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이승우 지식경제부 부품소재총괄과 과장
신근순 기자
2011-07-12
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[청정화력] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||화력발전은 현재 전 세계 발전시장의 67%를 담당하고 있는 여전한 주요 발전원으로 시장규모는 2010년 기준 연간 120조원 규모에 달하며 연평균 2.5%의 성장률을 보이고 있다.그 중에서도 가스터빈 시장은 16조원 규모에 연평균 4.6%의 성장률을 보이고 있으며 100MW급 시장이 3조원, 200MW급 시장이 6.3조원 규모이며 GE, 지멘스, 알스톰, 미쓰비시중공업 등 4사의 시장점유율이 68%를 차지하고 있다.고온부품 시장은 연간 6.3조원으로 가스터빈 및 고온부품 시장은 전량 수입에 의존하고 있다.석탄화력발전 시장규모는 연간 97조원으로 신규 시장 규모는 연간 70조원이다. 이중 아시아 시장이 약 56조원, 지난해 국내 업체의 화력발전 수주실적은 약 12조원에 달한다.노후 설비의 개·보수 시장도 연간 27조원의 규모를 보유하고 있다.정부는 한국형 가스터빈과 고성능 고온부품의 국산화와 수출전략 산업화를 전략방향으로 하고 있다.100MW급과 200MW급 고온부품을 개발하고 해외 선진 기업과의 공동개발을 통해 설계기술을 확보함으로써 수출전략모델을 정립한다는 구상이다.특히 고온부품은 역설계를 통한 고성능 부품 개발을 추진한다는 전략이다.이와 함께 청정석탄화력발전 기술의 개발에도 힘을 쏟을 예정이다.이미 개발된 USC(Ultra Super-Critical)기술과, IMSC(Intergrated Mornitoring & Control System) 기술을 기반으로 노후 발전소에 고효율 초청정 전환기술과 스마트기술을 적용하고 무인자동화 운전기술과 700℃급 HSC 고효율 발전시스템을 개발할 계획이다.또한 부품소재 국산화율 제고와 중소기업 공급체계 구축도 추진된다.정부는 선진국의 탄소저감을 위한 청정연료 발전설비 수요의 증대와 개도국을 중심으로 일어나고 있는 대용량 저비용 전력 공급시스템에 대한 투자확대가 이산화탄소 감축에 대응하는 고효율 고청정 대용량 화력발전시스템의 수요를 증대시킨다고 판단하고 있다.이에 100~200MW급 가스터빈의 경우 해외 업체와의 모델 공동개발을 통해 100MW급 가스터빈 엔진과 200MW F급 대형모델 관련기술을 확보한다는 방침이다.또 가스터빈의 D·E·F급 고온부품 기술의 확보를 위해 블레이드와 베인, 연소기 개발을 추진하고 노후 석탄화력의 고효율화와 실증사업화를 위해 플랜트 사이클의 최적화 기술과 출력증강 모델을 개발할 계획이다.700℃급 HSC와 무인자동화 제어 기반기술 확보를 위해서는 대형 초합금 제조와 지능형 플랜트 진단 및 무선 VPD 시스템 개발을 진행한다.이를 통해 국내시장에서 실적을 쌓고 국내 기업의 경쟁력이 높은 해외 플랜트 사업에 연계해 제품을 공급하는 한편 기술이전 등을 통해 아시아 신흥 시장에 진출한다는 구상이다.이 같은 구상의 실현을 위해서는 가스터빈 공동개발을 위한 해외업체와의 기술제휴, 실증사업 주관 발전사 선정과 정부지원 확대 등이 중요한 요소가 될 전망이다.||청정화력발전의 사업화를 위해 정부는 한국형 가스터빈 및 고온부품의 개발을 추진한다.국내 실증으로 실적을 쌓는 가운데 100MW급은 틈새시장을 공략하고 200MW급은 해외 플랜트 EPC와 연계한다.또 고성능 고온부품 분야에 중소 전문기업의 참여를 유도하고 이의 개발을 통해 수입대체는 물론 수출산업화도 노린다는 계획이다.청정석탄화력발전은 노후 발전소 초청정 전환기술의 경우 500MW급 표준화력의 개장 실증을 추진하고 스마트 무인자동화 운전을 도입해 국내 화력에서 실증한 후 해외 BOT 사업에 진출한다.HSC 고효율 발전시스템은 국내화력의 신규 혹은 개장 설비에서 실증단계를 거칠 예정이다.신흥시장인 아시아 지역에 대해서는 기술이전을 통한 진출을 구상하고 있다.단기품목에서 한국형 100MW급 고효율 발전용 가스터빈은 선진사 제품 대비 90% 선까지 가격을 낮추기로 하고 2013년까지 개념과 기본/상세 설계를 마치고 소재개발과 부품제작, 터빈 조립은 2015년까지 마치고 풍력 가스터빈과 수력 가스터빈 하이브리드 발전시스템, 실증시험은 2030년까지 완료할 계획이다.복합화력 발전용 200MW급 가스터빈 개발은 시스템 집적기술과 축류 압축기, 저 질소산화물 연소기 냉각유로 설계를 2015년 이전에 마치고 50Hz급 제품의 연료 다변화 개발과 터빈 시험, 실증시험을 2030년까지 마친다는 방침이다.소재개발과 코팅기술, 부품제작 기술과 가스터빈 조립과 엔진성능 내구성 시험, 성능시험을 2015년까지 마치고 2020년 내에 실증시험을 완료할 것이다.가스터빈용 고성능 고온부품 국산화를 위해서는 1,300℃급 고온부품 역설계와 품질규격 설계기술 개발, 1,300℃급 고온부품 주·단조품 제작기술 개발, 고온부품 신뢰도 평가 설비 구축 및 기술개발에서 실증시험까지 2015년에 마치고 2020년까지 1,500℃급 이상으로 확대, 2030년 이전에 실증시험을 마무리지을 방침이다.노후화력발전소에 대한 초청정 고효율 전환기술 개발은 표준석탄화력 대비 출력 10%, 발전효율 2% 이상 향상과 이산화탄소 배출 5% 저감을 목표로 2012년까지 성능개선 설비 진단 및 평가 기술을 개발하고 2015년까지 주기기 출력 증강 모듈을 개발할 예정이다.성능개선 집적설계는 2012년까지, 교체용 주기기 부품제작은 2015년까지 개발해 2015년 전후로 실증시험을 완료한다.장기 품목인 700℃급 HSC 고효율 발전시스템 기술은 발전효율 50% 이상을 목표로 합금설계 툴을 2012년까지 개발하고 2015년 이전에 대형 초내열 합금 제조기술을 개발하고 설계기술 개발을 2015년 전후로 완료할 계획이다.같은 시기 소재물성평가와 시제품 제작까지 마치면 2020년 전후로 실증시험을 실시한다.스마트 기술 적용 무인자동화 운전기술은 현재 발전소 평균 가동률 대비 10% 이상 향상을 목표로 하며 조기성능 경보엔진 개발과 최적화 솔루션 패키지, 통합성능 시스템 실증을 2015년까지 마치고 2020년까지 스마트플랜트 운전시스템, 2030년까지 VPD 개발과 무인제어 실증을 진행할 예정이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[스마트그리드] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||1차로드맵에서 ‘전력IT’로 명명됐던 부분은 ‘스마트그리드’로 분야가 정리됐다.정부는 2030년까지 전력산업의 누적시장 규모가 1경5,000조원에 달할 것으로 예상하고 있다. 이중 발전시장이 7,500조원, 송·배전 시장은 7,500조원이다.스마트그리드 시장은 미국이 2009년 기준 23조5,000억원에서 2014년 47조원까지 성장할 것으로 예상되고 있으며 세계 시장은 2009년 76조2,000억원에서 2014년 188조5,000억원으로 팽창할 것으로 전망된다.특히 기후 변화 대응과 에너지 효율화, 신성장동력 창출 등을 목표로 선진국을 중심으로 시장이 확대될 것으로 예상되고 있다.우리나라의 경우 제주 실증단지와 K-MEG 사업 등 실증사업에 투자를 진행하고 있다.정부는 전 주기적 기술개발을 추진하고 내수 활성화와 해외시장 진출 지원을 통한 성장동력 창출 등으로 기술개발과 산업화를 지원한다는 전략이다.법·제도적으로는 선제적 관련법령 개정과 제도 보완을 추진하고 ‘지능형 전력망 구축 및 지원에 관한 특별법’ 제정 등으로 기반을 정비할 방침이다.제주 실증단지를 통해 성공모델을 조기에 창출하고 모델의 확산을 단계적으로 추진하는 한편, 기업투자를 활성화해 국민의 자발적 참여를 위한 유인책을 마련할 계획이다.||정부는 저탄소화를 위해 전기화 기술, 분산자원 기술, 신재생에너지 기술을 확보하고 지능화 기술, 에너지저장 기술, 에너지관리 기술 등을 통해 에너지 효율화를 달성한다는 구상이다. 또 실증기술과 전력 신기술 개발로 산업적 성장동력을 창출할 계획이다.
이렇게 확보된 기술을 가지고 국내 실증사업과 보급사업으로 내수 시장을 확보하고 해외 실증사업과 국제협력 사업으로 글로벌 시장에 진출한다는 구상이다.
문제는 현재 세계 시장에서 선진국 중심으로 경쟁이 치열해지는 가운데 역점 시장이 될 개발도상국 시장에 대한 체계적 접근 전략이 필요하다는 부분이다.
정부는 우선 제주 실증사업과 거점도시 운영을 통해 국내 보급을 확대하고 실적을 확보해 세계 시장에 진입한다는 사업화 전략을 그리고 있다.
제주실증단지 구축과 운영을 통해 신기술 검증을 완료하고 거점도시 구축 및 운영으로 스마트그리드를 조기에 보급하는 한편 한·미협력 등 양자간 협력을 통해 해외 실증사업을 추진한다.
국내의 경우 광역시급으로 보급 규모를 확대하고 스마트그리드 분야에 대규모 투자를 진행하는 국가와 상호인정 협력체결 등을 통해 무역 상 기술 장벽을 해소한다는 방침이다.
전략품목별로는 에너지관리시스템의 경우 2015년까지 설비 관리시템과 MDMS, PCS를 개발하고 최적 제어 알고리즘과 게이트웨이 개발을 완료할 계획이다. 이 기술을 기반으로 SG EMS(에너지관리시스템)를 확립한다는 전략이다.
전기차 충전시스템 분야는 2015년까지 충전인프라와 V2G(Vehicle to Grid) 시스템을 개발, 충전네트워크를 구축한다.
계량 분야에서는 대 수용가용 인프라구축을 2015년까지 마치고 이후 저압 수용가용의 개발을 진행하며 지능형 센서와 지능형 기기, 지능형 관리시스템을 2015년까지 개발하고 배전급 지능형 센서 개발로 이어 간다는 계획이다.
또 분산자원통합시스템은 2015년까지 소형 시스템 기술을 확보하고 이후 대형으로 확대해 나갈 방침이며 GW급 HVDC 시스템은 2015년까지 시스템 설계와 핵심부품 개발을 완료하고 이후 시험 및 평가기술 개발에 나선다.
스마트그리드 플랫폼은 2020년까지 아키텍쳐 개발과 보완을 마친다는 구상이다.
장기품목에서는 DC 시스템의 경우 수용가용 DC시스템을 2015년까지, DC배전을 2020년까지 DC 그리드를 2030년까지 개발하며 초전도 시스템은 2015년까지 송전급 초전도 기기를 개발하고 2030년까지 초전도 전력계통 기술을 확보할 계획이다.
스마트그리드의 실증사업은 2015년까지 지역 수준의 ‘스마트 커뮤니티’ 실증을 완료하고 2020년 시·도규모, 2030년 국가 규모로 확대해 나갈 예정이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[원자력] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||환경문제의 대두로 태양광, 풍력 등을 필두로 한 신재생에너지가 각광을 받고 있지만 전력 공급의 안정성과 경제성 부분에서 아직은 미흡한 부분이 많다는 것이 일반적인 평가다.이점에서 이산화탄소 배출량이 극히 적으면서도 대량의 전력을 싼 값에 공급할 수 있는 원자력은 가장 현실적인 대안으로 꼽히고 있다는 것이 정부의 시각이다.정부는 원자력 발전을 녹색성장의 주요수단으로 평가하고 ‘그린에너지’로 분류, 기술과 산업 개발에 더 힘을 실어 주겠다는 방침이다.현재 해외 선진 원전 공급사들은 경쟁력 강화를 통한 시장 장악력 확대를 위해 노력하고 있으며 최근 우리나라도 UAE에 APR1400 기종의 원전을 수출하기로 하는 등 국가 발전전략으로 원전 산업을 강력하게 추진하고 있다.단 최근까지 원자력 발전소 건설계획을 추진하던 미국과 중국에 움직임이 올해 일어난 일본 후쿠시마 원전사고를 계기로 다소 주춤하고 있는 부분은 눈여겨 봐둬야 한다.자연재해에 대한 원전의 취약성이 노출됐다는 지적에 안전관리와 규제 강화에 대한 목소리가 높아지고 있다.기본적으로 극히 위험한 방사성 폐기물을 배출할 수 밖에 없다는 점에서 ‘그린에너지’로의 분류자체를 문제시하는 시각이 상당수 있다는 점도 부담이다.더욱이 중국의 AP1000 건설과 CAP1400, CPR1000 노형을 개발해 향후 수출시장에서 경쟁자로 부상하고 있다.||정부는 현재까지 미자립 상태에 있는 RCP, 핵심코드 등 원전 관련 기술의 국산화로 선진국 기술 종속에서 탈피, ‘명품원전’을 개발해 국가 경쟁력을 강화하고 신개념 원전을 개발해 세계 그린에너지 시장을 선도하겠다는 목표를 제시했다.
내부적으로는 중소기업 및 연관산업 육성을 통해 산업체질을 강화한다는 전략으로 장수명 원전소재 및 터빈발전기용 소재 개발, 원전 기기 성능 인증 및 표준화 체계 구축을 추진할 방침이다.
또 EU-APR1400, NRC 설계인증, APR1000 개발 등 수출형 원전과 운영·정비기술 등 맞춤형 기술개발에 나선다.
최근 추세에 영향으로 안전성 향상을 최우선으로 추구한다는 전략방향도 제시됐다.
정부는 APR+ 표준설계와 미확보핵심기술, 1500MW급 명품원전 및 혁신적 안정성을 갖춘 신개념원전, 중소형 및 4세대 원자로 등의 개발을 통해 주력 수출산업화와 연관산업 육성, 양질의 고부가가치 고용창출, 그린에너지 시장 선도를 이룬다는 계획이다.
이를 통해 다양한 원전 라인업을 갖추고 맞춤형 시장에 접근한다는 것이다.
사업화전략은 단기적으로 기존노형의 플랜트 수출과 아울러 APR+ 기술을 개발하고 해외 DC를 취득하면서 장기적으로는 APR+의 명품화, 대용량 신개념 원전의 개발과 수출, 4세대 원자로의 실증이 추진된다.
지역별 국가별로 차별화된 종합 패키지 상품 브랜드로 진출한다는 전략으로 중소형 원전을 기존 상용원전과 병행해 수출 노형을 다변화한다.
노형 개발과 연계된 고성능 핵연료, 선진 핵주기 기술 및 첨단 운영기술 개발을 병행 추진해 국제 경쟁력을 제고하며 시장 수요에 따라 4세대 원자로의 개발 및 전략적 육성에도 나선다.
||단기품목인 수출맞품형 플랜트는 EU-APR1400과 APR1000 개발을 내년 중으로 완료하고 2015년 경까지 인증을 완료해 각각 유럽시장과 개도국 원전 시장에 수출을 추진한다.
미국 시장은 2015년 이전까지 APR14000 NRC DC를 획득해 수출을 추진할 계획이다.
APR+ 및 핵심기기는 2012년까지 APR+ 표준설계 인가를 마치고 이어 상세설계와 상용원전 건설에 나선다.
또 핵연료·RCP 등 핵심기기도 2012년 이전에 마치고 핵심기기의 상용원전 적용을 추진한다.
노심코드 인허가와 안전해석 코드 개발은 2012년까지 완료하고 2015년까지 안전해석코드 인허가를 마침으로써 국산코드의 상용화에 나설 방침이다.
중장기적으로는 중소형 원자로의 경우 2012년까지 스마트원전 표준설계 인가와 개발을 완료하고 시범건설과 수출에 착수하며 SMR 기술은 2015년 경 개발해 상용화에 나선다.
명품 원전 및 대용량 신개념 원전은 2015년까지 경제성과 건설성 향상 기술을 개발해 명품원전 개발을 추진하는 한편 내년까지 안전성 향상 타당성 연구를 마치고 안전성 향상기술 개발, 신개념 원전 기본설계, 신개념 원전 상용화 등으로 연이어 추진된다.
신소재·연료·기기·운영·정비 분야 요소 기술은 2013년까지 개발하고 2020년까지 제조기술을 개발해 2030년까지 신개념 원전에 적용할 방침이다.
4세대 원자로의 경우 SFR 핵심기술 개바로가 실증로 표준설계를 2020년 이전에 마치고 실증로의 상세 설계와 건설에 돌입하며 VHTR 핵심기술 개발과 개념설계도 2015년 전후로 마무리해 실증로 설계 및 건설로 연계한다.
김성준 기자
2011-07-05
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[히트펌프] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||지열과 공기, 폐열을 비롯한 각종 미활용 에너지와 저급 에너지를 이용, 냉·난방과 급탕, 공정용 등 고급 에너지로 전환할 수 있는 히트펌프는 대표적 비연소식 에너지기기로 열을 저온에서 고온으로 ‘퍼 올린다’는 뜻에서 ‘히트펌프(Heatpump)’라고 불린다.정부는 전 세계 히트펌프 시장을 지난해 기준으로 약 724억달러 규모로 파악하고 있으며 높은 이산화탄소 저감효과에 따라 해마다 5% 이상의 성장을 거듭하고 있다고 전했다.특히 50% 이상의 고성장을 이어오고 있는 보일러 대체용 히트펌프 급탕기를 비롯해 냉동-냉장-공조 일원화 시스템 등 적용 분야가 지속적으로 확대되고 있다.국내 24시간 연중무휴 SSM, 대형마트의 확장으로 냉동냉장 공조용 전력사용량이 증가하는 한편 소매점용 복합 시스템 시장 규모도 지속적으로 확대가 예상된다.국내 시장은 지난해 연간 1,000억원 규모로 추정되며 오는 2030년 6,000억원 규모로 성장이 전망된다.세계 시장도 지난해 예상치 연 3,000억원에서 2030년 3조원 규모로 급성장이 예상된다.도심 중대형 건물의 냉난방과 급탕 시스템, 축열기기 시장 규모의 확대가 예상되는 가운데 이에 대한 히트펌프의 대응이 필요하다는 것이 정부의 판단이다.중용량 ATW 히트펌프로 냉난방 및 급탕 시스템의 대체가 가능한 도심의 11층 이상 건물 7만3,000여동이 있다.일본의 경우 지난 2006년 조사에 따르면 히트펌프 축열식 공조시스템 약 2만6,000건을 도입한 바 있다.||정부는 고효율화 제품 개발로 기존 제품 대체와 국내시장을 방어하면서 수출상품 육성에 나선다는 전략이다.
냉장, 공조, 냉동을 패키지형으로 일원화한 히트펌프를 개발해 연간 에너지소비 30%를 절감할 수 있는 제품으로 국내와 해외시장에 대응한다는 복안이다.
중용량 ATW 및 다단 압축 히트펌프를 개발함에 있어 압축기 등 핵심기술의 국산화와 중대형 건물의 냉난방 시스템을 대체하는 것은 물론 산업분야에도 활용한다는 것이다.
또한 잠열축열식 히트펌프를 개발해 신 잠열축열재 원천기술과 신재생에너지 연계 기술을 확보하는 등 신개념 히트펌프 개발과 융복합 응용기술을 확보한다는 계획이다.
정부는 이 같은 전략방향에 따라 핵심사이클의 국산화와 원천기술화, 고효율 컴팩트 압축기 개발과 열교환기 성능개선, 총합 공조시스템 연계화, 신 잠열축열재 개발과 고효율 축열조 개발, 신재생에너지 연계 등의 기술과제를 해결하고 국내 실증을 통한 성능시험 및 신시장 개발에 나서는 한편, 국제 인증을 통한 해외시장으로의 공격적 접근으로 시장에 진입한다는 구상이다.
그러나 이미 선제적으로 시장에 진출해 있는 일본에 대한 대응이 시급하며 핵심 기술의 국산화와 수출경쟁력 확보라는 과제가 남아 있다.
또 비교적 큰 초기 비용으로 인해 수요가 저조할 우려가 있어 이에 대한 고민이 필요한 것으로 파악되고 있다.
||정부는 히트펌프의사업화를 위해 냉장·공조·냉동 일원화 히트펌프의 경우 소형 냉장과 공조 패키지 제품을 국내 시장에 보급해 실증을 거칠 계획이다.
이후 냉동까지 확장된 패키지 제품으로 수출경쟁력을 확보한다는 전략이다.
또 중용량 ATW 및 고온수용 다단 압축 히트펌프는 도심의 대형 건물용 냉난방과 급탕 시스템의 개축 시장을 공략하고 고효율화 및 다단화를 통해 산업용으로 확대 보급한다.
잠열축열식 히트펌프는 신개념 히트펌프 시장의 개척이라는 의미가 있다.
축열재와 축열조 등 원천기술 확보로 수출시장의 지배력을 확보한다는 복안이다.
품목별 개발 계획을 살펴보면 단기 품목에서는 냉장·공조·냉동 일원화 히트펌프는 2015년까지 중소형 냉장과 공조 일원화 시스템을 개발해 2030년까지 중대형 냉장·공조·냉동 일원화 시스템 개발로 연결시킬 계획이다.
또 2012년까지 고효율 압축기와 저착상 열교환기를 개발하고 그 시스템 운전기술을 2015년까지 개발한다. 여기에 2012년까지 착상방지 및 제상 기술을 개발하고 이어 2015년까지 다단 사이클 기술 개발을 완료해 두 기술을 기반으로 차세대 냉매 적용 기술을 2020년까지, 대형 히트펌프 시스템 용량 제어 기술을 2030년까지 개발한다.
||이와함께 소매점 관련 에너지 사용량 및 이산화탄소 배출저감 정책을 2015년까지 수립해 2030년까지 고효율 기기 이용에 따른 인센티브 제도를 시행할 예정이다.
중용량 고효율 ATW 히트펌프는 2015년까지 중용량 고효율 ATW 시스템을 개발하고 2013년까지 중용량 히트펌프용 압축기와 열교환기 및 부품기술을 개발해 2015년까지 시스템 집적과 신뢰성 확보를 완료한다는 구상이다.
장기 품목인 중용량 고온수 다단압축 히트펌프 시스템은 2015년까지 고양정 대응 다단압축기 기술을 개발하고 2030년까지 중용량 고온수용 다단압축 히트펌프, 다단 압축기 모듈화와 신뢰성을 확보한다.
또 고온조건 히트펌프 작동유체를 2015년까지 개발해 열교환기 파울링 방지 기술과 다기능 다용도 히트펌프 설계 기술을 2030년까지 개발할 예정이다.
잠열 축열식 히트펌프 시스템은 2012년까지 잠열 축열식의 열물성 연구를 마치고 2013년까지 전달물성 연구를 마친다.
같은 시기에 고효율 잠열축열 히트펌프 시스템 설계와 잠열축열조 단열기술 개발을 완료해 2015년까지 주택 및 중소형 건물용 잠열축열식 히트펌프와 동시 운전기술을 개발하고 2020년까지 중대형 건물용 잠열축열식 히트펌프, 2030년까지 신재생에너지 연계 축열식 히트펌프의 개발을 완료한다.
김성준 기자
2011-07-05
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[에너지 절약형 건물] 미래 책임질 신성장동력 녹색에너지
||세계 건설시장에서 그린홈·그린빌딩 기술의 비중은 지난 2008년 5%에서 2030년 60%까지 상승할 것으로 예상되고 있다.시장규모는 2007년 1,750억달러에서 2012년 7,690억달러에 달하고 2030년이면 7조1,090억달러 규모에 이를 것으로 전망되고 있다.유럽과 미국 등 주요 선진국은 10년 내에 제로에너지 건물을 보급한다는 목표아래 에너지절약형 건물 보급을 경쟁적으로 추진하고 있다.이미 미국은 2020년, 유럽의회가 2019년, 영국이 2016년, 독일이 2015년 제로에너지 주거용 건물 보급을 선언한 바 있다.단열효과의 측정값이 U값(U-Value) 1.0W/㎡K 급 고단열 커튼월과 창호, 0.15W/㎡K급 외피 제품이 단기시장을 주도할 것으로 정부는 내다보고 있다.주요 선진국들은 오는 2020년까지 U값 0.6W/㎡K급 커튼월 창호 및 0.10W/㎡K급 외피 제품의 개발을 추진하고 있다.선진국은 기술 성숙화 단계로 시장 주도권을 확보한 데 비해 국내는 이제 기술 자립화 단계에 있어 보급과 상용화 수준이 상대적으로 미흡한 상황이다.건물이라는 특성상 실증사업 등 국가주도의 제품 개발 및 상용화 추진 전략이 필요하며 융·복합 기술개발로 시너지효과를 창출할 필요가 있다는 것이 정부의 판단이다.정부는 제로에너지 건축기술에 대한 요구에 부응하는 초단열 커트월과 창호, 외피 단열 및 이를 활용한 융·복합 패키지 제품을 개발한다는 계획이다.국내에 그린홈 200만호, 고효율 공공청사 구현에 적용해 해외시장에서 고부가가치 건출 기술 패키지제품으로 시장에 진입한다는 전략이다.이를 위해 단기간에 집중적인 투자와 개발로 선진국 수준의 핵심 원천기술을 확보하고 이를 실증화 단계까지 이끌고 간다는 것이다.U값 1.0W/㎡K급 커튼월과 창호, 0.15W/㎡K급 외단열 시스템을 개발하고 건물의 전주기를측정하는 시스템을 개발해 GBR-랩을 구축한다는 방안이다.장기적으로는 세계 최고 수준의 패시브 건축기술을 확보하고 단계별 실증 적용 사업과 보급을 추진한다.||융·복합기술, GBR-랩 기술과 통합패키지를 통해 제로에너지 그린홈·그린빌딩을 구현해 세계시장에 진출한다는 구상이다.
정부는 친환경 저에너지 관련 첨단 신소재와 신공법, 원천기술에 대한 집중 개발을 추진해 초단열 원천소재와 시스템을 개발하고 원천소재의 제조 및 보급형 공정기술을 확보한는 방침이다.
또 개축(retrofit) 통합운영 시스템을 통해 국제 경쟁력 및 표준체계를 구축한다는 목표로 그린홈·그린빌딩의 건축기술 패키지 기술을 확보하고 에너지 관리 시스템과 신재생 에너지 및 건축기술의 융·복합 및 통합시스템을 개발해 건축기술과 에너지 기술의 융복합화와 최적화를 달성한다는 목표다.
이를 그린홈 200만호와 그린빌딩, 공공청사 효율화 프로젝트와 연계해 친환경 저에너지 기술의 적용을 촉진하는 한편, 의무화제도도 추진한다.
또한 원천기술과 융합기술의 설계, 시공, 운영 통합패키지를 통해 제로에너지 그린홈·그린빌딩 구현과 세계 시장 진출을 노린다는 복안이다.
정부는 에너지절약형 건물의 사업화를 위해 수입대체 및 수출상품 육성을 목표로 초고단열 원천소재, 신공법, 에너지 측정 및 관리시스템 개발, 개축(Retrofit) 랩 구축에 나선다.
초단열 소재와 신공법, 보급형 에너지센서와 에너지 제어프로그램 등이 그 예다.
또한 에너지관리시스템, 신재생에너지와 창호·외피 건축기술, 융복합 및 최적화, 제로에너지 그린홈과 그린빌딩을 구현해 세계 시장에 진출한다.
나노, 화학, 신재료, IT 등과 건출기술의 융·복합 네트워크를 구축한다.
그린홈 200만호 등 대규모 실증 프로젝트에 연계된 친환경 저에너지 기술의 보급을 촉진 및 지원하는 제도와 정책을 개발, 추진한다는 계획도 갖고 있다.
||품목별 개발계획을 보면 단기 품목인 상업용 건물의 고단열 커튼월·창호 시스템은 선진국 시장의 주력 품목과 동등한 수준의 에너지 성능을 확보한다는 목표아래 2015년까지 U값 0.8W/㎡K급 단열유리와 1.0W/㎡K급 커튼월 창호시스템을 개발한다는 계획이다.
이는 세계 수준의 커튼월·창호 에너지 성능 확보를 위해 2030년까지 U값 0.6W/㎡K급 유리·커튼월·창호 개발로 이어진다.
제도적으로는 2013년까지 제도와 정책적 지원을 강화하고 2013년 이후부터 테스트베드 구축에 착수해 2020년까지 실증지원을 완료할 예정이다.
또 신축 및 기축용 고단열 외피시스템 역시 초기에는 선진국 시장 주력품목 대비 동등수준의 에너지 성능 화복에서 세계 수준의 초단열 외피시스템 성능 확보로 이어진다.
이를 위해 λ 0.008급 고단열재와 U값 0.15W/㎡K급 외피시스템을 2013년까지 개발하고 λ 0.004급 단열재, U값 0.1W/㎡K급 외피를 2030년까지 개발한다.
건물의 전주기 에너지 측정 및 관리시스템은 에너지 측정 및 관리 시스템 설계 및 시작품을 2015년까지 제작하고 같은 시점에 성능 실증까지 완료해 2020년까지 상용화 기술 개발을 마무리 짓는 다는 계획이다.
레고형 그린빌딩의 레트로핏 랩(GBR-Lab)은 초기 레퍼런스 빌딩의 설계와 GBR-랩을 구축하고 후기에 GBR-랩의 운영 및 표준화, DB 구축으로 발전시킨다.
2015년까지 GBR-랩의 설계외 구축, 성능 실증과 제도개발을 완료하고 2020년까지 그 운영과 DB 구축, 표준화를 완료한다는 구상이다.
장기적으로 제로에너지 그린홈·그린빌딩 건설기술 패키지는 에너지자립형 제로에너지 그린홈·그린빌딩 건축기술 패키지를 개발 및 보급한다는 목표를 가지고 있다.
2015년까지 건축기술, BEMS, 신재생, IT 등 융합기술을 최적화 및 패키지화하고 성능실증도 같은 기간에 완료한다.
2030년까지는 제로에너지 건물 보급 및 해외시장 패키지 모델 개발과 테스트베드 구축을 완료한다는 계획이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[그린카] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||지구 온난화와 석유자원 고갈에 대응하기 위한 세계 각국의 자동차 배출가스 및 연비 규제가 강화되면서 친환경자동차인 ‘그린카’에 대한 관심이 높아지고 있다.EU는 지난 2008년 147g/km였던 이산화탄소 규제목표를 2012년 130g/km으로 상향 조정했으며 미국 역시 연비규제를 2008년 28.2mpg에서 2016년 35.5mpg로 높여 잡았다.미국, 일본, EU를 비롯한 세계 각국은 그린카 보급확대를 위한 개발지원과 구매 보조금지원 확대 등 그린카 산업 지원정책을 확대하고 있다.2020년 세계 전기차(EV)및 플러그인하이브리드 전기차(PHEV) 보급목표는 1,500만대 이상으로 전망되는 가운데 우리나라는 오는 2020년 내수 30만대, 수출70만대로 총 100만대의 전기차 생산 목표를 세우고 있다.정부는 지난해부터 그린카가 내연기관 자동차를 대체하기 시작해 오는 2030년이면 대부분의 신규차량이 그린카로 대체될 것으로 전망하고 있다.||2018년 전 세계 시장규모는 약 6,593억달러로 전망된다.핵심기술 개발과 보급확대를 기반으로 해외 그린카 시장에 적극적으로 진출해 오는 2015년 세계 그린카 시장 4대 강국에 진입한다는 것이 정부의 목표다.이를 위해 정부는 완성차업계, 부품업계, 인프라업계 등 관련 산업계와 정부·지자체간 협력을 강화한다는 방침이다.이를 통해 그린카 관련 업계와 정부의 긴밀한 협조로 해당산업의 성장동력화를 추진한다는 것이다.단기적으로는 전기구동 그린카의 조기 상용화를 위한 핵심기술 개발과 보급확대를 위한 충전인프라 기술 확보가 추진된다.주행거리 연장과 저가격화를 위해 핵심 공용 부품과 열관리 기술, 전기플랫폼 기술 개발이 추진된다.또한 전기 및 수소 충전인프라 구축을 위한 기술도 확보한다는 계획이다.중장기적으로는 혁신적 에너지 저장시스템의 개발 등 그린카 분야 차세대 핵심기술 개발 및 수소 연료전지 차량의 실용화 기반을 확보한다는 구상이다.엔진구동 차량과 가격경쟁을 할 수 있는 전기구동 그린카를 개발하고 상용화급 수소충전시스템의 표준화와 모듈화를 실현하는 계획을 갖고 있다.즉 PHEV, EV, 수소연료전지차량이라는 3대 전략방향을 위해 모터·인버터·플랫폼 등 핵심공용부품의 개발과 냉난방모듈, 폐열회수 등 열관리시스템, 차세대 고밀도 배터리 패키지, FCEV용 연료전지 시스템 등 주요기술을 개발하는 한편 충전 인프라를 구축하고 운영기술을 확보한다.이를 통해 고성능·저가격의 그린카 차량을 개발, 정부차원의 구매보조금 지급 관련법규를 개정해 국내시장을 정부주도로 형성한 다음 이를 기반으로 해외 시장에 진출한다는 구상이다.현재 이 같은 구상을 위해서는 급속한 그린카 확대에 따른 정부차원의 능동적인 대응 전략을 통한 세계 그린카 시장 선점과 실증단지 및 인프라 구축, 그린카 운행 등 그린카 활성화를 위한 관련 법제도 정비가 필수적인 것으로 분석되고 있다.사업화를 위한 정부의 기본 전략은 EV 플랫폼과 그린카 핵심부품의 ‘공용화’ 전략을 통해 저가격화를 실현한다는 것이다.EV 공용 하드웨어와 제어 플랫폼 개발을 통해 가격경쟁력을 강화하고 고효율 구동모터와 인버터, 냉난방 시스템의 공용화를 추진한다.또 정부와 지자체가 연계해 충전인프라 구축의 확대를 선제적으로 실시해 운영기술 확보를 통한 시장확대 여건을 조성한다는 방침이다.이를 통해 그린카에 더불어 인프라 기술까지 수출하는 ‘그린카 4강’ 도약을 목표로 하고 있다.||단기품목으로 분류된 그린카용 핵심 공용부품은 2012년부터 그린카용 비희토류 구동모터 및 인버터개발을 시작해 2015년에 완료하고 2030년까지 그린카용 구동모터 및 인버터의 신뢰성을 높이는 작업에 들어간다.
대전력·고신뢰성 전력반도체 모듈 개발도 2015년까지 완료하고 그린카용 전력반도체 고밀도 통합모듈 기술 개발을 2030년까지 마칠 계획이다.
올해부터 시작되는 보급형 국민전기차 EVP 개발은 2015년 완료, EV 용 차세대 통합 플랫폼 개발을 2030년 끝낼 방침이다.
열관리 시스템 부문에서는 내년부터 2015년까지 그린카용 최적화 열관리 기술을 개발, 2030년까지 차세대 통합 열관리 시스템을 개발하고 편의향상을 위한 그린카 난방 및 냉방 기술도 2015년까지 개발한다.
폐열회수용 TEG 소자 및 냉각모듈은 2015년까지 개발을 마치고 그린카용 열에너지 회수 기술은 2030년까지 개발을 마친다는 구상이다.
전기충전 인프라 및 운영 기술 부문에서는 완속 및 급속 전기충전기 및 인터페이스 기술 개발을 2015년까지 마치고 2030년까지 충전인프라 통합 운영관리 기술을 개발한다.
또 완속·급속 충전기 설치 운영 실증 및 충전소 설치 운영을 2015년까지 마치고 가정용 충전시스템, 급속 충전시스템, 교환서 등의 설치 운영을 추진한다.
장기품목에서는 차세대 고밀도 배터리 패키징과 고신뢰성 BMS 기술 개발을 2015년까지 완료하고 2030년까지 그린카용 차세대 대용량 장수명 에너지 저장시스템을 개발한다.
그린카용 재제조·재사용·재생·재판매 기술은 2015년까지, 차세대 배터리 신뢰성 평가 및 향상기술은 2030년까지 완성할 계획이다.
수소연료 전지차량 실용화 인프라부문에서는 수소스테이션 저가격화를 위한 상용화급(300N㎥/hr) 수소제조기술 개발을 2015년까지 완료하고 2030년 이전에 대용량 수소생산 및 공급시스템 기술을 갖춘다.
70MPa급 차량용 저장용기 및 수소충전시스템 기술은 2015년 이전에 완료해 초저가 저장기술 개발로 연계하며 수소충전 인프라 표준화와 모듈화 기술도 2015년까지 개발해 2030년까지 수소 스테이션 확대보급에 나선다는 방침이다.
2018년 전 세계 시장규모는 약 6,593억달러로 전망된다.
핵심기술 개발과 보급확대를 기반으로 해외 그린카 시장에 적극적으로 진출해 오는 2015년 세계 그린카 시장 4대 강국에 진입한다는 것이 정부의 목표다.
이를 위해 정부는 완성차업계, 부품업계, 인프라업계 등 관련 산업계와 정부·지자체간 협력을 강화한다는 방침이다.
이를 통해 그린카 관련 업계와 정부의 긴밀한 협조로 해당산업의 성장동력화를 추진한다는 것이다.
단기적으로는 전기구동 그린카의 조기 상용화를 위한 핵심기술 개발과 보급확대를 위한 충전인프라 기술 확보가 추진된다.
주행거리 연장과 저가격화를 위해 핵심 공용 부품과 열관리 기술, 전기플랫폼 기술 개발이 추진된다.
또한 전기 및 수소 충전인프라 구축을 위한 기술도 확보한다는 계획이다.
중장기적으로는 혁신적 에너지 저장시스템의 개발 등 그린카 분야 차세대 핵심기술 개발 및 수소 연료전지 차량의 실용화 기반을 확보한다는 구상이다.
엔진구동 차량과 가격경쟁을 할 수 있는 전기구동 그린카를 개발하고 상용화급 수소충전시스템의 표준화와 모듈화를 실현하는 계획을 갖고 있다.
즉 PHEV, EV, 수소연료전지차량이라는 3대 전략방향을 위해 모터·인버터·플랫폼 등 핵심공용부품의 개발과 냉난방모듈, 폐열회수 등 열관리시스템, 차세대 고밀도 배터리 패키지, FCEV용 연료전지 시스템 등 주요기술을 개발하는 한편 충전 인프라를 구축하고 운영기술을 확보한다.
이를 통해 고성능·저가격의 그린카 차량을 개발, 정부차원의 구매보조금 지급 관련법규를 개정해 국내시장을 정부주도로 형성한 다음 이를 기반으로 해외 시장에 진출한다는 구상이다.
현재 이 같은 구상을 위해서는 급속한 그린카 확대에 따른 정부차원의 능동적인 대응 전략을 통한 세계 그린카 시장 선점과 실증단지 및 인프라 구축, 그린카 운행 등 그린카 활성화를 위한 관련 법제도 정비가 필수적인 것으로 분석되고 있다.
사업화를 위한 정부의 기본 전략은 EV 플랫폼과 그린카 핵심부품의 ‘공용화’ 전략을 통해 저가격화를 실현한다는 것이다.
EV 공용 하드웨어와 제어 플랫폼 개발을 통해 가격경쟁력을 강화하고 고효율 구동모터와 인버터, 냉난방 시스템의 공용화를 추진한다.
||또 정부와 지자체가 연계해 충전인프라 구축의 확대를 선제적으로 실시해 운영기술 확보를 통한 시장확대 여건을 조성한다는 방침이다.이를 통해 그린카에 더불어 인프라 기술까지 수출하는 ‘그린카 4강’ 도약을 목표로 하고 있다.단기품목으로 분류된 그린카용 핵심 공용부품은 2012년부터 그린카용 비희토류 구동모터 및 인버터개발을 시작해 2015년에 완료하고 2030년까지 그린카용 구동모터 및 인버터의 신뢰성을 높이는 작업에 들어간다.대전력·고신뢰성 전력반도체 모듈 개발도 2015년까지 완료하고 그린카용 전력반도체 고밀도 통합모듈 기술 개발을 2030년까지 마칠 계획이다.올해부터 시작되는 보급형 국민전기차 EVP 개발은 2015년 완료, EV 용 차세대 통합 플랫폼 개발을 2030년 끝낼 방침이다.열관리 시스템 부문에서는 내년부터 2015년까지 그린카용 최적화 열관리 기술을 개발, 2030년까지 차세대 통합 열관리 시스템을 개발하고 편의향상을 위한 그린카 난방 및 냉방 기술도 2015년까지 개발한다.폐열회수용 TEG 소자 및 냉각모듈은 2015년까지 개발을 마치고 그린카용 열에너지 회수 기술은 2030년까지 개발을 마친다는 구상이다.전기충전 인프라 및 운영 기술 부문에서는 완속 및 급속 전기충전기 및 인터페이스 기술 개발을 2015년까지 마치고 2030년까지 충전인프라 통합 운영관리 기술을 개발한다.또 완속·급속 충전기 설치 운영 실증 및 충전소 설치 운영을 2015년까지 마치고 가정용 충전시스템, 급속 충전시스템, 교환서 등의 설치 운영을 추진한다.장기품목에서는 차세대 고밀도 배터리 패키징과 고신뢰성 BMS 기술 개발을 2015년까지 완료하고 2030년까지 그린카용 차세대 대용량 장수명 에너지 저장시스템을 개발한다.그린카용 재제조·재사용·재생·재판매 기술은 2015년까지, 차세대 배터리 신뢰성 평가 및 향상기술은 2030년까지 완성할 계획이다.수소연료 전지차량 실용화 인프라부문에서는 수소스테이션 저가격화를 위한 상용화급(300N㎥/hr) 수소제조기술 개발을 2015년까지 완료하고 2030년 이전에 대용량 수소생산 및 공급시스템 기술을 갖춘다.70MPa급 차량용 저장용기 및 수소충전시스템 기술은 2015년 이전에 완료해 초저가 저장기술 개발로 연계하며 수소충전 인프라 표준화와 모듈화 기술도 2015년까지 개발해 2030년까지 수소 스테이션 확대보급에 나선다는 방침이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[고효율 신광원] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||조명시장은 에너지 절감형 광원, 장수명 고효율 신광원에 대한 수요가 급증하고 있으며 기능적인 면을 넘어 심미적, 감성적, 인간친화적이면서도 IT 융복합 환경에 대응할 수 있는 다양성과 고기능성이 요구되고 있다.전 세계 조명시장은 2015년 약 1,460억달러 규모로 성장할 것으로 예상되며 이중 옥내용이 544억달러, 옥외용이 278억달러, 자동차용이 276억달러이며 이동형이 176억달러, 기타 용도가 186억달러 수준이 될 것으로 정부는 전망하고 있다.조명시장은 최근 100lm/W 이상 고효율 조명개발과 조명기술 융복합화를 통해 단순한 기존 조명 대체에서 IT융합형, 해양 조명 및 고효율 LED 조명으로 발전하고 있다.친환경 특성과 함께 광출력 등을 인공지능으로 제어할 수 있는 차세대 조명과 그에 적합한 다양한 광원 기술 개발이 주요 이슈로 떠오르고 있다.CDM, PLS, 무전극 형광램프, 에너지 절감형 조명제어 기술, LED 조명기기, CNT, UCD 등이 그 대상이다.에너지 절전화 시스템 조명으로 발전을 위해 LED 전구, LED 가로등, 다운라이트, 면발광 조명 등 고기능 LED 조명기기의 개발이 요구되고 있으며 고출력 제품군인 PLS, 무전극, CDM, UCD 제품도 동반성장할 것으로 정부는 예측하고 있다.정부는 이 분야의 성장을 위해 LED로는 극복하기 어려운 고출력 제품군의 신광원 시장에 대한 진출을 모색하고 있다.이를 위해 고효율 고연색성을 가진 무전극 HID 조명기기(PLS)에서 1~2kW급 이상의 고출력 제품과 특수조명용 수백W급 및 kW급 PLS 광전송 및 분산기술의 개발을 추진한다는 방침이다.또 스마트그리드 연계를 위한 표준플랫폼 적용시스템, 표준화 프로토콜 개발 등을 통해 스마트그리드 연계 지능형 조명제어 시스템을 구축한다는 계획이다.이와 함께 CDM, 무전극 형광램프 및 UCD 기술개발에도 힘을 기울이기로 했다.가격경쟁력을 확보하고 고효율 기술을 보완할 수 있는 보급형 LED 조명제품의 상품화를 통해 국내 기반시장의 창출과 확대에도 힘을 준다.또한 초저가·고신뢰성·초경량·대용량으로 집약되는 미래 LED 조명 시장을 선도할 경쟁력 있는 제품을 개발해 선제적으로 대응한다는 전략이다.나아가 신기술 선점에 의한 사업화와 국제표준화를 적극적으로 추진해 세계 시장을 선점한다는 구상이다.CDM 램프와 무전극 HID램프, 무전극 형광램프에서는 친환경, 고효율, 고연색성과 장수명을 달성할 수 있는 기술이 개발과제로 지적되고 있으며 고효율 초저가를 특징으로 하는 차세대 LED 조명기기는 낮은 가격과 신뢰성을 함께 갖춘 LED전구 개발과 초경량 LED 가로등 기술, 인간친화적 디자인 기술이 관건으로 꼽힌다.||또 CNT조명, UCD램프는 100W 이하 대면적 제품에서 효율과 연색성을 높이는 것이 과제다.정부는 이러한 주요기술의 확보를 통해 고출력 신광원 시장에 진입함으로써 에너지 절감을 극대화하고 광원별 조명기기의 경쟁력을 강화해 조명시장을 재편성하고 고연색성의 신광원이 결합된 시장을 선도한다는 전략이다.이같은 정부 전략의 성공을 위해서는 우선 고출력을 위한 방열설계와 EMI 등의 문제를 해결해야 하며 높은 부품소재 수입의존도 역시 넘어야 할 산이다.특히 국내 조명산업의 성공적 도약을 위해서는 용도, 목적별 신광원 개발과 보급이 필수적인 것으로 분석되고 있다.사업화 전략으로는 무전극 디밍 전원장치와 고출력 200W급 이상 고효율 무전극, kW급 방전등 대체용으로 240W급 UCD, 40~150W급 우수 조명 제품군의 개발과 확보가 제시돼 있다.품목별로 컴팩트메탈 핼라이드램프는 2013년 이전에 무수은 방전 및 아크관 기수을 확보하고 2015년 이전에 램프 양산기술을 확보할 계획이다.같은 기간 무수은 램프 구동 기술과 시스템 최적화 기술을 개발하고 시스템 실증과 표준화도 완료한다.무전극 HID램프(PLS)는 2012년 이전에 kW급 인버터 전원을 개발하고 이후 100W급까지 확대하며 2020년 경에 kW급 PLS모듈형 전원시스템을 완료할 예정이다.플라즈마 방전 최적화기술도 2013년까지 개발해 시스템 최적화 및 고효율화 기술과 광응용 기술 상용화를 2030년까지 순차적으로 진행한다.소재와 부품 분야는 2013년까지 제품과 파생기술 개발을 마치고 규격 표준화와 인증, 시범단지 조성을 2030년까지 완료할 계획이다.무전극 형광램프 시스템은 2013년 전후로 옥내용 제품의 시범보급, 기구설계, 전원장치 및 조광제어 회로 개발을 마치고 2020년경까지 공정자동화와 양산기술, 고출력 제품의 시범보급을 추진한다.에너지절감형 조명제어시스템에서는 2013년까지 에너지 절감 광원과 센서, 기구의 통합 최적화와 제어장치 개발을 마치고 에너지 효율 예측 조명 제어 기법 과 고효율 조명 솔루션 개발을 2030년까지 마무리한다는 계획이다.전력선 통신 등을 이용한 호환형 조명 제어 시스템 과 중양 집중형 제어시스템, TPORL반 조명 제어 솔루션 및 빌딩제어 호환형/표준화 제어 솔루션 개발을 마치고 이어 2030년까지 스마트그리드 호환형 조명 전력 제어 솔루션 개발을 완료한다는 방침이다.에너지 절감 표준화 기술 개발 및 평가사업은 2013년까지 완료하고 2030년까지 조명제어 표준화 평가 및 국제 조명 제어 표준화 사업으로 연계한다는 구상이다.||LED 조명기기 분야에서는 전방향(omnidirectional) 배광을 실현한 컴팩트 LED 연구개발을 2013년까지 마치고 2030년까지 초저가 고신뢰성을 확보한 보급형 LED전구와 실내 LED 조명시스템을 개발한다는 전략이다.
또 2013년까지 에너지 절감형 다운라이트와 면발광 LED 조명기기를 개발하고 2030년까지 눈부심을 개선하고 생체리듬에 조화된 인간친화형의 신개념 기능성 디자인 LED 조명시스템 개발을 마친다는 계획이다.
고용량 경량화 LED 옥외조명 개발은 2013년까지 마치고 대용량 500W급 초슬림 에너지 절감형 LED 가로등 시스템은 2030년까지 개발을 마칠 계획이다.
CNT조명은 2013년까지 600×600㎟급 대면적 양산기술, 2020년까지 1,000×1,000㎟급 초대면적 양산기술을 개발한다는 계획이다.
CNT 면광원의 고효율, 고연색성 기술은 2013년까지 개발해 CNT 면조명 시스템의 고효율, 고기능화로 연결한다는 방침이다.
또 대면적 CNT 면광원 양산용 장비기술을 2013년까지 개발하고 이어 규격 표준화 및 시범사업을 연결할 계획이다.
장기 품목으로 분류돼 있는 UCD램프는 2013년까지 핀 타입 상용화 기술과 40~120W급 제품의 장수명 나노세라믹기술을 개발하고 2020년까지 kW급 대체용의 150~240W급 UCD램프 개발을 완료한다.
전자식안정기 효율 고도화와 UCD 램프 양산용 장비기술도 2013년 개발해 고효율·고연색성 구현 기술 개발로 연계하고 향후 식물재배, 집어등 군수용 등의 특수용 UCD 램프를 제품화한다는 구상이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[에너지저장] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||에너지저장 시장은 현재 태동기에 있으며 세계 각국의 기업과 정부를 중심으로 연구개발과 함께 다양한 경제적인 모델이 검토 및 실증과정을 거치고 있다.더구나 석유자원의 고갈과 온실가스 감축을 위한 신재생에너지의 보급 확대, 스마트그리드와 같은 미래 전력망 사업의 본격 추진은 향후 에너지저장 시장의 급속한 성장을 예고하고 있다.정부는 전력계통용 에너지저장 시장의 경우 오는 2015년 이후 수요가 급증해 2020년에는 약 412억달러 규모의 시장을 형성할 것으로 예상하고 있다.정부는 단기적으로는 초기 에너지저장 시스템 시장의 선점을 위해 기술확보가 시급한 저장장치 기술 개발과 시스템 경쟁력 확보를 위한 운용기술, 실증사업에 집중적인 지원을 추진한다.특히 에너지저장 장치의 핵심 부품소재의 국산화 개발에 초점을 맞출 예정이다.||중장기적으로는 기존 에너지저장 시스템 시장의 경쟁력을 높이기 위한 핵심 부품소재 개발과 미래 에너지저장 신기술에 대한 전략적 지원을 계획하고 있다.
또한 관련 기업의 내수 확대 및 수출을 통한 매출증대, 산업육성을 통해 녹색에너지 산업의 국내 시장 창출과 해외 에너지저장 시장 선도, 에너지 효율 향상과 이산화탄소 저감 효과로 인한 사회적 비용 감소 등의 효과를 기대하고 있다.
정부는 조기 상용화 제품의 단기 집중개발을 위해 에너지저장장치의 상용화 기술과 저가화 기술이 필요하며 시장선도를 위한 실증사업을 위해 효율적인 운용 및 실증기술의 확보가 필요한 것으로 진단하고 있다.
||또 신재생에너지 저장시스템의 원천기술을 확보해야 장기적인 기술 개발 지원을 통한 미래 기술 선도가 가능할 것으로 보고 있다.
이를 통해 국내 실증과 운용기술을 개발하고 적극적인 해외시장 공략에 나섬으로써 2020년에는 전력 저장기술 분야에서 세계 3대 강국 중하나로 도약한다는 목표를 세우고 있다.
그러나 현재 리튬이온전지(LiB) 이외에는 에너지저장기술에서 해외 기업에 대한 열세를 면치 못하고 있으며 대규모 실증 사업의 경험이 부족하다는 점은 극복해야할 과제다.
정부는 조속한 기술확보와 에너지저장 업체와 시스템 업체, 전력 사업자에 이르는 포괄적인 컨소시엄 구성으로 기술개발 기간을 단축하고 시너지효과를 창출한다는 전략이다.
초기 시장 진입을 위해서는 실증단지 조성과 산업육성 방안을 마련하고 중장기적으로 고효율, 고에너지 밀도, 초저가의 에너지신기술을 선점한다는 방침이다.
||품목별로 살펴보면 전기자동차용 에너지저장시스템에서는 전고체전지 기술을 2015년까지 개발해 2030년까지 고에너지 밀도 전고체전지 기술을 확보할 계획이며 회생에너지 저장 시스템도 2015년까지 개발 2030년까지 거대용량화 기술을 개발한다.
전략품질 향상용(단주기) 에너지저장 시스템은 MW급 LiB 전력저장시스템, kW급 EDLC 계통안정화시스템, 고출력·고성능 플라이휠 에너지저장시스템(FESS)을 2015년까지 개발하고 이후 2030년까지 각각 고기능 LiB 전략저장기술, MW급 계통안정화 시스템, 스마트그리드용 FESS 기술로 연계한다는 계획이다.
장주기 시스템에서는 NaS 전지와 시스템, 고출력·고에너지밀도 RFB, 비단열 압축공기저장시스템(CAES) 등을 2015년까지 개발하고 각각 저가 NaS 전지기술, 장수명 저가 RFB기술, 고효율·장수명 CAES 기술로 발전시켜 2030년까지 개발을 완료한다는 구상이다.
실증 및 운용기술에서는 ECM 기술과 SPMS 기술을 2015년까지 개발하고 2030년까지 전력러래체계 연동기술을 확보한다.
테스트베드 설계와 수용가용 에너지저장장치 실증, 계통운영 실증도 오는 2030년 마무리할 계획이다.
장기적으로는 2013년 이후 전기차용 차세대 에너지저장 시스템인 Li/공기 전지 기술과 나노하이브리드 EDLC 기술 개발에 착수해 2030년까지 마무리할 계획이며 저온 작동형 Na 기반 전지시스템과 고기능 RFB시스템, 고기능 단열 CAES 시스템등 전력저장용 차세대 시스템도 같은 기간 개발을 진행한다.
김성준 기자
2011-07-05
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[청정연료] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지:
||친환경 저공해 연료의 수요가 사회·경제적, 정책적으로 팽창되는 가운데 청정연료로 분류되는 무공해 또는 저공해 연료 사용기술의 개발과 상용화가 주목받고 있다.정부에 따르면 합성석유의 경우 오는 2035년까지 시장의 지속적인 성장이 예측된다.지난 2007년 21만배럴 수준이던 1일 생산량은 오는 2035년이면 416만배럴까지 크게 확대될 것으로 전망되고 있다.여기서 CTL은 16만에서 331만배럴로 GTL은 5만에서 85만배럴로 증가할 것으로 추산됐는데 청정연료 기술은 상용기술의 접근성이 제한적이지만 플랜트 시장규모는 상당히 큰 편이어서 향후 25년간 플랜트 시장규모가 395조원에 달할 것으로 정부는 보고 있다.특히 선상에서 천연가스를 합성석유로 전환하는 GTL-FPSO 기술은 국내 조선산업과 연계할 경우 국내 기업의 소유가 가능한 중소형 천연가스전을 활용하는 등 큰 부가가치의 창출이 기대된다.매장량이 풍부하고 저렴한 저급 석탄 자원을 고효율의 연료로 전환시키는 가스화기 기술 확보를 통해 석탄 자원의 활용을 확대해야 한다는 것이 정부의 판단이다.단 대규모 투자가 요구되고 신뢰도가 높은 기술을 확보해야 하는 과제가 있으며 원료 석탄과 천연가스의 수급도 신경써야될 사안이다.정부는 최단기간 안에 시장 진입이 가능한 핵심 단위기술 확보에 주력한다는 방침이다.저급탄 가스화기 개발을 통한 석탄전환사업의 경제성을 확보하기 위해 저급탄 가스화 기술과 저급탄 정제·검증 기술과 신기술의 접목을 개발기간을 단축하겠다는 것이다.||또 합성천연가스(SNG) 기술을 확보해 경쟁력을 강화하고 천연가스 이용기술에 대한 핵심 원천 기술을 확보한다.
먼저 GTL 공정의 실증화를 통한 사업화와 아울러 GTL-FPSO 통합설계를 위해 조선사와 전략적 공동연구를 추진한다.
또 F-T 합성기술에 대한 통합 개발 및 가스화기·리포머 등과의 연계도 실증을 거쳐 상용화 한다는 전략이다.
특히 저급탄 가스화기와 연계된 CTL 공정의 상용화가 주목을 받고 있다.
정부는 저급탄 개발을 전략방향으로 하는 석탄과 중소규모 및 비재래 가스전의 개발을 추진하는 천연가스로 저급탄 가스화 기술과 석탄 SNG합성, 합성석유, 마이크로 반응기 및 모듈형 촉매, GTL-FPSO 등을 주요기술로 선정하고 최단기 사업화가 가능한 핵심 단위 기술부터 확보해 2015년까지 실증운전 2020년 이후 상용플랜트 건설과 기술 수출, 시장진입을 추진한다는 목표를 세우고 있다.
정부는 실증설비에 대한 기술검증을 통해 단계적으로 시장에 진입한다는 전략이다.
우선 실증급 1호기의 국내 건설과 국내 시장 적용을 통한 기술검증과 함께 기술 실증을 통한 기업 참여 및 상용화도 추진한다.
2030년 상용화 이후 국외 플랜트 시장 점유율 12%를 확보할 것으로 정부는 기대하고 있다.
||또한 자원보유국과의 공동사업을 추진해 현지에서의 실증설비 개발을 통해 설계, 운전 및 EPC 능력을 확보한다.
아울러 핵심공정에 대한 기술 라이선스를 확보, 이미 보유한 FPSO 설계기술과 컴팩트 GTL기술을 접목한다는 방침이다.
품목별 개발계획은 단기품목에서 저급탄 가스화기는 2015년까지 도입기술 기반의 국내 실증을 추진해 2020년에는 상용제품 개발을 완료하고 저급탄 가스화기 성능 혁신 및 실증설계도 2013년에 마무리해 2015년까지 실증을 마치고 2020년 상용설비 해외건설, 2030년까지 라이센스 확보와 수출산업화를 추진한다는 계획이다.
또 저급탄광에 대한 개발과 투자를 지속적으로 수행한다.
석탄 SNG 합성기술은 합성촉매와 공정실증 기술개발을 2015년까지 끝내고 2020년까지 상용 SNG 합성공정 설계 기술을 개발한다.
실증플랜트도 2015년까지 완료하고 2020년까지 석탄 SNG 상용설비 건설, 2030년까지 라이센스 확보와 EPC를 추진한다는 방침이다.
F-T 합성 액화기술은 15bpd CTL 액화공정을 올해 안으로 완료하고 2015년까지 저급탄 가스화기 이용 300bpd 액화 데모 플랜트를 개발, 2020년까지 수천 bpd급, 2030년까지 수만 bpd급 통합공정을 개발할 예정이다.
||GTL은 1bpd급 GTL통합 공정 개발을 내년까지 마치고 100bpd급 GTL 통합공정을 개발, 2020년 합성석유 시장에 진입하고 2030년까지 플랜트기술을 수출한다는 목표다.
또 청정연료 테스트베드를 구축해 2015년까지 운영하고 2030년까지는 합성석유를 생산하는 대표 에너지기업을 설립한다는 방침이다.
장기품목에서는 모듈형 GTL기슬에서 0.1bpd급 마이크로 채널 리포머와 F-T 개발을 오는 2015년까지 완료하고 데모급 기술 개발은 2020년까지, GTL-FPSO적 적용기술 개발은 2030년까지 진행한다.
GTL-FPSO의 경우 올해까지 타당성 조사를 마치고 2015년까지 FPSO 개념 및 기본설계를 개발해 2030년까지는 한계 가스전을 이용한 GTL-FPSO 상용제품을 개발할 계획이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[CCS] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||지구 온난화의 주범으로 이산화탄소가 지목되고 있는 가운데 전 세계 에너지 사용량의 지속적인 증가로 화석연료 소비 역시 동반 증가세를 보일 것으로 예상되고 있다.오는 2050년 이산화탄소 배출량은 620억톤에 달하고 이중 총 480억톤이 각종 기술에 의해 감축될 것으로 예상되는데 국제에너지기구는 그중 20% 정도를 CCS기술에 의존해야 할 것으로 보고 있다.EU, 미국, 중동 등에서는 2017년 이후 CCS 상용화가 추진되는 등 미래 화력발전 시장에서 국내 기업이 생존하기 위해서는 CCS 기술력을 보유가 필수적일 것으로 관측된다.현재 CCS 해외 시장은 2015년 초기 시장이 형성되기 시작해 2020~2030년 사이에 OECD 국가를 중심으로 신규 화력발전의 90% 이상에 CCS 기술이 보급될 것으로 전망되고 잇다.화석에너지의 사용증가는 물론, 발전·제철·시멘트·정유·석유화학 등 기간산업의 청정화를 위한 유일한 대안으로 CCS가 떠오르면서 해당 기술의 중요성이 증가하고 있다는 정부의 판단이다.국내에서는 2020년 BAU 대비 30% 감축 목표를 달성하기 위한 실질적인 감축방법으로 CCS 기술의 중요성이 높아지고 있다.2013~2017년까지 국내에 신규로 건설되는 화력발전 111GW에 CCS 기술이 적용되기 시작할 것으로 전망되고 있으며 상용화 시점인 2020년에는 약 2조6,000억원 규모의 시장을 형성할 것으로 정부는 보고 있다.정부는 실증 저장소 및 국제협력을 통한 관련 기술의 조기 확보를 통해 소규모 실증 저장소와 대용량 상업규모 저장소를 갖춘다는 목표다.또 이 분야의 국제 인지도를 확보하기 위해 1만톤급 포집·수송·저장의 통합 실증을 통해 CCS 전주기 기술을 완성하고 100만톤급 통합 실증으로 상용화 역량을 갖춘다는 구상이다.특히 CCS 전체 비용의 80%를 차지하는 포집비용의 대폭적인 절감을 위한 핵심기술 개발을 병행 추진한다는 계획이다.||2012년 기준 1CO₂톤당 30달러로 예상되는 포집비용을 2020년 20달러, 2030년 10달러 수준으로 낮춰간다는 전략이다.
정부의 시장진입 전략은 실증으로 신뢰성을 확보해 초기 단계인 국제 CCS 시장을 선점하고 저비용 핵심기술을 개발해 시장을 확대한 다음 포집·수송·저장을 연계한 상용화 기술을 조기에 확보한다는 것으로 요약된다.
이를 위해서는 포집 플랜트의 설계 및 운영기술, 비용을 혁신적으로 절감한 포집기술, 저장소탐사·시추·수송 기술과 함께 저장소 통합 유지관리 기술이 확보돼야 한다.
현재 세계 CCS 시장은 EU와 미국 등 선진국의 CCS 기술 개발이 가속화 되고 있어 경쟁체제 돌입의 가능성이 점쳐지고 있으며 이산화탄소 실증 저장을 위한 저장소의 조기 평가와 확보가 관건으로 분석되고 있다.
정부는 CCS 산업의 사업화를 위해 발전사와 건설, 중공업계의 컨소시움 형태로 실증사업을 추진, 실적을 쌓은 다음 세계시장으로 진출하는 그림을 그리고 있다.
대규모 통합실증의 규모는 100MW급으로 상정돼 있으며 필요에 따라 EU ZEP 프로젝트에 참여할 방침이며 실증 이후에는 민간 주도로 300MW급 이상의 상용플랜트 사업화를 추진할 계획이다.
||또한 국제 공동 연구와 협력 체계를 강화한다.
저장소의 조기 확보와 저장 기술 도입을 위해 CSLF, IEAGHG, APP 등 국제기구와 긴밀한 협력체계를 구축하며 포집·저장 기술에 대한 국제 사회의 검증과 CCS 강국으로서의 브랜드 및 신뢰성 확보에 나선다는 전략이다.
품목별로 계획을 살펴보면 단기품목인 연소후 포집공정기술은 내년 중에 아민 흡수제 성능 최적화와 고체 건식 흡수제 생산을 완성하고 2015년 이전에 10MW급 플랜트의 공정기술과 운전최적화를 완료해 2020년까지 100MW급 이상의 대규모 통합실증을 완료한다.
연소전·연소중 포집공정의 경우 2020년 전까지 연소전 습식 흡수제 개발 및 3MW급 실증, 순산소발전 시스템 구성 최적화 및 운영기술과 100MW 실증을 마치고 2020년까지 100MW급 이상의 대규모 통합실증을 마친다.
이산화탄소 탐사 및 시추, 수송기술에서는 2015년 전에 저장소 선정을 위한 정밀탐사기술을 확보하고 이후 저장소를 확정, 저장플랜트 건설과 주입을 2020년까지 마칠 방침이다.
방향성 제어시추 및 주입정 설계 기술을 2013년까지 개발하고 그 실증은 2020년까지 완료한다.
수송선 파이프라인과 액화시설 설계 기술은 2013년, 그 실증은 역시 2020년까지 완료한다.
또 이산화탄소 저장 통합 유지 관리시술의 경우 저장소 운영기술 개발 및 실증, 지구물리 모니터링 기술, 수리지화학 모니터링 기술을 2013년 전후로 개발하고 해당 기술의 실증을 2020년까지 완료해 CCS 상용화를 2030년까지 마친다는 구상이다.
장기적으로 추진되는 포집비용 절감 기술의 경우 2020년까지 이온 액체 흡수제 개발, 이산화탄소 흡수 분리용 이온성 액체활용 분리공정 연구, 초다공성소재 설계·제조 및 HT기술 개발, 벤티규모 생산기술 개발, MOF 복합화 및 대량생산을 마치고 MOF 흡착 시스템을 2030년까지 완료한다.
하이드레이트 이용 이산화탄소 분리단위 공정과 벤티규모 시스템은 2020년까지 개발하고 파일럿규모 시스템을 2030년까지 개발할 계획이다.
또 0.3MW급 연소전 시범설비, 3MW급 실증설비를 차례로 구축하고 2030년까지는 300MW급 실증시스템을 구축한다는 방침이다.
50kW급 CLC는 올해 안에 구축하고 2013년까지 200kW, 2020년까지 1~10MW, 2030년까지 10~1000MW급으로 규모를 점차 확대해나갈 예정이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[바이오연료] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||유기성 폐기물에서 산출되는 바이오가스, 식물성 유지를 원료로 하는 바이오디젤, 바이에탄올 등 바이오연료는 중장기적으로 온난화 대응의 가장 실질적인 수단으로 인식되고 있어 향후 지속적인 성장이 예상된다.정부는 오는 2050년 기준 수송부문 총 에너지 소비의 25%를 바이오연료가 메워줄 것으로 예상하고 있다.바이오연료 시장은 내년부터 구송용 바이오연료 의무사용제(RFS) 시행이 검토 중에 있으며 정부는 2030년까지 국내 수송용 바이오 연료 500만TOE를 보급한다는 목표를 세우고 있다.||현재 미국, 일본, EU, 중국 등이 각국 정부의 대규모 지원 하에 바이오연료 기술 개발과 실증 사업을 추진하고 있어 시장선점을 위한 기술경쟁이 심화되고 있다.거기다 바이오연료는 원료수급의 불안정성과 비교적 낮은 경제성, 차세대 바이오연료 관련 국내 독자 기술의 취약성 등이 넘어야할 과제로 지목되고 있다.정부는 바이오연료 산업의 발전전략으로 비식용 원료에 기반한 바이오연료 산업화를 위해 돌파기술과 원천기술 확보가 시급한 것으로 판단하고 있다.다양한 원료로부터 석유계 수송연료를 대체하는 바이오연료 생산관련 기술의 국산화와 공급체계 완성으로 신성장동력원으로의 바이오연료 산업 창출을 목표로 하고 있다.또한 조기에 시장 진입이 가능한 바이오가스, 바이오디젤, 바이오부탄올, 비알콜계 탄화수소를 중심으로 상용화기술 확보에 주력한다는 방침이다.아울러 바이오매스 원료가 풍부한 적도 부근 국가와의 전략적 기술 개발로 추격형에서 선도형 산업으로 육성한다는 것이 정부의 구상이다.정부는 리그닌, 셀룰로즈 분리기술 및 고효율 당화효소 국산화를 통해 비식용 원료 활용에 의한 원료 수급 안정성 제고와 가격 경쟁력 강화를 추진한다.||또 조기에 시장진입이 가능한 바이오연료 시장창출을 지원하기 위해 바이오가스, 바이오디젤, 바이오부탄올 관련 시스템의 최적화 기술을 개발한다는 계획이다.
알콜계 및 비알콜계 고탄소 바이오연료 생산 미생물 재설계 기술로 석유계 연료와 유사한 구조의 탄화수소형 바이오연료 개발에 나선다.
이를 통해 내수시장 강화와 함께 수출 주도형 산업으로의 육성을 추진하면서 다양한 응용분야에 적합한 바이오연료 제품을 개발, 가장 경쟁력 있는 수송용 바이오연료 개발을 통해 세계 시장을 선점한다는 전략이다.
정부는 바이오연료 산업의 사업화를 위해 중소·중견기업 중심의 바이오연료 공급체계를 완성하고 바이오연료의 특성별 독자 비즈니스 모델을 수립할 방침이다.
또 RFS 및 정부의 실증·보급사업에 대한 기업의 적극인 참여를 유도 이를 활용할 수 있도록 할 계획이다.
이 같은 성과를 원천 및 돌파기술 개발에 의한 시장선점으로 연결한다는 것이 정부의 밑그림이다.
정부는 단기품목으로 해양 및 목질계 바이오매스의 전처리공정에서 2013년까지 목질계 바이오매스 전처리 및 당화효소 개발을 마치고 2030년까지 맞춤형 바이오매스 설계기술을 개발한다는 계획이다.
||또 미세조류의 고농도 배양 및 수확 기술을 2015년까지 개발하고 미세조류의 배양·수확·추출의 통합시스템을 2030년까지 완성, 지질 생산성 0.15g/L/d를 달성한다는 목표다.
바이오디젤 분야에서는 2013년까지 고체촉매 기술을 개발해 촉매의 수명을 6개월 이상으로 연장하고 비식용 유지 및 미세조류를 활용한 HBD 생산기술을 2015년까지 개발해 2020년까지 범용유지를 활용한 바이오디젤 생산공정을 개발한다.
바이오가스는 2015년까지 바이오가스 정제 및 액화기술을 개발해 액화효율 20%, 메탄순도 97% 이상을 달성하고 2020년까지 시범보급을 진행해 바이오가스 생산량을 톤당 60㎥까지 끌어올린다는 계획이다.
또 바이오가스 증산기술을 개발해 생산량을 기존 대비 2배로 끌어올리고 2020년까지 수송수단 엔진개조 및 인프라구축, 2030년까지 바이오매스의 바이오가스화 기술 개발을 추진한다.
바이오부탄올과 비알콜계 연료에서는 2013년까지 바이오부탄올 생산기술의 실증연구를 마치고 2015년까지 부탄올 양산기술을 확보하며 비알콜계 바이오연료 기반물질 생산기술 개발과 실증연구를 2013년까지 마치고 2015년까지 비알콜계 바이오 연료 양산기술을 개발해 생산성을 3g/L/h로 향상시킨다는 목표다.
장기품목에서는 바이오합성가스 생산 및 정제기술을 2015년까지 개발해 탄소전환율 100%, 순도 99%를 달성하고 2030년까지 액체 수송용 연료 전환기술을 개발, 합성가스 전환율을 95%로 높인다는 계획이다.
고탄소 바이오연료분야에서는 고탄소 함유 탄화수소 생합성 경로와 효소체를 2015년까지 개발, 생산성 0.5g/L/h를 달성하고 2030년까지 휘발유와 디젤, 항공유를 대체할 수 있는 고탄소 바이오연료 생산기술을 갖춘다는 방침이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[IGCC] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||석탄을 고온·고압으로 가공, 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 가스로 만들어 터빈을 구동하는 석탄가스화 복합발전(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)은 저가의 석탄을 연료로 하는 데다 발전효율도 높아 그린에너지로 부각되고 있는 기술이다.정부는 현재 전력수요 증가와 석탄 이용의 지속화, 기후변화에 대응하기 위한 이산화탄소 저감의 필요성 증대로 IGCC 플랜트 시장의 급성장이 진행되고 있다고 분석했다.오는 2030년 IGCC 시장은 용량기준 약 250GW, 약 8,300억달러에 달할 것으로 전망되고 있으며 현재 미국과 네덜란드, 독일이 과점하고 있는 시장에 일본과 중국이 가세하고 있는 것으로 파악하고 있다.국내에서도 석탄 IGCC와 석탄가스화 플랜트 건설이 추진중으로 현재 2조원 규모의 국내 시장이 2020년에는 5~7조원 규모로 성장할 것으로 예상하고 있다.특히 국내 중공업 기업과 에너지회사의 IGCC 시장 참여가 확대되고 있는 상황이다.이에 대해 정부는 국내 건설 예정인 석탄가스화 플랜트의 설비와 국산화가 시급한 것으로 판단하고 있다.향후 기후변화 협약에 대비해 IGCC와 CCS의 연계가 핵심기술이 될 것으로 예상되는 가운데 CCS 기술 개발 시 신규 석탄화력발전 기술의 상당 부분을 담당할 것으로 내다보고 있다.정부는 300MW급 IGCC 실증사업을 통한 리스크의 최소화, 시장진입 기반의 조기 구축을 전략방향으로 잡고 해외 실증 가스화 기술을 바탕으로 상용급 플랜트의 건설, 설계, 제작기술을 조속히 확보한다는 방침이다.||또 핵심 단위설비 및 기자재의 국산화를 추진해 건설·운영비를 절감할 계획으로 실증 플랜트에 사용되는 주기성 교체 설비와 부품에 대해 우선적으로 국산화를 추진해 연관 플랜트 부품소재 산업으로 확대 재생산한다는 구상이다.
500MW급 격상 플랜트 설계 기술 개발과 시스템 표준화도 서두르고 있다.
국내 석탄화력 발전소의 설계 및 건설 운영에서 축적된 기술을 적용, 표준화를 통한 기술성, 안전성을 확보하고 이용률을 높여 건설비를 절감하는 한편 수출용 플랜트 기술로 특화한다는 전략이다.
정부는 플랜트의 종합적 설계 및 운영기술 확보와 함께 독자 모델 가스화기술과 핵심부품을 국산화하고 특히 IGSS와 CCS, SNG, FC, CTL 등의 조합을 통한 하이브리드 IGCC 플랜트 기술을 확보한다는 계획이다.
이를 통해 300MW급 IGCC 시장의 국내기반을 확보하고 500MW급 시장을 확대하는 한편, 석탄가스화 기술을 SNG와 화학 플랜트에도 적용할 방침이다.
특히 원료 제조 플랜트 시장으로 확대를 통해 고부가가치 석탄가스화 및 IGCC플랜트의 EPC 시장에 진입한다는 것이다.
가스화공정 원천기술을 가진 선진국 업체들이 독과점 시장 형성을 진행 중이다. 일본과 중국의 기술 급성장으로 경쟁이 심화되고 있어 보다 적극적인 대응이 요구되고 있다.
정부는 실증 사업을 통한 종합설계와 제작, 건설, 운영 기술을 바탕으로 2015년 이후 300MW급 IGCC 플랜트 시장에 진입한다는 목표 아래 IGCC 시장의 ‘패스트 팔로워(FAST FOLLOWER) 전략을 추진한다.
기존 석탄화력 발전소 경험을 기반으로 500MW급 격상 플랜트까지 표준화함으로써 한국형 IGCC 발전소의 표준모델을 개발, 시장경쟁력을 강화할 방침이다.
||또 IGCC 부품산업을 육성, 국내 부품기술 능력을 확보함으로써 국내외 IGCC, CTL, SNG, GTL, DME 등 연관 플랜트 시장에 진출한다는 구상이다.300MW급 IGCC 실증 플랜트는 2015년까지 실즐 플랜트의 설계, 제작, 건설 기술과 IGCC 운영기술 개발을 마치고 2030년까지 IGCC 연계 종합 실증단지를 구축한다.가스화·정제 핵심설비 및 기자재 분야에서는 2015년까지 고유모델 가스화기와 고온탈황공정을 개발, 2030년까지 가스화기 및 저온·고온 탈황 상용기술을 개발한다는 계획이다.원천 신기술을 적용한 공급설비와 내화물, 멤브레인 등 고효율·고신뢰도 핵심부품 역시 2015년 경 개발을 완료하고 2030년까지 개발부품을 플랜트에 적용한다.핵심 단위설비와 기자재의 국산화도 2015년까지 완료할 예정이며 국내 파일럿 설비의 적용과 검출을 통해 2030년까지 50MW급 IGCC에 적용할 방침이다.장기품목으로 분류된 500MW급 IGCC 플랜트 개발과 표준화는 2012년 이후 상용급 레퍼런스 플랜트의 개발과 역공학을 통한 구조와 기술적 원리 분석, 최적화에 착수 2015년까지 완료하고 2030년까지 500MW급 수출용 IGCC를 개발할 계획이다.같은 시점에 레퍼런스 플랜트의 설계와 업그레이드 기술도 갖춘다.하이브리드 IGCC 플랜트는 2012년 이후 IGSS와 CCS의 연계 공정, 청정 합성가스 이용기술, IGCC와 연료전지 연계공정 개발을 완료하고 2030년까지 IGCC와 CCS실증 플랜트, 대용량 실증 플랜트, IGCC와 연료전지 연계 실증 플랜트를 진행한다.
김성준 기자
2011-07-05
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[연료전지] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지:
||저탄소 녹색발전장치로 부상하고 있는 연료전지는 연료전지 스택, 연료변환장치, BOP 및 제어기술을 포함하는 통합기술이 사업화 성공과 산업 육성의 관건이다.현재 열병합 발전시 전체 효율이 80% 이상으로 기존화력 대비 이산화탄소 배출량은 40% 수준이며 에너지사용량은 26%가량 감소하는 것으로 알려져 있다.특히 휴대용 전원과 수송용, 건물용, 분산 발전용 등 다채로운 응용이 가능해 다양한 시장에 진입가능성이 열려 있다.정부는 연료전지가 가지고 있는 신 산업 창출 능력과 막대한 시장잠재력에 큰 기대를 걸고 있다.연료전지 산업은 200여개의 연관 산업군과 동반 성장해 새로운 산업체계를 형성할 것으로 전망된다.오는 2013년 19억달러 규모의 시장을 이룰 것으로 예상되는 가운데 본격적인 시장의 성장이 시작되는 2015년 전후로 폭발적으로 성장, 2020년이면 1,200억달러 수준까지 확대될 것으로 정부는 보고있다.이에 미국, 일본, EU, 중국 등 주요 국가는 정부의 대규모 지원 하에 기술 개발과 실증사업을 추진 중이며 일본의 경우 이미 지난 2009년 건물용 연료전의 상용판매를 개시한 바 있다.정부는 연료전지 관련 부품소재 등 핵심 기술의 국산화와 양산화를 통해 가격경쟁력을 확보한다는 전략이다.||국내 업계의 시스템 기술은 이미 선진국 수준에 이르렀지만 핵심 부품과 소재의 공급체계가 미비돼 가격경쟁력에 약점이 노출되고 있어 향후 해당 기술을 보유한 국가에 기술 종속현상을 보일 우려가 높다는 것이 정부의 판단이다.
또한 현재 연료전지 산업화를 위한 모든 기술적 장애요인은 결국 가격과 내구성의 문제로 요약되는 바 가격저감과 내구성 향상을 위한 기술 개발을 적극 지원할 방침이다.
정부는 연료전지 산업의 빠른 산업화와 경쟁력 확보를 위해 보급사업을 통한 초기 시장 창출과 그를 통한 대량 생산체계 구축이라는 구상을 내놨다.
내수시장 창출을 통해 기술 및 가격경쟁력을 강화하고 정부의 연도별 보급계획과 부품소재 표준화를 통해 중소기업의 참여를 유도함으로써 공급체계의 기반을 육성한다는 전략이다.
||또한 이산화탄소 감축을 위해 정부 및 기업간의 신재생에너지 의무할당제 협약을 비롯한 신재생에너지 지원을 확대할 계획이다.
정부는 2020년까지 세계 1위의 연료전지 강국으로 도약한다는 비전을 세우고 있다. 핵심소재/부품의 국산화 기술 개발과 가격경쟁력 확보를 위해 촉매, 전극, 전해질, 분리판, 밀봉재, 컨버터 등의 국산화를 추진하고 신뢰성있는 양산기술용도에 따른 시스템 최적화를 통해 건물용/수송용 PEMFS 시스템으로 시장을 창출한다는 계획이다.
다목적/대형 연료전지 시스템 개발을 위해서는 고효율화 기술과 장기 신뢰성을 갖춘 상용화 기술 개발이라는 과제를 해결해야 한다.
이를 통해 연료전지의 내수시장을 강화하는 것은 물론 수출 주도형 산업으로의 육성에 주력하고 다양한 응용분야에 적합한 차별화된 제품을 개발하는 한편 저가·고효율·고내구 연료전지를 개발해 신규시장을 선점한다는 구상이다.
||현재 연료전지 시장은 제품의 저각격화와 내구성 확보를 위한 기술경쟁이 심화되고 있는 가운데 부품소재 등 공급체계 구축이 가장 큰 쟁점사항이며 장기적으로 연료전지에 쓰일 수소(H₂) 공급 인프라를 구축하는 데 상당한 시간과 노력이 필요할 것으로 전망되고 있다.
정부는 시장경쟁력확보를 위해 저가/고효율/고내구 연료전지 시스템 기술을 개발하고 보급 사업으로 국내 시장을 창출해 중소기업의 연료전지산업 진입을 유도한다는 전략이다.
또 중소기업 중심의 공급체계를 구축하고 기술 국산화와 양산화를 통해 가격을 떨어뜨리고 자동차, 조선, 발전소 등 국내 기업들이 세계 시장의 선도적 위치를 유지하도록 뒷받침한다는 구상이다.
정부는 촉매, 전해질, GDL, MEA, 분리판 등 연료전지 공통 핵심기술 부문에서 2030년까지 PEMC DMFC용 고효율/고내구성 부품을 개발하고 2020년까지 고성능 MCFC 용 양·음극재, 전해액, 분리막 개발과 SOFC의 셀분말과 분리막 등 부품소재의 합성 및 제작 기술 개발을 실현한다는 계획이다.
이를 통해 수송용·이동전원용의 경우 5,000시간, 건물용의 경우 4만시간 이상의 운전시간을 확보한다는 것이 정부의 방침이다.
전지에 사용되는 연료의 다변화도 이슈 중의 하나.
정부는 다연료 연료 변환기, 탈황기술, 석유·알콜류 등 대체연료 사용을 위한 촉매개발을 2020년까지 마치고 부생수소를 이용한 연료전지의 개발과 실증을 2030년 이전에 마친다는 계획이다.
또 2015년까지 DMFC하이브리드 시스템 개발과 실증을 완료하고 제품의 저가화와 고효율와 작업을 2020년까지 마친다는 목표를 세웠다.
이를 통해 내구성을 4만시간 이상, 효율은 75% 이상으로 끌어올리고 탄소발생량은 10ppm 이하로 낮춘다는 계획이다.
||그린홈 연계 SOFC 시스템에서는 출력 1kW에 스택효율 50%, 운전시간 4만시간을 목표로 고효율 모듈 패키징 설계 기술 및 시스템 운전기술, 고온 내산화성 부품 개발 및 스택/부품 규격 표준화 등을 2020년 전후로 완료할 방침이다.
자동차용 고효율·고출력밀도스택 모듈 개발은 스택출력 90kW, 스택출력밀도 2.0kW/l, 시스템 출력밀도 650kW/l. 시스템 효율 60%, 내구성 5,000시간 달성이 목표다.
이를 위해 가변압 스택의 기밀구조 핵심소재, 가스켓, GDL과 운전/진단 기술을 2020년 전에 개발하고 2015년까지 시스템 설계/개발/평가 및 공급체계를 구축할 계획이다.
선박용 시스템에서는 2013년까지 선박/해양 환경대응 스택 설계/제어 기술을 개발하고 이후 2030년까지 보조전원용 PEMFC/MCFC/SOFC 개발과 추진동력용 MCFC/SOFC를 개발할 계획이다.
해상환경 대응 BOP요소 개발 및 선박설계는 2013년까지 마치고 2020년까지 LNG선 컨테이너선을 중심으로 해상환경에서의 실증을 실시한다는 구상이며 10MW급 이상의 용량과 60% 이상의 스택효율, 9만시간 이상의 수명 확보를 목표로 하고 있다.
장기적으로는 대형 발전용 시스템과 IGFC의 상용화를 추진한다.
대형 발전용은 2013년까지 이산화탄소 회수형 MCFC 기반기술을 확보하고 2020년까지 MW급 이산화탄소 회수형 MCFC 시스템을 개발, 실증을 마칠 계획이며 효율은 48% 이상, 이산화탄소 분리율은 90% 이상을 목표로 하고 있다.
IGFC는 2013년부터 핵심 기반기술 개발에 착수해 2030년 이전에 용량 600MW급, 열효율 40%, 전기효율 50% 이상의 IGFC 시스템을 개발한다는 계획이다.
김성준 기자
2011-07-05
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[풍력] 미래를 책임질 신성장동력 녹색에너지
||현재 전 세계 풍력시장은 연평균 16%가량의 급성장세를 보이고 있다.미국과 유럽시장은 물론 중국, 인도 등 아시아지역 수요가 급증하고 있다.특히, 중국의 경우 오는 2020년까지 250GW 규모의 풍력발전 시스템을 갖춘다는 목표를 세우고 있어 더욱 가파른 성장이 예상된다.대형화 추세에도 가속이 붙을 전망이다.육상은 2~3MW, 해상은 3MW급 이상의 시장이 확대되는 가운데 1.5MW급 이하 설비와 관련 부품들의 시장점유율이 큰폭을 감소할 것으로 전망되고 있다.이는 지리·기후적, 위치적 조건이 다소 까다로운 풍력발전의 특성상 육상 단지를 건설할만한 부지가 빠르게 고갈되고 있기 때문으로 향후 해상풍력단지의 개발확대가 더욱 가속화될 것으로 예상된다.풍력발전 기술의 발전을 통해 대규모 해상풍력단지에 적합한 5~10MW급 설비가 주력상품으로 자리잡을 것으로 전망되고 있다.||부유식의 경우 해외에서는 이미 기존모델의 개조와 축소를 통해 실증시험을 진행 중이다.
또한 세계 시장을 점유하고 있는 시스템 제조사들이 발전기, 블레이드 등 구성품을 자체제작함으로써 수직계열화를 통한 대량생산체제 강화에 속도를 내고 있다.
정부는 육상 2~3MW급, 해상 3MW 이상 설비를 주력상품화하고 중요부품의 국산화와 경쟁력 확보를 통한 공급체계 안정화를 통해 국내 개발 시스템의 경쟁력을 끌어올려 수입대체를 넘어 수출상품으로 육성한다는 전략을 내놨다.
이를 위해 실증단지 확대와 시범단지 개발을 추진, 인프라를 구축함과 동시에 해당 기업의 사업실적을 축적해 세계시장 진출의 문턱을 넘는다는 구상이다.
또 국제경쟁력을 갖춘 인증 및 성능평가기관을 육성, 국제 인증시스템을 구축함을써 ‘풍력 분야 선도국가’로서 위상을 갖출 계획이다.
특히 국내 산업계가 강점을 갖고 있는 조선기술을 응용해 차세대 풍력시장인 부유식 해상풍력으로 대표되는 미래 풍력시장에 대응할 전략이다.
정부는 국산 풍력발전기의 경쟁력 강화를 위해 상용화와 원천기술 개발을 통한 기술경쟁력 확보가 시급한 것으로 보고 있다.
||해상풍력 시장 대응을 위해서는 해양환경분석기술과 하부구조물 및 부유체기술이 필수 불가결한 요소라고 판단하고 있다.또 풍력인프라 구축을 위한 해상풍력단지 개발에 대한 종합적 기술력의 확보 역시 풀어야 할 과제 중의 하나다.현재 국내 풍력시장은 시스템 제조자의 과팽창으로 인한 과다경쟁 우려가 높아지는 가운데 기술력의 외국 의존도가 높아 독자기술력 확보에 어려움을 겪고 있다.정부는 육상 및 해상 풍력발전 시스템, 핵심부품 등을 ‘단기품목’으로 설정하고 육상의 경우 2~3MW, 해상은 3~5MW급을 주력상품화하고 구성품의 국상화와 기술확보를 통해 공급체계 전반을 강화한다는 전략이다.중장기적으로는 신뢰성과 가격, 기술경쟁력을 강화해 해외 수출시장을 확보하고 장기품목인 부유식 해상풍력 발전기술을 선점해 차세대 풍력시장을 공략한다는 구상이다.품목별로 육상 풍력발전시스템은 오는 2013년까지 저풍속 3MW급 시스템을 개발하고 2015년경에 육상실증과 육상보급 시범단지 건설을 마무리한다.이 기간 내에 시스템 고도화를 위한 기반연구, 복합지형에서의 풍력단지 최적설계기술 개발, 소형풍력 발전시스템의 기술고도화 등을 추진한다.해상풍력부문에서는 2015년까지 3MW급과 5MW급 해상풍력에 대한 육해상 실증을 마치고 2020년까지 10MW급으로 시스템 개발과 육해상실증을 완료한다는 계획이다.천해용 해상풍력 하부구조 개발과 해상실증단지 건설은 2013년까지, 해상시범 및 확산단지 건설은 2020년대 초반까지 마친다는 것이 정부 계획이다.부품분야에서는 2015년까지 블레이드 설계 및 제작에 대한 독자기술력과 PMSG(영구자석형 동기발전기)개발을 완료하고 2020년까지 차세대 블레이드 설계능력을 확보하는 한편, 풍력용 초전도 발전기 개발, 고신뢰성 증속기 개발을 마칠 방침이다.이밖에 신뢰성 YAW/PITCH 시스템개발은 2013년까지, 지능형 상태감시 제어장치 개발과 주요 핵심부품 기술력 확보 및 개발은 2015년 경까지 완료된다.해상풍력단지 운영기술 부문에서는 2013년까지 해상풍력 확대보급을 위한 단지개발 기술을 확보하고 해상풍력 하부구조 및 해저케이블 유지관리 기술과 해상풍력 전력망 설계 및 설치기술, 시공 및 유지관리 기술은 2015년까지 확보하고 2030년경까지 해상풍력단지 엔지니어링기술 고도화에 나서게 된다.국제인증 시스템구축 부문에서는 2013년까지 국제경쟁력을 갖춘 인증기관 육성과 상호인증체계 기반 구축을 완료하고 같은 기간 동안 국제 인정 성능평가 시스템 구축, 중요부품 성능/신뢰성 평가시스템 구축, 육상용 풍력발전기 시험장 확대, 해상용 풍력발전기 시험장 확대를 마무리 지을 계획이다.장기품목인 부유식 해상풍력은 2013년까지 기초기술 개발을 마치고 2030년까지 파일럿 시스템, 응용기술, 시범단지 건설 등을 완료할 방침이다.
김성준 기자
2011-07-05