그린에너지 세계 최고 위해 달린다

그린에너지 분야는 현재 세계 각국에서 앞다퉈 투자하고 있는 차세대 산업으로 단순한 에너지의 개념을 넘어 범국가적인 기간산업으로 주목받고 있다.
이에 본지는 최근 지식경제부가 발표한 ‘그린에너지 전략 로드맵 2011’의 세부 내용을 살펴보고 정부의 그린에너지 전략을 분석했다.  / 편집자 주


추진 배경

그린에너지 기술은 기후변화 및 에너지 위기를 극복하기 위한 핵심수단이다.

최근 고유가 상황과 원자력에 대한 불안감으로 세계 각국은 그린에너지 육성계획을 경쟁적으로 발표하고 있으며 에너지 수입의존도가 높은 우리나라의 경우 태양광, 풍력 등 그린에너지 기술을 통한 대비가 절실하다.

지난해 우리나라의 에너지 수입액은 전년 대비 33.4% 증가한 1216억5000만달러로 이는 국가 총 수입액의 28.6%를 차지하고 있다.

70~80년대 중화학 및 전기·전자 등 주력산업을 통해 고도의 성장을 달성한 우리나라는 2000년대 이후 성장폭이 크게 둔화되고 있다.

따라서 우리나라의 강점인 제조업 경쟁력에 저탄소기술과 산업체계를 접목해 떠오르고 있는 그린에너지 시장을 선점할 필요성이 강하게 대두되고 있다.

추진 경과

2008년 9월 민관 합동으로 ‘그린에너지산업 발전전략’을 발표하고 2009년 5월 △신재생에너지(태양광, 풍력, 연료전지, IGCC) △에너지효율향상·온실가스감축(CCS, 청정연료, 에너지저장, LED, 그린카, 에너지절약형건물, 히트펌프, 소형열병합) △전력·원자력(원자력, 전력IT, 초전도) 등 3대분야 15대 기술에 대한 기술개발 로드맵이 마련됐다.

이후 지난해 10월 제2차 그린에너지 전략 로드맵을 통해 새로운 3대분야 15대 기술로 구성된 로드맵 수립 분야를 도출하기에 이른다.

2차 로드맵은 청정연료에 포함됐던 바이오연료를 신재생에너지로 편입하고 LED를 ‘고효율 신광원’으로, 전력IT를 ‘스마트그리드’로 변경했으며 소형열병합과 초전도분야를 제외한 반면 청정화력발전을 새롭게 추가했다.

또 지난해 10월 산학연 전문가로 구성된 15개 기술별 분과위원회를 구성, 세부로드맵 마련 및 종합 검토 체계를 구성했다. 분과위는 참여위원의 64%를 민간기업 전문가로 구성해 민간의 수요를 최대한 반영토록 했다.

올해 1월 21일 로드맵 초안에 대한 공개설명회를 개최하고 태양광, 풍력, 에너지저장 등 주요 6개 기술 로드맵에 대한 의견을 수렴했다.

이어 1월 27~28일 로드맵 분과위원회 공동 워크숍을 개최하고 15개 분과위원장 및 분과위원이 참석해 분과별 연계 품목 조정 및 특허 분석․Supply Chain 분석결과를 검토했다.

올해 3월 30일에는 15대 전략로드맵에 대한 공개설명회를 개최하고 15대 전 분야 로드맵에 대한 공개 설명 및 의견을 수렴했다.

이러한 로드맵 수정․보완 과정을 거쳐 지난 4월 로드맵이 최종 정리됐다.

당면 과제

그린에너지에 대한 급격한 투자 확대와 시장 성장이 지속될 전망이다. 세계 각국은 2008년 금융위기 이후 경기부양 및 일자리 창출을 위해 그린에너지 산업에 지속적으로 투자를 확대해 오고 있다.

2010년 세계적으로 그린에너지 분야에 대한 투자는 2430억 달러에 달하며 2009년 대비 30% 증가했다. 지난 3월 미국의 전문 조사 기관인 Clean Edge사는 태양광, 풍력, 바이오 연료 시장이 향후 10년간 185% 성장할 것으로 예측했다.

국내 그린에너지 투자 및 시장규모도 급격하게 확대되고 있는 상황이다.

국내 기업의 신재생에너지 R&D 및 공장 증설 등에 대한 투자액은 2007년 7190억원에서 지난해 3조 5580억원으로 3년간 5배로 증가했다.

올해 투자금액은 지난해 대비 16% 증가한 4.1조원에 이를 전망이다.

발전차액 지원제도 등 정부의 그린 에너지 보급 정책에 힙입어 그린에너지 시장 규모가 급격히 성장했으며 최근 5년간 62% 성장을 보이고 있다.

주요국은 그린에너지 보급을 위한 정책 강화와 함께, 저탄소․고효율을 달성하기 위한 에너지 기술개발 계획을 수립․추진하고 있다.

미국의 경우 향후 10년간 청정에너지분야에 1500억불을 투자하고 2009년 전력의 10.4%였던 것을 2025년 전력의 25%를 신재생에너지로 공급할 계획이다.

2008년 ARPA-E를 설립하고 바이오 연료, 에너지저장, CCS 등 에너지 분야에서 74개 원천 기술을 선정해 총 3300억원을 투자할 예정이다.

EU의 경우에는 2020년까지 1990년 대비 20% 온실가스 감축 및 재생에너지 비중을 20%로 확대할 계획이다.

2020년 국가별 신재생에너지 보급 목표를 보면 스웨덴 49.0%, 핀란드 38.0%, 덴마크 30.0%, 프랑스 23.0%, 스페인 20.0%, 독일 18.7%, 영국 15.0% 등이다.

저탄소에너지 기술 실현을 위한 6대 유럽 산업 Initiative(풍력, 태양에너지, 바이오에너지, CCS, 전력IT, 지속가능한 핵분열)에 10년간 725억 유로의 저탄소 에너지 기술개발 투자 계획도 지난 2009년 10월 발표한 바 있다.

일본은 2020년까지 ’90년 대비 25% 온실가스 감축 및 신재생에너지 비중(자국 기준, 2008년 3.2%) 10%를 목표로 하고 있다.

2020년 목표에 따르면 태양광 28GW, 풍력 5GW, 바이오매스 3.3GW 등이다.

온실가스를 현재의 50% 수준으로 감축하기 위해 ‘Cool Earth 프로그램’을 수립해 21개 혁신기술에 대한 세부 계획을 마련했다.

우리나라의 산업 규모도 급격하게 증가하고 있다.

지난 3년간 신재생에너지 산업은 기업체수 2.2배, 고용인원은 3.6배, 매출액은 6.5배로 크게 증가했다. 제조업체 수는 2004년 46개에서 2007년 100개, 2010년 215개로 늘었다. 고용인원 수도 2004년 826명에서 2007년 3691명, 2010년13,380명으로 증가했다. 매출액은 2004년 1461억원에서 2007년 1조2537억원, 2010년 8조1282억원으로 급격히 늘어났다.

업계의 해외진출 가속화로 해외 수출액도 최근 3년간 5.9배 증가 증가했다. 2004년 6500불에서 2007년 7억8000불, 2010년 45억8000불로 급상승했다.

그러나 미국, 중국, 덴마크 등 주요국가에 비해 그린에너지 분야의 세계적인 리딩기업이 거의 없는 상태이다.

태양광의 경우, 美 First Solar, 中 Suntech을 필두로 GW 규모의 선도기업이 등장하고 중국기업이 대거 상위 Top-10에 포진하고 있다.

태양전지 모듈 설비용량 2010년 업체 순위(MW, 국가)를 보면 First Solar(1219, 美), Suntech(1000, 中), JA Solar(800, 中), Yingli(600, 中), Trina Solar(600, 中), Solarfun(550, 中) 순이다.

우리나라는 중소․중견기업에 특화된 R&D 전략 부재 등으로 인해 세계시장에서 성공한 제품이나 스타기업 배출은 극히 저조한 실정이다.

따라서 그린에너지 분야에서 세계적 수준의 견실한 강소기업이 탄생하도록 국내 중소․중견 기업 지원을 강화할 필요가 있는 것이다.

우리의 에너지 R&D 투자는 지속적으로 증가해 국제적 수준에 도달했다.

2006년 이후 에너지 R&D 투자가 급증, 정부의 에너지 R&D 투자 총액은 1988~2010년까지 3.7조원 중 최근 5년간의 투자비가 전체의 67.9%를 차지하고 있다.

정부 에너지 R&D 투자는 2001년 903억에서 2010년 6521억으로 7배이상 성장했으며 이중 그린에너지 15대 분야의 R&D 투자는 2010년 기준 62%를 차지하고 있다.

우리나라 에너지 R&D예산은 절대규모에서 OECD 국가중 세계 5위, GDP 대비는 2위로 크게 성장했다. IEA R&D Statistics World bank(2007)에 따르면 1위 미국, 2위 일본, 3위 캐나다, 4위 독일 등이다.

그러나 그간의 에너지 R&D는 상용화 위주의 R&D에 치중한 결과, 핵심 부품소재 및 원천 기술이 미흡한 상황이다.

정부 R&D 투자가 보급 전단계인 제품생산 중심으로 지원되면서 핵심적 기술, 부품소재는 수입에 의존하는 경향이 있다.

그린에너지 15대 분야의 평균 국산화율은 57% 수준에 머물고 있다.

선진국이 이미 개발한 원천기술에 종속된 주변․응용기술 개발에 주력한 결과, 뒤늦은 기술추격 현상이 반복되고 있는 것.

정부 에너지 R&D 투자는 최근 3년간 응용 및 개발기술에 96.9%를 지원, 원천기술은 3.1%에 불과하다.

에너지분야 국내 원천 및 핵심특허가 매우 적고, 부품소재의 수입 의존도도 매우 높은 상황이다. 핵심부품·소재의취약성에 따라 그린에너지매출액 상당 부분이 해외로 유출되고 있다.

상업용 발전설비의 경우 지난 3월 기준 외산비율이 태양광 66.55%, 풍력 91.79%에 달한다.

지난 2009년 7월 특허청 조사결과에 따르면 국내에 등록된 주요 그린에너지 분야(CIGS 태양전지, Fuel Cell 그린카, 리튬 2차전지, 풍력, 그린빌딩)의 원천 및 핵심특허 225건 중 내국인은 20건에 불과하다.

따라서 에너지 R&D 투자를 지속적으로 확대하되, 부품소재 및 원천 기술 개발 투자에 중점을 둘 필요가 있다는 지적이다.

비전 및 전략 방향

정부는 ‘기술혁신을 통한 글로벌 그린에너지 강국 실현’을 비전으로 정하고 2010년 현재 57%인 국산화율을 2015년 78%, 2030년 98%로 올리고 현재 69% 의 기술수준도 2015년 83%, 2030년 99%로 끌어올린다는 계획이다. 이렇게 할때 세계시장 점유율이 현재 1.2%에서 2015년 7%, 2030년 18% 달성이 가능하다는 생각이다.

정부의 전략 방향을 보면 우선 핵심 부품․소재 기술개발을 강화한다는 것이다.

그린에너지 분야 핵심 부품의 해외 의존도를 낮추기 위해 제품이나 시스템의 성능 개선, 가격경쟁력 향상을 위한 부품․소재 R&D에 중점을 둘 계획이다.

국산화율은 풍력 73%, 연료전지 40%, 발전용 가스터빈 20% 수준이다.

대기업(제품․시스템 개발)과 중소기업(부품․소재, 모듈 개발)간 역할 분담에 따른 상생 협력체계를 구축해 Target Oriented R&D도 추진한다.

이와 함께 중소․중견 선도기업도 육성한다.

글로벌 시장진입이 가능한 중견 스타기업 육성을 위한 전략품목 및 핵심기술도 발굴할 계획이다. 15대 분야의 산업 생태계 분석을 통해 중소․중견 기업에 적합한 품목․기술을 발굴해 전략적인 R&D 지원 방안도 강구한다.

또한 기술 분야간 연계성도 강화한다.

15대 기술분야중 근접성이 높은 분야간 기술 연계를 통해 기술개발의 효율을 극대화하고 시너지 효과를 제고할 예정이다. 연료전지, IGCC, CCS, 스마트그리드, 그린카 등 에너지생산, 전달, 이용과 관련된 전 프로세스에서 다양한 기술간 연계성을 확보하겠다는 것. 상호 연계기술간 개발 시점을 연계하고, 핵심기술간 기술개발 범위도 조율한다.

공공분야의 R&D 역할도 강화한다.

정부, 공기업, 정부출연연구소 등 공공분야의 R&D 역할 분담 체계를 정립해 대규모 원천 기술개발 및 상용화를 중점 추진할 계획이다.

출연연은 원천기술 확보, 공기업은 대형 기술개발 성과물에 대한 실증 및 상용화를 전담하는 체계를 구축한다.

이를 위해 우선 주요기술에 대한 공기업 로드맵을 정부 전략로드맵에 반영하고 대규모 실증을 공기업이 주도하도록 명확한 공기업의 역할을 제시할 예정이다. 또 공공부문에서 민간과 정부간의 R&D 연결고리 역할을 수행토록하고 출연 연구소별 특성화 기술을 발굴할 계획이다.

시장수요 지향적 미래․혁신 원천기술 개발도 추진한다.

미래시장 대응을 위해서는 현재의 Catch-up 전략에서 탈피, 핵심 분야의 중장기 R&D를 통해 고부가 원천 기술 확보가 중요하다. 따라서 현재 기술적인 장애요인(Bottleneck)을 극복하고 획기적 성능향상을 통해 시장 창출․선점이 가능한 원천기술 개발을 추진한다.

특히 정부는 산․학․연 전문가로 구성된 15대 분과위의 활동 및 외부 의견수렴을 바탕으로 88개 전략품목 및 288개 핵심기술 도출했다.

또 5대 전략 방향별로 핵심 기술을 선정해 정부 에너지 R&D 사업에 반영키로 했다.

기대효과

이번 로드맵에 포함된 주요 기술 분야의 R&D 전략은 다음과 같다.

태양광은 현재 시장을 주도하고 있는 결정질 실리콘 태양전지와 단기적으로 시장확대가 예상되는 박막 태양전지 및 BIPV 모듈에 집중 투자한다.

발전효율 목표치는 결정질 실리콘 태양전지의 경우 현재 18%에서 2015년 23%, 실리콘박막태양전지는 현재 7%에서 2015년 13%로 상향한다.

BIPV(건물일체형태양광) 모듈의 경우 유럽, 미국 등을 중심으로 급격한 수요증가가 예상돼 현재 20억불 수준에서 2016년 80억불로 확대될 전망이다.

장기적으로 저가화 및 고효율화가 가능한 염료감응․유기․집광형 태양전지 개발을 통해 추격형에서 선도형 산업으로 전환할 계획이다.

풍력은 2015년까지 5MW급 해상풍력발전시스템 실증을 추진해 해상풍력단지 운영기술을 확보하고 블레이드, 증속기 등 주요 핵심부품 국산화를 추진한다.

중장기적으로 5~10MW급 풍력발전시스템을 개발하고, 심해용 부유식 해상풍력발전 기술을 확보할 예정이다.

연료전지는 전극, 전해질 등 핵심부품 국산화와 상용화를 통해 기술중심의 전문 중소기업을 육성하고, 기술경쟁력을 강화한다.

가정용, 발전용, 자동차용, 선박용 연료전지 등 다양한 전략제품개발을 통한 신 시장창출로 2020년 세계 1위의 연료전지 경쟁력을 확보한다는 방침이다.청정화력발전의 경우 전량 수입에 의존하던 대형 발전용 가스터빈은 2015년까지 100MW급 가스터빈을 국산화해 수입을 대체하고 국내 발전 플랜트업체의 해외 수주 경쟁력을 강화할 계획이다.

중장기적으로 발전효율 50%(현 수준 40% 내외)의 초임계압 화력발전시스템 개발로 해외 신규 및 노후 발전소 교체 시장 진출을 추진한다.

스마트그리드는 제주 실증단지 운영을 통해 에너지관리시스템, 전기차 충전인프라, 지능형 계량기 등 다양한 기술에 대한 검증으로 기술개발, 표준화, 실용화에 이르는 전주기적 기술을 확보할 계획이다. 거점도시, 광역단위로 실증사업을 확대해 2030년까지 국가단위의 스마트그리드 구축을 완료할 예정이다.

CCS는 단기적으로 100MW급 CCS 플랜트 통합실증을 추진해 저가의 이산화탄소 회수, 수송, 저장 핵심기술 확보 후 민간주도로 300MW급 이상 플랜트 상용화를 추진한다.

청정연료는 2015년까지 선진기업 대비 이산화탄소 배출을 50% 저감한 저급석탄 가스화기 개발을 추진하고, 해외 실증을 통해 EPC(설계, 제작, 건설) 능력을 확보한다. 장기적으로 한계 가스전에 적용하기 위한 콤팩트 GTL(가스액화) 기술을 개발, 국내 조선사의 FPSO(부유식 원유저장하역 설비) 기술과 접목해 시장 진입을 추진한다.

정부는 전략로드맵에 따른 기술개발 전략을 통해 2015년 고용창출 31만명, 내수시장 창출 19조원, 수출 35조원, 2030년에는 고용창출 150만명, 내수시장 창출 94조원, 수출 328조원, CO2 감축량 2.1억 ton의 기대효과를 창출할 것으로 보고 있다.

▲ R&D 전략 기대효과

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