KISTI MARKET REPORT Vol.3 Issue 4

2011 495 1,192 세계 시장(백만달러) 국내 시장(억 원) 2,914 5,574 10,576 10 20 40 80 2012 2013 2014 2015 펨토셀 장비 시장 규모 전망

Vol. 3 Issue 4 April 2013

방송 통신 융합

펨토셀 시장 동향 /

IT 융합 시스템

MEMS 센서 시장 동향 /

탄소 저감 에너지

이산화탄소 포집 저장 /

콘텐츠 & SW

체감형 모바일 게임 /

기타

국민행복기술

방송 통신 융합

발행일 2013년 4월(통권 26호) ISSN 2233-8756 발행인 박영서 편집인 나도백 기획위원 손종구, 서진이, 최윤정, 나도백, 권이남 발행처 한국과학기술정보연구원

소출력 초소형 이동통신용 기지국, 펨토셀

펨토셀(Femtocell)이란 100조분의 1(10-15 )을 의미하는 펨토 (femto)와 이동전화 통화 가능 지역 단위를 말하는 셀(cell)의 합성어로, 가정, 사무실 등 실내에서 사용되는 소출력 초소형 이동통신용 기지국을 가리킨다.1) 다시 말해, 이동통신 기지 국을 사용자의 집안 범위 내에서 사용할 수 있을 정도로 소 형화하고, 그 기지국(AP) 가격을 무선랜 AP 수준으로 낮춘 시스템이다.2)다만 소출력이기 때문에 셀 반경이 10m 이하로 제한되는 측면이 있다. 1) “유무선 융합 시대의 다크호스, 펨토셀,” 한국정보사회진흥원, 2007. 2) “소출력 무선설비 기술기준 및 관리체계 개선 연구”, 국립전파연구원, 2011. 기술적으로 펨토셀은 작은 커버리지 내에서 서비스를 제 공하기 때문에 소출력이며, 안정된 커버리지 확보를 위해 외 부 기지국 등 주변 전파 환경에 가장 적합한 출력 설정이 가 능하다. 게다가 기지국을 통하지 않고 인터넷 회선을 백홀 (backhaul)로 사용하여 이동통신 코어 네트워크에 접속하므 로 자체적인 용량을 제공할 수 있다. 즉, 이는 직접 이동통신 망에 연결되는 옥외 기지국과 달리 가정 내 초고속 인터넷망 을 통하여 이동통신 코어망에 접속하는 것을 의미한다. 따라 서 펨토셀은 사무실, 옥내 등 다양한 가입자 회선에서 동작 할 수 있는 기능을 제공하며 인터넷이 연결된 곳이면 장소에 무관하게 설치가 가능하므로 초기 유비쿼터스 인프라 구축 시에도 유리한 장점을 지닌다.

펨토셀 시장 동향

유무선 융합의 강자 펨토셀

산업시장분석실 선임연구원 성태응 | Tel 02-3299-6172 e-mail ts322@kisti.re.kr

▶

펨토셀 구성도2)

방송 통신 융합

『펨토셀은 실내에서 사용되는 소출력 초소형 이동

통신용 기지국을 가리키며, 물리적으로 기지국을

통하지 않고 인터넷 회선을 백홀로 사용하여 자체적인

속도와 용량을 보유한다』

펨토셀 시스템이 상용화되면 기존의 휴대폰으로 집 안에 서 저렴한 비용으로 음성 및 데이터통신을 이용할 수 있게 된다. 특히 최근 모바일 트래픽이 증가하면서 이로 인한 서비 스 품질의 하락 및 망 과부하(network overload) 문제가 대두 되고 있는데, 펨토셀 시스템은 이에 대한 대안으로 주목받고 있으며, 유무선 융합 서비스를 실현하는 신시장 창출에도 긍 정적인 역할을 할 것으로 기대된다. 실제로 최근 몇 년 동안 모바일 트래픽은 아래 그림에 표 시한 바와 같이 빠른 속도로 증가하고 있다. 스마트폰은 기 존에 음성 위주의 단말기기 사용에서 데이터통신 중심으로 의 근본적인 변화를 이끌어 왔으며, 현재 스마트폰은 세계 단말기 시장의 20~25% 내외를 차지하는 수준으로 보급된 것으로 추정되고 있지만, 전체 모바일 트래픽의 70% 이상을 차지하고 있는 것을 고려할 때, 향후 스마트폰 보급이 확산 될 경우 모바일 트래픽은 기하급수적으로 증가할 것이 예상 된다.

『최근 모바일 트래픽의 증가에 따른 망 과부하 및

무선 네트워크 서비스 품질(QoS) 저하의 문제를 해결할

대안으로 펨토셀이 각광받고 있다』

펨토셀은 한동안 WiFi 무선 랜의 대체 기술 혹은 경쟁 기 술로 간주되었으나, 최근에는 상호 보완적인 역할을 할 수 있 을 것으로 기대된다. 출력 측면에서 양자 모두 20dBm 이하 의 저출력이라는 공통점을 지니고 있으나, 펨토셀이 별도의 모듈 탑재 없이 기존 이동통신 단말을 이용하는 반면 WiFi 무선 랜은 WiFi 모듈의 탑재가 필수적이고, 사용 주파수 역 시 펨토셀은 사업자 대역이 기본이나 WiFi 무선 랜은 비허가 ISM 대역을 사용한다는 점에서 큰 차이가 있다.

펨토셀 장비 국내 시장 규모 2015년 80억 원에 이를

것으로 전망

펨토셀 시장은 크게 상용 서비스 시장과 장비 및 칩세트 시장으로 구분할 수 있다. 상용 서비스 시장은 각국의 이동 통신 서비스 메이저 회사들에 의한 과점적인 시장 구조를 보 이고 있으며, 장비 및 칩세트 시장은 AP, 게이트웨이, 미들 웨어, 기타 요소들을 통합한 솔루션을 제공하는 통합 솔루 션 공급자, 펨토셀 AP 공급자, 펨토셀의 코어 네트워크(core network)를 제공하는 네트워크 요소 공급자, 소프트웨어 스택(stack), 실리콘 칩세트 등을 제공하는 소프트웨어 및 부 품 공급자, 기타 테스트 및 인증 기관, 연구 기관 등이 상호 경쟁 및 협력하는 역동적인 생태계를 구성하고 있다. 펨토셀 상용 서비스를 제공하고 있는 국가는 최근 급격히 증가하여 2011년 12월 기준 전 세계 24개국, 37개 사업자에 달하고 있으며, 2012년에는 국내 SK텔레콤과 KT가 본격적으 로 서비스를 제공하기 시작하였고 LG도 올해 중에 펨토셀 상 용 서비스를 제공할 예정이다. 최근 세계 각국의 펨토셀 상용 서비스 시작과 더불어 펨 토셀 장비 시장도 크게 성장하고 있는데 다음 표에서와 같이 2011년 기준 5억 달러 수준에서 2015년 100억 달러 수준으로 급격한 성장이 예상된다. 국내 통신 업체의 내부 자료에 의하 면, 작년 한 해 SK텔레콤 및 KT의 펨토셀 설치 대수가 각각 1만여 대 및 3,500여 대로 파악되며 이를 기반으로 계산한 국내 시장의 규모는 10억 원 미만으로 추정된다. 2013년 올 해 SK텔레콤 2만 대 설치 목표 및 KT 1만 8천여 대 추가 설 치 등을 고려할 때, 향후 시장은 급격히 증가할 것으로 보이 며, 세계 시장 수준의 연평균 성장률(100% 이상)을 감안할 때 2015년 약 80억 내외의 시장이 형성될 것으로 예상된다. 7 6 5 4 3 2 1 0

자료: CISCO VNI mobile, 2011.

장비 및 칩세트 공급 시장, 약 68개 업체가 경쟁

펨토셀 상용 서비스는 국가별로 소수의 통신 사업자가 과 점적으로 경쟁하므로 논외로 하고 장비 및 칩세트 공급 시장 들의 경쟁 상황을 살펴보면 2011년 12월 기준, 전 세계 펨토셀 시장에 참여하는 업체는 약 68개로 파악되고 있다. 아래 표 에 표시한 바와 같이 구체적으로 스몰셀 관련 장비 업체, 글 로벌 네트워크 장비 업체, 칩세트 공급 업체, SW 업체들이 적극적으로 시장에 참여하고 있다. 특히 국내 업체인 삼성전자는 펨토셀 초기인 2007년부터 적극적으로 관련 시장에 참여하였는데, 2007년 9월 Sprint Nextel에 CDMA 기반 펨토셀인 ‘Ubicell’ 5만 대 공급을 시작 으로 Verizon 등의 세계 주요 통신 사업자들에게 펨토셀을 공급하고 있다. 특히 향후 국내 시장이 본격적으로 성장할 것 으로 예상되는 만큼 삼성전자 및 국내 중소 업체들의 선전이 기대된다. 좌측 그림은 펨토셀 장비 시장의 시장 점유율을 보 여주고 있는데, 변동성이 심한 시장임에도 불구하고 2011년 말 기준 삼성전자, Alcatel-Lucent, NEC 순으로 시장이 재편 되고 있음을 알 수 있다.

펨토셀 통신 융합 응용 서비스의 확대

펨토셀은 기본적으로 소비자와 서비스 공급자의 다양한 니즈에 대응할 수 있다. 통신 서비스 이용자는 가정 혹은 사 무실, 커피숍 등의 장소에서 빠르고 편리하면서도 저렴한 통 신 서비스를 원하고 있고, 공급자 역시 타깃 시장에서 낮은 비용으로 통신 인프라를 구축하기 원한다. 비록 펨토셀이 경 쟁 기술이었던 WiFi에 가려져서 큰 관심을 받지 못한 측면이 존재하나 소비자 니즈와 공급자 비용 측면에서 매력적인 요 소가 있음은 주지의 사실이다. 유형 업체명

스몰셀 관련 장비 업체 Ubiquisys, Airvana, ip.access, AirWalk Communications, Argela 글로벌 네트워크 장비 업체 Cisco, Alcatel-Lucent, Huawei, ZTE, 삼성전자

칩세트 공급 업체 Pico-Chip, Texas Instruments, Qualcomm SW 업체 Aircent, Continuous Computing

외부 환경 검출 및 모니터링 도구로 활용되는 MEMS 센서

MEMS(Micro-Electro-mechanical System)는 초소형 정 밀 시스템을 의미하며, MEMS 센서란 마이크로 혹은 나노 스 케일의 초고속 고감도 센서로 물리적, 화학적, 생물학적 감지 를 통해 외부 환경에 대한 감시, 검출 및 모니터링을 위한 도 구로 활용되고 있다. 애플리케이션별로는 자동차, 스마트폰, 컴퓨팅, 비디오 게임 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며 아래 그림에서 보는 바와 같이 스마트폰 분야의 비중이 전통 적으로 가장 높은 비중을 차지해오던 자동차 분야의 비중을 추월하고 있으며 그 외 매우 다양한 분야에서의 활용이 전망 되고 있다. 스마트폰은 MEMS 마이크로폰, 3축 가속도 센서, 자이로 스코프, 압력 센서, Digital Compass, Optical Proximity 센 서, 터치 센서 등 다양한 센서를 탑재하고 있다. 이러한 스 마트폰을 포함하여 모바일 디바이스에 탑재된 MEMS 센서 의 유형별 점유율을 보면 2011년 기준으로 모션 센서(가속 도 센서, Magnetometers, 자이로스코프, 관성 콤보 센서)가

MEMS 센서 시장 동향

모바일 디바이스 시장에서의 시장 기회 분석을 중심으로

기술사업화분석실 선임연구원 홍동숙 | Tel 02-3299-6257 e-mail hongds@kisti.re.kr

IT 융합 시스템

co

2

16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

자료: “Opportunities in the MEMS market”, Semico Research Corp, 2012.

▶

애플리케이션별 MEMS 연간 출하량 현황 및 전망

Display

Automotive

MP3

Set Top Box

Digital Photo Frame Other Consumer

Computing

DVD Player

DTV Other Industrial

Video Game Console

DVD Recorder

Digital Video Camera Other Cell Phone

GPS

Blu Ray Player

Digital Camera Smartphone

PMP

Blu Ray Recorder

Handheld Video Game

IT 융합 시스템 61.1%, RF 디바이스가 21.6%, 실리콘 마이크로폰과 압력 센 서가 16.8%, 그 외 0.5%를 차지하고 있다.

국내 MEMS 센서 시장 2017년 2,010억 원으로 성장 예상

국내 MEMS 센서 시장은 2012년 1,005억 원에서 2017년 2,010억 원으로 성장할 것으로 예상되며 세계 시장의 경우도 2012년 110억 달러에서 2017년 약 210억 달러 규모로 매년 꾸 준하게 성장할 것으로 전망된다. MEMS 센서를 탑재한 스마 트폰 등 모바일 디바이스 분야에서의 꾸준한 수요 증가가 주 요한 성장 동력인 것으로 파악된다. 모바일 디바이스 분야의 세계 MEMS 센서 시장 규모는 2012년 대략 17억 달러에서 연 평균 성장률 26%로 성장하여 2017년 54억 달러에 이를 것으 로 예상되며 그에 따라 모바일 디바이스 분야의 점유율은 지 속적으로 증가하여 2017년 MEMS 센서 시장의 26% 수준에 달할 것으로 예상된다.

『세계 MEMS 센서 시장은 2012년 110억 달러에서

2017년 약 210억 달러 규모로 매년 꾸준하게

성장할 것으로 전망된다』

특히, MEMS 마이크로 유체 센서와 콤보 센서는 MEMS 센서 시장의 평균 성장률(13.8%)을 웃도는 높은 성장률을 보 일 것으로 예상되면서 향후 시장의 또 다른 기회로서 주목받 고 있다. 세계 마이크로 유체 센서와 콤보 센서 시장은 각각 2017년 48억 달러(전체 MEMS 시장의 약 23%), 17억 달러(전 체 MEMS 시장의 약 8%) 규모로 성장할 것으로 예상된다. 콤보 센서는 단일 패키지 안에 더 많은 기능을 통합함 으로써 공간을 절약할 수 있는 유용한 방식으로 3축 가속

▶

모바일 디바이스(휴대폰, 태블릿)에 탑재되는 MEMS 센서 유형별 비중

자료: “MEMS Everywhere”, Yole Development, 2012.

Motion sensors 61.1% RF Devices 21.6% Silicon microphones / Pressure sensors 16.8% Optical components 0.4% Other emerging sensors 0.1%

▶

스마트폰에 탑재되는 MEMS 센서 예 ·Accelerometer ·Gyroscope ·Electronic compass ·Pressure sensor ·BAW filters ·BAW duplexers ·RF switch / variable capacitor ·TCXO oscillators

·Silicon microphones

·Front camera ·ALS & Proximity sensor ·Microdisplay

·CMOS Image Sensor ·Auto-Focus actuator ·MEMS micro-mirror 자료: Yole Development. 년도 개요 시장 규모 연평균 성장률 2012 2016(E) 2017(E) 세계 MEMS 센서 시장 110 185 210 13.8% 세계 MEMS 모바일 디바이스 (휴대폰, 태블릿) 17 43 54 26% 마이크로 유체 센서 16 39 48 24.6% 콤보 센서 2 11 17 53.4% 국내 MEMS 센서 시장 1,005 1,748 2,010 14.9%

▶

MEMS 센서 국내외 시장 규모 전망 (단위: 억 달러, 억 원, %)

도계, 3축 자이로스코프와 3축 전자 나침반으로 이루어진 9DOF(Degree Of Freedom) 유닛, 3축 가속도계와 3축 나침 반을 포함한 6축 나침반, 3축 가속도계와 3축 자이로스코프 로 구성된 6축 IMU(Inertial Measurement Units) 등 다양한 구 성이 존재한다. 위 그림은 MEMS 콤보 센서 시장 매출 전망 을 보여준다.

모바일 디바이스 MEMS 센서 시장, 주요 4개 기업이 독과점

모바일 디바이스(휴대폰과 태블릿) 부문 MEMS 센서 시 장은 주요 4개 기업(STMicroelectronics, AKM, Avago, Knowleges Acoustics)이 전체 시장에서 매우 높은 점유율 을 갖고 있는 독과점 시장이다. 아래 그림과 같이 점유율 1위 기업인 STMicroelectronics(프랑스-이탈리아)가 MEMS 가속도계 센서, 자이로스코프, 콤보 센서, 실리콘 마이크 로폰 등 다양한 제품에서 수익을 보이고 있는 반면, AKM 은 Magnetometers, Avago는 BAW filters & Duplexers, Knowlegs Acoustics는 실리콘 마이크로폰 등 주로 단일 제 품의 수익에 의존하고 있다. 세계 MEMS 센서 시장에서 약 40%를 차지하는 글로벌 선도 기업인 STMicroelectronics는 모바일 디바이스 부문 3 축 가속도계 MEMS 센서 시장의 51.9%, 3축 자이로스코프 MEMS 센서 시장의 78.1% 등 높은 점유율을 차지하고 있다.

모바일 디바이스 시장에서의 MEMS 센서 시장 기회

콤보 센서는 저가화 니즈에 대응하기 위한 센서 통합 트 렌드, 제품의 성능 향상과 새로운 고부가가치 기능 실현 을 위한 센서 융합 트렌드 등에 따라 향후 매력적인 시장으 600 500 400 300 200 100 0

자료: “New MEMS opportunities in cell phones and tablets”, Yole Development, 2012.

▶

세계 MEMS 센서 업체별 매출액(모바일 디바이스 부문)

ST Micr oelectr

onics AKM Avago Knowles Ac

oustics TriQuint Bosch Sensort ec AAC Ac oustics Freesc ale Yamaha

Qualcomm Wispry TI Other s Fujitsu Epcos Aichi MI ADI Kionix

InvenSense Memsic

2011 Sales ($M)

MEMS Gyroscopes

Combos Accelerometers Magnetometers Silicon Microphones

Magnetometers BAW filters & Duplexers Other emerging MEMS MEMS accelerometers

Combos Accelerometers Gyroscopes RF MEMS Switch / Variable capacitors

2,000 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200 0

자료: “New MEMS opportunities in cell phones and tablets”, Yole Development, 2012.

▶

MEMS 콤보 센서 시장 매출 전망

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Consumer / mobile Automotive

IT 융합 시스템 로 부상할 것으로 전망된다. MEMS 모션 센서의 세부 유형 별 매출 추세를 살펴보면, 개별 센서(가속도계, 자이로스코프, Magnetometers 센서)의 매출은 감소 추세가 예상되는 반면 콤 보 센서의 매출은 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 있다.

『콤보 센서는 MEMS 센서 시장에서 매우 매력적인

시장이 될 것으로 예상된다. 특히 가속도계-자이로스

코프 콤보 센서와 9DOF 콤보 센서 등을 통해 새로운

시장 기회를 모색할 필요가 있다』

좌측 그림에 표시한 휴대폰, 태블릿 부문의 MEMS 모션 센서 시장 전망에 따르면, 2012년까지는 가속도계-Magne tometers 콤보 센서가 콤보 센서의 주류였으나 향후 가속도 계-자이로스코프 콤보 센서와 9DOF 콤보 센서의 매출 비 중이 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 따라서 50% 이상 의 높은 성장률이 예상되는 콤보 센서 시장에서 특히 가속도 계-자이로스코프 콤보 센서와 9DOF 콤보 센서를 통해 새로 운 시장 기회를 모색할 필요가 있다. 2013

▶

3축 가속도계 MEMS 센서 Market Share(모바일 디바이스 부문)

자료: “New MEMS opportunities in cell phones and tablets”, Yole Development, 2012.

ST Microelectronics 51.9% Bosch Sensortec 24.1% Kionix 8.4% Freescale 6.5% ADI 3.1% Memsic 2.0% Others 3.9%

▶

3축 자이로스코프 MEMS 센서 Market Share(모바일 디바이스 부문)

자료: “New MEMS opportunities in cell phones and tablets”, Yole Development, 2012.

ST Microelectronics 78.1% InvenSense 21.9% 4,500 3,000 1,500 0

자료: “The growth of the MEMS market,” Yole Development, 2012.

▶

전 세계 MEMS 모션 센서(휴대폰, 태블릿 부문) 매출 전망

2009 2010 2011 2012e 2013e 2014e 2015e 2016e 2017e

Discrete MEMS gyroscopes Combos accelerometers magnetometers Combos 9DOF

Discrete MEMS accelerometers Discrete Magnetometers Combos accelerometers gyroscopes

탄소 저감 에너지

이산화탄소 포집 저장

CCS의 현황과 당면 과제

기술사업화정보실 선임연구원 임대현 | Tel 02-3299-6055 e-mail sunct@kisti.re.kr

탄소 저감 에너지

co

2

지구온난화에 따른 경제 손실로 CO₂ 감축을 위한 CCS

중요성 강조

IPCC1)의 2007년 4차 보고서에 의하면 1906~2005년간 세계 기온은 0.74℃ 상승한 것으로 나타났는데 이는 2001년 의 3차 보고서에서 나타난 “1901~2000년간 0.6℃ 상승”이 라는 내용을 상회한 것으로 “기후 시스템의 온난화는 의심의 여지가 없다”라고 할 수 있다.2) 또한, IPCC에서는 온실가스 배출량에 따라 2100년까지 지구의 평균 기온이 1.1~6.4℃까 지 상승할 것으로 예상했는데, 현재 진행되고 있는 각국의 온 실가스 감소 정책을 고려해볼 때 6℃ 수준으로 온도가 상승 할 확률이 더 높은 것으로 추정되고 있다.3) 지구온난화는 해수면 증가, 홍수 등 이상기후 빈발, 생물 종의 변화 등에 의해 농작물 피해 및 산업 생산력 감소 등 경 제적 손실로 이어져, 경제 성장에 악영향을 미칠 것으로 예 상하고 있다. 일부 개도국에서는 기온 1℃ 상승에 경제성장률 이 1.3%씩 감소할 것으로 추정하고 있다. 산업화에 의한 화석 연료 사용은 온실가스인 이산화탄소 배출로 이어져, 1960년대 초 300ppm 정도였던 대기 중 이산 화탄소 농도가 최근 약 400ppm에 이르고 있어 지구온난화

1) 기후변화에 관한 정부 간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change: 지구 온난화 대책 마련을 위한 UN의 산하조직).

2) Pachauri, R.K and Reisinger, Climate change 2007: Synthesis Report, IPCC, 2007.

3) World Energy Outlook 2011, IEA.

▶

CO₂ 저감 시나리오(Energy Technology Perspectives 2012, IEA)6)

* WEO: World Energy Outlook, 세계 에너지 전망.

* Baseline 시나리오: 환경 보존을 위한 새로운 정책이 도입되지 않을 경우, 사회 경제적 추세와 결합해 초래되는 결과를 예측한 시나리오(Current Policy 시나리오 역시 현재 정책을 유지할 경우의 시나리오). * New Policy 시나리오: 각국이 이행하기로 한 온실가스 관련 정책을 이행할 경우의 시나리오. * BlueMAP 시나리오: 2050년까지 온실가스를 2007년 대비 50% 줄이는 시나리오. * 450 시나리오: 장기적으로 CO₂ 농도를 450ppm에 안정화하여 기온 상승을 2°C 이하로 제한하는 시나리오. 시나리오 개요 6DS (6°C Scenario) - 현재와 비슷한 에너지 시스템 유지(화석 연료에 의지, CCS 기술 미적용 등) 시 2050년에 2009년 대비 6°C 증가하는 시나리오 - 2050년에 에너지 사용 약 70% 증가, 전력 사용 19~24% 증가, 온실가스 2배 증가

- ETP 2010의 ‘Baseline 시나리오’, WEO 2011의 ‘Current Policy 시나리오’와 유사 4DS

(4°C Scenario)

- 각국이 온실가스 감축 공약을 이행하고 효율 향상 등의 노력을 기울일 때 2050년에 2009년 대비 4°C 증가하는 시나리오를 의미 - 2050년에 에너지 사용 약 60% 증가, 전력에서 신재생 에너지 35%로 확대, 온실가스 27% 증가

- WEO 2011의 ‘New Policy 시나리오’와 유사(ETP 2010에서는 이 시나리오에 상응하는 시나리오가 없음) 2DS

(2°C Scenario)

- 에너지 시스템의 전반적 개혁(전력의 탈 탄소화, 경제 구조 변화)을 통해서 2050년에 2009년 대비 2°C 증가하는 시나리오를 의미 - 2050년에 에너지 사용 약 40% 증가, 전력에서 신재생 에너지 50% 이상 확대, 온실가스 50% 감소

- ETP 2010의 ‘BlueMAP 시나리오’, WEO 2011의 ‘450 시나리오’와 유사

▶

CCS의 단계별 기술 흐름7)

CO₂ Sources

Upstream O&G

·Natural Gas Processing

Heavy industries ·Steel ·Cement Power generation ·Coal ·Gas ·Petroleum coke ·Biomass Industrial hydrogen production and use

·Chemicals(ammonia) ·Sythetic fuels

– Coal-to-liquid – Stream methane reforming – Biomass-to-liquid ·Refineries(fuel upgrading)

Gas sweetening

·CO₂/CH₄ separation Underground geological _storage ·Deep saline aquifers ·Oil and gas fields ·Unmineable coal seams

Other options in R&D stage

·Storage in basaltic formations ·Ocean storage

Beneficial reuse of CO₂

·Enhanced oil/gas recovery ·Enhanced coal bed methane ·Enhanced geothemal system ·Liquid fuel

– Algae biofuels – Formic acid ·Urea yield boosting ·Mineralization ·Polymer processing

Pipelines

Ship

Networks & hubs Pre-combustion ·Gasification or reformers ·CO₂/H₂ separation Additional equipment ·Compression ·Dehydration Post-combustion ·CO₂/N₂ separation Oxy-fuel combustion

·O₂/N₂ air separation unit ·Oxy-fuels boiler

Capture Transport Storage

이산화탄소 배출 저감 노력에도 불구하고 계속 증가하고 있

는 추세이다.4) (2011년도 CO₂ 배출량 중 에너지원별 배출량:

석탄 45%, 석유 35%, 천연가스 20%) CO₂ 배출 감소를 위해 국제에너지기구(IEA)에서는 3가지 시나리오를 설정했는데 지 구 평균 기온을 2050년에 2009년 대비 2℃ 상승을 목표로

4) World Energy Outlook 2011, IEA.

하는 2DS에 의거하여 각국이 노력할 것을 주장하였다.5)6)7)

IEA에서는 CO₂에 대한 별도의 조치가 없으면 CO₂ 발생 량은 2009년 31.5Gt에서 2050년에는 58Gt으로 증가할 것 으로 보고, 2DS의 목표치인 16Gt까지 감축하기 위해서는

5) Energy Technology Perspectives 2012, IEA.

6) Global ET-(IEA) ETP 2012 발표, 한국에너지기술평가원, 2012에서 재인용. 7) Carbon Capture and Storage-Bringing Carbon Capture and Storage to Market,

탄소 저감 에너지

CCS(Carbon Capture and Storage, 탄소 포집 및 저장)를 통 해 약 7Gt(17%)를 감축해야 할 것으로 예상하고 있다. CCS 이외에도 신재생 에너지 사용 증대, 연료 효율 강화 등의 노력을 할 수 있으나, 기존의 주요 발전 연료로서의 석 탄과 셰일가스의 등장에 따라 경쟁력을 가지게 된 천연가스 는 2050년에도 주요 연료로 활용될 것으로 예상되는바, 발전 부문과 산업 부문(철강, 시멘트 등)에서의 CCS의 중요성이 강조되고 있다.

포집, 수송, 저장 및 전환 단계로 이뤄지는 CCS 기술

CCS의 기술은 1) 대규모로 CO₂를 배출하는 발생원(제철 소, 발전소 등)으로부터 CO₂를 회수하는 포집 단계와 2) 포 집된 CO₂를 압축하여 파이프라인 또는 선박으로 운반하는 수송 단계, 3) 수송된 CO₂를 육상 또는 해양지중에 안전하게 저장하거나 유용한 물질로 전환하는 단계로 이루어진다.

72개 CCS 프로젝트가 진행 중이지만 아직 시장은 초기 단계

Global CCS Institute에 따르면 2013년 포집에서 저장까지 통합 기획되고 있는 LSIP(large-scale integrated project, 대

규모 통합 실증 프로젝트)8)는 총 72개로 나타나고 있다. 지역

적으로 보면 미국이 23개, 유럽이 19개, 중국 11개, 캐나다 8개 등으로 북미, 유럽, 중국을 중심으로 진행되고 있지만, 56개의 프로젝트가 계획 수립, 평가, 결정 단계이며, 8개가 운전 중(Operate stage)이며, 8개가 건설 중(Execute stage)

에 있는 상태로 시장 초기 단계라 할 수 있다.9)

『향후 큰 시장이 열릴 것으로 예상되는 CCS 부문에서

미국, 유럽 등은 대형 CCS를 실행하고 있으며,

우리나라는 2020년 이후 상용화를 목표로

정부 주도 하에 투자를 진행하고 있다』

8) 석탄 화력의 경우 80만 톤 CO₂/년, 산업 시설(천연가스발전 포함)의 경우 40만 톤 CO₂/년의 CO₂ 처리 능력을 갖춘 CCS 프로젝트.

9) The Global Status of CCS (2012) 및 The Global Status of CCS: Update (Jan. 2013), Global CCS Institute 인용.

명칭 국가 포집 형태 _{(백만 톤/년)}CO₂포집량 저장 형태 _{(예정) 연도}운전 개시

Operate stage

Val Verde Gas Plants 미국 연소전처리(가스 공정) 1.3 CO₂ EOR 1972 Enid Fertilizer CO₂-EOR Project 미국 연소전처리(비료) 0.68 CO₂ EOR 1982 Shute Creek Gas Processing Facility 미국 연소전처리(가스 공정) 7 CO₂ EOR 1986 Sleipner CO₂ Injection 노르웨이 연소전처리(가스 공정) 1(+0.2) 심부 염대수층 1996 Great Plains Synfuel Plant and Weyburn–Midale Project 미국/캐나다 연소전처리(합성 연료) 3 CO₂ EOR 2000 In Salah CO₂ Injection 알제리 연소전처리(가스 공정) 1 심부 염대수층 2004 Snøhvit CO₂ Injection 노르웨이 연소전처리(가스 공정) 0.7 심부 염대수층 2008 Century Plant 미국 연소전처리(가스 공정) 8.4 CO₂ EOR 2010

Execute stage

Air Products Steam Methane Reformer EOR Project 미국 연소후처리(수소 생산) 1 CO₂ EOR 2012 Lost Cabin Gas Plant 미국 연소전처리(가스 공정) 1 CO₂ EOR 2012 Illinois Industrial CCS Project 미국 산업적분리(에탄올) 1 심부 염대수층 2013 ACTL with Agrium CO₂ Stream 캐나다 연소전처리(비료) 0.59 CO₂ EOR 2016 Boundary Dam Integrated CCS Demonstration Project 캐나다 연소전처리(발전) 1 CO₂ EOR 2014 Kemper County IGCC Project 미국 연소전처리(발전) 3.5 CO₂ EOR 2014 Gorgon Carbon Dioxide Injection Project 호주 연소전처리(가스 공정) 3.4~4.1 심부 염대수층 2015 Quest 캐나다 연소전처리(가스 공정) 1.08 심부 염대수층 2015

우리나라는 2010년 7월 국가 CCS 종합추진계획을 발표하 여 대규모 포집·저장 통합 실증의 기틀을 마련하고, 2010년 대 중반까지 포집 기술의 파일럿 실증, 저장소 확정 후 2020 년까지 100MW급 발전소의 포집·저장의 통합 실증을 완료한 후 상용화하는 것을 목표로 하고 있으며, 2019년까지 약 2조 3,000억 원을 투자할 것을 밝히고 있다.10)

CCS 시장에서 선도적 위치를 차지하려면 기술 개발,

제도 정비, 공감대 형성이 필요

지구온난화 대책으로 CO₂ 감소에 대한 전 지구적 공감대 는 형성되어 있으나, 이를 실현하기 위한 CCS의 실행에 대한 투자는 세계 경제 상황의 변화, 경제성에 대한 불확신, 기술 적 효율성, 각국 정부의 의지 부족 등으로 지체되고 있는 실 10) CCS 상용화 추진 계획, 지식경제부, 2010. 정이다. 미래의 어느 시점에서는 에너지 공급에 있어서 화석 에 너지 이외의 신재생 에너지 등이 큰 부분을 담당하게 되어, CO₂ 배출 문제가 감소되겠지만, 그동안에는 CCS가 화석 에 너지 시대와 그린 에너지 시대를 잇는 가교 기술(Bridging Technology)로서 큰 역할을 담당할 수 있을 것이다. IEA에서 제시한 2DS를 달성하기 위해서는 CCS 부문 에 전 세계적으로 2050년까지 발전 부문에서만 1,820억 USD(약 200조 원)11)의 투자가 필요할 것으로 예상되는바, 이 시장을 준비하기 위한 기술 개발은 물론 정책적 배려 및 사 회적 공감대 형성이 요구된다. 2013

11) Energy Technology Perspectives 2012, IEA.

콘텐츠 & SW

몰입감을 극대화하는 체감형 모바일 게임

체감형 게임(Interactive Game)은 기존의 게임과 같이 조이 스틱이나 키보드, 마우스 등의 입력 장치를 통해 조작하는 것 이 아니라, 조작을 위해 직접 몸을 움직여 유사한 동작을 해 야 하는 방식의 게임을 통칭한다. 체감형 게임은 직접 몸을 움직여야 한다는 특징 때문에 게이머의 흥미를 유발하고, 실 제 자신이 게임 속에서 행동한다는 기분을 느끼게 해 몰입감 을 극대화하는 효과가 있다.

3D, 증강현실(AR: Augmented Reality), 위치기반 서비스 (LBS: Location-Based Service) 등은 게임의 현장감을 향상 시키는 데 중요한 역할을 하고 있으며, 향후 증강현실로 구현 된 영상의 동작을 촉각으로 느끼게 해주는 ‘촉각 증강현실’이 중요 기술로 부상할 것으로 전망된다. 이러한 체감형 게임에 모바일 기기가 결합되면, 개인이 상시 소지하면서 시간과 공 간 제약 없이 이용할 수 있다는 것과 게임 속의 가상 공간과 실제 공간을 넘나들며 게임을 진행할 수 있다는 측면에서 이 용자에게 더욱 강력한 몰입감을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

『체감형 모바일 게임에 있어서 3D, 증강현실,

위치기반 서비스 등은 게임의 현장감을 향상시키는

데 중요한 역할을 하고 있으며, 향후 촉각 증강현실이

중요 기술로 부상될 전망이다』

체감형 모바일 게임

고차원 기술이 결합된 체감형 모바일 게임 시장의 현황과 전망

기술사업화분석실 선임연구원 김한국 | Tel 02-3299-6065 e-mail hgkim712@kisti.re.kr

콘텐츠 & SW

co

2

▶

첨단 기술을 활용한 다양한 체감형 모바일 게임

3D 증강현실 위치기반 서비스 LBS+SNS

최근 애니팡, 드래곤플라이트 등 다양한 모바일 게임이 등 장하고 있으나 대부분 게임의 수명 주기가 3개월 정도로 매 우 짧은 것이 문제점으로 지적되고 있는데, AR, LBS 등과 같 이 모바일 고유의 기능을 활용한 고차원 게임이 모바일 게임 의 짧은 수명을 극복하는 대안으로 부각되고 있다. 특히, 게 임 속 위치와 실제 위치를 연동시켜 현실감을 높인 위치기반 서비스 게임이 스마트폰 애플리케이션과 접목되면서 고도화 되고 있으며, 최근에는 위치기반 서비스와 소셜 네트워크 서 비스(SNS: Social Network Service)가 게임과 접목되어 다양 한 서비스와 비즈니스 모델이 출현하고 있다. 예를 들어, 모바 일 소셜 네트워크 서비스 업체인 Gowalla사(2011년 12월에 페이스북에 인수)는 이용자가 좋아하는 장소와 이벤트를 친 구들과 공유할 수 있도록 하는 위치기반 게임을 시장에 출시 하여 성공을 거둔 바 있다. 이러한 체감형 모바일 게임을 실현하기 위한 주요 기술로 는 단말의 현재 위치와 이동속도, 흔들림 등을 인지하는 동 작 인식 기술을 들 수 있으며, 이를 개발하기 위한 핵심 기술 이 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)이다. MEMS는 최근 스마트폰 등 휴대용 단말 시장이 크게 성장하면서 차세 대 핵심 IT 기술로 각광 받고 있는데, 최근에는 MEMS를 기 반으로 자이로 센서, A-GPS 센서, 3축 가속도 센서 등 다양 한 동작 인식 센서가 개발되고 있다. 또한, 앞서 언급한 촉각 증강현실 기술은 증강현실에 다양한 패턴의 촉각을 전달할 수 있는 진동 센서를 접목해 구현한 것으로, 이 기술이 적용 되면 캐릭터가 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이는 것까지 진동으 로 구현할 수 있다. 센서가 캐릭터의 동작을 인식해 진동 역 시 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이기 때문이다. 기존 모바일 게 임에서 전달되는 촉각이 진동의 유무로 구분되는 단순 패턴 인 것과 차별화되는 부분이다.

스마트폰 확산으로 모바일 게임 시장 성장세 지속할 전망

2011년도 세계 모바일 게임 시장은 전년 대비 14.3% 증가 한 98억 600만 달러를 기록했으며, 연평균 13.6%로 성장해 2014년에는 138억 7,100만 달러 규모에 달할 것으로 보인다. 스마트폰의 보급 확산 및 고성능화, 앱스토어의 다양한 게임 공급, 4G 보급에 따른 네트워크 속도 증가, 신흥 시장을 중심 으로 한 휴대전화 보급 확산 등으로 인해 이 같은 모바일 게 임 시장의 성장세는 계속될 전망이다.

『체감형 모바일 게임의 세계 시장 규모는 2012년

기준 553억 달러에서 2014년 694억 달러에 달할

전망이고, 국내 시장 규모는 2012년 632억 원에서

2014년 1,255억 원까지 확대될 전망이다』

국내에서도 모바일 게임 시장은 최근 몇 년간 성장률을 갱 신하며, 2010년 21.4%, 2011년 33,8%의 높은 성장을 이어왔 는데, 2012년에는 2011년보다 훨씬 높은 성장률을 달성할 것 으로 전망된다. 이런 장밋빛 전망의 배경에는 2011년 말에 이

▶

체감형 모바일 게임에 활용되는 센서 기술 센서 유형 3축 가속도 센서 A-GPS 센서 자이로 센서 특징 · 짧은 시간에 발생하는 가속도를 미세한 단 위로 측정하기 위한 센서 · 3차원에서 작용하는 모든 가속도를 인식할 수 있는 센서 · 기존 GPS를 더욱 발전시킨 형태로, 정확한 타이밍과 장소 그리고 속도에 대한 정보를 얻어내는 시스템 · 3G/4G 통신망을 이용해 GPS 위성의 위 치와 현재시간 정보를 신속하게 다운로드 가능 · 자이로스코프(자이로팽이)의 중심축을 활 용, 물체의 흔들림에 의한 회전을 감지하는 센서 · 물체를 중심으로 XYZ 3차원 축을 구축하고, 각 축에 대한 물체의 회전 관성을 인지함 그림 GPS A-GPS Gyroscope

frame Spin axis

기타

개인 또는 공동체 삶의 질을 개선하는 국민행복기술

국민행복기술 개발과 활용이 새로운 정부의 화두가 되고 있다. 과학 기술에 대한 인식이 경제성장을 위한 수단을 넘어 건강, 안전 등 삶의 질 향상과 계층 간 형평성을 고려하는 수 단으로 확대되었다. 이에 따라 연구 개발에 대한 패러다임 개 념이 성장과 삶의 질을 함께 중시하는 방향으로 변경됐다고 해석할 수 있다. 하지만 여전히 개념이 모호하여 이를 정책이 나 수단으로 도입하기에는 어려움이 있는 것도 사실이다. 이 미 우리나라 최상위 과학 기술 정책에는 ‘삶의 질’이나 ‘복지’ 가 정책 목표로 설정되어 있다. 지난 2006년 발표한 정부 종 합 대책인 ‘함께 가는 희망한국 Vision 2030’에서 성장 위주 의 과학 기술 정책을 바꿔야 한다는 필요성이 제기되었고, 2007년 수립한 ‘기술 기반 삶의 질 향상 종합 대책’에서 삶 의 질 개선을 위한 10대 분야를 선정하고 각 분야에 필요한 중점 추진 요소를 제시하였다. 또한 작년 12월 말 국가과학기 술위원회에서는 ‘신과학기술 프로그램 추진 전략(안)’을 발표 하기에 이르렀다. 하지만 구체적인 추진 전략 및 실행 계획이 제시되지 않고 있다. 국민행복기술과 관련해서 크게 두 가지 방향이 제시되고 있다. 첫째는 직접적인 삶의 질을 향상시킬 수 있는 기술, 둘 째는 사회문제 해결을 통해 삶의 질을 향상하는 기술이다. 하 지만 새로운 정부에서 논의되고 있는 국민행복기술은 새로운 시장, 새로운 일자리 창출이라는 개발 성과를 강조하고 있다. 결론적으로 국민행복기술은 사람이 주체가 되고 기술 개발 의 혜택이 모든 국민에게 골고루 돌아가는 과학기술로 개인 또는 공동체의 만족(삶의 질)을 개선하거나 해결해주는 기술 을 의미한다. 즉 사람 중심의 따뜻한 기술과 나눔의 과학기술 을 실현하고, 이를 통해 새로운 성장과 일자리 창출의 원동력 이 될 수 있는 기술의 개념을 모두 포괄하는 것이 국민행복 기술인 것이다.

행복 증대를 위한 수요 지향의 새로운 과학기술 패러다임

지금까지 연구자들은 획득할 기술(연구 개발) 아이템을 먼 저 요구해 왔다. 하지만 이러한 접근은 필요한 제품이 개발되 지 않거나 개발되더라도 보급되지 않는 경우가 발생한다. 지금 까지 해온 이러한 방식이 기술획득형 연구 개발 방식의 개념 이다. 반면에 행복기술 개발은 수요의 정교함까지도 연구 개발 방식에 중요한 역할로 포함하는 새로운 접근 방식인 것이다. 물질적 생활 수준 향상과 더불어 범죄, 환경오염 등 새 롭게 발생한 사회문제들이 삶의 질에 영향을 미치는 실질 적인 요소로 부각되고 있다. 따라서 국민행복기술(National Happiness Technology)의 선정은 기술 개발의 핵심 영역으 로 먼저 사회문제 발생 영역을 설정하고 개발기술의 역할을 정의하고 이를 해결하기 위한 기술과 제품 서비스가 고려되 어야 할 것이다. 새로운 요구의 발견이나 창출, 그에 합당한 제품이나 서비 스는 어떤 것인지, 새로운 제품이나 서비스를 실현할 수 있는

국민행복기술

국민행복기술은 무엇이고 어떻게 대처할 것인가?

산업시장분석실 책임연구원 원동규 | Tel 02-3299-6053 e-mail dkwon@kisti.re.kr

기능은 도대체 어떠한 것이며, 그 기능을 실현할 수 있는 기 술이란 어떤 것인가? 이러한 질문에 대해서 합리적인 대답을 이끌어내는 방법론 이 수요혁신형 국민행복기술 개발을 위한 기술 로드맵 작성 절차이다. 또한 행복 증대를 위한 수요 지향의 혁신 체계는 연구 개발/생산/유통/서비스 등 기술의 공급 사슬 전 단계에 서 지식 활동이 수요를 지속적으로 피드백하는 개방적 체계 이며, 사용자가 기술의 활용을 통해 행복에 대한 욕구를 충 족시키기 위해서는 기술의 공급 사슬 전 단계에서 생산된 지 식 활동의 결과물이 단절적이지 않고 서로 연계되는 순환적 체계이어야 한다.

『새로운 요구의 발견이나 창출, 그에 합당한 제품이나

서비스는 어떤 것인지, 새로운 제품이나 서비스를

실현할 수 있는 기능은 어떠한 것이며, 그 기능을

실현할 수 있는 기술이란 어떤 것인가? 이러한

질문에 대해서 합리적인 대답을 이끌어내는 R&SD가

수요혁신형 국민행복기술 개발 방법론이다』

국민행복기술의 수요 분석 및 공급 방식

국민행복기술의 수요 분석을 위해서는 시장성, 수요의 정 도(규모), 기술의 영향력을 각축으로 하고 각 분야의 전문가 혹은 별도의 선정 기준 가중치를 정하여 여과하는 프로세스 를 거쳐 행복기술 분야를 선정하는 가중치 모형 분석 방법론 을 사용할 수 있다. 일반적으로 국민행복기술의 수요는 개인 또는 공동체의 만족(삶의 질)을 향상시키기 위하여 개선이나 해결이 요구되는 현안 및 미래 이슈를 의미한다. 그리고 이러한 우선순위 부문이 채택되면 기술 공급의 유형 과 개발 주체의 성과지표 및 목표연도 등을 분석한다. 다음 쪽 에 있는 표는 박근혜 정부의 140대 국정과제 중 국민행복기술 개발에 대한 수요 분석이 요구되는 대상 항목을 발췌한 것이다. 국민행복기술의 기술 공급 방식은 크게 개인수요형과 사회 형으로 나누어 구분할 수 있다. 개인수요형은 기술 개발과 시 장 확대를 통한 방식으로 나누며, 사회형은 공공조달 방식과 민간 시장 방식으로 나눌 수 있다.

창조경제의 핵심인 국민행복기술 개발

박근혜 정부의 국민행복기술을 통해 본 새로운 과학기술 정책 패러다임은 기존의 기술·지식 확보가 목표인 현재의 분 절형 R&D를 신산업 창출을 위한 일련의 과정을 통섭하는 「생태계 창조형 R&D」로 변경시키는 것이다. 궁극적으로는 국 민행복기술(과학기술 및 정보통신기술)을 산업 전반(농어업, 제조업, 서비스업)에 적용하여 새로운 성장 동력과 시장 및 일 구분 (기존) 기술획득형 국민행복기술 개발 모형 목적 국가의 경제발전에 초점을 둔 성장 중심 삶의 질 향상과 사회문제 해결을 추구하는 인간 중심 R&D / R&BD R&SD(Research & Solution Development) 특징 - 공급자 위주 연구 개발 - 문제해결형 융합(기술+인문사회+법제도)_{- 수요자 위주의 연구 개발}

단계별 특성