCC 기술에서 CO 2 회수를 적용할 경우 전체 건설비중 PSA+Compressor 4%, Selexol CO 2 absorption and stripping 7%, Water gas shift reactor 및 열교환기 8% 차지, SEWGS로 대체할 수 있는 부분이 전체 건설비의 19% 차지 : 1,140억원 - 오염가스 정체 및 SEWGS의 시장규모 계산 기준 : 600+1,140 = 1,740억원/기 - 2015년 세계 기준 12.5 GW, 매년 10 GW 신설 예상하면 2년 후 32.5 GW - 국내는 2015년 300 MW, 매년 1기씩 신설하는 경우, 2년 후 900 MW - 현재까지는 수/출입 규모는 전무함 <표 Ⅲ-12> CCS 관련기술의 시장규모 년도 현재년도 (2015년) 개발 종료후 1년 (2017년) 개발 종료후 3년 세계 시장 규모 0 7조 3천억원 18조9천억원 한국 시장 규모 0 1,740억원 5,220억원 (3) 사업화 계획 및 무역수지 개선 효과 가. 사업화 추진현황 및 향후 추진계획 IGCC 기술 사업화 계획 지표 국내수준(2010) 단기(2015) 장기(2030) 국산화율(%) 40 70 100 기술수준(%) 60 80 100 세계 시장 점유율 (%) - 4 20 76
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 단기 추진 전략 : 투자리스크 최소화 및 중간진입 전략 일환으로 태안 IGCC 플랜트 실증사업 적극 활용 - 300 MW급 공정설계기술 확보, 핵심 단위설비 및 기자재 국산화 추진으로 운영 신뢰성 제고 및 건설비와 운영비용 절감 - 500 MW급 IGCC 격상 공정설계 및 핵심설비 설계기술 개발 - 기대효과로는 300 MW급 IGCC 설계/건설/운영기술 조기 기술자립 및 해외시장 진출 역량 확보, 2020년까지 국내 건설될 예정인 3기의 석탄 IGCC 플랜트에 국내 제작된 부품, 설비 80% 이상 공급을 통한 부품소재산업 육성 중장기 추진 전략 : 해외시장 경쟁우위 확보를 위한 한국형 IGCC(300MW급, 500MW급) 시스템 표준화 추진 - 기술적, 경제적으로 우수한 IGCC 발전소 표준화로 기술성, 안정성, 이용률 향상, 건설비용 절감 도모 - 기후변화협약 등 환경규제 강화 대비, IGCC+CCS 연계공정 개발/상용화, SNG, 합성 석유생산 등을 결합한 Hybrid IGCC 플랜트 시장 진출 - 기대효과로는 한국형 IGCC 발전소 표준화를 통한 기술성/경제성/안정성에 대한 경쟁 우위 확보로 해외시장 진출 및 고부가가치 플랜트 EPC기술 확보, 수출 산업화 타당성 결과를 바탕으로 정부와 기업이 석탄간접액화 사업 계획을 수립 국산 액화기술의 확보를 위해 기술개발 계획도 병행 수립 실증시설 도입 및 국산화개발이 병행 추진된 결과를 바탕으로 국산기술로 석탄액화 사용시설을 건설하고, 기술 수출 추진 현재까지 CCS 시장은 가시화되지 않고 있음. 온실가스 감축 의무화가 시작되어야 인위적인 시장이 형성될 것으로 예상됨. 발전 산업의 특성상 초기에 보급된 CCS 기술이 시장의 상당 비율을 잠식하며 장기간 유지될 것으로 예상되므로 초기 시 장을 장악 할 수 있는 경제적이며 신뢰성있는 연소전 CCS 기술 개발 필요 77
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 나. 사업화 전략품목 구분 전략품목 명 핵심목표 단기 성과 도출 품목 300 MW급 IGCC 실증플랜트 가스화/정제 핵심설비 및 기자재 - 300 MW급 IGCC플랜트 설계/제작/건설 및 운영기술 확보로 수출 산업화 - 국내 2, 3호기 IGCC 플랜트에 Reference 플 랜트기술로 적용 - 가스화기 Test Bed 및 CCS 연계 등 차세대 핵심 신석탄발전 기술 개발을 위한 Infra 구축 - 국내 건설 및 수출용 IGCC 플랜트를 위한 필 수 단위설비와 기자재 국산화 - 국내 보유 및 건설되는 설비를 활용한 설비와 기자재 개발과 검증 - 고유모델의 가스화기와 고온탈황기술 개발과 상용화 장기 투자 품목 500 MW급 IGCC 플랜트 및 표준화 Hybrid IGCC 플랜트 (IGCC + CCS, 연료전지, SNG, CTL) - 국내외 상용급 IGCC 플랜트 설계,제작,건설 참여 및 운영기술 보급 - 상용급 IGCC 가스화공정 고유모델 기술개발 확보 및 격상 공정 설계기술 개발 - 500 MW급 IGCC 플랜트 설계표준화 기술 확 보 - IGCC 플랜트의 Value chain 확대 및 에너지 원 다변화 - 석탄의 청정연료화 및 온실가스 규제 대응 - CCS, CTL, SNG, IGFC 등 IGCC 연계 플랜 트 시장으로 확대 78
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 다. 무역수지 개선 효과 2025년 15만배럴/일 규모의 석탄합성석유 생산으로 연간 5,000억원의 석유수입 대 금 절감 2017년 국내 IGCC 연계 CCS 시장을 국외기술 수입이 아닌 국산기술로 대체할 경우 5,220억원 절감 2.3. 연구개발의 목표 및 내용 2.3.1. 최종목표 (1) 최종목표 강원도에 설치할 데모급 석탄합성석유/석탄가스화복합발전/이산화탄소포집이용 저장 설비 건설의 타당성조사(Feasibility Study) 및 상용화 방안 수립 (2) 연차별 개발기술의 평가방법 및 정량적 목표 연차별 평가 착안점 및 기술 구분(연도) 세부연구목표 가중치 평가의 착안점 및 기준 IGCC/CTL/CCUS 데모플랜트 건설 타당성 조사 50% 추진과정의 치밀성 및 예산의 적정성 여부 최종 평가 데모플랜트 운영 및 상용화 계획 수립 35% 추진과정의 치밀성 및 예산의 적정성 여부 기타 부대시설(대학원 등) 설치안 수립 15% 방안의 합리성 및 예산의 적정성 여부 79
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 정량적 목표 주요성능 단위 전체항목 에서 차지하는 비중(%) 세계최고 수준, 보유국/보유기업 ( / ) 연구개발전국 내수준 성능수준 성능수준 1차 년도 개발목표치 2차 년도 3차 년도 비 고 국산기술 개발안 10 사업 타당성 및 경제성 분석 자료 60 부대시설 설치안 30 합 계 100% 2.3.2. 연차별 개발내용 및 개발범위 (1) 개발목표 IGCC/CTL/CCUS 데모플랜트 건설 타당성 조사 (Feasibility Study) 수행에 의한 기술 개발안 수립 강원도 폐광지역에 e-자원지대와 연계방안 수립 국내 무연탄 및 북한 석탄 이용 석탄전환기술 개발계획 수립 (2) 개발내용 및 개발범위(시스템 구성도, 구조 등은 그림으로 표현) 국외 전문 엔지니어링/컨설팅업체 의뢰 석탄가스화에 의한 합성석유, 전기 및 CCS 실증용 데모플랜트 건설 비용, 생산비 등 경제성 분석 원료탄 종류별(저급탄, 고급탄) 타당성/경제성 분석 생성물 변동별 (고 나프타 모드, 전기 최고 모드 등) 타당성/경제성 분석 80
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 실증시설과 연계된 국산 합성 석유 및 IGCC 기술개발 방안 수립 기술개발 규모 및 일정 수립 - 국산 1호기 설치 계획 수립 데모플랜트 추진방안 수립 - 재원 조달 방안 수립 - 사업 수행 방안 수립 (3) 연구개발 성과물 번호 연구개발 성과물명 형태 성과물 발생 예상일 비고 1 전체 사업 추진 계획 연구보고서 2012. 12. 31 2 사업 타당성 및 경제성 분석 자료 연구보고서 2012. 12. 31 2.4. 연구개발 추진전략 및 체계 2.4.1. 연구개발 추진전략 위원회 구성 : 타당성 조사의 방향을 설정하기 위해 참여기업 실무자로 구성된 실 무위원회를 구성함 각 기업의 정책결정자 및 정부정책결정자로 구성된 운영위원회를 운영하여 사업 안의 방향을 조율함 81
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2.4.2. 연구개발 추진체계 계획수립 및 실무위원회 구성 국내외 엔지니어링/컨설팅 업체 경제성 분석 실무위원회에서 분석 방안, 원료탄 등 핵심자료 제공 개별 공정 타당성/경제성 분석 국내 엔지니어링/컨설팅 업체 결과 점검 데모플랜트 설치안 수립 시설 운전 및 상용화 개발안 수립 자금확보 방안 수립 최종보고서 작성 82
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2.4.3. 연구개발팀 편성도 주 관 기 관 참여연구원 담당기술내용 한국에너지기술연구원 수행책임자(정헌) 외 7명 계획수립, 경제성/타당성 분석 총괄 (주) 포스코 (주) 삼성물산 (주) GS건설 (주)SK 이노베이션 서부발전 대한 석탄공사 강원발전 연구원 CCS 공정 타당성 조사 변수 결정 타당성 조사 수행 및 현지화 타당성 조사 수행 및 현지화 CTL(Fuel) 공정 타당성 조사 변수 결정 IGCC 공정 타당성 조사 변수 결정 석탄 자원 현황 및 탄종 선정 입지선정 인프라건설 e-자원지대 계획수립 담당기술내용 담당기술내용 담당기술내용 담당기술내용 담당기술내용 담당기술내용 담당기술내용 CCS 공정기술 검토, 타당성 조사 타당성/컨설팅 조사 및 자료의 국내 현지화 타당성/컨설 팅 조사 및 자료의 국내 현지화 CTL(Fuel) 공정용 액화 및 Chemical 제조 공정기술 검토, 타당성 조사 IGCC 공정기술 검토, 타당성 조사 국내외 수급 가능 석탄 자원 현황 조사 및 탄종 선정을 위한 타당성 조사 플랜트 건설 부지 및 관련 인프라 구축을 위한 타당성 조사 2.4.4. 연구개발 추진일정 일련 번호 개발내용 추진일정 1 2 3 4 5 6 7 8 9 기간 (월) 1 전체 사업 추진 계획 수립 2 위원회 구성 3 국내외 엔지니어링/컨설팅 업체 경제성 분석 4 국산화 개발안 수립 5 플랜트 건설 부지 및 관련 인프라 구축 계획 수립 6 공청회 및 최종보고서 작성 83
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 2.5. 사업기대효과 상용플랜트 강원도 탄광지역 건설에 따른 에너지 자립 및 지역경제 활성화 가능 국가 제1아젠더로 추진한 2018평창동계올림픽에 합성석유를 공급하여 친환경올 림픽을 추구하는 국가정책에 부합 국내 무연탄 및 북한 석탄 활용기술을 개발하여 석탄산업 육성 및 평화에너지 활용 등 남북관계개선 도모 3. 폐석/무연탄을 활용한 플라즈마 가스화 발전소 및 유리산업 플랜트 조성 3.1. 사업필요성 및 추진방향 3.1.1. 제안내용 강원도 내 폐기물로 쌓여있는 900만톤 폐석탄 및 광산에서 발생하는 1,300~ 2,500톤/일 폐석탄에 바이오매스를 혼합한 연료를 마이크로파 스팀 플라즈마 토 치로 가스화하여 전기에너지를 생산하고 폐기물인 회재를 용융화시켜 유리원료 및 장섬유, 세라믹 원료를 생산하는 플랜트 구축 - 폐석탄(굴진폐석, 선탄폐석)은 열량이 낮아 발전용 원료로 사용하기 어려우나, 고유성분인 회재(주로, 산화규소, > 80 %)가 많아, 불순물 정제 후 양질의 유리 원료 및 PCB 기판(장섬유), 세라믹 원료로 사용 가능 - 회재 : 석탄가스화 시 발생하는 폐기물 84
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.1.2. 사업기간 2013년 2015년 (3개년) 3.1.3. 총사업비 총액 : 13,200백만원 - 1차년도 사업비 : 3,400백만원 - 2차년도 사업비 : 8,500백만원 - 3차년도 사업비 : 1,300백만원 3.1.4. 참여기관 강원도청 : 사업 시행처 및 부지 제공 강원발전연구원 : 사업타당성 분석 국가핵융합연구소 : M/W 스팀 플라즈마 가스화기 및 무연탄, 바이오매스 연구 군산대학교 : 회재 용융화 연구 DKT, 그린사이언스 : 회재 정제 설비 제작 및 플랜트 제작 및 운영 KCC, 대림산업 : 장섬유, 세라믹 원료 매수 85
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.2. PE-IGCC 및 신공법 회재용융 공정 개념도 3.2.1. PE-IGCC 공정도 및 개념도 PE-IGCC : Plasma Enhanced Integrated Gasification Combined Cycle <그림 Ⅲ-14> 사업 공정도 및 개념도 3.2.2. 회재(Ash) 정제 공정 <그림 Ⅲ-15> 회재 정제 공정 개념도 86
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.2.3. 회재 용융 공정 <그림 Ⅲ-16> 회재 용융 공정 개념도 3.3. 필요성 강원도 폐광지역에 폐기물로 적재되어 있는 석탄 폐석과 바이오매스 연료를 활용 하여 전기를 생산하고 삼척 도계지역의 유리산업과 연계 - 1~3MW 소용량 발전소로 탄광에서 자체적으로 사용하거나 인근 지역에 판매, 이를 통해 지속적인 무연탄생산 가능 석탄산업 사양화로 인한 침체한 폐광지역에 경제 활성화 가능 - 1MW PE-IGCC 설치 시 10 T/D의 폐석탄 사용 - 특히, 굴진폐석의 SiO 2 함유는 85% 이상으로 가스화 결과물인 회재를 분리, 불 순물을 정제 처리한 후, 용융 공정에 연결하여 고부가 가치 소재 생산 가능 - 바이오매스로는 팜껍질 분말 또는 커피찌꺼기 사용을 고려하고 있으나, 강원도 내 생산되는 우드칩도 사용 가능 87
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 유리산업은 복합소재산업이면서 에너지 다량 소비산업으로 주원료인 벙커C유의 가격상승 및 환경규제강화 등 에너지 및 CO 2 발생량 저감을 위한 혁신적인 유리 원료(SiO 2, Al 2 O 3 등) 용해 기술 요구 - 제조 공정 중 대부분의 에너지가 고체인 유리원료 용융공정에서 소비(전체 소 비 에너지의 약 70%)되지만, 핵융합연의 마이크로 플라즈마 토치를 사용하면 용융공정 소비량의 60%이상 에너지 절약 가능 현재 유리제조에 적용되는 유리 원료 용융기술은 150년 전에 개발된 유리 용해 및 균질화 공정에서 전체 에너지의 약 70%가 소비됨. - 따라서 에너지 효율향상을 위해 초고온에서 짧은 시간 내(수초) 기중에서 유리 원료를 녹여 혁신적으로 용융에너지 및 CO 2 발생량을 절감할 수 있는 신공법 유리 원료 용융기술이 요구되고 있음. <표 Ⅲ-13> 국내 및 세계 유리시장 규모 (단위 : 백억원) 구 분 08 09 10 16 20 30 국내 시장규모 900 990 1,090 1,640 2,460 4,930 국외 시장규모 21,120 22,000 22,880 27,450 32,940 46,120 3.4. 주요 기술개발 내용 기중 용해를 위한 유리 원료 과립화 및 유리 조성기술 개발 - 기중용해용 원료 조성 및 배치조성 설계/제어기술 - 배치 과립화 및 균질화 특성 제어 M/W 스팀 플라즈마 가스화기 발전시스템 개발 - 플라즈마 시스템 운용 및 제어 기술 - 플라즈마 해석 및 진단기술 - 폐 미분탄 및 바이오메스용 M/W 스팀 플라즈마 토치 개발 88
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 폐석탄 회재 정제기술 개발 - 회재 물성분석 및 물리화학적 특성조사 - 불순물 추출제에 따른 회재 반응 특성 조사 - 회재 정제 시스템 상세 설계 및 공정개발 기중용해 용융공정 및 로 설비 기술 개발 - 기중용해된 유리물 Simulation 연구를 통한 용해로 열 분포 및 유리물 거동 분석 - 에너지 balance 및 열효율 평가 기술 - 기중용해의 탈포공정 및 균질화를 위한 설비 개발을 통해 유리 원료 용해로 설 계 및 운영조건 확보 3.5. 기대효과 에너지 초절감 유리 원료 용융 기술은 기존의 창유리, 병유리와 같은 전통유리 산 업뿐만 아니라 디스플레이, 반도체, 자동차, 에너지 분야 등에서 다양한 용도로 사 용되고 있는 고기능성 첨단유리 산업에도 적용 가능하여 사회적 파급효과가 클 것으로 예상 에너지 과다소비로 인한 제조비용 증가와 다량의 CO 2 발생으로 인한 환경적 문제 를 근본적으로 해결 가능 강원도 내 환경오염의 주범인 폐석탄의 활용이 가능하고, 지역산업의 경쟁력향상 으로 고용창출 및 매출 증가, 시장 확대, 무역수지 개선 등의 기대효과 극대화 가능 89
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.6. 연차별 개발 목표 구분 년도 연구개발목표 1차년도 2012 75kW급 마이크로파 플라즈마 최적화 스팀 플라즈마로의 바이오매스/폐탄 feeding 최적화 가스화 Pre 및 Post- Utility 최적화 연구개발내용 연구범위 제1세부 : 폐탄 청청연료화 발전소 건설 - 폐미분탄+바이오매스 가스화에 최적 토치 개발 - 최적 가스화로 개발 - 열유체 유동 해석을 통한 Feeding 최적화 - 최적화한 Feeding 방법의 토치 및 가스화 연동 구현 - 미분탄 제조기, 공급기, 스팀 공급기 등의 최적 구현 - 회재 분리, 합성가스 냉각 및 제조 등의 최적화 구현 연구비 (백만원) 제2세부 : 에너지 절감형 용융로 설계 회재정제 공정 개발 및 - 고급 유리조성에 적합한 친환경 정제 공정 최적화 설계 개발 200 회재용융로에 필요한 마이크로파 플라즈마 - 비산용융에 최적 토치 개발 및 배치 구현 1,500 토치 개발 회재용융로 설계 - 다양한 토치배열에 따른 융융로 전사모사 를 통한 최적 설계 500 제1세부 : 폐탄 청청연료화 발전소 건설 폐탄 가스화 발전소 필요 부품 제작 폐탄/바이오연료 가스화 발전소 조립 - 플라즈마 토치와 가스화기를 포함한 가스 화 Pre- 및 Post-utility 제작 - 발전시설 제외한 가스화기(플라즈마 토치 포함) 및 Pre/Post-utility의 Integration 600 300 300 3,500 1,000 2차년도 2013 제2세부 : 에너지 절감형 용융로 건설 회재 정제 라인 제작 - 5톤/일 처리 capa. 제작 1,000 회재용융로 제작 - 용융로 제작 2,000 용융된 회재의 적용처를 - 용융된 회재 분석 및 보완 위한 분석 및 보완 1,000 제1세부 : 폐탄 청청연료화 발전소 건설 1 MW급 발전 설비 300 - 기구축된 가스화 설비와 발전 시설의 통합 설치 및 운전 ( 10억) 3차년도 2014 제2세부 : 에너지 절감형으로 용융된 유리화 물질의 산업화 용융된 유리화 물질의 산업화 * 발전설비에 10억정도 추가비용 예상. ** 기판제조 라인은 참여기업의 현금 및 현물 투입 예정. - 산업화 적용 가능한 용융된 유리화 물질 생산 및 공정 개발 1,000 ( 기업부 담금추가) 90
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.7. 주요 일정 연도 연구개발의 내 용 추진일정 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 연구비 (백만원) 비고 제1세부 : 폐탄 청청연료화 발전소 건설 75 kw급 마이크로파 플라즈마 최적화 600 스팀 플라즈마로의 바이오매스/폐탄 feeding 최적화 300 2012 가스화 Pre- 및 Post-Utility 최적화 제2세부 : 에너지 절감형 용융로 설계 300 회재정제 공정 개발 및 최적화 설계 200 회재용융로에 필요한 마이크로파 플라즈마 토치 개발 1,500 회재용융로 설계 500 제1세부 : 폐탄 청청연료화 발전소 건설 폐탄 가스화 발전소 필요 부품 제작 폐탄/바이오연료 가스화 발전소 조립 3,500 1,000 2013 제2세부 : 에너지 절감형 용융로 건설 회재 정제 라인 제작 1,000 회재용융로 제작 2,000 용융된 회재의 적용처를 위한 분석 및 보완 1,000 2014 1 MW급 발전 설비 설치 및 운전 제1세부 : 폐탄 청청연료화 발전소 건설 제2세부 : 에너지 절감형으로 용융된 유리화 물질의 산업화 용융된 유리화 물질의 산업화 300 1,000 91
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.8. 추정 개발비 (단위 : 백만원) 개발분야 개발내용 추정연구비 비고 폐탄 청정연료화 발전소 에너지 절감형 용융로 건설 - 1 MW급 PE-IGCC Plant 및 Pre/Post Utility 건설 무연탄 및 바이오매스 혼합 연구 바이오매스 확보계획 연구 4,800 *발전시설 제외 1,200 - 친환경 회재 정제 공정 개발 - 5톤/일 회재 정제 라인 설치 1,200-5톤/일 회재 용융로 DEMO Plant 건설 3,500 - 용융로 전사 모사를 통한 최적설계 - 용융된 회재 분석 연구 2,500 - 산업화 적용 가능한 용융된 유리화 물질 제조 생산 및 공정개발 총 연구비 13,200 * 발전 시설 구축에 10억 추가 비용 예상 기판제조 라인은 참여기업의 현물/현금 투자 3.9. 비즈니스 모델 개념도 : 총괄 <그림 Ⅲ-17> 사업의 비즈니스 모델 총괄 개념도 92
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.9.1. 비즈니스 모델 개념도 1 : 유리 원재료 Pre-form 판매 1) KCC 또는 대림 납품 2) Spec. tbd ; 3) 저가 - 현재 가격 2 ~ 4백만/ ton - 가격 advantage 4) 경제성 및 기업 참여 여부 불투명 <그림 Ⅲ-18> 사업의 비즈니스 모델 1 3.9.2. 비즈니스 모델 개념도 2 : 유리 원재료 Pre-form 판매 1) 고 부가가치 및 기업 참여 가능 2) 고순도 SiO2, 4 ~ 5 N 3) 기술적 어려움 - 많은 연구 기간 소요 예상 <그림 Ⅲ-19> 사업의 비즈니스 모델 2 93
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.9.3. 비즈니스 모델 개념도 3 : Polysilicone 판매 1) NFRI 특허 보유 2) 고순도 SiO2, 4 ~ 5 N; 3) 기존 Siemens process에 비해, 친환경 및 가격 경쟁력 4) 고가 & 국제가격 연동 (min. 25 $/ kg)에 의한 경제성 확보 가능 5) 성공 시, 대기업 참여 확실 6) 중간체 SiCl4 판매 가능 - 수입 대체 및 OCI; 7) 회재 정제 to SiCl4 - old chemistry 8) 핵심기술 - plasma를 이용한 친환경적인 poly Si 제조 기술 개발 다수 특허 존재 및 연구 필요 <그림 Ⅲ-20> 사업의 비즈니스 모델 3 94
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 3.10. 사후활용 방안 탄광지역에 환경오염요인으로 방치되고 있는 폐석과 다양한 폐기물로부터 활용이 가능한 바이오매스 자원을 첨단 플라즈마 토치를 활용한 기술로 전기를 생산 - 국가 저탄소 녹색마을 조성사업 기본계획(2009, 행정안전부)과 연계하여 탄광지 역 표준모델 개발 및 보급 가능(국가는 20년까지 전국에 저탄소 녹색마을을 600개 조성 추진) 탄광지역 에너지 자립마을 개념도 ` <그림 Ⅲ-21> 탄광지역 에너지 자립마을 개념도 95
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 탄광지역 에너지 자립마을 추진체계 1단계 2MW급 플라즈마 가스화 발전 플랜트를 조성하여 전기 생산 - 2MW 발전소 건설에는 약 50억원의 사업비 필요(중앙 및 지방정부 등 지원사업 추진) - 발전소 운영을 위해 200톤/월의 폐석과 약 500톤/월의 바이오매스 필요 - 도내 탄광지역 및 주변 일원에 우드팰릿 제조시설 입지 : 태백(3,600톤/연), 정선(7,200톤/연), 동해(3,600톤/연) 생산가능 2단계 생산된 전기를 지역주민에게 공급하여 에너지 자립마을 조성 - 생산량(운영효율 40% 가정) 2,000kwh 40% 24시간 30일 = 576,000kwh/월 - 플라즈마 소비 전력 : 약 26,000kwh/월 - 최종 생산 전기 : 550,000kwh/월(1,571가구 사용 가능 전력량) 4인 1가구 소비 전력량 : 350kwh/월 - 100가구 사용시 약 50,000kwh/월 가정하면 500,000kwh/월 전력 판매로 3,250만원/월 판매수익 창출 가능 3단계 생산된 전기 중 마을에서 사용하고 남는 전기는, 한국전력에 신재생에너지로 판매 하고, 발생되는 부산물은 유리산업의 소재로 활용 경제성 극대화 추진 96
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 마을기업 운영방식으로, 에너지 자립 마을 시범사업 추진 마을기업 운영방식으로 추진하며, 전기 생산 및 판매량에 대한 지역 소득화 를 실 현하여 탄광지역의 행복수준 향상 도모 시범사업 이후 탄광지역 내 마을 전역이 무상 전기를 사용할 수 있도록 사업의 지속적 확대 추진 4. 인력양성 기반 구축 4.1. 필요성 4.1.1. 현황 및 문제점 1989년 시행된 석탄산업합리화 조치로 인환 지역광산의 폐광 및 감산 시행으로 석탄산업에 종사한 대부분의 지역주민이 실직자로 몰락되었으며, 일자리를 잃은 탄광근로자들은 지역을 이탈하거나 업종을 변환하여 생계를 유지하기에 이름 그러나 과거 석탄산업 종사자들은 우수한 기술력과 노하우를 보유한 중요 인적 자 원으로, 광업 종사자들의 고령화와 지역 이탈 등은 석탄산업과 관련된 고급기술의 명맥을 유지하지 못하는 상황을 초래함 최근 석탄이 고유가와 원전사고 등으로 인하여 안정적 에너지원으로 재조명되고 있어 전 세계적인 석탄자원 확보 움직임이 활발해지고 있음 우리나라 또한 해외 광산 인수 및 개발 사업 영역을 확대하고 있으며, 이와 관련하 여 석탄산업 관련 신규 전문 인력 양성을 위한 20+60 프로젝트 를 추진함 97
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 정부의 20+60 프로젝트 는 석탄산업에 종사할 고급 채탄 기술자 양성 및 석탄자 원 확보를 위하여 60대의 숙련된 기술 인력과 20대 청년을 팀 단위로 묶어 각종 경영노하우와 탄광운영기술을 도제식으로 교육하는 것으로, 교육을 이수한 젊은 인력이 해외 석탄산업에 직접 진출하여 사업을 추진하고 확대하는 역할을 수행하 게 됨 4.1.2. 필요성 정부의 석탄전문 인력 양성사업 중 가장 중요한 일은 석탄산업 전문가를 확보하 는 것으로, 신규 인력양성을 위하여 전문 교육이 가능한 숙련된 전문 기술자의 채 용이 반드시 필요함 탄광지역의 과거 석탄산업 종사자들은 숙련된 채탄 관련 기술과 경험을 바탕으로 젊은 층에게 기술 교육 및 지도가 가능하며, 지역 내 가행탄광 및 관련 산업시설 은 관련 실무교육장으로 활용할 수 있는 여건을 보유함 따라서 탄광지역이 보유한 고급 기술인력 활용과 다양한 산업실무 가능의 지역여 건 등을 고려하여 지역 내 석탄아카데미를 설치, 육성하여야 함 세계적인 석탄에너지 활용도 증가와 향후 북한 석탄의 활용 필요성에 따라 석탄 산업을 계속적으로 유지 필요성으로 인해 정부의 석탄산업 경쟁력 제고 방안 (2011.9) 에서 필요성 제시 98
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 석탄아카데미 운영 - 정부계획 석탄개발에 필요한 전문인력(탐사, 채광, 분석, 환경 등) 양성 및 장비 개발 (석탄보일러 포함), 청정화 기술개발 - 몽골, 베트남, 인도네시아 등 후발 석탄산업 국가의 기술 연수생 및 해외 직접개발 탄광의 현지 근로자 교육 담당 - 탄광장비 제조업체(대부분 중소업체)와 기술협력 등을 통해 탄광 설비 및 장비의 현대화(채탄로봇 등)와 국산화 추진 정부, 지자체(시설 제공), 탄광업계(강사, 설비, 실습장 제공), 대학이 공동운영 - 석탄산업 퇴직 근로자를 활용하고 운영비는 강원랜드 수익금 활용 - 국내외 시추 탐탄 대행, 정책연구과제 수행, 개발 장비의 제조 및 판매 등 자체 수익사업 수행으로 운영비의 일부 자체 조달 4.2. 추진방향 4.2.1. 추진전략 석탄아카데미의 설치 및 체계적인 운영을 위하여 강원도 탄광지역개발과 내 석탄 아카데미 전담팀을 구성하여 지원하며, 도내 관련 연구기관 및 대학, 석탄협회 등 과의 긴밀한 협조체계를 구축함 탄광지역 내 기 조성된 시설(국민안전체험테마파크)이나 지역대학(강원대학교 삼 척 도계캠퍼스 등)을 교육시설로 우선 활용하고, 향후 사업 확대 시 신규시설 조 성하여 무리한 사업비 투자를 지양함 도내 대학이 교육프로그램을 수립하고 관련 분야의 강사를 제공함으로써 종합적 체계적인 교육체계를 마련함 - 전문 이론 교육은 교과목별 학과 내 교수, 강사진이 직접 수행함으로써 전문성 고취 99
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-14> 석탄아카데미과 연계가능한 지역 대학 현황 대학명 소재지 관련 학과 강원대학교 삼척캠퍼스 강원도 삼척시 - 공학대학 전 학과 - 인문사회과학대학 지역경제학과, 교양과정 강원대학교 방재전문대학원 강원도 삼척시 - 방재설비 전공, 재해방재 전공, 도시 환경방재 전공 - 광해 지질방재 전공, 방재관리 전공 강원대학교 도계캠퍼스 강원도 삼척시 - 응급구조학과 - 건설방재공학과, 방재안전공학전공, 재난관리공학 전공 세경대학 강원도 영월군 - 토목과, 소방안전구급과 지역 가행탄광을 실습장으로 활용하여 채탄 기술, 설비 운영 등을 직접 실습함으 로써 교육의 실무능력을 제고함 4.2.2. 기대효과 과거 석탄산업에 종사했던 지역 주민(고령자/퇴직자 등)이 기술 지도의 역할을 수 행함으로써 지속적인 지역 일자리 창출이 가능함 석탄아카데미가 양성한 신규 전문인력을 해외석탄산업 경영 및 기술전수분야에 채용함으로써 국가적 청년실업 문제를 해결함 석탄아카데미 참여를 위한 외부 인구 유입과 경제활동인구의 증가로 지역경제 활 성화를 실현함 탄광지역주민이 보유한 고급 채광기술 및 노하우를 젊은 인재에게 전수하여 석탄 산업에 대한 고급 기술과 노하우를 보존함으로써 아카데미 운영 인력을 지속적으 로 확보하여 인력 양성사업을 추진할 수 있음 관련산업의 기술개발을 통한 기업 유치로 일자리 창출 및 지역 소득 증대의 파급 효과를 기대할 수 있음 100
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 4.2.3. 추진방법 국비와 폐광지역개발기금 활용을 통한 아카데미 운영 지원 - 정기적인 아카데미 운영비(건물임대, 인건비, 사무비용 등) - 기숙사 마련 (지역 공가를 활용한 리모델링 공사, 기숙사 운영비 등) 향후 아카데미 자체수익사업 추진으로 운영비 일부를 조달 - 석탄 기술 개발과 관련된 학술연구용역과 지질조사, 시추, 시험 등의 대행사업 및 장비 제조 및 판매, 유지보수 등의 자체사업을 추진하여 수익 창출 정부 석탄아카데미 기획 2060프로젝트 기획 및 지원 관련 법규 및 규정 마련 강원도 +탄광 시군 교육시설 제공 아카데미 운영, 지원 도내 대학 관련분야 교육프로그램 수립 교육시설 제공 석탄업계 +석탄공사 강사, 실습장비, 실습장 제공 2060 해외사업단 운영 <그림 Ⅲ-22> 석탄아카데미 설립 방안 4.3. 석탄아카데미 관련 세부사업내용 4.3.1. 석탄산업 관련 전문교육 실시 아카데미는 해외 광산 개발 및 관련 기술에 관한 전문 지식과 기술 이론에 대하여 지역대학과 석탄공사의 분야별 전문강사를 초빙하여 직접 교육함 101
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-15> 석탄아카데미 전문교육분야 (예시) 교육분야 개발 타당성 평가 채광 및 광산 설계 지질조사 및 탐사 석탄분석 광산운영 광해 관리 및 방지 생산설비 개발 및 제조 청정석탄 기술 교육내용 - 해당국가의 법률, 정책 등을 검토하고 사업 추진의 경제성을 산출 - 도면 및 광산설계 전문 프로그램(3D)을 활용한 광산설계 기술 교육 - 탐사, 시추 기술, 토목지반조사, 환경물리 탐사 - 탄질분석 (수분, 회분, 휘발분, 유황 등의 성분 분석) - 광산경영, 현지 사업화 등 - 광산배수, 오염토양의 정화 및 부산물 처리, 폐광 대책 등 - 채탄설비, 설계프로그램 제작 및 운영 - 청정석탄개발, 플랜트 개발 등 미래 석탄에너지 활용 기술 4.3.2. 실습교육 지역 내 전직 광업 종사자가 교육생을 전담하여 실제 채광기술, 설비운용, 선별 및 운송 등의 전 과정을 실습 지도함 - 발파, 채광, 탐사 및 장비 운용실습 등 채탄에 대한 실질적인 기술 교육을 현장 에서 실시함 가행탄광 및 안정성이 확보된 폐광을 활용하여 실습장으로 이용함 <그림 Ⅲ-23> 석 석탄아카데미 실습 교육 정비 (예시) 102
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 4.3.3. 광산 안전교육 화약 취급 관리 교육 - 광산개발과 관련한 굴진, 발파, 지보, 채굴 등의 과정에서 요구되는 필수 안전 수칙 및 위험대처요령 등을 교육함 구호작업 교육 - 구급법 이론 및 실습, 호흡기 이론및 착장실습, 모의 갱도 훈련 실시 등 구호 작업교육과정을 개설하여 교육함 4.3.4. 공인자격증 취득 현재 석탄산업관련 국가기술자격검정은 한국광해관리공단에서 실시하며, 광해분 야와 자원분야로 나뉨 - 광해분야 : 2010년부터 시행, 광해방지기술사 및 광해방지기사 - 자원분야 : 2012년부터 시행, 광산보안기사, 광산보안산업기사, 광산보안기능사, 시추기능사 국가공인자격증 취득을 아카데미 수료 자격으로 하고 관련 산업체 채용 및 해외 사업단 참여기회의 필수조건으로 지정하여, 선별적인 인재 양성 수단으로 활용함 향후 채탄로봇운용, 광산설계프로그램 운용 등 해외탄광개발사업에 적용 가능한 기술자격증 제도를 추가 신설 도입함 4.3.5. 관련 R&D 육성 산업장비 개발 - 채탄로봇, 시추 탐사 장비 - 정밀 자원탐사, 지반안정성, 환경오염 부지 조사, 지질재해 평가를 위한 소프트웨 어 및 영상화 기술 등 탐사 시스템 개발 103
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 탄질 성분 시험 장비 - 품질 향상 및 효율성 제고를 위한 기술 연구 석탄 활용장비 개발 - 보일러, 온풍기 등의 난방장비 개발 - 연탄제조 성형 장비 - 채탄부산물 처리 장비 광해방지기술 개발 - 폐석, 광물찌꺼기, 침출수 및 갱 유출 오염수, 폐수 처리 기술 개발 - 채굴 후 지반 균열, 함몰, 붕괴 처리와 광업활동으로 인한 소음, 진동, 먼지 제거 - 산림 및 토지 훼손 복구 사업 등 채탄로봇 시추장비 관련 소프트웨어 개발 탄질해석기 <그림 Ⅲ-24> 채탄 관련장비 개발 (예시) 4.4. 에너지대학원대학교 세부사업내용 4.4.1. 에너지대학원대학교 개념 학부과정이 없이 대학원 과정만을 둔 대학교로 고등교육법 30조 특정한 분야의 전문 인력을 양성하기 위하여 필요하면 제29조제1항 2) 에도 불구하고 대학원만을 두는 대학(이하 대학원대학 이라한다)을 설립할 수 있다. 에 따라 설립 2) 1 대학(산업대학 교육대학 및 원격대학을 포함한다. 이하 이 조에서 같다)에 대학원을 둘 수 있다. 다만, 사이버대학은 교육여건과 교육과정의 운영에 대한 평가 등 대통령령으로 정하는 기준을 충족 한 경우에 한한다. 2 대학원에는 필요에 따라 학위과정 외에 학위를 수여하지 아니하는 연구과정을 둘 수 있다. 3 대학에 두는 학위과정, 연구과정 및 그 운영에 필요한 사항은 대통령령으로 정한다. 104
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 - 대학원대학교는 1996년 7월 최초설립. 교육부는 세계화 시대에 걸맞은 전문 인 력 양성을 목적으로 설립 운영기준을 마련. 현재 대학원대학교는 39개가 있으 나, 신학( 神 學 )을 전공으로 하는 대학원대학교가 가장 많으며 국제정책, 사회복 지, 법률경영, 외국어, 정보통신, 과학기술, 북한학, 상담학 등이 설립됨 캠퍼스 같은 외형적인 부문보다는 교수나 장비처럼 실질적인 교육 부문에 우선적 으로 투자하고 소수로 운영되는 특징을 보임. 입학정원이 대부분 최대 200명 미 만으로 운영 최근 원자력 분야 전문인력 필요성이 증가하면서 한국전력, 한국수력원자력, 한국 전력기술, 한전KPS, 한전원자력연료 등 5개사가 한국전력 국제원자력대학원대학 (KINGS, http://www.k-ings.ac.kr) 설립 - 특히 On Site 교육을 위해 4개의 원전 운영과 4기의 수출형 원전이 건설되는 고리원자력발전소 단지내에 위치하여 살아 숨쉬는 원자력산업 현장교육 구축 예정 동일한 비율의 국내(50명) 및 외국인(50명) 양성으로 글로벌 네트워크 구축 <그림 Ⅲ-25> 국제원자력대학원대학교 조감도 105
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 4.4.2. 주요 유사 사례 (1) 한국과학기술연구원(KIST) 학연 석 박사과정 연구를 주임무로 하는 KIST와 인력양성을 주 임무로하는 대학이 협동하여, 기존 의 석 박사과정과 차별화된 연구중심의 새로운 고급 기술인력을 양성하기 위한 프로그램 대학에서 기본교과목 이수. KIST에서 연구과제 참여와 학위논문연구 수행. 학생은 대학과 KIST가 공동지도 KIST 학연 석 박사과정의 장점은 현장중심의 연구개발 능력에 있음 - KIST의 첨단원천기술 연구현장에 젊고 참신한 인력이 유입되어 연구역량 강화가 이루어짐 - 산업계에서 첨단기술 개발을 주도할 이론과 응용력을 겸비한 고급기술 인력양성 - 다양한 연구경험이 축적된 연구능력이 산업현장에서 즉시 활용 가능한 - KIST가 수행하는 국책 첨단 연구사업에 참여한 인력을 산업계에 배출함으로써 정부출연연 구소의 연구 성과가 산업계에 활용 <그림 Ⅲ-26> 한국과학기술원 학연 석 박사과정 참여대학 현황 106
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <표 Ⅲ-16> 배출인력 현황 구분 93~ 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 총계 석사 487 76 90 105 113 110 117 113 99 95 56 1,461 박사 172 21 32 28 29 23 16 14 12 17 13 377 계 659 97 122 133 142 133 133 127 111 112 69 1,838 (2) 과학기술연합대학원대학교(UST) 21세기 지식정보화 사회를 이끌어 갈 신생융합기술분야의 이공계 전문인력 양성 을 위한 2003년 10월 설립 기존 이공계 교육기관과 차별화된 현장중심 교육을 통한 신생융합기술 분야의 실 무형 고급 석 박사 인재양성 - 29개 이공계 정부출연연구기관이 공동으로 설립한 교육기관으로 출연연구소의 연구인력, 첨단 연구시설-장비를 활용하여 현장중심 교육 실시 대전 캠퍼스를 중심으로 29개 정부출연연구기관을 캠퍼스로 활용 6,000여명에 이르는 박사급 연구원 중 우수인력 1,000여명을 겸임교수로 활용. 일반대학에서 운용하지 못하는 거대연구시설 및 특수장비 활용 가능. 기초 원 천 공공 부문의 대형 국책 프로젝트에 참여 - 전임교원 55명, 겸임교원 1,198명, 시간강사 65명, 초빙교원 13명으로 구성되고, 학생은 석 박사 574명(외국인 158명)으로 충분한 전문가 확보 UST 졸업생은 국가 산하 연구기관에서 실제 프로젝트를 수행한 경험에 따른 연 구개발 능력과 응용력 및 연구의 속도가 상당히 빠르다는 장점 보유. 대기업 등의 생산현장에서 높은 평가를 받음 107
강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 <그림 Ⅲ-27> UST 설립 개념도 및 조감도 (3) KAIST-창원대학교 인력양성 협력사업 중화학공업화의 거점인 경남이 점차 성장동력을 읽어감에 따라 경남의 제2도약을 위한 획기적인 신성장동력기반 구축을 위해 추진 경상남도, 창원시, KAIST, 창원대학교가 경남지역에서 우수인력양성을 위해 연구 개발 및 인력양성 협력사업단 설립 - 기계산업 혁신클러스터 조성, 지역사회 과학기술 역량의 획기적 강화, 글로벌 인재양성 인프라 구축 인력양성 협력사업은 3개 센터 운영을 통해 글로벌 인재 양성 추진 - 지속교육센터(Continuing Education Center) : KAIST 석사과정, 단기과정 * 경남지역 업체에 근무하는 Engineer의 업무능력 향상. 석사과정은 매년 50명 내외. 입학생 전원 전액 장학금. 입학자격은 경남소재 산업체 근무 엔지니어. 졸업요건은 KAIST 대전 본원과 동일 - 설계기술센터(Engineering Design Center) : 원천기술개발 및 공학설계교육 * 공학설계연구 및 교육시스템 구축을 통한 공학교육 및 설계 경쟁력 향상 - 신성장동력센터(New Growth Engine Center) : 신성장동력산업으로 육성 * 신성장동력 원천 설계기술 및 해양플랜트 설계기술 지원 108
Ⅲ. 강원도 청정석탄 에너지 클러스터 조성 방안 약 5,253억원의 사업비로 2019년까지 신성장동력산업 육성, 글로벌기업 R&D 센 터 등의 첨단과학 기술허브 조성 등의 사업을 추진하고, 이를 정부의 국제과학비 즈니스벨트의 핵심 거점으로 활용할 예정 <그림 Ⅲ-28> KAIST-창원대학교 인력양성 협력사업 개념도 및 조감도 4.4.3. 에너지대학원대학교 필요성 선진국보다 높은 대학진학률에도 불구하고, 현장에서 필요한 인력양성이 이루어지 지 않는 구조로 대학교육이 진행. 따라서 현장에 맞는 인력 양성을 위한 고등교 육의 변화가 필요한 시점임 <그림 Ⅲ-29> 우리나라 대학 현황 109