세계는 지금, 신재생에너지 주도권 경쟁 중
기존의 화석연료나 자연에너지를 변환시켜 이용하는 신재생에너지는 공공미래에너지, CO2 발생 및 인체 유해 물질 발생이 거의 없는 친환경청정에너지, 비고갈성 에너지이다. 화석연료 고갈, 기후변화협약 대응 등을 위한 신재생에너지의 개발-보급은 세계적인 대세로 선진국은 주도권을 선점하기 위해 1980년대부터 에너지(Energy)-경제(Economy) -환경(Envirnment)을 연계한 3E정책 추진 중에 있다.
미국은 1960년대 에너지공급방식 다양화, 일본은 1970년대에 에너지절약사업과 신재생에너지사업을 본격 추진했다. 일본 New Sunshine Project, 미국 National Energy Resources R&D Portfolio, 유럽연합 Joule-Thermie Program 등 21세기 에너지 문제를 해결하기 위하여 ‘신재생에너지기술개발 및 보급정책’을 정부주도로 적극 추진하고 있으며, 미국 수소·연료전지, 일본 태양광, 독일 풍력 등 각국의 특성에 맞는 신재생에너지 기술에 과감한 투자를 진행하고 있다.
태양광, 풍력발전 등의 세계적 보급률은 각 나라마다 정부지원에 힘입어 매년 30%이상 높은 보급 성장률을 보이고 있으며, 경제성 부족에도 불구하고 보급촉진을 지원하는 목적은 시장기반 확보를 토대로 세계시장 선점 포석에 있다.
OECD 국가들의 에너지원별 이용률은 원자력·수력 등의 비중이 감소하는 반면, 신재생에너지는 2003년 6.0%(322백만TOE)로서 안정적 공급기반을 구축(2001-2년 5.9% 유지)하고 있다. 일본은 신재생에너지 공급을 2010년 총 1차에너지의 6.1%까지 확대할 계획이다. EU는 2010년 신재생에너지 사용비중 12%확대와 ‘90년대비 이산화탄소 15% 감축 목표, 미국은 1백만 가구 Solar Roofs 프로그램 등의 Vision 21 project를 통해 2010년까지 300만㎾ 태양광 보급을 추진하고 있다.
한편, 선진국 및 국제에너지기구(IEA) 가입국은 지속가능한 국가경제발전을 위해 신재생에너지 사용비중 확대 정책을 추진 중이다. 일본은 1993년에서 2020년 1조 5,500억엔을 New Sunshine 계획에 투자한다.
유엔환경개발회의(UNCED)에서 신재생에너지가 이슈화되기 시작하면서 이에 대한 국제기구 및 국제회의 활성화되고 있다. 이러한 국제적 움직임은 신재생에너지 선진기술을 보유하고 있는 EU가 신재생에너지기술의 세계시장 창출과 수출산업화를 이루려는 숨은 의도가 있다.
신재생에너지 정책추진 패러다임 변화
우리나라는 1988년부터 신재생에너지 개발을 시작하였으나 관련조직, 예산 등의 본격적인 지원은 1997년부터 시작되었다. 1970년대 석유파동으로 신재생에너지 필요성이 대두되며, KIST를 중심으로 태양열, 풍력분야의 기초연구가 시작됐다. 신재생에너지기술의 태동기인 1980년대는 태양열, 태양광 등 11개 분야의 대체에너지 개발이 추진되었으며, 1987년 12월 『대체에너지 기술개발 촉진법』이 공포되기 이르렀다.
1990년대는 국제환경규제로 신재생에너지기술의 중요성을 재인식, 1997년 12월에 『대체에너지개발 및 이용·보급 촉진법』이 제정되었으며, 태양열, 태양광, 폐기물, 바이오, 소수력 등 다양한 기술의 보급기반이 조성되었다.
2000년대는 신재생에너지산업 성숙으로 보급이 확대되는 시기를 맞이했다. ’02년 3월 발전차액보전, 인증, 공공의무화 제도 등이 도입되고, 2월 선진국과 기술경쟁이 가능한 기술인 태양광, 풍력, 수소ㆍ연료전지 등 3대 분야의 중점 개발이 확정되었다. 12월 ‘제2차 신재생에너지사업 기본계획(’03~’12)’이 수립되었고. ’11년까지 신재생에너지 공급비중 5%를 목표로 삼고 있다.
2002. 12월 『제2차 국가에너지 기본계획』수립시 총 1차 에너지기준 신재생에너지 공급비중을 2006년 3%, 2011년 5%로 설정하고 신재생에너지 기술개발 및 보급사업에 총 5,333억원을 지원하여 총에너지대비 1.4% 신재생에너지를 공급하여 2011년까지 예측한 결과 2.2% 신재생에너지가 공급될 것으로 예상된다. 한편, 2004. 12월에는 국제표준화 지원, 신재생에너지 공공의무화, 발전차액지원 및 전문기업제도 도입, 신재생에너지기술개발 성과의 사업화 지원, 특성화대학 및 연구센터 지정 인력양성 강화 등 관련법을 개정했다.
우리나라의 기술개발투자는 미국 2%, 일본 3.5% 수준이며, GDP규모를 감안하더라도 선진국은 우리나라의 2~3배 수준이다. 에너지관리공단에 따르면 우리나라는 ’01-’05년까지 신재생에너지 개발에 2,211억원을 지원했으며, 이중, 수소ㆍ연료전지 31%(683억원), 태양광 18%, 풍력 14%로 3대분야에 전체의 63%인 1,378억원, 일반분야는 602억원(27%), 기타 에 229억원(10%)을 투자한 것으로 나타났다.
분야별 주요 기술개발 성과
선진국과 경쟁 가능한 3대 중점분야
수소ㆍ연료전지 대기업 주도의 핵심과제 발굴ㆍ추진을 통해 산업화 토대로 현재 가정용 고분자 전해질 연료전지 시스템 실용화 기술 확보단계에 있다. 한전전력연구원은 100kW급 발전용 용융탄산염 연료전지 개발하였으며, 포스코는 미국 FCE에서 3기 250kW급 수소연료전지를 수입하여 현재 실증연구 및 열회수 장치 및 인버터 국산화하기 위해 개발 중에 있다.
한편, LG화학은 DMFC용 노트북 개발중으로 현재 40kW급을 개발하여 노트북에 설치, 10시간 작동 가능한 현재 경박화 및 주변기기를 개발 중에 있다. 가스공사(LNG, 인천), SK(납사, 대전), GS칼텍스(LPG, 서울)는 수소경제 구현을 위해 대량수소 제조 및 저장을 위한 30Nm3/hr급 수소스테이션 건설 중에 있다. 한편, 최근 수송용(현대차), 휴대용(삼성SDI, LG화학), 발전용(한전, 포스코), 수소스테이션(SK, GS, 가스공사)에 대기업 참여가 시작되고 있다.
태양광 웨이퍼, 태양전지 등 각 부문별 산업기반에서 기술이 구축되고 있다. 청와대에 가면 15KWp 공공건물용 태양광발전 시스템을 만날 수 있다. 포톤반도체는 주택 보급형 태양전지 양산기술 및 계통연계 3kW 태양광 시스템 상용화기술로 6MW/년 양산기술을 확립했다. 단결정, 다결정 태양전지, 3kW급 인버터, 모듈기술을 국산화 했다.
솔레이텍은 소형휴대용 추적식 태양전지 충전시스템 개발, 휴대폰 및 노트북PC용 충전시스템 상품화해 2006년 일본으로 제품수출 예정이다. 현대중공업(주)은 공공·산업용 건물 무변압기형 태양광방전용 인버터 제품 개발했으며, 중소규모 건물 및 산업용 건물에 태양광발전시스템에 적용하고 있다.
풍력 용량별 풍력발전기 국산화 개발 및 해상풍력 도입기반을 구축하는 단계이다. 효성(Geared), 유니슨(Gearless)은 750kW급 기어드, 기어리스형 풍력발전 개발을 완료하고, 블레이드 및 발전기 등 요소기술 국산화하였으며, 신뢰성 확보를 위한 실증연구를 추진 중에 있다. 대관령 풍력실증단지는 한국 산간지형 풍황에 적합한 실증단지 모니터링 기반 을 구축하여, 종합적인 풍력실증단지 조성ㆍ운영 기술 확보, 국내개발시스템의 성능평가 및 중장기 Test-Field을 구축했다.
단기상용화 기술 집중 개발하는 일반기술분야
-바이오, 태양열, 폐기물, 석탄가스화, 지열, 소수력, 해양-
바이오 현재 국내에는 바이오디젤, 매립지가스(LFG) 이용 기술개발이 완료된 상태이다. 가야에너지는 바이오 디젤유 생산기술개발 및 품질기준 구축, 식물성 유지로 부터 품질기준을 충족하는 연료용 디젤유 생산기술 과 바이오디젤의 후처리기술을 확보했다. 기타 바이오 업체들을 통해 고효율 바이오디젤 생산을 위한 생물촉매 시스템이 개발되고 있으며, 환경친화적인 바이오디젤 생산공정이 구축(Lab-Scale)되고 있다.
기존 고가격의 생물촉매 단가를 낮추어 알칼리 촉매와 동등수준으로 생산가능성이 확인되고 있으며, PLC를 활용한 이상혐기공정 원격제어 기술이 개발되고 있기도 하다. 전문가의 관리없이 LAN을 활용한 원격 제어 시스템 개발, 혐기성 소화의 상황에 따라 즉시 대응으로 유지보수비용이 절감된다.
태양열 상용화 기술 확보, 상업화 추진이다. 에이팩은 진공관형 태양열시스템을 실용화와 더불어 중온용(70∼150℃) 진공관형, 태양열집열기 구성요소 실용화제조공정을 개발하고 있다. 에너지기술연구원은 태양열 구동 흡수식 냉방시스템 신뢰성을 검증했다. 태양열을 이용한 흡수식 냉동기는 냉난방 및 온수 급탕이 가능하다. 뉴그린테크는 태양열 이용Hybrid 냉난방시스템의 신뢰성 검증을 마쳤다. 태양열과 히트펌프를 이용 한 냉난방 시스템 가동해 상시 이용으로 이용율을 극대화하고 있다.
폐기물 폐기물고형연료(RDF) 제조 및 폐플라스틱 유화기술이 개발되는 성과를 이뤘다. 삼성ENG는 폐기물고형연료(RDF) 제조 및 이용기술개발, 고분자폐기물 고형연료의 제조기술 및 설비를 개발했다. 폐플라스틱 열분해 오일화로 플랜트의 상용운전 기술확보 (폐플라스틱 5,000톤/년 규모) 상용 플랜트 설계기술을 확보했다.
석탄가스화 석탄가스화 공정 및 발전시스템 기술도 개발됐다. 고등기술연구소에서는 석탄가스화 공정 및 소형 엔진발전시스템 기술개발해 3톤/일급 이하 석탄가스화 연계시스템 운전 기술을 확보하고 석탄 합성가스를 이용, 화학원료 전환기술을 개발했다.
지열 냉난방시스템 개발완료 및 실증까지 마친 상태다. 코오롱건설은 지열이용 냉난방시스템 설계 및 시공기술을 확보하고, 50RT 규모의 설비를 실증했다. 에너지기술연구소는 지열 냉난방시스템 성능평가 및 엔지니어링 기술을 확보하였으며, 냉난방용 30RT와 급탕용 10RT 지열시스템을 설비했다.
소수력 중·저낙차용 프란시스수차 국산화 개발 및 실증단계를 마쳤다. 대양전기는 중·저낙차 프란시스 수차에 관한 국산화 개발을 완료해 중·저낙차 프란시스 수차 설계 및 제작기술을 확보하고 국산화 기술 개발로 건설단가 저감 및 소수력 입지를 확대해 나가는 중이다. 해양 한반도 조력자원 개발 타당성은 검토 추진중에 있다. 한반도 조력자원 개발 타당성 검토 착수하여 신규 및 기존 조력자원 후보지 개발을 통한 개발입지 확보하는 단계이다.
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