2013 2014 2015 2016 2017 2018 (단위: 억 달러) 세계 시장
일본 시장
778
56.6 877
76.4 1,148
103.2 1,323
139.3
1,808
253.8 1,541
188.0 CAGR : 35.0%
< LED 조명 세계 및 일본 시장 규모 >
CAGR : 17.3%
IT융합시스템 자동차 전지관리시스템 / IT융합시스템 분산형 에너지 저장장치 / 신재생에너지 실리콘 태양전지용 백시트 콘텐츠SW 모바일 결제 / LED응용 LED 조명 / 바이오제약의료기기 글루코사민 / 제조기반 발포 폴리스타이렌 단열재
LED 조명
일본 대지진 이후 LED 조명 급성장
Vol. 5 Issue 7
2015
JULY 7
Vol. 5 Issue 7 July 2015
CONTENTS
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IT융합시스템 / 모바일 광고
모바일 기기의 급속한 보급으로 새로운 광고 매체로 부상 제조기반 / 한방화장품
명품 브랜드로 급성장 기대 나노융합 / 인쇄전자용 나노 잉크
미세 형상 전자회로 인쇄를 위한 나노 잉크 수요 증가 신재생에너지 / 수소연료전지 자동차용 가스켓 완성차 업체와 전문 중소기업의 상생 협업 시급 바이오제약의료기기 / 당뇨병 자가진단기기 학술적 접근을 통한 제품의 신뢰성과 인지도 확보 요망 제조기반 / 시멘트
일본의 건설투자 확대와 親에너지 정책으로 수출 가능성 증대 첨단그린도시 / 전동 어시스트 자전거(E-Bike) 차세대 친환경 이동수단으로 각광
발행일 2015년 7월(통권 53호) ISSN 2233-8756 발행인 한선화 편집인 김기일 기획위원 서진이, 김유일, 최윤정, 김기일, 김지희, 나도백, 유영복 발행처 한국과학기술정보연구원 분원 130-741 서울특별시 동대문구 회기로 66 기술혁신분석센터 산업정보분석실
구독 문의 02) 3299-6042 팩스 02) 3299-6041 E-mail jo2012@kisti.re.kr 디자인·인쇄 (주)현대아트컴 02) 2266-4482 본 원고는 KISTI의 사전 승인 없이 무단 사용할 수 없습니다.
IT융합시스템
자동차 전지관리시스템 03
환경규제와 보급정책으로 친환경자동차의 핵심부품으로 발전
LED응용
LED 조명 19
일본 대지진 이후 LED 조명 급성장
일본시장 기회분석
제조기반
발포 폴리스타이렌 단열재 28
일본 건축 시장 활기로 단열재 시장 활성화 기대 바이오제약의료기기
글루코사민 24
사업 다각화 추진하는 현지 기업과의 협력 필요
일본시장 기회분석
IT융합시스템
분산형 에너지 저장장치 07
생산-저장-소비로 재편되는 에너지 혁명의 꿈 부상
신재생에너지
실리콘 태양전지용 백시트 11
전문 강소 및 강견기업 육성 시급
콘텐츠SW
모바일 결제 15
IT·금융기업들의 경쟁과 핀테크 확대로 모바일 결제 시장 성장 가속화
일본시장 기회분석
배터리 상태와 수명을 관리하는 BMS 기술
최근 자동차산업의 핵심 경쟁력이 차량 시스템의 지능화, 동력원의 전기화, 차체의 경량화 등으로 빠르게 진행되면서 자동차 업계는 가치 사슬의 변화 및 경쟁구조의 재편에 따른 위기와 기회가 공존하고 있다.
특히, 자동차의 심장에 해당하는 동력원의 전기화 추세에 따라 핵심 경 쟁력이 엔진 및 기계장치 기술에서 2차 전지, 모터 등 전기장치 관련 기 술로 변화하고 있다. 그리고 주요 선진국들이 온실가스 배출 감소를 위 해 전기자동차 개발 및 보급 확대에 주력함에 따라 이러한 움직임은 더 욱 가속화될 전망이다.
전기자동차와 같은 친환경자동차에 사용되는 고전압 배터리 는 수백 볼트의 직류 고전압으로 큰 전류를 흘려 차량의 주행 모터
를 구동시키고, 자동차용 전장품에 전원을 공급하는 에너지 공급 원 역할을 담당한다. 이때, 고밀도 고출력의 에너지를 인버터(모터 에 고전압, 고전류를 공급하여 회전수와 토크를 제어하는 제어장 치)와 전장품에 공급하고, 엔진의 감속이나 브레이크에 의한 마찰 로 회생되는 에너지를 저장하기 위해서는 현재 가지고 있는 배터 리의 전하량을 알아야 하고 얼마나 오랫동안 사용 가능한지 수명 을 예측할 수 있어야 한다. 그래서 일차적으로 배터리가 안정된 영 역에서 사용될 수 있도록 하고, 과충·방전 등의 위험한 상태가 발 생하기 전에 전원을 차단하는 이차적인 보호·안전장치가 필요하 다. 따라서 이와 같이 배터리 에너지를 안전하고 효과적으로 사용 하기 위해서는 배터리의 상태와 수명을 관리하는 BMS(Battery Management System) 기술이 요구된다.
산업정보분석실 유영복 (Tel: 02-3299-6050 e-mail: yybok@kisti.re.kr)
IT융합시스템
Vol.5 Issue 7자동차 전지관리시스템
3
환경규제와 보급정책으로
친환경자동차의 핵심부품으로 발전
자동차 전지관리시스템
친환경 자동차 종류와 BMS(Battery Management System)
구 분 하이브리드
(HEV) 플러그인 하이브리드
(Plug-in HEV) 전기차
(EV) 수소연료 전지차
(FCEV)
특징 엔진 + 모터(보조동력) 모터로 주행 가능 모터만으로 주행 수소/산소로 전기 발생
구조
사용 동력 엔진 + 모터 엔진 + 모터 모터 모터
주입 연료 가솔린 가솔린/전기 전기 수소
별도 인프라 필요 없음 전기 충전 인프라 필요 전기 충전 인프라 필요 수소 충전 인프라 필요
개발 과제 일반차 대비 가격 상승분 최소화
전기 충전 인프라 구축 및 급속 충전 기술개발 배터리 성능 향상
수소 충전 인프라 구축 고가의 부품 가격 인하 자료: 삼성증권(2014.11)
(단위 : 억 달러, 억 원, %)
모터 발전기
발전기모터
전원 전원
배터리 배터리
연료탱크 연료탱크
배터리
수소탱크 모터
발전기
모터 발전기
(엔진 미장착) (엔진 미장착)
연료 전지 보조
배터리
엔진 엔진
일반적으로 사용되는 BMS의 개념은 여러 개의 전지를 직렬 혹은 병렬로 묶어 사용할 때 개별 전지의 전압, 온도, 내부 저항 등을 표시해 주는 장치를 일컬었으나, 최근 BMS의 개념은 확장 된 광의의 배터리 관리 시스템을 의미한다.
BMS는 배터리의 전압, 전류, 온도와 같은 전기적인 양을 측정 하여 배터리의 화학적 특성을 추출함으로써 배터리의 충전용량, 수명 등을 예측하여 주행 모터 구동 시에는 배터리가 공급할 수 있는 최대 에너지를 계산해 내고, 감속 시에는 회생되는 에너지 를 제한하는 역할을 수행한다. 그러면 BMS는 과충·방전으로부 터 배터리를 보호해 주면서 배터리의 사용 범위를 최적화하여 좀 더 저렴하고 컴팩트한 배터리를 차량에 장착해 줄 수 있다. 또한 충·방전으로 인해 균형이 깨어진 셀이 과충·방전이 되어 열적, 전 기적 손상을 입지 않도록 균형을 맞추어 줄 수 있게 된다.
BMS 세계 시장 규모 2019년 121.6억 달러 전망
세계 시장 규모는 세계 친환경자동차용 배터리 시장 규모에서 매년 순수 전기자동차(BEV)와 기타 전기자동차(HEV, PHEV 등) 의 비율에 따른 원가 비중으로 추정하였다. PIKE Research가 제 시한 순수 전기자동차에서 BMS의 원가 비중은 11%이며, 배터 리는 45%, 하나금융경제연구소가 발표한 기타 전기자동차에서 BMS와 배터리의 원가 비중은 각각 9%, 15%였다. 또한, 이트레 이드증권(리서치본부)에서 2014년 7월에 발표한 자료에 따르면 Global xEV Battery 시장 규모는 2014년 59억 달러에서 2019 년 282억 달러로 성장할 것으로 전망하였다. 그리고 순수 전기 자동차(BEV)와 기타 전기자동차(HEV, PHEV 등)의 침투비율 은 Frost&Sullivan에 발표한 2012년도 BEV 39.2%에서 2018년 53.7%로 전망하였다. 이와 같은 기준으로 추정한 결과 2014년 세계 BMS 시장 규모는 30.2억 달러였고, 매년 33.62% 성장하 여 2019년에는 121.6억 달러에 이를 것으로 전망된다.
Vol.5 Issue 7자동차 전지관리시스템
4
자료: 전기자동차의 배터리 관리 시스템, KISTI BMS 구성과 작동 흐름도
모니터링, 추정, 제어 진단의 흐름
Range RateControl
냉 각 방 전
차단 경고 추 정
잔용량 열화도
제어·관리
•충방전률
•온도관리
•Cell Balance
진 단 고장 진단
+ -
2차 전지 표시
전류·전압·온도 etc…
Monitoring
세계 BMS 시장은 2014년 30.2억 달러에서
2019년 121.6억 달러로 성장할 것으로 전망되며,
국내 BMS 시장은 2014년 500억 원에서 2019년
8,304억 원으로 성장할 것으로 전망된다.
BMS는 배터리의 전기적인 양을 측정하여 화학적 특성을
추출하는 장치로 충전용량, 수명 등을 예측하여
배터리 보호와 동시에 사용 범위를 최적화하는
자동차의 필수 부품이다.
한편, 국내 BMS 시장 규모는 2013년 및 2014년에는 세계 BMS 시장 규모에 국내 친환경자동차가 차지하는 세계 시장 비중(실제 보급 기준)을 반영하여 추정하였다. 2015년 이후 국내 친환경자동 차 시장 규모는 환경부에서 2015년 2월에 발표한 ‘친환경자동차 구매 지원 대폭 확대’ 보도자료에 따른 친환경자동차 보급 계획을 반영하였고, 이 계획에 따라 세계 친환경자동차 시장 전망에서의 국내 비중을 산출하였다. 즉, 세계 BMS 시장 규모 대비 국내 친환 경자동차의 세계 시장 비중을 토대로 추정한 결과, 국내 BMS 시장 규모는 2013년 321.4억 원에서 연평균 71.9% 성장하여 2019년 에 8,304억 원 규모에 이를 것으로 전망된다.
외국과 국내의 BMS 개발 동향
외국 시장은 dSPACE가 자동차산업 및 항공 산업에서 필요 로 하는 전자 제어기기 등을 제조하는 회사로 배터리 관리 시스템 의 HIL(Hardware In the Loop) 테스트에서 셀 수준의 고전압 배 터리를 시뮬레이션하기 위해 실시간으로 계측할 수 있는 셀 모델 과 셀 단자 전압을 출력할 수 있는 고정밀도의 에뮬레이션 유니트 (Emulation Unit)를 개발하였고 그에 따라 ECU 단체 및 ECU 네 트워크 통합 테스트가 가능하게 되었다.
Maxim Integrated는 기존 자동차 시장의 전통적인 선두기업 인 Freescale, Infineon, Analog Devices 등을 앞질러 향후 부각 될 친환경 자동차의 배터리 시장을 선점하기 위해 새로운 BMS 기 술을 공개하였다. 그 기술의 핵심은 배터리 모니터링 IC는 통신 버 스를 탑재하고 있어서 비싼 절연부품을 사용하지 않고 여러 개의 IC를 데이지 체인 방식으로 연결할 수 있게 한 것이다. 이는 비용을 80%까지 줄여주고 설계를 간소화하면서 셀 밸런싱을 정밀하게 할 수 있게 해 준다.
Toyota의 자회사인 Panasonic EV Energy는 프리우스(Prius), 캠리(Camry), 렉서스(Lexus) 등에 니켈수소전지 및 배터리 관리 시스템을 적용한 이력을 보유하고 있으며, 10년 이상 차량시스템 평가 및 필드 테스트를 통해 BMS 최적화를 달성하였다.
Keihin은 Honda에서 생산 판매 중인 New Civic 하이브리드 자 동차용 니켈수소 2차 전지를 위한 BMS를 개발하여 생산하고 있으 며, 리튬계 배터리용 관리 시스템에 대한 연구개발도 진행 중이다.
국내 BMS 분야는 삼성SDI, LG이노텍, 현대모비스, 현대케피코, 미섬시스텍, 파워로직스, 넥스콘테크놀로지(Nexcon Technology), 이렌텍(Elentec) 등이 생산 및 개발에 참여하고 있다.
국내 시장은 삼성SDI가 2015년 2월에 마그나 슈타이어의 전기 차용 배터리팩 사업 전담 자회사인 ‘마그나 슈타이어 배터리 시스 템스’(MSBS)의 지분을 100% 인수했다. 이번 인수 계약으로 전기 차 배터리의 초기 부품인 셀부터 완성 단계인 모듈과 팩(BMS 포 함)에 이르기까지 배터리 시스템의 일관 사업 체제를 완성했다.
현대모비스는 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 전기자동차(EV) 등 친환경 자동차의 핵심 부품인 BMS를 획기적으로 개선한 신기술을 발표했다. 현대모비스가 개 발한 BMS 기술은 핵심 장치를 표준화 및 모듈화하여 셀 증가 또 는 감소만큼 감지장치의 수량만 변경하면 배터리 용량을 증가시킬 수 있다. 파워로직스는 전기자전거용부터 시작하여, 전기자동차용 BMS를 연간 60만 개 생산하고 있다. 파워로직스는 그동안 삼성 SDI, 그리고 넥스콘테크놀로지는 LG화학에 BMS 제품을 공급하 고 있다. 파워로직스가 개발한 배터리 관리 시스템은 국내 2차 전지 제조업체 및 상용차 업체에서 테스트를 완료하였고 배터리 잔량의 정확도, 신뢰성, 전압, 온도, 전류 제어의 정확성에서 우수한 평가 를 받았다. 일본 Daimler 그룹 산하의 Mitsubishi Fuso에 2차 전 지 공급계약을 체결한 SK이노베이션이 파워로직스의 친환경 배터 리 관리 시스템을 결합한 배터리 팩을 공급함으로써 파워로직스는 2012년부터 공급을 시작해 2017년까지 연평균 2,800대의 트럭 용 배터리 관리 시스템을 공급하기로 하였다.
미섬시스텍은 큰 배터리인 전기버스용 배터리부터 농기구인 트 랙터에 들어가는 배터리, 전기자전거에 들어가는 배터리 등에 들 어가는 BMS를 공급하고 있다. 주로 삼성SDI, LS엠트론 등에 공 급하고 있다.
Vol.5 Issue 7자동차 전지관리시스템
5
자료: KISTI 재작성(2015.5) BMS 세계 시장 전망
구분 2013년 2014년 2015년 2016년 2017년 2018년 2019년 CAGR(%)
세계 시장 21.4 30.2 41.5 59.7 89.8 85.1 121.6 33.6
국내 시장 321.4 500.6 486.7 1,189.8 2,998.2 4,831.3 8,304.0 71.9 (단위: 억 달러, 억 원)
국내 시장은 삼성SDI, 현대모비스, 파워로직스,
SK이노베이션, 미섬시스텍 등이
BMS 기술을 개발하거나 제품을 공급하고 있다.
BMS 기술 개발, 원가 절감을 위한 방향으로 진행될 전망
자동차 산업의 환경규제 대응을 위해 완성차 업체의 하이브리 드 및 전기차 개발속도는 빨라지고 있으나 배터리 가격 등 비용 문 제로 수요 확대는 느리게 진행 중이다. 또한 안전규제 대응과 상품 성 향상을 위해 차량의 전장화가 진행되면서 차량에는 더욱 많은 전기에너지와 높은 출력이 필요해졌다. 그러나 비용 최소화 움직 임에도 기존의 12V 전기 발전시스템으로는 Micro/Mild HEV시스 템이 요구하는 순간적인 고출력과 전장부품의 증가에 따른 전기에 너지 요구량을 충족하기 어려워졌다. 이에 따라 글로벌 완성차 업 체는 비용을 최소화하고 환경규제 대응을 위해 보조 전동장치를 활용한 Micro/Mild HEV시스템을 우선 도입하고 있다. 이에 따라 48V 하이브리드 시스템을 채용하는 완성차 업체들이 증가하고 있 는 추세이다. 특히, 48V 시스템의 장점은 HEV나 전기차와 달리 차 량의 구조 변경이 거의 없어 부품 회사들이 주도적으로 시스템 개 발을 추진할 수 있다는 점이다.
현재 전기자동차 산업은 여전히 발전 초기 단계로, 업체마다 동 력 시스템 및 배터리 시스템 솔루션이 상이하여, BMS 설계 역시 다양하게 발전하고 있다. 이 중 능동/수동 밸런싱 기술은 현 단계 연구개발의 중점 분야로, 향후 PHEV 및 BEV 시장이 성장하면서 능동 밸런싱 기술의 중요성이 점차 커질 것으로 전망된다.
현재 완성차 업체, 배터리 업체, 관련 부품 업체들은 전기자동차 산업의 핵심 기술을 선점하기 위해, BMS 연구개발에 뛰어들고 있 다. 대만 TRI(Topology Research Institute)에 따르면, BMS 산업 의 발전은 리튬 배터리 산업과 유사한 양상을 보일 것으로 전망된 다. 즉 자동차 업체들이 핵심 기술을 장악하기 위해, 장기 협력업 체와 긴밀하게 협조하면서 신규 진입 업체의 편입이 어렵게 된다.
따라서 이들 신규 업체는 향후 관련 공급망과의 협력 관계를 강화
하는 한편, 커스터마이즈 솔루션을 통해 공급망 편입의 난관을 극 복해야 할 것으로 전망된다.
향후 BMS의 기술 개발은 가격 경쟁이 치열해짐에 따라 원가 절 감을 위한 방향으로 진행될 것으로 예상된다. 지금까지는 배터리 셀의 안정성 확보를 위해 배터리의 전기화학적 반응을 억제하는 방 향으로 BMS의 기술이 개발되었으나 향후에는 활용 범위를 적극 적으로 확대하고 잔존 용량 및 수명을 보다 정확히 예측하는 방향 으로 전개될 것이다.
한편, 전기차(xEV)는 장기적으로 유망한 산업이나 현재 가격 이 비싸고, 인프라 구축 미비, 기술적 제약 요인 등으로 여전히 급 속한 성장에는 한계가 존재한다. 하지만 주요 시장인 미국과 유럽 에서 2015~2020년 사이에 자동차 연비 및 배기가스 관련해서 규 제가 대폭 강화됨에 따라, 향후 전기차 시장의 성장세가 점차 가시 화될 것으로 판단된다. 그동안 전기차 시장은 경제성 등을 이유로 HEV(하이브리드)가 성장을 주도해 왔다. 하지만 환경규제 강화 시 ZEV(Zero Emission Vehicle)인 BEV나 PHEV 생산에 대한 필요성 이 높아질 수 있다는 점에서 전기차 시장의 흐름이 점차 바뀔 수 있 을 것으로 예상된다. 따라서 전기차 시장이 확대될수록 전기차용 배터리 산업과 함께 BMS 시장 규모 또한 확대될 것으로 전망된다.
Vol.5 Issue 7자동차 전지관리시스템
6
친환경자동차 및 BMS 생태계 변화 요인
사용 전압 12V 48V
환경 규제 연비 규제 배기가스 규제
전기 의존도 0%(1kW 내외) 50% 이상(20kW 이상)
신차 판매율 2014년: 2~3% 2020년: 15%
주력 모델 HEV PHEV BEV
시장 확산 초기 시장 성장 가속화 이머징마켓 확산
환경규제 강화로 ZEV인 BEV나 PHEV 전기차 시장의
성장세가 점차 가시화될 것으로 전망됨에 따라
BMS 시장도 성장이 촉진될 것으로 전망된다.
Vol.5 Issue 7분산형 에너지 저장장치
7
분산형 에너지 저장장치의 필요성
전기는 우리 주변에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되는 에너 지로, 석유나 천연가스와 같은 대부분의 연료들은 전기 에너지로 전환이 가능하다. 그리고 원자력을 통해서 물질이 가진 핵에너지 를 전기로 바꿀 수 있으며, 거대한 댐에서 물의 낙차를 통해 만들어 지는 에너지도 전기로 바뀔 수 있다.
2012년 국내 최대 규모인 보령화력발소의 예방 정비 공사 중에 화재가 발생했는데, 이를 복구시키고 재가동하기까지 상당한 시간 이 걸려 사회적 경제적으로 막대한 피해가 있었다. 이는 대형 발전 소에 의존하고 있는 중앙집중형 발전/송배전 체계와 장거리 전력
수송에 따른 손실에 의하여 생긴 피해이다. 특히 중앙집중형의 발 전/송배전 체계는 수요에 맞게 전력을 생산, 공급하는 체계가 아 니어서 잉여 전력은 고스란히 손실된다. 이와 같이 예기치 않은 큰 사고는 물론이고 가정과 일터에서도 크고 작은 전기 관련 사고는 일어날 수 있다. 따라서 이를 예방하기 위한 연구가 꾸준히 진행되 어 왔다.
최근 이러한 전기 공급의 안정성을 높이려는 연구로 분산발전 (Distributed Generation, DG)에 대한 관심이 높아지면서 대규모 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)의 활용이 늘고 있다. 분산발전은 에너지 저장장치를 통해 잉여의 전력을 저장했 다가 적기에 수요처에 공급하는 기능(Load Shift 혹은 Leveling), 산업정보분석실 나도백 (Tel: 02-3299-6111 e-mail: nahdb@kisti.re.kr)
분산형 에너지
저장장치
생산-저장-소비로 재편되는
에너지 혁명의 꿈 부상
자료: 에너지 저장장치(ESS)용 배터리 사업과 기술개발 전략(2012, 김상범) 전력망과 에너지 저장장치
(단위: 억 달러, %)
IT융합시스템
[발전 및 전력공급]
10~20kV
➊ 전력 공급용 ESS
➋ 송/배전용 ESS
➍ 신재생 발전 단지용 ESS
➌ End Usser용 ESS
원자력, 화력, 수력 등
Ancillary Service2) Distributed 주상 변압기 (강압)
변압기 (강압) 변압기
(승압)
Solar 발전
빌딩, 아파트, 상업시설 등
공장, 산업시설 등 Wind발전 Solar 발전
Wind발전
[송전] [배전]
Vol.5 Issue 7분산형 에너지 저장장치
8
불규칙적인 전력 품질과 양을 조절하는 기능(Peak Shaving, Frequency Modulation)을 함께 제공한다.
일반적으로 전기가 중앙 전력망을 통해 수요처에 도달하는 것 과는 달리, 분산형 에너지 저장장치(Distributed ESS, DESS)는 중앙 전력망을 거치지 않고 별도로 설치된 전력망에서 전력을 변 환(교류↔직류)해 저장(충전)했다가 필요한 시기에 전력을 공급 하는 방식으로 에너지 효율이 높다. 즉, 분산형 에너지 저장장치 는 전력망 공급점에 해당되는 에너지 저장 시스템의 작은 단위 그 룹으로, 화학(Chemical), 동역학(Kinetic), 위치(Potential) 에너 지 같은 여러 에너지 형태를 활용하여 전기로 변환시킬 에너지를 저장하는 장치이다.
분산발전에 사용되는 에너지 저장장치는 크게 물리적 저장방 식과 화학적 저장방식으로 구분된다. 물리적 저장방식에는 양수 발전, 공기 압축식 전력저장(Compressed Air Energy Storage, CAES), Flywheel 등이 있고, 화학적 저장방식에는 리튬이온 배 터리, 나트륨 유황전지, VRB(Vanadium Redox Battery) 등이 있다. 이용성 측면에서는 휴대용 기기나 자동차와 같은 이동형 (Mobile)과 UPS(Uninterruptible Power Supply)나 대규모 전 력 저장 등에 쓰이는 정치형(Stationary)으로 크게 나눌 수 있다.
이러한 에너지 저장기술은 전력의 수급 균형과 가격 경쟁력 및 에 너지 효율이 높아서 전력 예비력을 확보하여 전력 피크 및 대규 모 정전 사고 등에 효과적으로 대응할 수 있도록 해준다. 따라서 ESS는 이러한 이유로, 전기 분야에서 오랫동안 유지되어 온 생 산-소비의 이원 구조를 생산-저장-소비로 재편시키는 에너지 혁 명을 일으킬 수 있는 기술로 꼽고 있다.
분산형 에너지 저장장치 시장 전망
세계적으로 전력산업 중 에너지 저장 시장은 급성장하고 있다.
Navigant Research에 따르면, 세계의 분산형 에너지 저장장치 는 전력 용량으로 볼 때 2014년 171.9MW에서 연평균 53% 성 장하여 2024년 12,147.3MW로 증가할 것으로 전망된다. 이는 특히 공공용 또는 상업용 에너지 저장장치보다 주거용 에너지 저 장장치가 성장을 주도할 것으로 나타났다. 또한, 분산형 에너지 저장장치 세계 시장은 2014년 22조 원에서 2019년 52조 원 규 모로 연평균 19%의 성장세를 이어갈 것으로 전망하였다.
산업통상자원부 발표 자료에 따르면 에너지 저장장치의 국내 시장 규모는 2014년 1,957억 원이었으나 매년 25.4% 증가하여 2019년에는 6,512억 원에 이를 것으로 예상된다. 최근에는 물 리적으로 이격되어 있는 발전소 연계용 등 공급관리 측면과 함께 실시간 전력 수요 변동에 즉각적인 대응을 할 수 있는 전력주파 수조정(FR)1) 등을 통한 전력품질관리와 전력수요관리 측면으로 도 그 용도가 확대되고 있다. 특히, 산업통상자원부는 ‘전력시장 운영규칙’을 개정시켜 송전 사업자인 한전의 주파수 조정 참여를 허용, ESS 시장 확대를 위한 제도 개선 추진을 2015년 4월에 발 표했다. 이번 개정안은 FR 사업자를 현행 ‘발전 사업자’만이 아니 라 ‘송전 사업자’(한전)도 포함하고, FR 공급수단도 ‘발전기’만이 아니라 ‘ESS’까지 확대하는 것을 골자로 하고 있어서, 이는 ESS 의 활발한 전력 시장 참여와 초기 시장 창출에 크게 기여할 전망 이다. 우선 ‘ESS 단가 하락 → 기술 및 경제성 향상 → 국내 ESS 시장 활성화 → 해외 진출 경쟁력 확보’라는 긍정적 효과를 가져 올 것으로 기대되고 있다. 그리고 정부 차원에서도 에너지/기후
구분 2014 2015 2016 2017 2018 2019 CAGR(%)
세계 시장 22.1 28.1 35.3 42.5 47.3 52.3 19.0
국내 시장 1,957 2,359 2,936 3,767 4,962 6,512 25.4
(단위: 조 원, 억 원) 분산형 에너지 저장장치 세계 시장 규모 전망
자료: Navigant Research(2014), 산업통상자원부(2015)
1) 전력계통에서 매우 짧은 시간 단위로 변화하는 수요에 대응하여 표준 주파수(60Hz)를 유지시키기 위해 수요와 공급의 균형을 순간적으로 맞추는 과정
분산형 에너지 저장장치는 전력망 공급점에
해당되는 에너지 저장 시스템의 작은 단위 그룹으로,
화학, 동역학, 위치에너지 같은 여러 에너지 형태를 활용
하여 전기로 변환시킬 에너지를 저장하는 장치이다.
분산형 에너지 저장장치 세계 시장은
2014년 22조 원에서 2019년 52조 원 규모로
연평균 19%의 성장세를 이어갈 것으로 전망된다.
Vol.5 Issue 7분산형 에너지 저장장치
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변화 대응 신산업 창출의 일환으로 국내 ESS 산업의 확대와 대 기업과 중견/중소기업의 참여가 가능한 ESS/EMS 통합 서비스 사업을 추진하고 있으며, 향후 2017년까지 100개의 ESS 보급 사업을 진행시킬 예정이다.
에너지 저장장치 국내외 경쟁 상황
현재 2030년까지 신·재생에너지와 ESS는 가격이 지속적으로 하락할 것으로 보인다. 즉, 신·재생에너지와 ESS 산업이 크게 성 장되면서 장치 부품 가격은 하락할 것으로 보인다. 배터리, 리튬 이온, 테슬라의 EV 배터리 등으로 대표되는 ESS 가격도 하락세 를 보이고 있다. 배터리 가격은 2009년 1,000달러/kWh를 기록 했으나, 2014년 200달러~300달러/kWh으로 하락하였다.
미국 연방정부는 세계 최초 의무제도 도입, 세제 혜택, 차별적 요금제도 등 지원 정책을 바탕으로 보급 확산 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 미국은 전력 계통용 대형 ESS와 주거용 ESS를 대 상으로 다수의 실증 사업을 수행 중이고, 효과가 검증된 영역을 중심으로 ESS의 구체적 수준까지 제도화하고 있다. 미국 연방정 부는 투자세 감면 등 감세 정책으로 기업의 투자를 촉진하고, 주 정부에서도 피크 발전량의 일부에 대한 ESS 의무화 제도로 ESS 실증 및 보급을 서두르고 있다. 그 예로 캘리포니아 주는 2010년 9월에 ESS 설치 의무화 법안을 제정하여 전력 회사가 ESS를 설 치하도록 의무화하였다. 해당 법안에 따르면, 전력회사는 2014년 1월 1일부터 5년간 평균 공급 전력의 2.25%, 2020년까지는 5%
이상을 ESS를 이용하여 공급하도록 의무화하고 있다.
원전 사고로 전력 산업을 재편하고 있는 일본은 신재생 발전소 용, 가정용 등 다양한 분야에서 기술 개발을 추진하고 있고 나트 륨황전지, 리튬이온전지(LIB) 등에서 앞선 기술력을 보유하고 있 으며, 정부의 보조금 지원 및 기업체와의 협력을 통하여 ESS 사 업을 가속화하고 있다. 일본은 나트륨황전지(NaS) 위주로 전력 망 연계형 대규모 ESS의 실증과 보급을 촉진시키고 있다. 도쿄전 력과 NGK는 공동으로 NaS 전지를 활용한 약 300MW 규모의 ESS를 설치·운영하고 있다. 그 외 신에너지산업기술 종합개발 기구(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO) 주관 하에 신재생에너지 출력 보정과 부 하평준화를 목적으로 ESS 실증 사업을 지원하고 있다. 경제산업 성 주도로 ESS 설치 보조금을 운영하고, 도쿄 지역에서는 도입비 용의 2/3까지 지원하며, 사이타마현(縣)에서는 가정용 ESS에 대 해 1kWh당 5만 엔을 지원하고 있다. 한편, NEDO는 2013년 8월
‘이차전지 기술 개발 로드맵 2013(Battery RM 2013)’을 수립하 여 2020년까지 배터리 가격 200달러/kWh 수준, 수명 20년을 목 표로 R&D를 추진하고 있다.
독일은 프랑스와 공동으로 태양광 주택의 에너지 자립을 위한
리튬이온전지 도입 타당성을 평가하기 위해 약 75개 시스템에 대 한 실증 사업(Solion 프로젝트)을 추진 중이다. 독일은 2020년 까지 재생에너지 비중을 35%까지 확대할 계획이며, 재생에너지 와 연계되는 ESS에 대한 보조금 지원으로 정책 확대를 추진하 고 있다. 독일에서는 최종 소비자 지원을 위한 시장이 성장 추세 에 있으며, 저금리 대출을 제공하고 주거용·상업용 태양광발전 (Photovoltaic, PV) 및 저장시스템에 보조금을 지급하는 ‘KfW 프로그램 275(KfW Programme 275)’를 통해 2014년 1월 약 4,000개의 에너지저장시스템이 설치되었다.
산업통상자원부가 2014년 1월에 발표한 ‘제2차 에너지기본계 획’에 따르면 2035년까지 집단에너지·신재생·자가 발전기 등의 발전량 비중을 2014년 현재 5% 수준에서 15% 이상으로 확대 할 계획이다. 그래서 가정, 마을, 학교 등 생활 주변에서 사용하 는 에너지를 신재생으로 대체하기 위한 소규모 보급정책이 추진 되고, 마이크로그리드 기술 개발과 실증을 통해 분산전원을 중 심으로 한 지역 단위(도서, 빌딩) 전력공급 시스템이 구축될 계획 이다.
한국전력은 국내 관련 기업과 함께 추진하고 있는 ‘ESS FR’
사업 등 국내 대규모 ESS 사업을 통해 관련 경험을 축적해 세계 시장 진출 기반을 마련하는 한편, 2014년에 약 520억 원을 투자 해 세계 최대 규모인 52MW FR용 ESS(리튬이온 배터리)를 구축 하였고, 2015년 하반기 상용운전을 시작할 예정이다. 그리고 석 유·화학, 전기·전자기기 등 ESS 관련 10여 개 업체들과 함께 에 너지 신산업 시장 참여를 확대할 예정이다.
삼성SDI는 2012년 일본 니치콘에 가정용 ESS 납품을 시작으 로, 일본 가정용 ESS 시장에서 시장점유율 1위를 달성하였다. 또 한 한국 신한은행 데이터센터에 UPS용 배터리 공급계약을 통해 리튬이온 UPS 시장에 본격 진출했다. 2013년에는 제주도 조천 변전소에 국내 최대 규모 8MWh급 ESS를 설치, 가동한 바 있다.
삼성SDI는 독일의 유니코스(Younicos)와 공동으로 독일의 전력 회사인 베막(WEMAG)에 전력용 5MWh급 ESS 공급 사업을 수 주한 바 있다.
그리고 LG화학이 일본 최대 상업용 ESS 구축 사업의 배터리 공급 업체로 선정되었는데, 이는 최근 일본의 민간 신재생 에너지 발전 사업자인 GPD(Green Power Development Corporation
각국 정부는 에너지 저장 시스템의 실증 사업 및
보급 확대를 위해 발 빠르게 움직이고 있다. 정부가 예산
을 지원하여 ESS 실증 사업을 추진하고 있으며, 보조금
지급, 세금 감면 등을 통해 보급 확산시키고 있다.
Vol.5 Issue 7분산형 에너지 저장장치
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of Japan)의 일본 훗카이도 지역 태양광 발전 연계 ESS 구축 사 업이다. 또한, LG화학은 2017년까지 일본 훗카이도 지역 태양광 발전소 4곳에 순차적으로 배터리를 공급할 예정이다. 또한 북미 전 력변환장치(PCS)업체 이구아나와 ESS 사업 협력에 관한 양해각서 (MOU)를 교환하고, LG화학 배터리와 이구아나 PCS를 결합한 가 정용 ESS를 공동 개발하여 2015년 3분기에 출시할 계획이다.
분산형 에너지 저장장치의 미래 전망
초대형 공급설비가 중앙집중식(단일화된 전력계통)으로 지속 확충되어 전력계통과 송전망 운영 여건이 지속적으로 악화되고 있다. 최근 전력 산업의 환경을 살펴보면, 수도권 송전선의 포화, 대규모 발전단지에 대한 주민들의 반대 등을 해결하기 위해서는 분산형 전원 확대가 필수적이고 지역주민과의 계속된 갈등을 해 소하기 위해 전력다소비지역에 발전소를 짓는 것이 가장 현실적이 라는 정책적인 대안들이 추진되고 있다.
이러한 산업 환경에서 화력, 원자력 등 중앙집중형 공급원에 의 존하던 에너지 정책이 일정 부분 한계를 보이기 시작하면서 수요 관리 측면에서 그리고 전력품질을 위한 경제성 있는 대안으로 분 산형 발전 정책이 대두되고 있다. 그에 따른 에너지 저장시스템의 수요가 증가하면서 용도별로 전력용량(수십kW~수십 MW) · 저 장시간 등의 기술적 특성이 적합한 특정 저장장치가 집중 개발될 전망이다.
에너지 저장은 미래 경제 및 사회 변화의 중요한 축으로 작용할 전망이다. 에너지 저장은 잘 드러나지 않는 곳에서 우리 주변의 에 너지와 환경 문제를 소리 없이 해결해 줄 것이다. 자동차에서와 마 찬가지로 전력 산업에서도 에너지 저장의 역할은 필수불가결한 위 치에 있다. 에너지 저장 관련 기술의 발전과 규모의 경제성 추구, 화석연료 가격의 상승, 친환경 정책의 확대 등 여러 요인을 고려하 여 볼 때 에너지 저장 산업의 장래는 밝은 편이다.
전력 산업에 있어서의 에너지 저장에 대한 성장 잠재력은 이전 소형 IT기기나 자동차를 훨씬 능가하는 것으로 평가받고 있다. Lux Research에 따르면, 현재 설치된 풍력발전소 중 단지 절반 정도에 만 에너지 저장 설비가 들어가더라도 약 500억 달러의 시장 규모 에 이를 것으로 추정된다. 현재 전력 인프라 고도화 수요 증대, 분 산형 발전 확산 및 이에 대한 정책적인 지원, 독립 발전 회사의 성 장, 에너지 저장 기술의 경제성 확보 등이 복합적으로 해결된다면, 분산형 에너지 저장장치 시장은 폭발적 성장이 기대된다.
자료: 제3차 에너지기술개발계획(안), 국가과학기술심의회(2014.12.23), KISTI 재작성(2015.4) 에너지기술 패러다임 변화
(단위: 억 달러, %)
중앙집중형 발전 분산형 발전
단위 기술 융복합 혁신
공급 기술 수요관리 기술
정부 주도 시장 주도
화석연료 및 핵에너지 신재생 에너지
생산 및 송전 효율 사용 효율
생산·소비 생산·저장·소비
전력 인프라 고도화 수요 증대, 분산형 발전 확산 및 이에
대한 정책적인 지원, 독립 발전 회사의 성장, 에너지 저장
기술 경제성 확보 등이 복합적으로 해결된다면, 분산형
에너지 저장장치의 시장은 폭발적 성장이 기대된다.
Vol.5 Issue 7실리콘 태양전지용 백시트
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외부 환경으로부터 태양전지의 셀을 보호하는 백시트
실리콘 태양전지 모듈은 반도체의 광전효과를 통해 태양에 너지를 전기에너지로 직접 변환시키는 친환경 에너지변환장치 를 의미한다. 실리콘 태양전지 모듈은 유리, 셀, EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 백시트(Backsheet), 프레임으로 구성된다. 이 중, 백시트는 태양전지 모듈 후면에 위치하여 외부 환경(열, 습 도, 자외선, 화학물질 등)으로부터 셀을 보호하는 역할을 한 다. 또한 셀을 통과하여 유입된 태양광의 재 반사를 통해 모듈 의 효율을 추가적으로 향상시키는 역할도 한다. 백시트는 사용 하는 소재에 따라 불소계와 비불소계로 구분된다. 불소계 백시트
를 구성하는 필름 소재로는 PVF, PVdF(Polyvinylidene Fluoride), THV(a Polymer of Tetrafluoroethylene, Hexafluoropropylene and Vinylidene Fluoride, 상품명 Dyneon, 제조사 3M), ECTFE (Ethylene Chlorotrifluoroethylene), ETFE(Ethylene-co- Tetrafluoroethane) 등이 있으며, 비불소계 백시트를 구성하는 필 름 소재로는 PET(Polyethylene Terephthalate), PA(Polyamide), PE(Polyethylene), PC(Polycarbonate) 등이 있다. 대표적인 백시트 소재는 상품명 Tedlar로 불리는 PVF이다. PVF는 낮은 수분투과도, 높은 열적 안정성, 그리고 우수한 내후성을 가지고 있다.
하지만 단일층으로 제조되었을 경우, 일정 두께 이상에서 기계적 깨짐성을 나타내며, 생산이 까다롭고 공급 구조가 독과점적이어서 산업정보분석실 김기일 (Tel: 02-3299-6033 e-mail: kimkiil@kisti.re.kr)
실리콘 태양전지용
백시트
전문 강소 및 강견기업 육성 시급
신재생에너지
실리콘 태양전지 모듈의 기본 구조 및 부품 소재
(단위: 억 달러, %)
[태양광 모듈]
[모듈 단면]
표면제 (강화유리)
(부틸고무 등) 실링재
(알루미늄) 태양광 외장
태양전지소자 (셀) 인터커넥터
(금속리본)
*EVA: 에틸렌초산비닐수지(Ethylene Vinyl Acetate)
**PVF: Polyvinyl Fluoride, 불소 기반 백시트
***PVDF: Polyvinylidene Fluoride
중요 특성
•내후성•자외선 차단
•습기 차단
•전기 차단
중요 특성
•PVF**(제품명: 테드라)
•PVDF***
PV Backsheet Cell
Glass
충진재EVA*
Vol.5 Issue 7실리콘 태양전지용 백시트
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가격(0.13달러/W 또는 4~6달러/m2)이 매우 높다는 단점을 가진 다. 반면, 비불소계 백시트 소재는 가격이 상대적으로 낮음에도, 수분에 대한 분해 저항력이 낮으며, 자외선에 의한 변색의 문제와 올레핀계(PE, PP, 폴리올레핀, 혼합 등) 필름인 경우에는 PVF 대 비 기계적 강도가 낮다는 문제점을 가진다.
이러한 각 소재의 단점은 단일 소재로 이루어진 단층형 백시트 대신 2~3층의 필름들로 이루어진 다층 구조를 도입함으로 해결 될 수 있다. 고가의 얇은 PVF 필름을 공기층과 접한 백시트 외부 에 설치하여 내후성을 부여하고, 내부에 가격 경쟁력이 높은 고 내구성 비불소계 필름 소재를 중간층에 삽입하여 접착제로 적층 시켜 제조 원가를 낮추며, 기계적 공정성을 높이는 개념의 PVF- PET 이층형 백시트(TPE형 백시트)나 PVF-PET-PVF 삼층형 백 시트(TPT형 백시트)가 대표적인 예가 될 수 있다. TPT형 백시트 (~11,000원/m2)는 2007~2010년에 걸쳐 주종을 이루었으며, 2010~2013년에는 TPE형 백시트(~6,600원/m2)가 주요 제품
으로 사용되었다. 2013년부터 현재까지는 TPE의 내구성 향상을 위해 불소코팅법을 채용한 백시트(~4,400원/m2)가 전체 시장의 40%를 점유하고 있으며, PET-PET-PE 또는 EVA로 이루어진 3 층형 백시트(~3,300원/m2)가 60%를 점유하고 있는 양상이다.
태양전지 모듈용 기능성 백시트 기술은 크게 폴리올레핀 (PO)계 필름 적용 백시트(Backsheet Including PO Film), 방 열 백시트(Heat Radiating Backsheet), 전극패턴형성 백시트 (Backsheet including Electrode Pattern)기술로 구분된다. 폴 리올리핀계 필름 적용 백시트는 대표적인 비불소계 백시트로서 가격 저감과 함께 기존 불소계 백시트 내후성 수준을 확보할 주 요 후보가 되고 있다. 이것은 2007년 일본 주도로 최초 개발된 이 래, 2011년부터 중국 주도의 기술개발이 이루어지고 있다. 방열 백시트에는 고방열성 금속층의 도입(일본 Toppan Printing, 한 국 LG화학, 율촌화학), 방열성 소재의 혼합(미국 BP), 방열 코팅, 방열 구조를 도입시키는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
2030년 백시트 시장 규모 2014년 대비 2배 이상 성장 예측
실리콘 태양전지용 백시트 시장 규모는 모듈에 사용되는 백시 트 면적으로부터 간접적으로 추산될 수 있다. 2014년 IHS, SNE, 한국경제신문, 에너지경제연구원 통합자료에 의하면, 일반적으로 250W급 모듈에 사용되는 백시트 면적이 약 1.7m2이므로, 2014년
기능성 실리콘 태양전지용 백시트는 전기를 절연시키고
외부 환경으로부터 태양전지를 보호하며, 발전 효율을
향상시키는 태양전지 모듈의 핵심 소재 부품이다.
자료: 세계태양광산업 전망, 한국수출입은행(2014) 실리콘 태양전지용 백시트 세계 및 국내 시장 규모
(단위: 조 원)
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
1.20
0.06 1.32
0.066 1.45
0.0725 1.59
0.0795 1.75
0.0875 1.91
0.0955 2.10
0.105 2.31
0.1155 2.54
0.127
2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030
▒ 세계 시장
▒ 국내 시장
1) 자료: 태양전지용 백시트 및 봉지재 기술 특허 분석, SNE Research(2014)
Vol.5 Issue 7실리콘 태양전지용 백시트
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실리콘 태양전지 발전소 설치 용량인 50GW급 실리콘 태양전지 에 소요되는 면적은 3.4억m2(500억W×1.7m2/ 250W)로 환산할 수 있다. 백시트의 평균 가격인 3,630원(3.3달러/m2×1,100원/달 러)을 적용할 때, 2014년 백시트 세계 시장은 1.2조 원 규모로 추 정될 수 있다. 한국수출입은행의 ‘2014년 세계태양광산업 전망’
자료에 의하면 실리콘 태양전지 모듈 시장의 성장률은 평균 4.6%
로 추산된다.
백시트 시장 성장은 모듈시장과 더불어 성장하므로, 동일한 성 장률을 모듈 핵심부품인 백시트에 적용하면, 2030년 2.5조 원 규 모로 2014년 대비 2배 이상 성장할 것으로 예측된다. 전문가 의견 에 따르면, 이 백시트 시장에서 한국은 세계 시장의 약 5% 내외를 점유하고 있어서, 2030년 국내 시장은 약 1~2천억 원 규모로 성 장할 것으로 추정된다.
태양광 산업은 초기에 독일, 일본 중심 정부주도형 실리콘 태 양전지 시장으로 형성되었으며, 이후 태양전지 셀 품귀현상이 생길 정도로 급속히 성장하였다. 그러나 2010년 이후 미국, 아 시아의 다양한 국가로 시장 확대가 이루어졌으며, 기업별 고유 기술력에 의한 저비용, 고효율의 태양전지 셀을 개발하기 위한 경쟁이 치열하게 이루어지고 있다. 유럽경제 위기와 저가 중국 산 실리콘계 태양전지 모듈의 공급 과잉으로 인해, 태양전지 산 업은 인수합병 등의 급격한 변화 과정을 거쳐 2015년 현재 적자 생존한 기업들이 시장 전체를 주도하는 상황이다. 이 중 세계 태
양광 시장의 약 60%는 일본, 중국, 미국의 Big 3가 차지하고 있 다. 대표적인 실리콘 태양전지 모듈 제조사로는 한화솔라원(한 국), Yingli, JA Solar, CSI, Trina, Tianway, Renesola(중국) 등 이 대표적이다.
실리콘 태양전지 모듈시장의 변화에 따라, 백시트 시장도 급격 히 변화하고 있다. ISOVOTAIC(오스트리아), Krempel(독일) 등 의 유럽계 고내구성 백시트 제조사가 기술적 우위를 차지하고 있 지만, Cybrid(중국)와 Taiflex(대만)가 각각 시장 점유율 약 15%와 10%를, 3위 그룹인 ISOVOLTAIC, COVEME(이탈리아), SFC(한 국), Jollywood(중국) 등이 시장 점유율 4~5%를 유지하면서, 선 진사 대비 1년 이내의 기술 격차를 가지고 맹추격을 하는 상태다.
태양전지 모듈의 가격 저감을 추가적으로 요구하는 현 시장 현 황에서는 고가의 불소계 백시트(2014년 시장 점유율 40%) 대 신 고내구성 비불소계 소재만으로 이루어진 다층형 백시트가 빠
백시트 시장은 불소계 및 비불소계로 양분되어 있으며,
일본, 미국, 유럽, 중국, 한국 기업이
치열한 경쟁을 벌이고 있다.
태양전지산업 연도별 전망
(단위: 억 달러, %)
태양광 산업의 Life Cycle
2010
CellShortage Stabilization of Raw material supply
Reaching Grid-Parity1)
Cost competition
PV demand PV supply 2020
1st Generation PV(c-Si)
2st Generation PV(thin film)
3rd Generation PV
Infant stage Commercialization Survivors' party time
주요시장
산업특성
게임법칙
독일, 일본
독정부 지원 주도의 성장 Feedstock shortage에 의해
경쟁과 성장이 정체됨 First Mover는 높은 성장률과
높은 수익률을 향유함
정부 지원 비용과 효율 개선 경쟁 Application 확장
타 EU국가, US, 아시아
기존 업체에 의한 급속한 Capacity 확장과 많은 신규 사 업자의 시장 진입에 의해 성장 Unique technologies가 경쟁
우위 요소로 작용
기타 지역
생존 업체가 Value chain을 Control하며 진입 장벽을 높임 BIPV와 같은 새로운
Application이 등장하여 신성 장 동력으로 작용
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르게 시장 점유율(2014년 기준 60%)을 높이고 있다. 백시트 제 조사들은 원재료인 필름 소재를 직접 생산하여 백시트로 성형하 는 대신, 필름 회사로부터 공급을 받아 접착제를 도포시킨 후 다 층형 백시트로 성형/판매하는 전략을 취하고 있다. 대표적인 필름 제조사로는 듀폰(PVF 필름 독점), Arekema(미국), Solvay(벨기 에), Denka(일본), SKC(한국)(이하 PVdF 필름), 동방(중국), SKC, Kolon, 효성(한국), Toray(일본)(이하 PET 필름) 등이 있다. 접착제 로는 초기에는 일본계 회사의 접착제가 사용되었으나, 백시트 가 격 저감에 대한 강력한 요구로 인하여 접착제가 현지화되는 추세 이므로 대부분 국가별 접착제 제조사(예: SKC, 삼화페인트, 세창 화학 등)로부터 직접 공급받는 방식을 취하고 있다.
제품의 다변화와 맞춤형 백시트 개발·제조가 필요
실리콘 태양전지 모듈 시장은 2013년 기준 전 세계 생산량 기 준 3GW 이상을 생산하고 있는 잉리솔라를 포함한 중국계 업체가 전 세계 10대 모듈업체 중 7개를 차지할 정도로 높은 상승세를 주 도하고 있다.
하지만 후쿠시마 원전사태 이후 정부 주도의 태양광 산업 집 중 육성 정책으로 인해 일본 태양광 시장이 큰 폭으로 증가하여 2014년 통계에 의하면, Sharp(4위), Kyocera(9위)가 세계 10대 업체에 재진입하였다. 그리고 일본 정부뿐 아니라, 중국, 미국, 유 럽 정부 역시 자국의 에너지 안보 및 태양광 산업 보호 육성을 위 한 지원 정책을 앞다투어 발표하고 있다. 중국의 경우, 전력 수급 불균형 해소, 발전원 다변화, 환경 이슈 등으로 인해 중서부지역 중심의 소형 태양광 발전 시스템을 확대시킬 전망이다. 미국의 경 우, 일조량이 풍부한 서부지역을 중심으로 중소 규모의 분산전원 형태의 태양광 발전시스템 시장을 활성화하려는 정책을 발표하였 다. 영국은 2020년까지 태양광 발전 용량을 20GW로 확대하여, 전체 발전 비중의 약 15%를 충당할 계획을 발표하였다. 현재의 태 양광 발전 효율을 감안했을 때, 태양광 발전 시스템 시장은 대부 분을 실리콘 태양전지가 감당할 것으로 예상된다.
다른 신재생에너지와 유사하게 태양광 시장은 정부 정책에 따
라 크게 변화하고 있다. 2011년부터 2013년까지 중국 정부의 적 극적 지원 정책으로 인해 실리콘 태양전지 모듈의 공급 과잉 현상 이 발생하였고, 이는 수급 불균형에 따른 구조 조정 단계를 거쳐, 현재의 시장 회복 상태에 이르렀다. 유럽 역시 보조금 지원책인 FIT 축소, 폐지, 재도입 과정을 거쳐 큰 시장 변화를 경험하였다.
현재의 단계는 투자 확대보다는 제품 개발 및 공정 개선 수준 의 보수적 투자가 주를 이루고 있다. 이러한 모듈 시장의 분위기 는 핵심 부품인 백시트 시장에도 그대로 적용이 되고 있다. 모듈 의 고수명 특성이 요구되는 시장 상황에 맞추어 현재까지는 고품 질의 일본 및 독일의 불소계 백시트와 ISOVOLTAIC, COVEME, SFC의 비불소계 백시트가 선호되고 있지만, 2014년 인도 등 아 시아, 중동, 아프리카 신흥시장 확대와 동시에 저가 백시트 제조 위주로 규모를 키워오던 Cybid를 필두로 한 중국 업체의 기술력 증진으로 인해 백시트 시장 재편이 곧 이루어질 것으로 예상된 다. 이에 대비하기 위해서는 다양한 환경(사막, 수상, 해상 등) 및 지역을 고려한 최종 사용자의 요구에 맞추어 백시트 제품을 다변 화하고 맞춤형 고기능성 백시트 개발/제조를 선결하여야 한다.
또한 도심형 및 레저형 등의 용도 발굴 및 틈새시장의 공략이 필 요할 것으로 예상된다.
국내 실리콘 태양전지 모듈 시장은 한화솔라원이 주도하고 있 지만, 최종 조립 업체라는 기업의 특수성으로 인해, 적절한 자회 사나 협력 회사를 통해 핵심 부품 소재인 백시트를 확보하거나, 높은 기술력을 갖춘 새로운 회사를 발굴하는 전략이 취해져야 한 다. 2015년 한화가 후원하는 충남 창조경제혁신센터사업은 강소 기업 발굴을 위한 좋은 방안이 될 수 있다.
전 세계적으로 중국 Cybrid, 대만 Taiflex가 높은 시장
점유율을 보이며, 국내 업체로는 SFC가 세계 시장의 4~5%
점유율을 가지고 있으며 시장 확대를 위해 노력 중이다.
Vol.5 Issue 7모바일 결제
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새로운 핵심 결제 수단으로 부상하는 모바일 결제
과거에는 초기 비용 부담, 부족한 결제 단말로 인해 모바일 결제 서비스가 활성화되지 못했다. 그런데 오늘날에는 스마트폰이 대중 적으로 보급됨에 따라 이용 가능한 단말 보급의 확대, 다양한 서비 스 출시 등 서비스 성공을 위한 여건들이 속속들이 갖춰지고, 정부 주도 하에서의 적극적인 인프라 구축에 힘입어 모바일 결제가 새 로운 핵심 결제 수단으로 부상하고 있다.
일반적으로 모바일 결제 방식에는 모바일 신용카드, 휴대폰 결 제, 모바일 교통카드, 모바일 뱅킹, 전자지갑, 모바일 간편 결제 등 이 있다. 그리고 모바일 결제는 복잡한 결제 단계를 줄여 사용자 편 의성을 높이고 결제 포기율을 낮추는 효과를 기대할 수 있게 한다.
모바일 신용카드, 휴대폰 결제, 모바일 교통카드, 모바일 뱅킹 은 기존의 실물 형태의 카드나 교통카드를 모바일로 실물을 대체 하는 공인인증을 통해 결제를 진행하는 것을 의미한다. 그리고 전 자지갑은 이동통신사, 금융회사, 스마트폰 제조사들이 주도하여 스마트폰 앱에 카드 정보를 사전에 입력하여 온라인 결제 수단으 로 활용하는 것으로, 가상 계좌에 화폐 가치를 저장하거나 신용카 드와 같은 결제 수단 정보를 저장하여 전자상거래 시 대금 결제를 해주는 소프트웨어를 통칭한다.
모바일 간편 결제는 모바일에서 자신의 카드 정보를 한 번만 입 력하면, 이후 결제 시에는 카드 정보 입력이나 공인인증서 없이도 아이디와 비밀번호 또는 휴대폰 번호와 SMS 등을 이용한 간단한
인증만으로도 간편하게 결제가 이루어지도록 하는 서비스를 의미 한다.
그중 최근 관심 대상이 되는 모바일 전자지갑은 모바일 신분증, 모바일 뱅킹, 모바일 지급 결제, 기타 모바일 전자상거래와 관련된 부가 서비스로 구성되어 기존의 결제 수단과 쿠폰, 상품권, 멤버 십카드 등의 부가 서비스 기능을 조합시켜 사용자들에게 편의를 제공한다.
모바일 결제는 전자지갑이나 인증서 등 개인 정보와 금융 거래 정보가 저장되고, 고객이 한 번 선택하게 되면 다른 수단으로 대체 하지 않는 경향이 있으며, 편이성과 부가 서비스 제공으로 고객을 고착화할 수 있는 특징을 가진다. 그러므로 기존 모바일 결제는 액 티브X, 키보드 보안 프로그램 등 각종 플러그인을 설치하고, 매번 카드정보나 개인 정보를 입력하는 불편했던 반면, 최근의 모바일 기술혁신분석센터 서진이 (Tel: 02-3299-6056 e-mail: jinny@kisti.re.kr)
모바일 결제
IT·금융기업들의 경쟁과 핀테크 확대로
모바일 결제 시장 성장 가속화
콘텐츠SW
모바일 결제 방식은 모바일 신용카드, 휴대폰 결제,
모바일 교통카드, 모바일 뱅킹, 전자지갑,
모바일 간편 결제 등이 있다.
구분 방법 방식
Offline 결제
플라스틱카드 카드리더로 데이터 인식 모바일카드 바코드 또는 QR코드 블루투스비콘 NFC 방식
Online 결제
PC에서 결제
카드정보 입력 방식
웹 간편 결제(아이디, 비밀번호) 모바일 간편 결제
(SMS 인증, QR코드, 비밀번호 입력 등)
모바일 기기 상에서 결제
카드 정보 입력 방식 웹 간편 결제 모바일 간편 결제 SMS 소액 결제 자료: 모바일 간편 결제 서비스에 대한 이해와 전망, Digieco
모바일 결제 서비스 유형
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결제는 복잡한 결제 단계를 줄여 사용자 편의성을 높이고 결제 포기율을 낮추는 효과를 기대할 수 있게 한다.
다양한 사업자가 모바일 결제 서비스 개시
통신사, 카드사, 스마트폰 제조회사 및 포털 서비스 플랫폼업체 공히 자체 개발 앱카드나 업무 제휴 등을 통해 각사의 강점을 내세
운 다양한 결제 서비스를 마련하고 있다. 최근에는 전자지갑 기반 의 서비스 출시로 다음의 표와 같이 다양한 사업자가 모바일 결제 서비스를 개시하고 있다.
구글은 2011년 NFC(Near Field Communication)를 이용하 여, 시티, 마스터카드와 스프린트인 통신사와 연계하여 구글월렛 (Google Wallet) 서비스를 공개하고 미국 뉴욕과 샌프란시스코 의 시범 서비스 제공하면서 정식 서비스를 시작하였다.
애플도 역시 기존 패스북(Pass Book)이라는 전자지갑의 기능
구분 사업자 서비스명 기타
통신사
해외 Verizon ISIS 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
Safaricom M-페샤 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 전자화폐 서비스
국내
KT 모카월렛/주머니 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 전자지갑 서비스 LG U+ 스마트월렛 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 전자지갑 서비스
‘페이나우플러스앱’이 국내 최초로 금감위 보안성 심의 통과 SKT 시럽(스마트웰렛) 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 전자지갑 서비스
금융 회사
해외 비자 페이웨이브 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
마스터카드 페이패스 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
국내
하나SK카드 모비박스 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
KB카드 와이즈월렛 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
삼성카드 M포켓 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
신한카드 올뎃쇼핑&월렛 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
신한은행 주머니 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
제조 회사
해외 애플 애플페이 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 전자지갑 결제 서비스, 보안 방식(SE에 암호화된 정보 저장, 토큰화 기술, 지문 인증)
국내 삼성전자 삼성페이
(삼성월렛)
결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 보안 방식(지문 인증, 토큰화 기술, 녹스보안플랫폼, SE에 암호화된 정보 저장)
플랫폼
해외
구글 안드로이드페이
(구글웰렛)
NFC 방식, 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 전자지갑 서비스, 이메일 기반 송금 서비스, 보안 방식(HCE 방식으로 클라우드 서버에 암호화된 정보 저장)
페이스북 미정 전자화폐 서비스(예정)
텐센트 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리
국내
다음카카오 뱅크월렛카카오 소액 결제
카카오페이 결제, 쿠폰, 멤버십카드 관리, 간편 결제
네이버 라인페이 소액 결제 도입 중, 충전 가능(일본)
네이버페이 예정
전자상거래 해외
이베이 페이팔 자사 사이트 내 지급 결제 서비스
알리바바 알리페이 자사 사이트 내 지급 결제 서비스, 공과금 결제, 금융 서비스
아마존 아마존페이먼트 자사 사이트 내 지급 결제 서비스
국내 SK플래닛 기 출시한 ‘페이핀’과 시럽의 스마트월렛과 결합하는 방향으로 확대 개편 추진 중
자료: 우리금융경영연구소, KISDI, Digieco 참조, KISTI 재작성 국내외 모바일 결제 서비스 현황
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과 편의성을 대폭 개선시켜, NFC 결제용 단말기에 지문 인식으 로만 즉시 결제가 가능한 애플페이(Apple Pay)를 시작하였다. 애 플 스마트폰 운영체제(iOS)에만 의존하는 점이 가장 큰 약점이 나, 우수한 사용자 편의성과 제휴 네트워크를 기반으로 시장 지 배력을 확대해 나갈 전망이다. 결제 인프라, 국내 가맹점 확보 및 금융보안 기준인 유심이나 금융 MicroSD 방식이 아닌, 자체 보 안 IC칩에 개인정보를 저장하는 방식이라, 국내의 기준을 충족시 키기가 쉽지 않을 전망이어서 국내 시장에 미치는 영향은 미미할 것으로 전문가들은 예상한다.
그 외 아마존은 국내 시장 진출을 준비하면서 자신의 온라인 결제 방식은 ‘아마존 페이먼트’ 도입을 준비하고 있다. 또한 중국 회대 모바일 메신저 서비스 ‘위쳇’을 서비스 중인 텐센트는 다날 과 제휴하여 중국 소비자가 국내 온라인 쇼핑몰에서 상품을 구매 할 때 ‘텐페이’를 이용해서 결제하도록 추진하고 있고, 신세계 면 세점과 MOU를 체결하기도 했다.
다음카카오는 국내 18개 은행과 금융결제원이 공동으로 개발 한 NFC 기반의 모바일 전자지갑인 뱅크월렛과 별도의 카드신청 없이 고객이 기존에 보유하고 있는 신용카드를 앱에 등록하여 온·
오프라인 가맹점에서 편리하게 결제할 수 있게 해주는 앱카드 방 식의 카카오페이를 모두 채택함으로써 유심카드와 앱카드 모두에 지원이 가능한 체제를 갖추고 있다. 또한, 신한은행, 하나은행과 카카오가 송금 서비스를 제공하면서 기능상으로는 송금 서비스 를 제공하는 전자지갑과 그렇지 않은 전자지갑으로도 구분된다.
또한 삼성페이는 마그네틱 보안 전송(MST), 근거리 무선통신 (NFC), 앱카드 등 다양한 결제 방식을 지원하고 있지만, IC카드 방식은 지원하지 않는다. 그러므로 NFC 방식의 결제 서비스가 정착되면 모바일 카드의 비중이 늘어나면서 IC카드와 연계된 기 존 상품 및 서비스 방식에 크게 변화가 생길 수 있다.
모바일 간편 결제 시장 새롭게 부각
국내에서는 공인인증서 의무사용 등 사용 시의 복잡성으로 인 해 모바일 결제가 시장에서 활발하지 못했지만 해외에서는 일찍 부터 모바일 결제가 활성화 되어 있었다.
우리나라의 경우, 공인인증서 의무 사용이라는 금융 규제에서 금융당국이 공인인증서를 배제한 결제 방식을 허용, 결제 한도 금 액 폐지 그리고 모바일 간편 결제의 핵심인 PG사의 카드 정보 허 용 등의 일련의 완화 조치를 시행하면서 모바일 간편 결제 시장이 새롭게 부각되고 있다.
국내 모바일 결제 시장은 전자 결제 시장 규모의 10% 미만으로 미미한 수준이지만 성장세가 갈수록 빨라지고 있고, 신용카드 위 주로 다날(47%)과 KG모빌리언스(45%)가 90% 이상의 시장 점 유율을 차지하고 있으며, 시장의 특성상 신규 기업 진입장벽은 높
자료: Payment in digital Future, Frost&sullivan(2014) 전자결제 밸류체인
(단위: 억 달러, %)
Financial
Organizations Digital Payment Processors User
Issuing Bank
Enabling Technologies
Application Developers Hardware Providers
Acquiring Bank
Codes RFID Email/Chat/Phone NFC
Mobile Phone Examples: Samsung, Sony, Apple
BLE
Mobile Card Readers Examples: Square, iZettle Facial Recognition
NFC Tag Examples: Disney
Sound wave
Google Mobile Card Reader
Paypal SMS/USSD
Dwolla Tapit
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