2005.06 최 익 수

신재생에너지 산업과 기술발전 동향 2005.06 최 익 수

목 차 신재생에너지의 개요 신재생에너지 보급 현황 신재생에너지 산업과 기술발전 동향 신재생에너지의 미래

정유공장 풍력에너지 • 신재생에너지 신재생에너지란? • 석유, 석탄, 원자력 또는 천연가스 이외의 새로운 신에너지, 자연에너지 • 또는 재생 가능한 에너지 자원 • 화석에너지와 비교하여 비고갈성, 환경성, 공공성, 기술성 등의 특징 보유

공급측면의 에너지 수요측면의 에너지 실 용 화 단 계 석유 석유대체에너지 석탄 원자력 천연 가스 재생가능에너지 리싸이클에너지 수력 발전 열이용 분야 발전분야 보 급 단 계 천연가스 Cogeneration 신 에 너 지 연료 전지 태양열 폐기물 지열 태양광 풍력 그린 에너지 자동차 바이오매스 미활용 에너지 폐기물 바이오 매스 폐재료 바이오가스 연구 개발 단계 조력 발전 해양 온도차 발전 에너지작물 • 신재생에너지의 종류 종류 • 재생에너지 : 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 수력, 지열, 해양에너지, • 폐기물에너지(8개 분야) • 신에너지 : 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지(3개 분야)

국내 신재생에너지 자원현황 국내 신재생에너지 자원량 단위 : toe/년 (단위 : 1,000 TOE) 출처 : 한국에너지기술연구원 자료(2004)

2.3% 97.7% 2004 • 국내 신재생에너지 보급현황 보급수준 • 2004년말 기준 총 1차 에너지 소비의 2.3%에 불과 (5백만 TOE) • 폐기물과 수력이 절대적인 비중을 점유 (95.8%) • 기술집약형 신재생에너지인 풍력, 태양광 등은 보급이 미비 (0.9%) 신재생에너지 공급 비중 신재생에너지원별 공급 구성 신재생 총 에 너 지 공 급

자료 : IEA, 2004 (폐기물, 수력 포함) 12.7% 6.2% 4.3% 3.7% 3.5% • 해외 신재생에너지 보급현황 덴마크 12.7%, 프랑스 6.2%, 미국 4.3% 등 신재생에너지 보급 꾸준히 증가 추세

신재생에너지 산업과 기술발전 동향 태양열 해양에너지 태양광발전 폐기물에너지 바이오매스 연료전지 풍력 석탄액화가스화 수력 지열 수소에너지

국 내 국 외 • 1998년부터 본격적인 기술개발 추진 • 평판형 집열기, 태양열 온수급탕 상용화 • 저온형 태양열시스템 중심 • 진공관형 태양열시스템 개발 • 상업용/태양열 발전용 중·고온 태양열 • 시스템 개발 및 보급(미국,일본,EU 등) • 미국의 경우 고온용 집열기 보급 • 태양열 개요 및 보급현황 • 태양 복사에너지를 흡수, 저장 및 열변환을 통해 얻어지는 에너지 • 온수기 18만대, 급탕설비 3천대 (2004년 기준 신재생에너지 공급량 중 0.65%) 기술동향 산업동향 • 신재생에너지 중 가장 먼저 상용화 되었으나, 심야전기보일러 보급에 따른 • 경쟁력 상실 등으로 인해 산업기반 전반적으로 취약 • 최근 진공관형 태양열 시스템 개발로 새로운 산업화 가능성이 제기

국 내 국 외 • 단결정 실리콘 태양전지 기술 등 세계 • 적인 수준의 핵심요소 기술 보유 • 태양전지 양산 및 시스템 이용기술은 • 선진국에 비해 미흡 • 미국, 일본, EU 등 주요 선진국 중심으 • 로 2010년 기준 약1$/W(현재 약5$/W) • 목표로 기술개발 추진 • 태양광 개요 및 보급현황 • 태양빛을 반도체소자인 태양전지(Solar Cell)에 쏘여 전력을 생산 • 태양광 발전의 총 설비용량은 약 5,500KW • (2004년 기준 신재생에너지 공급량 중 0.05%) 기술동향 산업동향 • 태양전지는 실리콘을 원료로 한 대규모 장비산업으로 반도체산업과 유사 • 세계 태양광 발전시장 : 2010년 기준 설비용량 2.5GW, 275억불 규모에 이를 • 것으로 전망 • 국내에서는 일반 주택을 중심으로 보급 중이며, 내수기반의 부족으로 아직 • 산업화 단계에는 이르지 못하고 있음

국 내 국 외 • 1988년부터 본격적인 기술개발 • 바이오디젤, 메탄발효기술 상용화 및 • 기타 핵심기반 기술 확보 • 에탄올 연료, 바이오가스화 발전기술은 • 선진국에 비해 미흡 • 미국, EU 중심의 바이오연료, 바이오매스 • 및 LFG 발전기술 개발 • LFG 발전소 760여개소 운영(1.4GW) • 유기성 폐기물(축산분료,음식쓰레기) • 의 메탄화를 통한 전력 생산 • 바이오 개요 및 보급현황 • 생물자원, 유기성 폐기물 등을 생물학적/열화학적으로 전환한 에너지 • 매립지 가스, 주정, 식품공정 등을 통하여 공급되고 있으며, 2004년 국내 총 신재생에너지 • 공급량의 3.3%를 차지 기술동향 산업동향 • 바이오에너지 시장은 세계적으로 2010년 280억불 규모에 이를 것으로 전망 • 국내에서는 바이오디젤, 매립지가스(LFG) 등을 제한적으로 개발 활용하는 단계 • 향후 국내 가용자원 활용을 위한 원료 및 제품의 수급체계 정비 등을 통해 보급 및 산업 • 활동 활성화 모색

국 내 국 외 • 1988년 기술개발 추진, 20KW급, • 300KW급 소형 풍력 발전기 개발 • 핵심요소기술 확보는 선진국에 비해 미흡 • 독일, 스페인, 미국, 덴마크, 일본 등을 • 중심으로 750KW→1MW→1.5MW 급으로 • 점차 대용량화 되어, 현재는 2MW급을 • 주력으로 채택 • 발전단가 : 3￠/Kwh정도로 타 발전원과 • 경쟁 가능한 수준에 진입 • 풍력 개요 및 보급현황 • 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 전력 발생 • 2004년 기준 국내 신재생에너지 공급량의 0.2%(약13.5MW) 기술동향 산업동향 • 세계 풍력발전 시장은 2010년에 약 110GW에 이를 전망 • 국내 풍력발전 산업을 생산설비의 실증단계 수준에 있으며, 상업적인 보급은 수입설비에 • 의존하고 있는 상태(국내 제조업체 부재) • 국내외 풍향여건 등 육상 풍력단지 개발의 어려움 돌파를 위해, 해상풍력(3MW급) 개발을 • 위한 사업 착수

국 내 국 외 • 소수력 자원조사, 저낙차용 수차기술 • 개발 추진 • 수차제조, 시스템 운영 기술은 선진국에 • 비해 미흡 • 수차제조 기술, 소수력발전 시스템 자동화 • 기술개발 및 보급 • 수력 개요 및 보급현황 • 수력은 10MW이하의 소수력과 그 이상의 대수력으로 구분하며, 2003년부터 신재생에너지 • 통계에 대수력 포함 • 2003년 기준 신재생 에너지 공급량의 25.0% • (소수력 1.12%, 수력 23.95%) 기술동향 산업동향 • 국내 수차 제조 등을 위한 산업기반 미비 • 향후 수차 국산화 개발 등에 따라 제조산업 기반 구축 전망

국 내 국 외 • 지열자원 조사 • 중·저온 지열 열펌프 시스템에 대한 • 초기단계 기술개발 추진 • 미국, 일본, EU 중심으로 지열을 이용한 • 열펌프 기술개발 및 시범보급 추진 • 지열 개요 및 보급현황 • 태양에너지가 지표면을 통해 토양, 지표수, 지하수, 용암 등에 저장된 열원 • 2003년 기준 국내 신재생에너지 공급량의 0.02%(약 0.8천 TOE) 기술동향 산업동향 • 외국 제품의 수입을 통하여 현재 소규모의 수요를 충당 • 공공기관 의무화로 보급이 크게 확대될 것으로 전망되며, 이에 따른 국내 기술개발 및 • 산업기반 구축 필요

국 내 국 외 • 조력, 조류력, 파력, 기초조사 및 수치모델 • 개발 등 기초 기술개발 단계 • 에너지 집적·수출·변환, 발전시스템 기술 • 선진국에 비해 미흡 • 영국 : 2MW급 상용 풍력발전장치 개발 • 프랑스 : 240MW급 조력발전소 운영 • 일본 : 파력/조류발전 복합방식 개발 중 • 해양에너지 개요 및 보급현황 • 조력, 조류, 파랑, 해수 수온 밀도차 등 다양한 형태로 해양에 부존하는 에너지 • 2003년 현재 국내 보급 실적 없음 기술동향 산업동향 • 국내 관련 산업은 현재 기술개발 단계로 산업기반 구축은 이루어지지 않음 • 시화호 조력발전소 건설 추진 중(수자원공사)

국 내 국 외 • 폐기물 연소열, 폐유 재생연료유 및 RDF • 제조기술 상용화 단계(핵심요소기술 확보) • 열분해 연료유 양산, 재생연료유 고급화 • 기술은 선진국에 비해 미흡 • 미국, 일본, EU 등 RDF, 폐유 재생이용 및 • 소각열 이용기술 개발 및 보급 • 발전소 및 시멘트 소성로에서의 • RDF 사용 확대 • 폐유로부터 고급정제유 생산 • 폐기물에너지 개요 및 보급현황 • 폐기물을 열분해, 고형화, 연소 등의 가공처리를 통해 연료, 폐열 등으로 변환하여 • 사용하는 에너지 • 2004년 국내 신재생에너지 공급량의 72.4% 기술동향 산업동향 • 국내 신재생에너지 공급 중 절대적인 비중을 차지하고 있으나, 경제성을 확보할 수 있는 • RDF, 고분자폐기물 열분해 연료유 등의 양산기술 부족으로 산업화를 이루고 있지는 못함

국 내 국 외 • 핵심기술은 상당부문 확보하였으나, • 시스템 제작 및 부품 소재기술은 선진국 • 에 비해 아직 미흡함 • 가정용 연료전지의 경우 소형(3kW이하) • 에 대한 실증연구 추진 및 본격 시범보급 • 추진 중(2011년 10,000대) • 수소제조의 경우, 일본 미국 등이 • 수소스테이션 실증 운전 중 • 미국 : 발전용 MCFC(2MW) 실증 연구 단계 • 일본 : 가정용 1kW 연료전지 보급초기 • 단계로 모니터링 사업 추진 • 일본, 독일 : 휴대용 DMFC 시제품 출시 • 연료전지 개요 및 보급현황 • 수소와 산소의 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 직접 변화하는 발전장치 • 2003년 현재 국내 보급실적 없음 기술동향 산업동향 • 세계시장은 2020년 1,000억불로 확대될 전망이며, 가정용 연료전지시스템(RPG)는 • 240억불의 시장이 형성될 전망임 • 발전용-이동용 연료전지를 중심으로 우선적인 산업화가 예상되며, 노트북용 연료전지 및 • 관련부품 산업화 전망

국 내 국 외 • 3t/d 건식가스화로 및 1t/d 습식 가스화 • 로 설치 및 운전 중 • 공정 및 단위장치 분야는 선진국 수준이 • 나 대형플랜트 설계 및 운전경험이 없음 • 중질잔사유 가스화를 이용한 • 300~600MW급 IGCC 타당성 검토 완료 • 미국, 독일, 네덜란드, 일본 등 가스화 플랜 • 실용화 직전 • 석탄가스화 플랜 300MW급 운전 중 • (미국2, 네덜란드1, 스페인1) • 중질잔사유 가스화는 이탈리아, 일본에서 • 280~550MW급 운전 중 • 석탄액화가스화 개요 및 보급현황 • 석탄을 합성가스로 정제하여 가스터빈을 돌려 발전하고, 배기가스열을 이용하여 보일러로 • 증기를 발생시켜 증기터빈을 돌려 발전하는 방식 • 2003년 현재 국내보급현황 없음 기술동향 산업동향 • 국내의 경우, 2012년까지 800MW의 석탄, 중질잔사유 가스화 복합발전 시설을 보급할 전망 • 기존 발전시설에 비해 효율이 높고, 석탄의 부존 자원량이 타 자원보다 많기 때문에 중장기적 • 수요가 많을 것으로 예상되며, 이에 따른 대규모 산업기반 구축 전망

국 내 국 외 • 최근 들어 상당한 기술개발투자가 이루어 • 지고 있으나, 상업적 보급 실적은 현재 전무 • 천연가스 스팀 개질을 이용한 수소생산기술 • 이 기술성숙단계에 있음 • 수소스테이션 실증연구 착수 • 수소스테이션의 경우는 미국이나 일본 등에서 • 실증연구가 활발히 진행 중 • 미국은 수소제조, 인프라 구축에 계속 투자할 • 예정이며 IPHE를 통해 세계 주도권 선점노력 • 천연가스개질, 전기분해(제조측면), • 고압(<500bar) 액체저장기술, 고압수소 스테 • 이션 기술 등에 많은 연구개발 진행 • 수소에너지 개요 및 보급현황 • 지구상에 존재하는 물질 중 가장 양이 많고 원자 구조가 가장 단순한 물질이며, 에너지로 활용 • 시 공해를 방출하지 않는 청정원료 • 2003년 현재 국내보급현황 없음 기술동향 산업동향 • 아직까지 상업적 보급실적이 없기 때문에 구체적인 시장형성이 이루어지지 않았으나, 최근 대기업에 • 서 많은 관심을 갖기 시작함 • 국가적인 차원에서 수소경제로 가기 위한 인프라 조기 구축을 추진 중 • 수송부문의 수소에너지 세계시장은 2020년 1,400억불에 이를 전망이며, 2030년대는 년간 5천만대를 • 생산함으로써 세계수요의 10%를 차지할 것으로 전망

신재생에너지의 미래

기후변화 협약과 환경오염 고유가시대 신재생에너지 산업구조 변화 수소경제 • 에너지환경의 변화와 신재생에너지 신재생에너지의 전 세계 에너지공급 및 신 핵심산업으로 부상 전망

신재생에너지 보급 목표 국내 국외 자료 : 제2차 신·재생에너지 기술개발 및 이용·보급 기본 계획(2003~2012),2003,12,산업자원부

신재생에너지보급의 애로요인 경제성 자연조건 기술개발투자 /보급제도 신재생에너지 보급·확대 지연 기술개발 /산업기반

(%) 30 25 20 15 10 5 기술개발투자 5% 3% 2.06% 2003 2006 2011 • 신재생에너지의 미래

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