제3절 그린에너지 정책
2. 그린에너지산업 발전전략
하는 기업 중 일정수준 이상의 자격을 구비한 기업에게만 등록 을 허가하는 제도이다
.
산업화까지 전 과정에 대한 지원체계 구축을 통하여 그린에너 지산업을 육성하는 것을 내용으로 한다
.
가. 그린에너지산업 분야 선정
시장성
,
기술성,
시급성 등을 고려하여 그린에너지산업의9
대 분야를 선정하였다.
이러한 선정은 선진국의 에너지전략 프로그 램,
업계의 수요조사 및 전문가의 평가 등 에너지기술평가원의 선정평가를 거쳐 선정되었다.
이9
대 분야 중 세계시장이 급성 장하고 국내 연관 산업이 발전한 태양광,
풍력 등4
개 분야를 우선 성장동력화하고,
세계시장 잠재력이 크고 기술적 우위 확 보가 시급한 수소연료전지,
청정연료 등5
개 분야는 차세대 성 장동력으로 지원할 계획이다.
<표 3-18> 그린에너지산업 발전전략의 9대 중점기술 분야
<제1그룹, 조기 성장동력화>
세계시장이 급성장하고 있거나 국내 연관 산업 기반을 바탕으로 육성 가능한 분야 ⇒ 산업화 집중지원
태양광, 풍력, LED, 전력IT
<제2그룹, 차세대 성장동력화>
세계시장 잠재력이 크기 때문에 기술적 우위 확보가 시급한 분야 ⇒ R&D 및 실증 집중투자
수소연료전지, GTL/CTL(가스/석탄액화), IGCC(석탄가스화복합발전),
CCS(CO2 포집･저장) 에너지저장
나. 시장지향형 기술개발
시장규모와 성장잠재력이 큰
9
대 분야에 대해 민간과 정부가 공동으로 향후5
년간 총3
조 원(정부 1조7천억 원, 민간 1조3천억원)을 투자하여
2012
년까지 선진국 수준의 기술력을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.
<그림 3-4> 9대 중점기술의 기술수준 목표
<신재생에너지 기술> <청정화 기술> <에너지 효율 향상 기술>
<표 3-19> 기술개발 목표와 주요 기술
구 분 기술개발 목표 및 주요 핵심기술(예시)
태양광 ∙화석연료 수준의 경제성 확보(2020년 150원/kWh)
* 고효율 차세대 박막 태양전지 및 유기 태양전지 상용화 기술
풍 력
∙중대형 풍력발전기 독자 개발
* (육상) 고효율 블레이드 소재 및 주축 베어링 국산화 * (해상) 2MW 부유식 해상풍력 발전기술
수소 연료전지
∙차세대 수소연료전지 기술 조기 확보
* (가정용) 1kW급 핵심부품소재 국산화 및 양산기술(단가 2015년 500만 원) * (발전용) 2세대(MCFC) 상용화, 3세대(SOFC) 원천기술
태양광은 향후
5
년간 정부2,000
억 원을 포함3,600
억 원을 투자하여 독자 기술개발로2020
년에 화석연료 수준의 경제성을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.
이와 관련하여 실리콘계는 성 숙단계로 파악하고 핵심부품,
소재 및 장비 국산화로 가격 경쟁 력을 높이고,
대규모 투자와 집적화로 단가를 인하하는 방안을 계획하고 있으며,
박막･유기물의 경우에는 상용화 초기단계로 고효율 차세대 박막 태양전지 및 유기 태양전지 상용화 기술개 발에 주력할 계획이다.
태양광발전은 반도체를 바탕으로 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 광전 효과를 이용해 전력을 얻는 기술이다
.
보통P
형 반도체와N
형 반도체 접합으로 구성된 태양전지에 태양빛이 내 리쬐면 광에너지에 의해 전자와 양공(전자가 빠져나간 뒤 남은 구멍 으로 양의 전하를 지닌 자유입자) 쌍이 생기고 이것들이 이동하면서 전류가 흐르는 광전기력 효과에 따라 전력을 발생시킨다.
태양 광산업은 크게 폴리실리콘→잉곳→웨이퍼→태양전지→모듈→전 력제어장치→태양광발전 시스템 단계로 구성된다.
따라서 재료 화학 전자 기계 건축 등 다양한 분야 기술이 모두 응용되는 복 합산업이다.
<그림 3-5> 태양광발전 주요 단계
2009
년 국내 태양광산업 전망은 그 어느 때보다 장밋빛으로 물들어 있다. 2008
년12
월22
일에는 현대중공업, LG
전자,
웅진 에너지,
미리넷솔라 등 국내50
여 개 태양광 장비･부품･시스템업체가 모여 한국태양광산업협회를 출범시켰다
.
협회에 따르면2007
년 국내 태양광 분야 기업들은 태양전지와 모듈,
관련 장비 등을 생산해4,000
억 원 규모의 매출을 올렸다.
전 세계에 제품1,000
억 원어치를 수출했고 국내에서도3,000
억 원 이상 매출을 기록했다.
특히2006
년1,600
억 원 정도였던 태양광 분야 국내 매출은1
년 새 두 배 이상 늘어났다.
<표 3-20> 태양광(photovoltaic) 시스템
IEA ETP(2008) 한국
기술 목표 배출 안정화 50% 배출 감축 기술수준/목표
RD&D
효율 증가와 물적 집약 도 축소 및 c-Si 모듈 비용
c-Si 모듈 효율 20%
이상 비용 효율적이 고 대안적인 실리콘 원료 공급 개발
c-Si 모듈 효율 25%
실리콘계 기술성숙단 계; 최대효율 18%, 저 가화기술개발 박막, 유기물: 상용화 초기단계; 최대효율 12%
독자 기술개발로 2020 년 화석연료 수준의 경 제성 확보(150원/kWh) 박막･유기물: 고효율 차세대 박막 태양전지 및 유기 태양전지 상 용화 기술개발 효율 증가와 박막 수명 박막 모듈 효율 15～
18%, 수명 25～30년
박막 모듈 효율 20～
25%, 수명 30～35년
두 가지 3세대 장치 개발:
∙초고효율 전지
∙초저가 전지
∙저비용 건물 통합
3세대 기술 완료 틈새시장 용도 시범 설비
3세대 장치 개발 완 료 및 보급
∙장치 효율 40% 이상
∙초저가 전지 효율 10～15%, 수명 10～15년
보급
건물 통합과 저장 완전 통합과 다기능 PV 적용기법
진보된 저장 설비 이용 향후 5년간 정부 2,000 억 원, 민간 1,600억 원 가격 목표 투자
투자비용 2030년까지 2.2달러/W 2050년까지 1.2달러/W
투자비용 2030년까지 1.9달러/W 2050년까지 1.1달러/W
주요 필요 사항/활동 정책 지원
∙이중 기술 전환: c-Si에서 박막, 신 3세대 장치
∙향후 5～10년 PV 시스템의 경쟁 전 단계를 극복하기 위해 지속적이고 효 과적인 인센티브
∙고순도 실리콘 원료 장기 공급, 대안적인 원료 생산 경로 개발
∙신 3세대 장치 개발을 위한 충분한 R&D 자금지원
∙제조용량을 제조 공장당 1-10GW/year 규모로 상향
∙건설산업과 협력하여 건물 통합을 위한 표준화된 지침서 개발
∙개발도상국으로의 off-grid application 기술이전 문제
RPS 의무공급비율(10%) 지정하여 매년 50MW 이상 시장 확보 Solar Town 조성 추진
자료: 지경부(2008), 그린에너지산업 발전전략
독일 포톤컨설팅에 따르면
2006
년 세계 태양광시장 규모는 총200
억 달러.
이때만 해도 한국 업체 시장점유율은 독일44%,
일 본12%,
미국5%
등에 비해 걸음마 수준인1%
에 불과했다.
그러 나2010
년에는 미국27%,
독일19%,
스페인10%
에 이어 한국은 세계4
위인6%
에 근접할 전망이다.
특히 일본(4%)까지 제칠 것 으로 전망돼 더욱 고무적이다.
현재 국내 태양광산업은 독일,
일 본,
미국 등에 비해 매출 규모는 작지만 기술력만큼은80%
가까 이 올라서 있는 것으로 알려지고 있다.
태양전지의 실용적 한계효율은 약
30%
이다.
태양전지에 사용 되는 반도체가 태양빛을 흡수하는 데 한계가 있기 때문에 효율 에도 한계가 존재한다.
태양광은 스펙트럼의 형태로 존재하며 주로 가시광선 영역의 빛이 흡수된다.
흡수된 빛에너지의 일부 는 열의 형태로 손실되기도 한다.
빛을 집광하여 다접합 태양전 지를 사용하면40%
가까운 변환효율이 얻어지기도 한다.
최근 추정치에 따르면 독일의
PV
전력 생산은 전체 누적으로5.3GWp
에 달하고 최근에 설치된PV
전력 생산량은1,500MWp
이다.
독일 프라이브르크에 있는‘
태양에너지 시스템을 위한Fraunhofer
연구소(ISE)’
가 최근 새로운 에너지 보유 기록을 세운 것이 가장 두드러진 것이다. 41.1%
의 효율을 보인 이 태양전지 는 이 산업의 새로운 가능성을 열어주고 있다.
이만한 효율이라 면 현재 시장에 출시된 표준 태양전지에 비해 훨씬 많은 태양광 을 에너지로 변환시킬 수 있다.
풍력발전이란 공기의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환시 키고 이로부터 전기를 얻는 기술을 의미한다
.
풍력발전은 연료비가 거의 없고 대부분 무인 원격 운전되어 유지비용이 적게 들 며
,
화석연료와 대등한 가격경쟁력을 확보할 수 있는 에너지원 이다.
초기 투자비가 높으나,
건설 및 설치기간이 짧으며,
설치 높이가 높아 지상의 토지를 농사나 목축 용도로 사용할 수 있으 며,
일부지역의 경우 관광자원화가 가능한 장점을 지니고 있다.
반면에 풍력이 가능한 바람은 평균 초속4m
이상이 필요하여 경제성 확보 가능한 입지 제약이 존재하며,
지역의 건축물 등 자연 환경 변화에 매우 민감할 수 있어 개발이 진행 중인 지역 에서는 신중하게 고려할 필요가 있으며,
설비이용률이 다른 발 전원에 비하여 다소 떨어지며,
소음의 발생으로 주거지와 이격 거리가 필요한 단점을 가지고 있다.
일반적으로 발전 방식에 따른 소요 면적은 풍력
1,335m
2/GWh,
석탄3,642m
2/GWh,
태양열3,561m
2/GWh,
태양광발전3,237m
2/GWh
로서 풍력발전이 가장 작은 면적을 차지한다.
또한 풍력 발전은 공해 물질 저감효과도 매우 커서200kW
급 풍력 발전기1
대가1
년간 운전하여400,000kWh
의 전력을 생산한다면 약120
～200
톤의 석탄을 대체하게 되며,
줄어드는 공해 물질의 배출량은 연 간SO2 2
～3.2
톤, NOx 1.2
～2.4
톤, CO
2300
～500
톤,
슬래그(slag) 와 분진(ash)16
～28
톤에 달하며,
부유 물질은 연간 약160
～280kg
정도 배출이 억제되는 효과가 있다.
이러한 이유로 인해 풍력은 에너지산업 중에서 세계적으로 가장 빠르게 성장하는 분야가 되었으며
,
그 단적인 증거로 최근10
년간 전 세계 설치용량이10
배 이상(2004년 말 누계 47,912MW) 증가하게 되었으며,
발전단가는 대형화 및 단지화와 함께 지속적으로 낮아지고 있는 추세이다
. 1980
년대 중반95kW
급 풍력 발전기의 보급 당시8.8
유로센트/kWh
로부터MW
급 풍력발전기 가 보급되고 있는 최근에는4.1
유로센트/kWh
로 약20
년간50%
가 넘게 감소하게 되었다
.
국내 풍력자원 총 잠재량은
1
만6,170
만TOE/
년(설비용량 26.4GW) 으로 육상과 해상 풍력자원 잠재량의 비율은29:71
이다.
한편 풍력발전 이용가능량은 풍력발전 잠재량의10%
에 해당하는1,600
만TOE/
년으로 산정하였지만,
전 세계적으로 풍력발전 기 술개발 및 보급이 지속적으로 증가하는 추세임을 감안한다면 풍력자원의 이용가능량은 매년 대폭 상향될 것으로 예상된다.
12)그리고 육상 풍력발전 자원량 산출결과를 보면 이론잠재량은
4,660
만TOE/
년(설비용량: 7.6W),
이용가능량은460
만TOE/
년이고,
해상 풍력발전 자원량 산출결과는 이론잠재량은1
만1,500
만TOE/
년(설비용량: 18.8GW)
,
이용가능량은1,150
만TOE/
년이다. 2005
년12
월까지 설치 운영되고 있는 풍력발전 시스템으로서 국가전력망 에 연계되는 상업용은 총79
기로 누적설비용량이 약98MW
이다.
이 가운데2005
년 한 해에만41
기의 설비용량70MW
로서71.5%
가 건설되었다
.
12) 기술적 이론잠재량은 상기 육･해상 풍력발전 잠재량 산정조건을 만족하 는 면적에 설치 가능한 풍력터빈의 최대 설비용량 및 발전량이며, 시장 적 이용가능량은 기술적 이론잠재량 중 현 시점의 기술수준 및 보급실 적에 의한 경험적으로 실질적인 개발이 가능한 설비용량 및 발전량이다 (풍력발전 선진국의 개발실적 참조하여 기술적 잠재량의 10% 수준으로 가정).