신재생 에너지
신재생 에너지 발전, 태양광 발전 시스템
태양광 발전 시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈 (module)과 주변장치(축전지, 전력변환장치 등)로 구성된 신재 생 에너지 발전 분야이다. 태양광 기술은 청정·무제한 에너지 원을 활용해 유지 보수가 용이하고 수명이 긴 장점이 있는 반면, 자연조건(일사량)에 따라 전력 생산량이 제한적이고 초 기 투자비와 발전 단가가 높은 단점이 있다. 사용되는 재료에 따라 실리콘계, 화합물, 염료 감응, 유기 등으로 구분되는데 현재 결정질 실리콘 기술이 주종을 이루 고 있고, 이어서 박막 태양전지 기술이 부상할 것으로 기대되 고 있다. 기타 3세대로 불리는 염료감응형, 유기, 하이브리드 분야는 개발 초기 단계에 있다.『태양광 발전 시스템은 태양전지로 구성된
모듈과 주변장치(축전지, 전력변환장치 등)로
구성된 신재생 에너지 발전 시스템이다』
2015년 국내 태양광 시장 320MW로 연평균 35.3% 성장
예상
2011년도 태양광 신규 설치량은 23.2GW이며, 금액 기준 으로 916억 달러에 이른다. 이것은 2010년 17.5GW이었던 태 양광 시장이 전년 대비 규모 면에서 30%, 금액 면에서는 29% 이상 증가한 결과이다. 시장 조사 기관별로 차이가 있으 나 2012년 태양광 시장은 약 27GW로 예상되며, 2014년에는 36.4GW 규모로 확대될 것으로 전망하고 있다. 그러나 태양광 산업을 구체적으로 들여다보면 최근 유럽 경 제 위기와 저가 중국산 태양광 패널 공급 등으로 시장이 크게 위축되었고, 유럽의 태양광 모듈 가격도 2000년 1W당 4.2유로태양광 발전 시스템
Grid Parity 도달 시기에 대한 전망
기술사업화분석실 책임연구원 박창걸 | Tel 02-3299-6036 e-mail cgpark@kisti.re.kr
co
2
Navigation Time▶
PV 기술별 라이프 사이클 상의 현재 위치 평가 Market penetration Development 3.23.1 2 1 3.3Growth Maturity Decline
1. First generation PV (crystalline based) 2. Second generation PV (thin film based) 3. Third generation PV
3.1 Dye sensitized solar cell (DSSC) PV 3.2 Organic PV
3.3 Hybrid PV
신재생 에너지 에서 2011년 7월 1.2유로로 약 70% 하락하였다. 이에 따라 가 격·기술 경쟁력이 낮은 업체들을 중심으로 태양광 산업의 구 조조정이 진행 중에 있다.
『2011년도 세계 태양광 신규 설치량은 23.2GW,
916억 달러로 전년 대비 30% 이상 큰 폭의 성장세를
기록하였고 2012년 27GW, 2014년에는 46GW
규모로 확장될 전망이다』
국내 태양광 발전 시장 규모는 2006년 21MW 규모에서 2012년 230MW, 2015년 320MW로 연평균 35.3%의 높은 성 장이 예상되며 태양광 발전 능력은 2012년 6월 기준, 셀 기준 1,875MW, 모듈 기준 2,852MW이다.2014년 일본, 중국, 미국이 선도 시장 유럽을 제치고 부상
할 전망
2011/2012년 태양광 시장은 독일을 비롯한 이탈리아, 미국, 중국, 일본 등 5개국 점유율이 74%에 이르고 있으며 세계적 으로 경쟁력이 부족한 업체들의 구조조정이 폴리실리콘 공급 과잉으로 표면화되어 빠르게 진행되고 있다. 태양광 시장에 서 2011년에 중국 2.2GW, 미국 1.7GW, 일본 1.3GW가 설치되 어 각기 세계 3, 4, 6위였으나 2014년에는 일본 4.2GW, 중국 4.1GW, 미국 4.0GW가 설치되어 독일, 이탈리아 등 기존의 선 도 시장인 유럽 시장을 제치고 부상할 전망이다. 한편 개도국 의 태양광 수요가 빠르게 확산되어 차세대 시장으로 부상하 고 있으며, 특히 인도와 동아시아 시장이 빠르게 성장할 전망 이다.국가별 Grid Parity 도달 시기 및 향후 전망
‘그리드 패리티(Grid Parity)’란 전기 1kW를 생산하기 위해 필요한 ‘태양광 발전 비용’과 화석연료를 사용하여 생산한 ‘일 반 전력 비용’이 동일하게 되는 수준을 의미한다. 태양광 에 너지가 그리드 패리티를 달성하기 위해서는 화석 에너지 발 전 단가가 높아지거나 태양광 발전 단가가 낮아져야 하는데, (단위: MW) 연도 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 MW 21 45 279 168 137 154 230 250 285 320▶
국내 태양광 시장 추이 및 전망자료: Solar & Energy, 2012, 재인용.
2011 91.6 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 자료: CleanEdge, 2012, 한국수출입은행, 2012, 재인용.
▶
2011년 금액 기준 태양광 시장 규모 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 7.2 11.2 15.6 20.3 36.1 29.6 71.2 CAGR 44% Year Revenue(b $) 2013F 2014F 2015F 2016F 2017F 2018F 2019F 2020F 89.3 100.0 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0자료: Solar & Energy, 2012.
태양광 발전 시스템 2012년 기준으로 태양광 발전 시스템 가격은 모듈 가격과 시 스템 밸런스를 포함하여 약 $2.5/W로 예상된다. 태양광 발전 비용과 일반 전력 비용은 지역별로 각각 다 르기 때문에 예상되는 그리드 패리티 도달 시점도 지역마다 차이가 있다. 현재 일부 지역에서 그리드 패리티에 도달했으 며, 태양광 발전 비용이 낮아짐에 따라 그리드 패리티 도달 지역은 확대될 것으로 예상된다. 지역적으로 보면 독일, 일본, 스페인, 호주, 미국 일부 지역에서 그리드 패리티에 도달할 것 으로 예상되며, 우리나라는 상대적으로 전기요금이 낮아 그 리드 패리티에 도달하기에는 앞으로 시간이 더 필요할 것으 로 예상된다. 태양광 그리드 패리티 도달 시기를 결정하는 주요 변수로 는 일조시간, 유가, 태양광 모듈 및 인버터 가격, 탄소배출권 가격 등이 있다. 태양광 발전의 환경 가치를 발전 단가에 고 려하여 그리드 패리티를 추정하면 사하라 사막 지역의 그리 드 패리티 도달 시기가 2018년인데 반해, 가장 일조시간이 적 은 독일은 2024년, 한국은 2023년 정도로 추산1)할 수 있다. 한편 다른 연구 자료에 따르면, 오일 가격을 기준으로 하 는 국내 태양광 에너지의 그리드 패리티 시점은 현재 정부에 서 계획하고 있는 정책 및 투자를 실제로 실현한다는 가정하 에 2019년에 도달할 수 있을 것으로 예측한다고 발표된 바도 있다. 1) 일조시간이 각각 다른 독일(3.2h), 한국(3.6h), 뉴저지(4.5h), 남부 텍사스(5.2h), 사 하라 사막(6h)별로 유가가 매년 5%씩 상승하고 태양광 모듈 및 인버터 가격은 매년 10%씩 하락하며 탄소배출권의 가격은 10유로/톤, 탄소배출권 가격이 2008년 이후 평균인 10유로/톤 수준을 적용. 0.38 0.36 0.34 0.32 0.30 0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0
자료: “한·중 태양광 산업의 위기와 도전”, Solar & Energy, 2012, 재인용.
▶
세계 국가별 Grid Parity 도달 시기 전망500 600 700 800 900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 USD 8/Wp Cost to generate power with solar cells
corresponding to solar intensity (this curve is for USD 8/Wp)
Amount generated by a south-facing 1 kWp module in 1 year (a function of solar intensity) * Weighted average residential prices in PG & E
** Consumption for residential customers within specified tier group only; assumed same split by tier as PG & E for entire CAISO residential consumption
Source: Eurostat; PV Policy group; PG & E; CIA country files; Public policy Institute New York Specific annual solar energy yield, kWh/kWp Average power price for households
USD/kWh USD 6/Wp USD 4/Wp USD 2/Wp Denmark California-Tier 5** California-Tier 4** Netherlands Norway Sweden Finland France South Korea China India UK Germany Japan New York Greece California Texas Australia Italy Spain Electricity market TWh/year Grid parity as of Today 2020 Hawaii
▶
세계 국가별 PV 설치 시장 추이 2011년자료: Solar & Energy, 2012.
Rest of East Asia, 600, 3% Middle Asia, 155, 1% North Africa, 45, 0% Central & Southern Africa, 70, 0% Belgium, 400, 2% Czech Republic, 300, 1% Spain, 400, 2% Greece, 200, 1% Portugal, 80, 0% United Kingdom, 350, 2% Rest of Europe, 700, 3% Canada, 400, 2% Rest of North America, 30, 0% Lantin America, 120, 1% Australia, 400, 2% South Korea, 170, 1% India, 500, 2% Germany, 7500, 32% Italy, 4000, 17% USA, 2300, 10% France, 1000, 4% China, 2200, 9% Japan, 1300, 6% 2012년
Central & Southern Africa, 150, 1% Czech Republic, 350, 1% France, 700, 3% Spain, 500, 2% Greece, 200, 1% Portugal, 150, 1% United Kingdom, 450, 2% Canada, 700, 3%
Rest of North America, 60, 0% Lantin America, 180, 1%
South Korea, 240, 1% India, 800, 3% Australia, 500, 2% Rest of East Asia,
신재생 에너지
『태양광이 Grid Parity에 도달하는 데에는 일조시간,
유가, 태양광 모듈 및 인버터 가격, 탄소배출권 가격
등이 큰 영향을 주는데 우리나라의 경우 2019~2027년
경으로 예상되고 있다』
정부 목표에 의하면 신재생 에너지 보급 목표를 1차 에너 지 대비 2015년 4.3%, 2020년 6.1%, 2030년 11.0%로 계획하 고 있으며, 2020년 이전까지 신재생 에너지 가격을 화석연료 수준의 발전 단가 수준까지 낮추어 그리드 패리티를 달성시 킬 것을 계획하고 있다. 그러나 현재 태양광 발전 비중이 미미한 상황에서 태양광 발전 단가가 석탄 발전 단가보다 높은 천연가스 발전 단가에 도달할 경우, 충분히 태양광 발전에 대한 수요가 급증할 수 있고 이를 그리드 패리티로 간주할 수 있을 것이다. 한편, 태양광 모듈 가격의 지속적인 하락은 그리드 패리티 도달에 대한 긍정적인 신호일 수 있으나 셰일가스 개발 확대 로 인한 천연가스 발전 단가의 하락 가능성은 이러한 유틸리 티 스케일의 그리드 패리티 도달 시점을 더욱 지연시킬 가능 성도 있다. 2013 연평균 유가 상승률(%) 연평균 모듈/인버터 가격 하락률(%) 탄소배출권 가격(유로/톤) 독일 한국 뉴저지 남부텍사스 사하라 사막 5.0 (10.0) 10.0 2024 2023 2021 2019 2018 2.5 (10.0) 10.0 2028 2027 2024 2022 2019 10.0 (10.0) 10.0 2021 2020 2018 2017 2016 5.0 (5.0) 10.0 2028 2027 2023 2021 2019 5.0 (20.0) 10.0 2020 2020 2018 2017 2016 5.0 (10.0) 30.0 2024 2023 2020 2019 2017▶
유가, 제품 가격 및 탄소배출권 가격 변동에 따른 Grid parity 달성 시기 자료: 삼성증권, 2012. 6. 20. Year▶
태양광 발전의 그리드 패리티 300.0 250. 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0Unit cost of Power Generarion (KRW/
사물지능통신
기기 간 상호작용이 핵심인 사물지능통신
사물지능통신(M2M; Machine to Machine)은 사물과 사물, 사물과 사람 간에 정보가 수집되고 처리되는 지능형 통신 서 비스를 의미한다. 지금까지 IT에서는 사람과 기기 간 상호작 용이 서비스의 중심에 있었다면, M2M 서비스는 기기 간의 상호작용이 핵심이다. 즉, 지금까지 기기는 사람이 보다 쉽게 정보를 수집하고 가공하여 그를 바탕으로 의사 결정을 하도 록 돕는 수단이었지만, M2M에서는 기기가 직접 정보를 수집 하고 가공하여 의사 결정까지 내리는 서비스의 주체가 된다. 세계 각국은 사물지능통신을 환경, 에너지, 재난ㆍ재해 등 국가적 현안의 해결 방안으로 인식하고 있고, 기업들도 비용 절감, 경영 효율화, 신규 서비스 창출 등의 기업 경쟁력 강화 를 위한 핵심 분야로 관심을 기울이고 있다. 특히, 가입자 정 체 현상으로 새로운 사업 모델을 찾고 있는 통신 사업자들은 사물지능통신 서비스가 네트워크 접속 단말 수의 증가와 네 트워크 인프라 활용성을 증대시킬 것으로 전망하고 있으며, 새로운 성장 동력을 제공할 것으로 기대하고 있다. M2M 서비스는 초기에 전력, 가스, 기계 등 고정된 산업 시 설 등에 주로 활용되었으나, 최근에는 차량이나 사람 등 이동 형 객체에 대한 적용이 활성화되고 있고, 전기, 가스 등 스마 트 미터 서비스의 확대 등으로 사물지능통신 서비스 시장이 확대되고 있다.사물지능통신(M2M)
M2M, 새로운 성장 동력을 제공할 것인가?
기술사업화분석실 책임연구원 김재우 | Tel 02-3299-6070 e-mail kimjw@kisti.re.kr
방송통신 융합
co
2
Navigation▶
사물지능통신 활용 분야 분야 세부 사항 보안 및 공공 안전 감시 시스템, 빌딩 관리, 자연재해 모니터링 등 스마트 그리드 전기, 가스, 수도, 난방, 그리드 제어, 산업 미터링 등 위치 추적 주문 관리, 물류 추적, 친구 찾기 등 차량 텔레매틱스 차량 관리, 차량 및 운전자 안전, 내비게이션, 교통 정보, 통행료, 주행 거리 연계 보험, 원격 차랑 진단 등지불 결제 POS(Point of Sale), ATM, 자판기, 게임기 등
헬스케어 생체 신호 모니터링, 노약자 및 장애인 지원, 원격 의료 등
원격 관리 및 제어 산업 자동화, 센서, 조명, 펌프, 자판기 제어 등
방송통신 융합
세계 M2M 시장, 2016년 약 350억 유로 규모 형성할
것으로 전망
ABI Research에 따르면, 전 세계 이동통신망을 통한 M2M 단말의 접속 건수가 2009년 약 5,700만 건 수준에서 2015년 에는 2억 건 이상으로 급증할 전망이며, 서비스별로는 텔레매 틱스와 원격 검침 서비스가 약 77%의 비중을 차지할 것으로 예상되고 있다. 또한, IDATE가 발표한 자료에 따르면, 세계 M2M 시장은 2011년 칩/모듈 등 하드웨어 약 24억 유로, 네트워크 약 43억 유로, 솔루션 및 기타 약 114억 유로로서 전체 약 181억 유로 의 시장 규모를 나타내고 있으며, 향후 연평균 14%의 성장률 을 나타내어 2016년에는 칩/모듈 등 하드웨어 약 31억 유로, 네트워크 약 93억 유로, 솔루션 및 기타 약 226억 유로로서 전체 약 350억 유로의 시장을 형성할 것으로 전망하고 있다. 국내 시장의 경우 이동통신 3사가 주도해 원격 검침, 차 량 제어, 사회 안전망 지원, 무선 보안 등에 주력하고 있으며, 2012년 11월 현재 이동통신사의 사물지능통신 서비스 가입자 수는 약 183만 회선이지만 잠재 수요는 약 1,450만 회선에 이 를 것으로 분석하고 있다. 국내 M2M 시장은 2011년 하드웨어 약 3,200억 원, 네트 워크 약 3,000억 원, 솔루션 및 기타 약 7,800억 원으로 전 체 약 1조 4,000억 원의 시장 규모를 나타내고 있으며, 향후 연평균 14.1%의 성장률을 나타낼 것으로 전망하고 있다. 이 에 따라, 2016년에는 하드웨어 약 6,900억 원, 네트워크 약 5,900억 원, 솔루션 및 기타 약 1조 4,400억 원으로 전체 약 2조 7,200억 원 규모의 시장을 형성할 것으로 전망하고 있다. M2M 영역별 시장 규모는 시설물 관리, 텔레매틱스 등 솔루 션 시장이 전체의 56%를 차지하고 있으며, 하드웨어 시장이 약 23%, 네트워크 시장이 약 21%의 비중을 차지하고 있다.『국내 M2M 시장은 2011년 약 1조 4,000억 원
시장에서 2016년에는 약 2조 7,200억 원 규모의
시장을 형성할 것으로 전망되고 있다』
칩 공급, 모듈 및 단말 제조, 플랫폼 및 솔루션, 네트워크
서비스로 구분된 M2M 시장 구조
M2M 시장의 구조는 칩 공급 업체, 모듈 및 단말 제조 업 체, 플랫폼 및 솔루션 업체, 네트워크 및 서비스 업체 등으로 구분할 수 있다. 개별 가치사슬별로 하나의 산업만을 전문적 으로 수행하는 업체가 있는 반면, 통신 사업자, 전문 IT 서비 스 업체 등과 같이 여러 가치사슬의 업무를 함께 수행하는 업체들도 다수 존재하고 있다. M2M 칩세트는 기술 진입 장벽이 높아 공급 업체가 소 수로 한정되어 있으며, 대표적인 업체로 Qualcomm, TI, Infineon 등이 시장을 주도하고 있다. 모듈/단말 업체는 M2M 모듈 및 단말을 제조하는 업체로 모듈의 경우 Cinterion, Telit, Sierra Wireless, SIMCOM 등 4개 회사가 전 세계 공급량의 70% 이상을 공급하고 있다. 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0자료: “M2M Worldwide Market”, IDATE, 2011, “M/IoT 포럼 운영 보고서”, 2012 참고, KISTI 재작성.
사물지능통신
『M2M 칩세트는 기술 진입 장벽이 높아 공급
업체가 소수로 한정되어 있으며, 대표적인 업체로
Qualcomm, TI, Infineon 등이 시장을 주도하고 있다』
플랫폼 및 솔루션 업체는 M2M 서비스가 제공될 수 있도 록 M2M 단말과 서버 간 또는 전반적인 M2M 시스템 구축을 위한 솔루션을 개발하는 일을 담당하며, 주요 업체로 Jasper Wireless, Aeris Wireless, Qualcomm, Datasmart, Inilex, Omnilink 등의 업체가 있다.
네트워크 및 서비스 사업자는 기본적인 유무선 네트워크를 제공하면서 보다 전문적인 M2M 서비스를 제공하는 업체로서 AT & T, Verizon, Sprint, Vodafone, T-Mobile 등의 업체들이 있다.
국내에서는 외국 기업인 Telit이 대부분의 M2M 모듈을 공급 하고 있으며, 퀄컴으로부터 라이선스를 받은 업체만 모듈 공급 이 가능하여 M2M 모듈 및 단말 개발에 어려움이 있다. M2M 플랫폼 소프트웨어나 맞춤형 솔루션을 개발하여 제공 하는 플랫폼/솔루션 업체는 비교적 중소·중견 기업에 의해 추 진되고 있으며, 국내 업체로서 멜퍼, 페타리, 엔티모아 등의 업 체가 참여하고 있다. M2M 네트워크/서비스를 제공하고 있는 업체로는 SKT, KT, LGU+ 등 이동통신 3사이며, 2012년 11월 말 현재 가입자는 약 183만 회선이고, SKT가 약 72만 회선으로 가장 많으며, LGU+, KT의 순이다.
표준화 및 제도 정비를 통한 성장 동력 확보 시급
사물지능통신이 미래 지식사회의 핵심 분야로 각광받으면 서, 유럽, 미국, 일본 등을 중심으로 사물지능통신 분야의 국가 경쟁력 제고를 위한 정책과 사업이 다양하게 추진되고 있다. 유럽은 사물인터넷 액션(Action) 플랜(Plan)을 마련해 민관 협력으로 R & D 및 시범 서비스 사업을 시행하고 있고, 미국 은 Grid 2030 계획 등을 통해 다양한 분야에서 사물지능통 신 보급 확산을 위한 사업을 추진하고 있으며, 일본은 원격 진료, 지진 감시 등을 포함한 I-Japan 전략 2015를 추진하고 있다. 우리나라도 방송통신위원회가 2009년 10월에 사물지능 자료: “M2M 서비스의 가치사슬별 주요 Player”, 스트라베이스, 2010. 4.▶
사물지능통신 가치사슬 구조M2M(Machine to Machine: 사물 통신)의 Value Chain
생물학적 고정화에 의한 이산화탄소 배출 저감
co
2
Navigation생물학적 고정화(biofixation)에
의한 이산화탄소 배출 저감
CO
2
의 조류 재배 이용으로 유용 자원 생산과 지구온난화 완화
산업시장분석실 책임연구원 김경호 | Tel 02-3299-6010 e-mail kimkho@kisti.re.kr
탄소 저감 에너지
조류(algae, 藻類) 재배를 통한 CO
2의 생물학적 고정화
(biofixation)
현재 인류가 직면하고 있는 가장 큰 문제 중의 하나가 온 실가스 배출에 의한 기후변화이며, 이에 대응하기 위한 국 제적인 노력의 결과로서 1997년 채택된 교토의정서(Kyoto protocol)는 각 서명국들에게 대기 중으로 방출되는 이산화탄 소(CO2)의 양을 삭감하는 의무를 부과하고 있다. 교토의정서는 2012년 말 카타르 도하에서 개최된 제18차 유엔기후변화협약 당사국 총회에서 2020년까지 연장하기로 결정되었으며, 2020년 이후에는 모든 당사국에 감축을 의무 화하는 신 기후 체제 적용이 합의되었다. 세계 에너지 수요 증가와 화석연료 연소(석탄, 석유, 천연가스 등)와 관련한 CO2 배출은 매년 2.1%씩 증가하고 있다. CO2 배출을 저감하기 위한 여러 가지 전략이 제안되고 있 지만, 어느 것도 단독의 해결책으로는 충분하지 않다. 에너 지 소비의 감축이나 연소 공정의 개선 등이 CO2 배출을 줄 이는 데 도움이 될 수 있으며, 근년 세계적으로 활발히 연구 개발되고 있는 탄소 포집 및 저장 방법(carbon capture and storage, CCS)도 CO2의 대기 중 방출량을 삭감하는데 상당한 잠재력이 있다.
이 외에도 CO2의 생물학적 고정화(biofixation) 방법으로서
▶
미세조류와 대형조류생물학적 고정화에 의한 이산화탄소 배출 저감 조류 재배 시스템에 투입된다. 조류 재배 시스템의 효율을 높 이기 위해 배가스를 냉각시킬 필요가 있다. CO2 외에도 조 류 재배 시스템은 미세조류의 광합성을 위한 햇빛과 영양분 을 필요로 한다. 이 모든 필요조건이 갖추어지고 일정한 탄 화 시간이 지나면 조류는 빨리 성장하며, 성장한 조류 바이 오매스는 수확되어 처리 공정을 거쳐 다양한 용도로 사용될 수 있다. 결과적으로 발전소에서 배출된 CO2는 바이오매스 내에 포집된다. 인공적으로 미세조류의 고농도 재배를 위해, 미세조류의 광합성 공정을 수행하는 광생물반응기(photobioreactor)를 사용하고 있다. 광생물반응기는 햇빛, 온도, pH, CO2 및 영양 성분의 조건을 조절하여 CO2 포집 효율을 높이고 시스템 관 리가 용이하도록 설계된다. 현재 사용되고 있는 광생물반응기의 유형에는 대표적으 로 개방형 연못(open pond), 관형 광생물반응기(tubular photobioreactor), 평판형 광생물반응기(flat-plate photobio reactor) 및 수직 원통형 광생물반응기(vertical column pho tobioreactor)가 있다. 수확된 미세조류 바이오매스는 건조 과정을 거쳐 오일을 추출하고 에스테르교환반응(transesterification)을 통해 바이오 디젤(biodiesel)로 변환할 수 있다. 이 기술은 이미 대규모 상 업적 생산에 적용되고 있다. 조류로부터 오일 추출 후의 찌 꺼기는 에탄올(bioethanol)을 생산하기 위한 알코올 발효의 원료로 사용될 수 있으며, 농축된 미세조류 슬러 리는 바이오가스(biogas) 생산을 위하여 혐기성 소화(anaerobic digestion)에 사용될 수 있다. 발 효 후의 미세조류 찌꺼기는 질소와 인이 풍부하 여 곡물 농장의 비료(fertilizer)로 사용될 수 있다. 이외에도 미세조류는 지질, 탄수화물, 단백질, 비 타민, 불포화 지방산(EPA, DHA) 및 영양분이 풍 부해 건강식품에 사용되며, 또한 동물플랑크톤 (zooplankton)과 수중 동물을 위한 동물성 사료 (animal feed)로 사용될 수 있다. 또 조류 재배 시 스템을 폐수 처리 시스템과 조합해 사용하면 조 류 재배와 함께 폐수 정화의 효과도 얻을 수 있어 win-win 모델 공정으로 많은 연구가 추진되고 있다.
바이오연료(Biofuel)의 시장 전망
GlobalData의 최근 보고서(2012)1)에 의하면, 세계 바이오디젤의 생산은 2005년 48억 5,400만 리터, 2011년 235억 7,900만 리터에 달했으며, 2011∼2020년 연평균 성장 률(CAGR) 6.6%로 증가해 2020년 419억 1,700만 리터에 이 를 전망이다. 한편 바이오에탄올의 생산은 2003년 335억 1,400만 리터, 2011년 1,056억 800만 리터에 달했으며, 2011 ∼2020년 연평균 성장률(CAGR) 4.4%로 증가해 2020년 1,549억 6,200만 리터에 이를 전망이다. 이들 바이오연료는 현재 약 80%가 곡물과 사탕수수로부터 생산되고 있으며, 환 경 및 에너지 문제와 더불어 각국 정부의 지원 정책 등이 시 장의 성장을 견인하고 있다.조류 기반 CO
2포집과 바이오연료 생산 전망
미세조류는 대체 에너지원으로서 바이오연료 생산, 화학 및 식품 분야의 유용 물질 생산 및 탁월한 CO2 흡수 능력으 로 인해 온실가스 저감에 잠재력이 큰 미래의 생물자원이다. 특히 현재 고유가 및 지구온난화 문제는 미세조류를 바이오 에너지원으로서 새로운 주목을 받게 하고 있다.1) Biofuels (Biodiesel and Bioethanol) Market - Global Production, Regulations, Export-Import Analysis and Key Country Analysis to 2020, March 2012.
▶
조류 기반의 이산화탄소 포집 공정과 조류 바이오매스의 이용 Solar Energy Algae Cultivation by Photosynthesis Algal Biomass Water Nutrients Flue Gas containing CO2 Bio-productsCoal Combustion Biodiesel
Gas Fired Plants Bioethanol
Ethanol Plants Biogas
Refineries & Reformers Feed Protein
IGCC Power Plants Fertilizer
탄소 저감 에너지
『미세조류는 바이오연료 생산, 화학 및 식품 분야의
유용 물질 생산 및 탁월한 CO
2흡수 능력으로 인해
온실가스 저감에 잠재력이 큰 미래의 생물자원이다』
미세조류로부터 바이오연료의 생산은 식용 농작물(옥수 수 등)을 사용하지 않으므로 식량 공급에 영향을 주지 않는 다는 의미에서 미세조류는 바이오디젤이나 바이오에탄올의 지속적인 생산을 위한 유일한 대안으로 제시되고 있다. 문제 는 다량의 CO2를 생물학적으로 고정화하기 위해서는 다량의 미세조류 바이오매스의 생산이 필요하다는 것이다. 세계적으로 생산되는 미세조류의 양은 5 kt/년으로, 세계 CO2 배출량 20 Gt/ 년에 비교하면 거의 무시할 정도이다. 그러므로 CO2 배출 저감에 상당히 기여하기 위해서는 대 량의 미세조류 바이오매스를 생산할 수 있도록 현재 기술의 대규모 스케일 업이 필요하다. 또 석유나 곡물에 대해 가격 경쟁력을 갖기 위해서 현재 고가인 미세조류 생산 비용(약 325달러/kg)을 1/10 이하로 줄이려는 비용 절감 노력(배가스 CO2, 폐수 이용 등)이 필요하다. 2013▶
세계 Biodiesel 및 Bioethanol 시장 전망world biodiesel production world bioethnol production
50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0
자료: “Biofuels (Biodiesel and Bioethanol) Market”, GlobalData, 2012, KISTI 재작성.
얼굴 인식 시스템의 새로운 도약
주목받는 비접촉 생체 인식 기술, 얼굴 인식 시스템
생체 인식 시스템은 다른 사람과 식별 가능한 생체 정보를 습득하여 개인을 식별하는 시스템이다. 분석 대상이 되는 생 체 정보는 신체적 특징과 행동적 특징을 이용하는데, 각 개 인의 얼굴 모양, 홍채, 망막, 정맥, 지문, DNA 등과 서명, 음 성, 걸음걸이 등이 이용된다. 이들 중 현재 상용화가 활발하 게 진행되고 있는 신체 정보는 지문, 얼굴 인식, 홍채 등이다. 지문 인식은 생체 인식 시장의 30%를 점유하며, 시장을 선 도하고 있는 핵심 부문이다. 그러나 최근에는 얼굴 인식을 통 한 비접촉 생체 인식 기술이 주목을 받고 있다. 지문 인식 인 증에 대한 거부감이 존재하는 측면도 있지만, 시스템 적용이 간편하다는 장점을 지니고 있다. 또한 스마트폰의 보급 확산 으로 개인을 인증하는 본래의 생체 인식 시스템 기능과는 다 르게 사용자와 닮은 연예인을 검색하거나, 사진을 관리하는 툴 등의 엔터테인먼트 분야에서 얼굴 인식 시스템이 새롭게 적용되고 있다.『얼굴 인식을 통한 비접촉 생체 인식 기술이 주목을
받고 있다. 지문 인식 인증에 대한 거부감이 존재하는
측면도 있지만, 시스템 적용이 간편하다는 장점을
지니고 있다』
얼굴 인식 시스템의 응용은 전통적으로 범죄자의 식별 등얼굴 인식 시스템의
새로운 도약
기술 개발 현황 및 시장 전망
기술사업화분석실 선임연구원 최붕기 | Tel 02-3299-6011 e-mail boongkee@kisti.re.kr
콘텐츠 & SW 감시 및 보안 영역에서 강세를 보이고 있다. 휴대용 단말기를 이용하여 범죄 용의자를 탐지할 수 있으며, 몽타주 사진 자 료와 CCTV를 통한 인물 검색을 통하여 범죄 예비자를 검색 및 추적할 수도 있다. 안면 인식 시스템은 현재 전국 공항 및 항만 등에 360여 대가 설치되어 운영되고 있는데, 범죄 전력 외국인 사진과 안면 인식 시스템 입국자 사진 기록 등을 대 조하여 범죄자를 식별하고 있다. 보안 인증 부문에서도 얼굴 인식 시스템의 적용이 증가하 고 있다. 사무실 도어록 시스템, 개인 컴퓨터 인증, 자동차 운 전자 인증, 수험자 인증, 금융 서비스 인증 등에서 얼굴 인식 시스템이 활용되고 있다. G20 정상회의 등에서도 에스원에서 ‘얼굴 인식 시스템’을 선보인 바 있다. 현대자동차는 ‘2013 국 제 전자제품 박람회’에서 운전자 얼굴을 인식해 졸음운전을 경고하는 시스템을 선보였다. 또한 얼굴 인식 시스템은 최근 소비자의 얼굴 정보를 확인 하여 맞춤형 광고를 제작하는 신규 비즈니스 창출 분야나 엔 터테인먼트 영역으로 사업 기회를 확장하고 있다. 얼굴과 음성 및 동작 인식을 결합하여 TV를 작동하는 기능이 개발되었으 며, 삼성전자의 ‘갤럭시S3’는 웹서핑을 하거나 글을 읽을 때 얼굴과 눈을 인식하여 화면을 바라보는 동안에는 화면이 꺼 지지 않는 기능(Smart Stay)을 제공하고 있다. 애플의 iPhoto 는 사진 속 얼굴을 인식하는 사진 관리 지원 툴을 제공하고 있다.
얼굴 인식 시스템, 2017년 생체 인식 시스템 시장의 19%
수준으로 증가할 전망
생체 인식 시스템의 세계 시장 규모는 2012년 기준으로 58 억 달러이며 2017년 113억 달러로 증가할 전망이다(Frost & Sullivan, 2012). 얼굴 인식 시스템은 2012년 기준으로 전체 생 체 인식 시스템 시장의 13.7%를 차지하지만, 2017년에는 19% 수준으로 증가할 전망이다. 또한 2009년 기준으로 지문이 28.4%, 얼굴 11.4%, 홍채 5.1% 순이며, 지문 자동 검색 시스▶
애플의 iPhoto▶
삼성 갤럭시 S3의 스마트스테이 기능 년도 개요 시장 규모 연평균 성장률 (CAGR) 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 세계 시장 661.6 803.2 975.1 1,183.8 1,437.2 1,744.8 2,118.2 21.4% 국내 시장 315 395 475 525 580 800 964 20.5%▶
얼굴 인식 시스템의 시장 전망 (단위: 백만 달러/억 원)자료: (세계 시장) “Global Civil and Military Biometrics Market Assessment”, Frost & Sullivan, 2012.
생물학적 고정화에 의한 이산화탄소 배출 저감
바이오 제약(자원) 의료 기기
흡수·파괴된 뼈를 재생, 보강하기 위해 사용하는 치과용
골이식재
치과용 골이식재는 염증이나 노화, 외상으로 인해 흡수, 파 괴된 뼈를 재생, 보강하기 위해 사용되는 재료로 발치 후나 임플란트 시술 시 주로 사용된다. 골이식재는 재료의 기원에 따라 자가골, 동종골, 이종골, 합성골로 분류되는데, 각각의 정의 및 장단점은 아래 표와 같다. 골이식재 제품은 골 재생 효과 및 안전성이 가장 중요하 다. 골이식재 종류 중에서는 자가골 이식재가 골 재생 능력 및 안전성 면에서 가장 이상적인 형태이지만 그 사용이 매우 제한적이기 때문에 시장에서는 동종골이나 이종골 이식재가 많이 사용되고 있다. 하지만 광우병 파동의 여파로 소뼈를 이 용하는 이종골 이식재에 대한 거부 인식이 생겨나는 등 질 병 감염의 우려가 있는 동종골이나 이종골 제품보다는 안전 한 합성골 이식재를 더욱 선호하게 될 것으로 보인다. 가격이 저렴하다는 점 또한 합성골의 전망을 밝게 하지만 다른 이식 재에 비해 현저히 떨어지는 골 재생 능력을 향상시켜야 하는 과제를 안고 있다.치과용 골이식재
국내 제품 개발 동향 및 향후 전망
기술사업화분석실 연구원 구숙희 | Tel 02-3299-6225 e-mail shku@kisti.re.kr
바이오 제약(자원) 의료 기기
고령화의 빠른 진행으로 치과용 골이식재 시장,
성장 유지할 전망
치과용 골이식재 세계 시장은 2011년 2억 5,500만 달러 규 모로, 미국과 캐나다가 약 40%, 유럽이 약 35%의 비중을 차 지하고 있다. 세계 시장은 매년 9%씩 성장하여 2016년 3억 9,700만 달러 규모가 될 것으로 전망된다. 국내 시장에도 같 은 성장률을 적용하면 2011년 194억 원에서 2016년 298억 원 으로 성장할 것으로 추산된다.『치과용 골이식재 시장은 고령화에 따른
임플란트 수요의 증가로 꾸준히 성장할 것으로
전망되며, 세계 시장 규모는 2011년 2억 5,500만
달러에서 매년 9%씩 성장하여 2016년 3억 9,700만
달러에 달할 것으로 예상된다』
전 세계적으로 인구 고령화가 빠르게 진행되고 있어, 2050년 에는 60세 이상의 인구가 전체의 21.8%에 달할 것으로 보인 다. 인구 고령화에 따른 임플란트 수요의 증가, 임플란트 시▶
치과용 골이식재 시장 규모 전망자료: (세계 시장) GBI Research, 2010; (국내시장) 2011년도 의료 기기 생산 및 수출, 수입 실적, 식품의약품안전청, KISTI 재작성. ※ 산출 근거: (국내 시장) 2011년 시장 규모(생산+수입-수출)에 세계 시장 성장률 9%를 동일하게 적용. 2016 397 CAGR: 9% (단위: 백만 달러) 2011 255 2012 278 2013 303 2014 331 2015 362 치과용 골이식재 세계 시장 규모 전망 2016 298 CAGR: 9% (단위: 억 원) 2011 194 2012 211 2013 230 2014 251 2015 274 치과용 골이식재 국내 시장 규모 전망
▶
치과용 골이식재의 시장 점유율자료: (세계시장) Kalorama Information, 2007; (국내시장) iData Research Inc, 2008.
Regeneration Technology, Inc. 8% Others 14% 세계 시장 Geistlich AG 29% Dentsply, Inc. 22% Osteotech, Inc. 13% Tutogen Medical 14% Geistlich AG 41% 국내 시장 Lifenet 14% 한스바이오메드 12% 오스코텍 8% Biomatlante 5% Zimmer Dental 4%
치과용 골이식재
술 시 골이식재의 사용 비중 증가 등을 바탕으로 치과용 골 이식재 시장은 계속적인 성장을 유지할 전망이다.
바이오 제약(자원) 의료 기기 이와 같이 국내 업체들은 원천 기술을 확보하고, 골형성 능력을 향상시킨 신제품 개발을 위해 노력하고 있다. 하지 만 의료 산업의 특성상 오랜 기간 사용되어 안전성이 확보된 기존 제품에 대한 선호도가 높기 때문에, 신제품의 효과나 안전성에 대한 충분한 임상 자료의 확보가 절실하다. 국내 시 장 점유율 증가 및 해외 시장에서의 선전을 위해서는 임상 효과 검증이 절실하며 차세대 골이식재 개발을 위한 연구도 꾸준히 계속되어야 할 것이다. 2013
▶
국내 골이식재 제품 출시 현황 셀루메드 2007 이전 2007-2008 2009-2010 2011-2012 나이벡 OCS-B, OCS-H 출시(소뼈 및 말뼈) BBP, BioCera 출시 (소뼈 및 CaP 코팅) Bongros 출시 (Carbon Apatite) SynCera 출시 (β-TCP) Osteon™ 출시 (HA, β-TCP 코팅) 바이오알파 제노스 동 종 골 이 종 골 합 성 골한스바이오메드 SureFuse™, ExFuse™ 출시 SureOss™ 출시 OsteOss™ 출시
