녹색기술 연구개발투자가
국민경제 및 온실가스 감축에 미치는 영향 분석
경제・인문사회연구회 협동연구 총서 13-47-09
오 진 규
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녹색 기술연구 개발 투자 가 국민 경제
및 온실 가스
감축 에 미치 는 영향 분석
협 동 연 구 총 서 13
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09 협동연구총서13-47-09_500부 2014.8.1 3:59 PM 페이지1
경제・인문사회연구회 협동연구 총서 13-47-09
오 진 규
녹색기술 연구개발투자가 국민경제 및 온실가스 감축에
미치는 영향 분석
협동연구총서13-47-09_면지 2014.8.1 4:0 PM 페이지1
경제･인문사회연구회 협동연구 총서
“녹색기술 연구개발투자가 국민경제 및 온실가스 감축에 미치는 영향 분석”
1. 협동연구 총서 시리즈
협동연구 총서
일련번호 연구보고서명 연구기관
13-47-09 녹색기술 연구개발투자가 국민경제 및 온실가스
감축에 미치는 영향 분석 에너지경제연구원
2. 참여연구진
연구기관 연구책임자 참여연구진
주관 연구 기관
에너지경제 연구원
오진규 선임연구위원 (총괄책임자)
노동운 선임연구위원 김현제 선임연구위원 양의석 선임연구위원 정규재 연구위원 조상민 부연구위원 이석호 전문연구원 윤지수 연구원
협력 연구 기관
과학기술정책
연구원 이우성 박사
한국에너지
기술평가원 원장묵 박사
올덴버그
대학교 Chris Böhringer 교수
<요 약>
1. 연구필요성 및 목적
20세기 말 이후 이상기후가 빈번해짐에 따라 기후변화에 대한 대응 노력이 국내외적으로 확산되고 있다. 국제적으론 2020년-신기후체제 에 대한 협상이 속도를 더해가고 있다. 2015년말 협상이 완료되면 2020년 이후의 온실가스 감축을 포함한 국제적 기후변화 대응 시스템 이 새롭게 형성될 전망이다. 국내적으론 녹색성장의 지속과 기후변화 에의 대응에 대한 논의가 활발히 진행되고 있다. 우리나라가 국제사회 에 천명한 온실가스 중기감축목표에 대한 실행방안에 대한 준비도 가 속화되고 있다.
본 연구는 기후변화의 중장기성을 고려하여 에너지부문의 대응에 있어서 기술의 역할에 주목하여, 녹색기술 연구개발의 현황 및 문제점 을 분석하고, 녹색기술에 대한 연구개발과 그린보조금을 통한 기술진 보가 거시경제에 미치는 영향을 분석하고, 녹색기술 R&D에 대한 생 산성 지표를 분석함으로써 녹색기술과 녹색 R&D의 대응방안에 대한 시사점을 도출하고자 한다.
2. 주요 연구결과
가. 국가 녹색기술 R&D 전략
세계적인 그린에너지 산업에 대한 경쟁력을 확보하기 위해 선진국 들은 경쟁적으로 대응하고 있다. 미국은 CCTP (Climate Change
Technology Program)를 통해 범 국가차원의 기후변화 대응을 위한 장, 단기적 목표 기술에 대한 R&D 프로그램의 수립과 협력체계를 강 화하고 있으며, 일본은 기술적 측면에서 2050년까지 온실가스를 현재 대비 50%까지 감축하기 위해 에너지효율 향상과 저탄소 기술 등 21 개 혁신 기술을 Cool Earth 프로그램으로 추진하고 있다. 유럽연합은 SET Plan (Strategic Energy Technology Plan)을 통해 14개 에너지 혁 신 기술개발 전략을 추진하고 있다.
최근까지 우리나라의 에너지 R&D는 ‘그린에너지 전략로드맵’을 토 대로 그린에너지 산업의 ‘국가 신성장동력화’에 촛점을 맞춰 추진하여 왔다. 그러나 앞으로 글로벌시대의 녹색산업의 국제적 주도권을 선점 하기 위해서 ‘그린에너지 핵심기술 확보’, ‘온실가스 감축목표 달성’,
‘중소기업 육성’ 등 국가 현안시책을 반영한 전략으로의 전환이 필요 한 시점이다. 따라서, 새로운 비즈니스모델 창출 및 이를 수행할 수 있는 선도기업의 육성을 위한 녹색에너지 기술 R&D 체제로 전환해 야 한다.
그린에너지전략로드맵2011은 녹색기술 및 그린에너지 산업별 현황 분석을 통해 ‘기술혁신을 통한 글로벌 그린에너지 강국실현’이라는 비 젼을 달성하기 위해 5가지 전략을 수립하고 세부전략에 따라 R&D가 필요한 전략품목과 핵심 기술분야를 도출하였다.
1) 전략 1: 핵심부품pu 소재 기술개발 강화 2) 전략 2: 중소 중견 선도기업 육성 3) 전략 3: 기술분과간 연계성 강화 4) 전략 4: 공공분야의 R&D 역할 강화
5) 전략 5: 시장수요지향적 미래 혁신 원천기술 개발
그린에너지전략로드맵을 지속적으로 추진함과 동시에 글로벌 녹색 시장을 선점하기 위해 녹색기술 R&D에 대한 다양한 전략이 요구된 다. 먼저, 민간의 성공적인 사업 활성화를 위한 방안으로 글로벌 경쟁 여건 및 기업의 투자동향 등 시장 현안을 종합적으로 고려한 R&D 실 천과제를 도출하고, 핵심 부품과 소재의 취약성으로 그린에너지 보급 사업의 지원액의 상당 부분이 해외업체로 유출되는 것을 막기 위한 방안으로 Supply Chain 분석을 통한 부품소재 육성이 필요하다.
ICT 등 첨단기술을 바탕으로 하는 환경친화적인 새로운 에너지혁신 기술의 역할을 고려하여, 글로벌 메가트랜드에 대응하는 에너지 R&D 혁신전략이 마련되어야 한다.
글로벌 녹색산업 강소기업의 육성이 필요하다. 중소 중견기업의 R&D 역량을 강화하여 기술혁신을 촉진하고 핵심원천기술을 바탕으 로 글로벌전문기업으로 육성하는 전략이 필요하다.
창조경제에 부합되는 에너지 R&D Biz-Model의 개발이 필요하다.
‘과학기술을 융합한 혁신적 창조경제 패러다임을 통해 새로운 일자리 창출을 도모하는’ 창조경제를 위한 녹색기술 R&D 전략의 개발과 에 너지 R&D Biz-Model의 창출이 필요하다.
기술개발형태와 시장형태를 고려해서 최적화된 사업화모델을 개발 하는 ‘녹색 비즈니스 모델형 R&D’가 필요하다.
나. 거시경제적 영향 및 녹색기술 R&D 생산성 분석
녹색기술의 대표 기술로서 발전부문에서 탄소를 배출하지 않는 무 탄소 발전기술을 설정하고, 무탄소 발전의 확산을 통한 거시경제적 파 급효과를 분석하였다. 온실가스 감축목표를 배출권거래제를 통해 달
성하는 과정에서 확보되는 정부수입중 일부를 녹색기술에 대한 연구 개발의 강화를 위해 그린보조금을 지급하는 방안을 분석하였다.
분석의 모형으로 연산가능 동태적 일반균형 모형(dynamic CGE:
computable general equilibrium)을 개발하여 활용하였다. 우리나라의 2007년도의 산업연관표를 토대로 산업을 28개 부문으로 구분하였으 며, 2007년에서 2030년까지를 분석의 시계로 하였다.
무탄소 발전의 생산비용을 기준으로 10~40%까지 지급하며, 국가의 감축목표는 점진적으로 증가하여 2020년에 BAU 대비 30%를 감축하 고, 2020~2030년간은 BAU 대비 20, 30, 40% 감축을 구분하여 총 16 개의 시나리오를 구성하여 분석하였다.
기준시나리오(시나리오 1)로서 2007년부터 2020년까지 점진적으로 감축을 시행하여 2020년에 정부가 우리나라의 감축목표로 대내외에 천명한 수준인 BAU 대비 30%를 감축하고, 2020~2030년에도 BAU 대비 30%를 감축하는 시나리오를 기준으로 다양한 시나리오를 분석 하였다.
시나리오 1의 ‘0% 그린보조금’의 경우, 경제전체의 균형배출권가격 은 2020년에 탄소톤당 33.7달러에 달하며, 2030년엔 36.7달러에 달하 는 것으로 나타난다. 이 경우, GDP는 2020년에 0.72% 감소하며, 2025년에 0.76% 감소하며 2030년에 0.72% 감소하는 것으로 나타난 다. 이는 온실가스 감축이 불가피하게 GDP 손실을 초래함을 나타냄 으로써 온실가스 감축정책의 도전과 심각성을 시사한다.
‘30% 그린보조금’의 경우(시나리오 4), 2020년에 균형탄소배출권 가격은 27.3달러, 2030년에 28.3달러로 크게 낮아진다. 이 때, GDP 손실은 2020년에 (-)0.55%, 2030년에 (-)0.53%로서 그린보조금이 없
는 경우 보다 각기 0.17%p, 0.19%p GDP 손실이 완화된다.
BAU 대비 30% 감축은 시행하나 그린보조금이 전혀 지급되지 않는 경우(시나리오 1)의 GDP 손실을 기준(100%)으로 할 때, 그린보조금 을 단계적으로 확대하면, 2020년에 GDP 손실은 ‘10% 그린보조금’
지급시 시나리오 1 대비 89%이며, ‘20% 그린보조금’ 지급시 82%이 며, ‘30% 그린보조금’ 지급시 77%이며, ‘40% 그린보조금’ 지급시 74%로 손실이 작아지는 것으로 나타난 바, 그린보조금이 확대될 수록 GDP에 대한 손실이 완화되는 것으로 나타난다.
그린보조금의 지급은 무탄소 발전의 비용상의 경쟁력을 강화시켜 무탄소 발전을 증대시킨다. ‘10% 그린보조금’ 지급시 2020년의 무탄 소 발전은 67.2% 증가하며, 이는 ‘0% 그린보조금’에 비해 약 10%p 증가를 가져 온다. 생산비의 30%를 그린보조금으로 지급하면 무탄소 발전은 두배 정도(95.0%, 2030년은 97.7%) 증가한다. 이는 발전부문 전체의 발전총량이 (-)7.7% 감소되는 것과 대조를 이룬다.
그린보조금 지급은 무탄소 발전의 생산을 증가시켜, 다른 조건이 동 일한 경우, 경제 전체적으로 온실가스, 즉 이산화탄소 배출을 감축한 다. 그린보조금이 확대될 수록 온실가스 감축율은 커진다. 무탄소 발 전 생산비의 30%를 보조금으로 지급하는 경우, 2020년에 온실가스는 BAU 배출 대비 6.75% 감소하며 2030년에 7.71% 감소하는 것으로 나타난다.
다. 녹색기술 R&D 생산성 분석
녹색기술분야에서 2008~11년 기준 우리나라 녹색기술 R&D 투자 대비 논문, 특허, 기술적 수준 등의 성과를 생산성 관점에서 분석한
결과, 특허의 경우 연구개발투자 10억원당 평균 0.995건, 논문의 경우 10억원당 3.596건을 산출하였으며, 논문과 특허 질적, 양적 성과를 모 두 고려한 2008~11년 기간 녹색중점기술들의 연평균 기술적효율성변 화지표(TECI, Technical Efficiency Change Index)는 매년 녹색기술의 투입 대비 효율성이 6.32% 증가되고 있는 것으로 나타났다. 동시에, 녹색중점기술들의 경우 기술적효율성의 증대효과는 연평균 높은 속도 로 증대되고 있는 것으로 나타나지만 기술진보효과라고 할 수 있는 혁신잠재력의 상승효과는 상대적으로 미흡한 것으로 나타났다.
또한, 녹색기술 R&D 투자 생산성 분석 결과, 우리나라의 녹색중점 기술들의 성과는 전반적으로 2000년대 초반대비 현재 논문과 특허의 양적, 질적 성과에 있어서 높은 증가세를 보이고 있다. 그러나 대부분 의 우리나라의 녹색중점기술들은 주요 선진국 대비 기술수준이 80%
대 미만으로 아직까지 기술추격국가에 속한다고 할 수 있다.
특히 중소기업의 경우 모든 기술분야에서 매우 낮은 기술력을 보 이는 것으로 나타나 중소기업의 기술경쟁력 강화가 중요한 과제로서 제기된다고 할 수 있다. 또한, 기술분야별로 혁신시스템을 구성하는 혁신주체들간의 불균형이 혁신시스템의 활성화의 저해요인으로 작용 하고 있다고 할 수 있다.
단일생산성 분석에 있어서도 상대적으로 큰 편차가 나고 있는 기술 분야별로 연구비 투입 대비 논문, 특허의 양적, 질적 성과의 생산성에 있어서 문제점이 없는지 점검할 필요가 있다. 종합적인 생산성을 다루 는 MPI 생산성 분석에 있어서 논문과 특허 질적, 양적 성과를 모두 고려한 2008~11년 기간 녹색중점기술들의 연평균 기술적효율성변화 지표(TECI, Technical Efficiency Change Index)는 6.32%로서 매년
녹색기술의 투입 대비 효율성이 6.32% 증가되고 있는 것으로 나타난 다. 이는 우리나라의 녹색중점기술들의 연구개발투자 대비 효율성이 높은 속도로 매년 증가되고 있다는 것을 의미한다. 그러나 녹색중점기 술들의 경우 기술적효율성의 증대효과는 증대되고 있는 것으로 나타 나지만 기술진보효과라고 할 수 있는 혁신잠재력의 상승효과는 상대 적으로 미흡한 것으로 나타난다.
3. 정책제언
Top-down의 거시경제 분석과 Bottom-up의 녹색기술 및 산업분석 과 녹색기술 R&D에 대한 생산성 분석 결과를 통해 다음과 같은 정책 적 시사점을 강조하고자 한다.
첫째로, 우리나라가 대내외에 공표한 2020년의 감축목표(BAU 대비 30% 감축)는 2020년 또는 2030년까지는 불가피하게 GDP 손실을 초 래하는 것으로 분석되었다. 따라서, GDP 손실을 완화하기 위한 방안 이 다각도로 마련되어야 한다.
둘째로, GDP 손실을 완화하기 위해서는 정부지출을 통해 무탄소 발전에 대해 보조금을 지급하는 ‘그린 보조금’ 제도를 적극 검토할 필 요가 있다. 그린 보조금은 무탄소 발전을 증가시키며 이를 통해 동일 한 감축목표를 달성하는 과정에서 형성되는 균형탄소가격을 하락시키 는 역할을 한다. 균형탄소가격이 하락하면 경제 전체로서의 감축비용 이 하락하게 되며 이는 GDP 손실의 완화를 가능케 해주는 것으로 분 석되었다.
세째로, 그린 보조금 제도를 발전 부문 뿐만 아니라 그린빌딩, 그린 카 등 녹색기술이 대안으로 활용되는 부문으로 확대하는 것을 적극
검토할 필요가 있다.
네째로, 세계적인 그린에너지 산업에 대한 경쟁력을 확보하기 위해 선진국들이 경쟁적으로 대응하고 있음을 고려하여, 우리나라도 녹색 기술에 대한 전면적인 장기로드맵 연구개발 프로그램을 수립 강화해 야 한다.
다섯째, 글로벌 상용화가 가능한 전략제품을 대상으로 시장의 장애 요인인 핵심 소재 부품과 소재기술을 개발하여 글로벌 선도기업을 육 성해야 한다.
여섯째, Value Chain상 글로벌 시장 진입이 가능한 ‘기술 집약형 중 견기업’ 지원을 위해, 세계 Top Brand 제품으로의 성장을 위한 R&D 특성화 프로그램을 개발해야 한다.
일곱째, 녹색기술간의 기술간 연계성을 확보하여 기술개발의 시너 지 효과를 확보하고 투자 효율성을 강화해야 한다. 예로서 연료전지, IGCC, CCS, 스마트그리드, 그린카 등 에너지생산, 전달, 이용과 관련 된 전반적인 프로세스 기술간의 연계성을 확보해야 한다.
여덟째, 공기업, 정부출연연구소 등 공공분야의 R&D 역할을 강화 해야 한다.
아홉째, 미래 신시장창출 및 시장을 변혁할 수 있는 미래 혁신 원천 기술의 개발에 R&D를 집중해야 한다.
또한, 지난 2008~2011년의 녹색중점기술들의 성과분석에 따른 정책 적 시사점은 첫째, 기존의 녹색기술에 대한 연구개발투자가 전반적인 연구의 생산성과 기술수준을 개선하고 있는 것으로 나타나 이러한 녹 색기술에 대한 투자의 효과성이 입증되었고 지속적인 투자가 필요하 다. 둘째, 기술분야별로는 기초연구에 치우쳐있는 연구분야나 대기업
의 상업화 연구에 치우쳐 있는 경우 등 분야별로 기초연구와 개발연 구의 상업화 연구가 연계되어 기술수준이 향상될 수 있도록 기술분야 별로 보다 맞춤형의 세분화된 정책집행이 필요하다고 하겠다. 세째, 대기업의 상업화 연구에 치중되어 있는 국내외 대학과의 산학연 연계 사업을 기초연구의 질적성과를 높이는 방향으로의 정책집행이 필요하 다고 하겠다. 네째, 녹색기술 분야에서 중소기업에 특화된 집중적인 기술혁신지원제도의 확충이 필요하다. 다섯째, 기술수준을 한단계 업 그레이드 할 수 있는 고위험 고수익 분야, 창의적인 아이디어의 기초 원천기술에 대한 투자 확대가 필요하다.
ABSTRACT
1. Research Purpose
Climate change is one of the greatest challenges of our time.
Currently, negotiation to address new climate regime after 2020 is being undertaken with the plan of completing the negotiation by 2015.
Domestically, discussions are underway in order to address climate change issues in keeping with green growth agenda. Among them is the Korean mid-term greenhouse gas reduction target of reducing greenhouse gas emissions by 30 percent compared to BAU (Business as usual) emissions.
The purpose of this study is, recognizing the important role of green technology, to assess the current status of green technology R&D, to analyze macro economic impacts of green technology R&D and green subsidy, and to derive the implication on ways and means on green technology strategies from bottom-up technology assessment as well as top-down macro economic assessment.
2. Summary
Many developed countries are active in promoting green technology to derive climate friendly and low carbon economy. These are U.S. with Climate Change Technology Program, Japan with Cool Earth Program,
and EU with Strategic Energy Technology Plan. Korean government also formulated 'Green Energy Strategy Roadmap' to address energy R&D in 2009. Since then, new issues have been brought up such as globalization of green movement, adoption of national mid-term GHG reduction target, revived attention on small and medium sized enterprises. It is time to reshape green technology R&D strategies focusing on development of new business model and the promotion of leading enterprises. In response to this requirements, new 'Green Energy Strategy Roadmap 2011' was developed in 2011. It formulated five strategies. The first is to accelerate the development of basic materials and components, the second is to foster leading enterprises of medium sized company, the third is to strengthen inter-linkage among technologies, the fourth is to reinforce the role of public R&D, and the fifth is to develop future oriented breakthrough basic technology.
Emphasis should now be on ICT and its application to green technology.
This study also assesses the role of green technology R&D and green subsidy. It analyzed the sixteen scenarios on the green subsidy, which is given to increase 'carbon free' electricity generation in Korea. The dynamic computable general equilibrium(CGE) model is developed, with time horizon from 2007 to year 2030. The reference assumption is that greenhouse gas(GHG) is to be reduced progressively until the 30% reduction from BAU emissions in 2020, and then maintain the 30% reduction from BAU emissions afterwards upto year 2030. From
this reference assumption, five scenarios were developed with '0%
green subsidy', '10% green subsidy', '20% green subsidy', '30% green subsidy', and '40% green subsidy'. For example, '10% green subsidy' is to subsidize the 10% of production costs to the carbon free generation such as renewable generation and nuclear generation, which would reduce costs of electricity generation.
Without any green subsidy in attaining the 30% reduction target, market price of carbon emission rights would be 33.7 dollar per ton of CO2 in 2020 and 36.7 dollar in 2030. This would bring GDP down 0.72% in 2020 and also 0.72% in 2030. It implies reduction of carbon would cost to the economy, which would demand counter-measures for the economy.
When the 30% green subsidy is given, market price of carbon emission rights would decrease to 27.3 dollar per ton of CO2 in 2020 and 28.3 dollar in 2030. The GDP loss would be reduced to 0.55%
in 2020 and also 0.53% in 2030, with 0.17%p GDP increase and 0.19%p GDP increase respectively. The generation from carbon free generation would increase by 95.0% in 2020 and 97.7% in 2030.
Compared to BAU emissions, this scenario also results in reduction of carbon emission by 6.75% in 2020 and 7.71% in 2030.
3. Research Results and Policy Suggestions
Recognizing the important role of green technology, this study assess the current status of green technology R&D, to analyze macro economic
impacts of green subsidy from bottom-up technology assessment as well as top-down macro economic assessment.
This study indicates that government goal of reducing greenhouse gas emissions by the 30% by 2030 would incur GDP loss, and thus reduction strategy should be complemented by green subsidy. The green subsidy given to carbon free generation would bring down the price of carbon emission entitlement and reduce GDP loss caused by carbon reduction. In addition, green subsidy is to be expanded to cover other areas such as green car or green building.
Recognizing global green race, Korea is to accelerate formulation of green technology R&DD program with long term view. Korea needs to promote global leading enterprise through focusing on development of basic materials and components. The linkage among green technologies should be strengthened in order to bring technology innovation. Public R&D need to be reinforced as a seed for further promotion of technology into private market. Recognizing R&D on high risks would compensate with high return, R&D needs to be reoriented towards basic and innovative technology in Korea.
제목 차례
제1장 서 언 ··· 1
1. 연구 배경 및 필요성 ··· 1
2. 연구 목적 및 주요 연구 내용 ··· 2
제2장 녹색에너지･기술 연구개발 전략 ··· 5
1. 녹색에너지 기술 및 산업 현황 ··· 5
가. 녹색기술 연구개발의 중요성 ··· 5
나. 국내 그린에너지 산업 및 정책 동향 ··· 6
다. 그린에너지 기술수준 및 과제 ··· 10
2. 그린에너지 전략로드맵 ··· 12
가. 그린에너지 전략로드맵의 개념 및 대상 분야 ··· 12
나. 그린에너지 전략로드맵 원칙 및 방향 ··· 15
다. 그린에너지전략로드맵 비젼 및 추진전략 ··· 18
라. 그린에너지 R&D 전략품목 및 핵심기술 ··· 24
마. 기대효과 및 투자소요 ··· 25
3. 녹색기술 및 녹색산업의 대응방향 ··· 25
제3장 녹색기술 보조금 시나리오 분석 ··· 35
1. 분석 모형 및 분석 자료 ··· 35
가. 분석 모형 개관 ··· 35
나. 분석 자료 및 전제조건 ··· 37
다. 분석 모형의 구축 ··· 40
라. 녹색기술 관련 연구문헌 ··· 43
2. 분석 시나리오의 구분 ··· 45
3. 30 30% 감축 시나리오의 영향 ··· 48
가. 배출권가격에 대한 영향 ··· 48
나. GDP에 대한 영향 ··· 51
다. 무탄소 발전에 대한 영향 ··· 56
라. 총 발전에 대한 영향 ··· 60
마. 온실가스에 대한 영향 ··· 63
4. 30 20% 감축 시나리오의 영향 ··· 65
가. 배출권가격에 대한 영향 ··· 65
나. GDP에 대한 영향 ··· 68
다. 무탄소 발전에 대한 영향 ··· 71
5. 30 40% 감축 시나리오의 영향 ··· 74
가. 배출권가격에 대한 영향 ··· 75
나. GDP에 대한 영향 ··· 77
다. 무탄소 발전에 대한 영향 ··· 79
제4장 녹색기술 R&D 투자 생산성 분석 ··· 83
1. 개요 ··· 83
2. 녹색기술 R&D 투자 ··· 90
3. 녹색기술수준과 R&D 성과 ··· 93
가. 논문 및 특허수 성과 비교 ··· 94
나. 영향력 지수 성과 비교 ··· 98
4. 녹색 R&D 투자 대비 생산성 비교 ··· 100 가. 단일 생산성 ··· 100 나. 다중 자료포락 분석 ··· 101 다. Malmquist 효율성 분석 ··· 104 라. MPI(Malmquist Productivity Index)효율성 분석 ··· 123 5. 소결 ··· 131
제5장 결 어 ··· 145
참고문헌 ··· 153
표 차례
<표 2-1> 태양전지 국가간 경쟁력 비교 ··· 7
<표 2-2> 스마트그리드 로드맵 ··· 9
<표 2-3> 로드맵 대상기술 ··· 15
<표 2-4> 미국 에너지기술혁신 사례 ··· 23
<표 2-5> 전략방향별 핵심기술 도출 현황 ··· 24
<표 3-1> 연도별 BAU 대비 이산화탄소 감축율 가정 ··· 38
<표 3-2> 연도별 GDP 변화(2007=100) ··· 38
<표 3-3> 28개 산업별 투입요소 및 중간재 간의 대체탄력성 ··· 39
<표 3-4> 분석 시나리오 구분 ··· 45
<표 3-5> 그린보조금과 균형탄소가격의 변화 (30 30% 감축) ··· 49
<표 3-6> 그린보조금과 GDP 변화율 (30 30% 감축) ··· 52
<표 3-7> 그린보조금과 무탄소 발전 변화율 (30 30% 감축) ··· 57
<표 3-8> 그린보조금과 무탄소 발전 변화량 (30 30% 감축) ··· 58
<표 3-9> 그린보조금과 총 발전 변화율 (30 30% 감축목표) ··· 60
<표 3-10> 그린보조금과 발전 변화량 (30 30% 감축) ··· 61
<표 3-11> 그린보조금과 온실가스 변화율 (BAU 대비) ··· 64
<표 3-12> 그린보조금과 균형탄소가격의 변화(30 20% 감축) ··· 67
<표 3-13> 그린보조금과 GDP 변화 (30 20% 감축) ··· 69
<표 3-14> 시나리오별 GDP 손실 완화율 ··· 71
<표 3-15> 그린보조금과 무탄소 발전 변화율 (30 20% 감축) ··· 73
<표 3-16> 30 30% 감축과 30 40% 감축시 배출권가격 변화 ··· 76
<표 3-17> 그린보조금과 균형탄소가격의 변화 (30 40% 감축) ··· 77
<표 3-18> 30 30% 감축과 30 40% 감축시 GDP 변화의 차이 ··· 78
<표 3-19> 그린보조금과 GDP (30 40% 감축) ··· 78
<표 3-20> 30 30% 감축과 30 40% 감축시 무탄소 발전 변화의 차이 ··· 81
<표 4-1> 27대 중점녹색기술 ··· 85
<표 4-2> 연구개발 단계별 녹색기술투자 현황(2008~2011년) ··· 91
<표 4-3> 미래유망신기술(6T) 분야별 녹색기술투자현황(2008~2011년) ···· 92
<표 4-4> 27대 중점녹색기술 중 13대 중점녹색기술 ··· 93
<표 4-5> 생산성-종합분석 결과표(산출물 12개) ··· 103
<표 4-6> 거리함수 분석결과-13개 기술, 산출물 2개 ··· 105
<표 4-7> 생산성지수 분석결과-13개 기술, 산출물 2개(2009) ··· 107
<표 4-8> 생산성지수 분석결과-13개 기술, 산출물 2개(2010) ··· 108
<표 4-9> 생산성지수 분석결과-13개 기술, 산출물 2개(2011) ··· 109
<표 4-10> 생산성지수 분석결과-13개 기술, 산출물 2개 ··· 110
<표 4-11> 거리함수 분석결과-13개 기술, 산출물 5개 ··· 112
<표 4-12> 생산성지수 분석결과 -13개 기술, 산출물 5개(2009) ···· 115
<표 4-13> 생산성지수 분석결과 -13개 기술, 산출물 5개(2010) ···· 116
<표 4-14> 생산성지수 분석결과 -13개 기술, 산출물 5개(2011) ···· 117
<표 4-15> 생산성지수 분석결과 -13개 기술, 산출물 5개 ··· 118
<표 4-16> 시계열별 효율성-16개 기술별 평균지수(CCR) ··· 120
<표 4-17> 시계열별 효율성-DMU별 평균지수(BCC) ··· 122
<표 4-18> 거리함수 분석결과 -16개 기술 ··· 124
<표 4-19> 생산성지수 분석결과 -16개 기술(2009) ··· 126
<표 4-20> 생산성지수 분석결과 -16개 기술(2010) ··· 127
<표 4-21> 생산성지수 분석결과 -16개 기술(2011) ··· 128
<표 4-22> 생산성지수 분석결과 -16개 기술 ··· 129
<표 4-23> 13대 녹색중점기술 전체 결과 ··· 133
그림 차례
[그림 2-1] IEA 이산화탄소 감축시나리오 ··· 5 [그림 2-2] 에너지기술개발사업 정부예산 추이 ··· 11 [그림 2-3] 15대 기술분야 기술수준 및 국산화율 ··· 11 [그림 2-4] 에너지기술개발기본계획, 전략로드맵 및 과제기획간
연관성 ··· 14 [그림 2-5] Supply chain 및 특허분석 사례 ··· 18 [그림 2-6] Target Oriented R&D 개념도 ··· 19 [그림 2-7] 연료전지 핵심부품별 시스템 기여도 분석사례 ··· 20 [그림 2-8] Supply chain 분석사례 ··· 21 [그림 2-9] 기술간 연계 개념도 ··· 22 [그림 2-10] 정부-공공부문간 전략 공유체계 ··· 23 [그림 3-1] 그린보조금과 균형탄소가격의 변화 (30 30% 감축) ··· 48 [그림 3-2] 그린보조금과 GDP 변화율 (30 30% 감축) ··· 51 [그림 3-3] GDP 손실 대비 GDP 변화 (30 30% 감축) ··· 53 [그림 3-4] 그린보조금과 GDP (30 30% 감축) ··· 55 [그림 3-5] 그린보조금과 무탄소 발전 변화율 (30 30% 감축) ··· 56 [그림 3-6] 그린보조금과 무탄소 발전 (30 30% 감축) ··· 58 [그림 3-7] 그린보조금과 총 발전 (30 30% 감축목표) ··· 60 [그림 3-8] 그린보조금과 총 발전 (30 30% 감축) ··· 62 [그림 3-9] 그린보조금과 온실가스의 변화율 (BAU 대비) ··· 63 [그림 3-10] 그린보조금과 균형탄소가격의 변화율 (30 20% 감축) ··· 66
[그림 3-11] 그린보조금과 GDP (30 20% 감축) ··· 68 [그림 3-12] 그린보조금과 무탄소 발전 (30 20% 감축목표) ··· 72 [그림 3-13] 그린보조금과 균형탄소가격의 변화율 (30 40% 감축) ·· 76 [그림 3-14] 그린보조금과 GDP (30 40% 감축) ··· 79 [그림 3-15] 그린보조금과 무탄소 발전 (30 40% 감축목표) ··· 80 [그림 4-1] 기술별 논문 수 변화 ··· 95 [그림 4-2] 기술별 특허 수 변화 ··· 96 [그림 4-3] 녹색중점기술 특허 수 비교(’08~’11년 vs. ’02~’07년) ···· 97 [그림 4-4] 녹색중점기술 논문영향력지수 비교 ··· 99 [그림 4-5] 기술분야별 10억원당 논문 생산성 ··· 100 [그림 4-6] 기술분야별 10억원당 특허 생산성 ··· 101 [그림 4-7] 논문점유율 생산성 vs. 특허점유율 생산성 ··· 102 [그림 4-8] 시계열별 효율성-시계열별 평균지수(산출물 2개) ··· 111 [그림 4-9] 시계열별 효율성-DMU별 평균지수(산출물 2개) ··· 111 [그림 4-10] 시계열별 효율성-시계열별 평균지수(산출물 5개) ··· 119 [그림 4-11] 시계열별 효율성-DMU별 평균지수(산출물 5개) ··· 119 [그림 4-12] 시계열별 효율성-시계열별 평균지수 ··· 130 [그림 4-13] 시계열별 효율성-DMU별 평균지수 ··· 131
제1장 서 언
1. 연구 배경 및 필요성
2012년 남아공의 더반에서 개최된 제18차 기후변화당사국 총회는 2020년 이후의 기후변화 대응레짐을 구축하기 위한 협상체를 출범시 켰다. 2015년까지 협상을 완료하고 준비과정을 거쳐 2020년부터 선진 국과 개도국 모두 감축의무과 감축정책에 적절한 방안으로 참여하고 추진하는 방안을 시행하고자 하고 있는 이는 전세계적으로 범지구적 기온상승을 산업혁명 이전 대비 섭씨 2도 이하로 억제하기 위한 노력 의 일환이다. 이는 최근 빈번해지고 있는 이상기후의 심각성에 대한 국제사회의 대응인 것이다.
한편, 국내적으론 녹색성장의 지속과 기후변화에의 대응에 대한 논 의가 활발히 진행되고 있다. 우리나라가 국제사회에 천명한 온실가스 중기감축목표에 대한 실행방안에 대한 준비도 가속화되고 있다. 한반 도의 기후변화에 대한 심각성과 국제 에너지의 가격 불안정성이 우리 나라의 기후변화 대응의 시급성을 고조시키고 있다.
IEA 등 국제기구는 기후변화 대응을 위해선 온실가스 배출을 하지 않거나 최소화하는 녹색에너지 기술의 개발과 이를 산업화하는 전략 을 강조하고 있다.
본 연구는 기후변화의 중장기성을 고려하여 에너지부문의 대응에 있어서 기술의 역할에 주목하여, 녹색기술 연구개발의 현황 및 문제점 을 분석하고, 녹색기술에 대한 연구개발의 확산과 이를 통한 기술진보 가 거시경제에 미치는 다양한 파급영향을 분석하고, 녹색기술에 대한
현황분석과 그린로드맵을 분석하고, 녹색기술 R&D에 대한 생산성 지 표를 분석함으로써 녹색기술 및 R&D의 대응방안에 대한 시사점을 도출하고자 한다.
2. 연구 목적 및 주요 연구 내용
본 연구는 경제인문사회연구회의 협동연구로서 녹색기술과 R&D에 대하여 경제분야와 기술분야에 대한 학제간 분석을 통해 녹색기술과 녹색 R&D에 대한 대응방안을 강구하고자 한다. Top-down의 거시경 제 분석과 Bottom-up의 녹색기술 및 산업분석과 녹색기술 R&D에 대 한 생산성 분석을 통해 경제적 시각과 기술적 시각을 통섭하는 분석 을 통해 녹색기술 및 연구개발에 대한 대응방안을 분석하고자 한다.
제2장에서는 녹색에너지기술에 대한 R&D 전략을 살펴 보기 위해, 우리나라의 녹색에너지 기술 및 산업의 현황을 살펴 본다. 신재생에너 지 산업, 특히, 태양광, 풍력, 연료전지, 전기자동차, 스마트그리드, 원자력 등에 대한 우리나라의 산업 현황을 살펴 본다. 그리고, 우리나 라의 그린에너지 기술의 수준 및 과제를 검토한다. 이어서 그린에너지 전략로드맵의 전반적인 요소를 상세히 검토하면서, 향후 우리나라의 녹색기술 R&D에 대한 발전방향에 대한 시사점을 검토한다.
제3장에서는 동태 연산일반균형(CGE) 모형을 사용하여 그린보조금 활용의 거시경제적 파급영향을 분석한다. 이는 녹색기술 및 R&D를 경제적 관점에서 Top-down 적 관점에서 분석하는 것이다. 2007년 부 터 2030년에 대한 동태CGE 모형을 구축한다. 온실가스 감축수준과 그린보조금의 수준을 다양한 시나리오로 구성하여 탄소가격, GDP, 무 탄소 발전 등에 대한 거시경제적 영향을 살펴본다.
제4장에서는 녹색기술 R&D 투자의 연구개발투자에 대한 분석을 생산성을 주요 요소로 간주하여 이에 대한 체계적 분석을 수행한다.
이를 통해, 우리나라의 녹색기술 R&D 투자의 현황분석이 이루어진 2008-2011년을 기준으로 해당 기간 동안의 우리나라의 녹색기술 R&D 투자 대비 성과분석을 생산성 관점에서 재조명하고 녹색기술 R&D에 대한 대응방안을 논의한다.
제5장은 결어로서 녹색기술 R&D 대응방향에 대해 상향식 관점에 서의 시사점과 하향식 관점에서의 시사점과 정책제언을 논의한다.
제2장 녹색에너지･기술 연구개발 전략
1. 녹색에너지 기술 및 산업 현황 가. 녹색기술 연구개발의 중요성
그린에너지 산업은 온실가스를 배출하지 않거나 최소화하는 혁신적 인 에너지기술 기반산업으로서 높은 성장 잠재력을 보유하고 있다.
IEA(국제에너지기구)는 ETP2010(Energy Technology Perspective 2010) 보고서를 통해 기후변화협약에 대비하기 위한 이산화탄소 저감 을 위해 다양한 그린에너지 기술 개발의 중요성을 강조하였다.
[그림 2-1] IEA 이산화탄소 감축시나리오
출처 : IEA ETP(에너지기술전망)2010
ETP2010에서는 2050년까지 이산화탄소 배출량을 현재의 50%수준 으로 감축하는 것을 목표로 하는 블루맵시나리오를 통해 온실가스 감 축을 위한 핵심적인 그린에너지기술로서 CCS, 신재생에너지, 에너지 및 연료효율향상, 원자력, 발전효율 향상기술을 제시하였다. 이는 그 린에너지 기술이 일부 국가에만 국한된 문제가 아니라 전 인류의 지 속가능한 발전을 위해 지속적으로 기술개발과 보급을 위한 투자를 확 대해 나가야 할 분야임을 재확인 한 것이다.
나. 국내 그린에너지 산업 및 정책 동향
국내 그린에너지산업의 경우 신재생에너지 분야에서만 2009년 4조 원, 2010년 8조원이상의 매출이 발생되는 등 급격하게 성장하고 있다.
특히, 태양광 등 일부 분야의 경우 새로운 산업생태계가 형성되어 대 중소기업 동반성장과 일자리 창출 등 새로운 성장동력으로 조기에 자 리매김하고 있다. 반면에 초기 시장 진입을 추진중인 연료전지, 그린 카 분야나 상용화를 위한 기술개발과 실증이 진행중인 스마트그리드, 대용량 에너지저장분야의 경우는 아직 산업 태동기에 있는 상황이다.
주요 기술별 현황을 살펴보면, 태양광의 경우 결정질 실리콘 태양전지 를 중심으로 GW규모의 생산체계를 구축하였으며, 실리콘에서 잉곳, 웨이퍼, 태양전지, 모듈로 이어지는 Supply chain이 완성되었다. 그러 나 아직은 미국, 독일 등 기술선진국 및 중국과의 경쟁을 위해서는 기 술 및 가격경쟁력의 지속적인 확보가 필요하다.1)
1) 2010년말을 기준으로 한 국내 기업별 태양전지 생산용량은 현대중공업 330 MW, 신성홀딩스 250 MW, LG전자 100 MW, KPE 100 MW, 미리넷솔라 90 MW, STX솔라 50 MW, 삼성전자 30 MW, 한화 30 MW 수준이다. 한편, 현대
구분 미 일 독 중국 한국 기술수준
(결정질 실리콘, 효율)
18% 이상 16 ~ 18% 16 ~ 18%
가격
셀 1.35~1.6$/W 1.35$/W 이하 1.35~1.4$/W
모듈 1.8~2.4$W 1.6~1.8$/W 2$/W
<표 2-1> 태양전지 국가간 경쟁력 비교
풍력의 경우 대기업을 중심으로 한 풍력발전시스템 개발 및 상용화 가 이루어지고 있다. 두산중공업은 3 MW 풍력발전시스템의 인증을 완료했으며, 현대중공업은 1.65 MW급을 생산중이며, 2.5 MW 및 5 MW급을 개발하고 있다. 유니슨은 750 kW 및 2 MW 형식인증을 취 득하였고 이외 효성, 한진산업 등에서도 1.5~2MW급의 풍력발전기를 개발하고 인증을 취득하였다. 풍력분야의 경우는 선박용 단조부품을 생산하던 국내 중견기업들이 타워, 메인샤프트 등 고부가가치의 풍력 부품분야로 사업분야를 확장하여 세계풍력시장에 성공적으로 진출하 고 있다.
연료전지의 경우 건물용, 발전용, 수송용 연료전지로 시장이 구분되 어 실증과 보급이 이루어지고 있다. 건물용 연료전지의 경우는 GS퓨 얼셀, 퓨얼셀파워, 현대하이스코, LS산전, 효성 등에서 고분자전해질 연료전지(PEMFC) 시스템 설계, 제작, 운영에 대한 기술을 확보하고 있으며, 2010년말까지 200여대가 설치되어 약 200억원 규모의 시장을 형성하고 있다. 발전용 연료전지는 포스코파워가 미국 FCE와 기술제 휴를 통해 연간 50 MW 규모의 용융탄산염연료전지(MCFC) 주변기
기 공장과 스택 생산 공장을 준공하고 연료전지 시스템을 생산하고 있다. 수송용 연료전지의 경우 현대자동차를 중심으로 중소기업과의 협업을 통해 70% 이상의 부품을 국산화하여 연료전지 승용차 30대, 연료전지버스 4대를 실증운전중에 있다.
전기자동차용 에너지저장시스템의 경우 LG화학은 2009년부터 자동 차용 중대형 리튬이온 폴리머 전지를 세계 최초로 양산하고 있으며, 이외에 삼성SDI와 SK이노베이션도 최근 자동차용 배터리에 대한 투 자를 확대하고 있다.
스마트그리드는 제주도에 대규모 실증단지를 운영하고 있으며, 이 를 통해 상용화를 위한 다양한 비즈니스 모델을 개발하고 있다. 제주 실증단지에는 전력, 통신, 가전 등 171개 유관기업들로 구성된 12개의 컨소시엄이 참여하고 있으며, 스마트전력망, 스마트전력시장, 스마트신 재생에너지, 스마트운송 등으로 구분하여 실증연구를 추진하고 있다.
원자력은 설계에서 유지보수까지 전 단계에 걸쳐 강력한 공급체인 을 보유하고 있다. 이는 1978년 상용원전을 도입한 이래 지속적인 기 술개발 노력과 발전소 건설 운전실적을 통해 확보한 기술 경쟁력에 기인한다. 특히, 공기업과 민간기업간의 역할 분담에 따른 전략적인 투자로 인해 설계(한전기술), 기자재 제작(두산중공업), 핵연료(한전연 료), 건설(현대건설 등), 사업관리/건설/운영(한수원), 유지보수(한전 KPS) 등 각 분야별로 국제 경쟁력을 보유하고 있다.
정책측면을 살펴보면 정부에서는 녹색성장 정책의 발표 이후 그린 에너지산업 육성과 관련한 다양한 정책들을 발표하였다.
2009년 7월에는 ‘녹색성장 국가전략 및 5개년 계획’이 발표되었다.
동 계획에서는 2020년까지 세계 7대, 2050년까지 세계 5대 녹색강국
진입을 녹색성장 비전으로 제시하고 이를 위해 3대 추진전략 및 10대 정책방향을 마련하였으며 그린에너지 기술개발은 신성장 동력 창출 전략에 반영되어 있다.
2010년 1월에는 스마트그리드 국가로드맵이 발표되었다. 스마트그 리드 로드맵에서는 2030년에 세계 최초의 국가단위 스마트그리드 구 축을 목표로 ‘전력망’, ‘소비자’, ‘운송’, ‘신재생에너지’, ‘전력서비스’
등 5대 추진분야에 대한 로드맵을 제시하였다.
단계구분 목 표
1단계(‘10년~’12년) 실증단지 구축 운용을 통한 신기술검증 완료 2단계(‘13년~’20년) 광역단위 확장 및 소비자측 지능화 완료 3단계(‘21년~’30년) 전체 전력망 지능화를 통한 국가 단위 완성
<표 2-2> 스마트그리드 로드맵
스마트그리드 로드맵에서는 스마트그리드 구축에 따라 2030년까지 총 2억 3천만톤의 온실가스 감축과 연평균 약 5만개의 일자리 창출, 74조원의 내수창출이 이루어질 것으로 예상하고 있다.
2010년 7월에는 CCS 기술강국으로 도약하기 위해 2020년까지 플 랜트 상용화 및 국제 기술경쟁력 확보를 목표하는 국가 CCS 종합추 진계획이 발표되었다. 동 계획에서는 2020년까지 대규모(연간 100만 톤 처리규모) 포집 수송 저장 통합 실증을 완료하고 이산화탄소 처리 비용 저감을 위한 원천기술 확보를 추진하는 것을 목표로 하고 있다.
이외에 2012년 세계 8대, 2015년 5대 신재생에너지 강국 도약을 목 표로 하는 신재생에너지산업 발전전략이 2010년 10월에 발표되었다.
동 발전전략에서는 기술수준, 시장성, 수출 산업화 등을 고려한 세계 시장 선도 10대 핵심 원천기술 개발에 2015년까지 1.5조원을 투자하 고, 태양광, 풍력, 연료전지 분야에 대해 중소 중견기업 주도 부품 소 재 장비 기술개발에 1조원을 지원하는 계획을 제시하였다. 10대 핵 심 기술에는 태양광(①박막, ②염료 감응, ③나노유기, ④실리콘계 태양전지 고효율화 초저가화), 풍력(⑤해상용 대형(5MW급 이상), ⑥ 부유식), ⑦차세대 수소연료전지(SOFC), 바이오에너지(⑧목질계, ⑨해 조류), 석탄이용(⑩수출용 석탄가스화 복합발전 시스템(IGCC))이 제시 되어 있다.
다. 그린에너지 기술수준 및 과제
우리나라는 1988년부터 본격적으로 정부의 에너지기술에 대한 R&D 투자가 이루어져 왔다. 이후 지난해 까지 정부지원금 총액은 3 조 7천억원 규모이며, 이중 최근 5년간 지원한 사업비가 전체의 67.9%를 차지하고 있다. 우리나라의 예산규모를 주요 국가와 비교해 보면, 한국은 에너지 관련 R&D 예산규모에서 미국, 일본, 독일, 캐나 다에 이어 5위를 차지하고 있다. 또한, GDP를 기초로 한 경제규모를 고려해 볼 때 한국은 일본에 이어 2위를 차지하고 있다.
[그림 2-2] 에너지기술개발사업 정부예산 추이
그간의 에너지분야에 대한 기술개발 투자를 통해 다양한 분야의 응 용기술과 기초기술에 대한 R&D가 추진되어, 일부 분야의 경우 상당 한 기술력을 확보하고 있는 것으로 평가된다. 그러나 전문가들을 대상 으로 한 조사결과를 보면 보수적이기는 하나 여전히 그린에너지 분야 의 기술수준은 선진국 대비 70%, 국산화율은 56% 수준으로 향후 기 술경쟁력 확보를 위해 지속적인 투자가 요구됨을 알 수 있다.
[그림 2-3] 15대 기술분야 기술수준 및 국산화율
그린에너지 기술수준을 포함하여 전반적인 우리나라의 그린에너지 산업의 경쟁력과 대응방안을 살펴본다. 우리나라는 저탄소 녹색성장 정책에 따른 정부의 강력한 그린에너지 산업 육성 의지, 다양한 제조 업 및 엔지니어링 기반, 대기업의 다양한 글로벌 사업경험과 네트워 크, 기업들의 그린에너지 산업분야에 대한 적극적 투자 의지 등은 그 린에너지 산업경쟁력 확보에 있어, 커다란 강점으로 작용하고 있다.
반면에 선진국 대비 원천기술 확보가 미흡하고 소재나 핵심원료에 대 한 높은 해외 의존성, 대규모 실증연구 경험 부족, 협소한 내수시장, 미흡한 그린에너지 산업의 표준화 규격화 현황 등은 앞으로 우리가 지속적으로 개선해 나갈 분야로 분석된다.
2. 그린에너지 전략로드맵
가. 그린에너지 전략로드맵의 개념 및 대상 분야
일반적으로 기술로드맵은 중장기적인 기술개발 목표를 설정하고, 특정시기별로 중간목표를 제시하고 있다. 그러나 이러한 기술로드맵 의 경우는 장기적인 기술개발의 지향점은 나타내고 있으나, 이를 실현 하기 위한 구체적인 기술개발 아이템과 해당 기술아이템에 대한 기술 목표, 소요예산에 대해서는 제시하지 못한다. 이런 장기 로드맵의 특 성으로 인해 정부의 기술로드맵과 실제 R&D 예산의 집행에 있어서 는 괴리가 발생해 왔다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 단기 및 중장 기에 걸친 구체적인 기술개발 전략품목을 제시하고 이에 대한 기술목 표를 제시함으로써 정책과 시행의 정합성을 제고하기 위한 새로운 시 도로써 그린에너지 전략로드맵이 마련되었다. 특히 그린에너지 전략
로드맵에서 다루고 있는 기술들은 정부가 신성장동력으로 육성하고자 하는 분야들로서 장기적인 기술전략과 함께 글로벌 시장경쟁력을 조 기에 달성하기 위해 우선적으로 추진해야 분야들을 제시해 주어야 한 다. 또한 주요 국가 및 기업간의 경쟁이 매우 치열한 분야이기 때문에 주기적인 업데이트를 통해 산업동향을 적극반영한 국가전략의 수립이 필요한 분야이다.
따라서 그린에너지 전략로드맵에서는 단기(‘11~’15년), 중기(‘16~’20 년), 장기(‘21~’30년)로 구분하여 로드맵을 수립하였다. 향후 20년간 에 걸친 장기적인 R&D 전략을 제시하되, 우선적으로 향후 2~3년간 중점적으로 추진해야 할 R&D 분야를 도출하고, 이에 대한 산업화 전략을 제시하는 데 역점을 두었다. 2년 주기의 업데이트를 통해 기술 및 시장변화에 적시 대응을 추진하고 있다.
그린에너지전략로드맵과 국가 에너지기술개발전략, 그리고 매년 정부 에서 시행하는 기술개발사업과의 연관관계를 다음 그림에 나타내었다.
정부의 에너지기술 R&D사업은 기본적으로 10개년 계획으로 5년 마다 수립되는 국가에너지기술개발계획 체계하에서 추진된다. 이때 그린에너지 전략로드맵은 국가에너지기술개발계획의 장기 계획 달성 을 위한 세부 액션플랜으로서의 역할을 수행한다. 그린에너지 전략로 드맵에 반영된 세부적인 기술개발 아이템들은 상세 기획프로세스를 통해 매년 수립되는 연도별 기술개발 세부 실행계획에 반영되어 추진 된다.
금년도는 2차 국가에너지기술개발계획을 수립하는 시기로서 그린에 너지 전략로드맵은 에너지산업의 수출동력화, 기후변화 대응, 에너지 안보 강화를 위한 2차 국가에너지기술개발계획의 핵심적인 R&D 액 션플랜으로 활용될 예정이다.
[그림 2-4] 에너지기술개발기본계획, 전략로드맵 및 과제기획간 연관성
금번 그린에너지전략로드맵에서는 신성장동력화가 가능한 15대 그 린에너지기술을 대상으로 추진하되, 기술 및 시장여건변화, 정책방향 등을 고려하여 로드맵 대상기술을 일부 변경하였다.
전세계적으로 바이오연료의 중요성이 증가함에 따라 기존 청정연료 분야에 일부 포함되어 추진했던 바이오연료분야에 대한 로드맵을 별 도로 수립하여 바이오연료의 중요성 및 기술수요 증가를 반영할 수 있도록 했다. 청정화력발전분야는 터빈 등 발전설비의 국산화 필요성 이 크고, 고청정화력발전플랜트의 향후 수출산업화 육성필요성이 대 두되어 신규로 추가하였다. LED조명은 새로운 고효율 광원 기술을 포괄하는 로드맵 수립을 위해 고효율신광원분야로 확대하였다. 기존 전력 IT 분야도 스마트그리드로 확대하여 로드맵을 수립하였다. 초전 도, 소형열병합분야는 온실가스 감축 측면에서의 로드맵 수립을 위해 온실가스로드맵에 반영하는 것으로 변경하였다.
2차 전략로드맵
기술 분야
태양광
신재생에너지 (5) 풍력
연료전지 IGCC 바이오연료
CCS
에너지효율향상/
온실가스 감축(7) 청정연료
에너지저장 고효율 신광원
그린카 에너지절약형 건물
히트펌프
원자력 전력/
원자력(3) 스마트그리드
청정화력발전
<표 2-3> 로드맵 대상기술
나. 그린에너지 전략로드맵 원칙 및 방향
1차 로드맵 이후 변화된 시장, 기술, 정책방향을 반영하기 위해 로 드맵 작성과 관련하여 다음과 같은 4가지 원칙을 마련하여 전문가 그 룹과 공유하였다. 이를 통해 각 기술별 특성에 맞는 로드맵을 수립하 되, 전반적으로 로드맵이 통일된 방향성을 가지도록 하였다.
1차 로드맵과 비교하여 전반적으로 전략품목의 개념확대를 추진하 였다. 1차 전략로드맵은 상대적으로 시스템이나 제품위주의 전략품목 을 제시하였으나, 금번 로드맵에서는 전략품목의 개념을 부품 소재,
원천기술, 비즈니스 모델 등으로 확대하여 R&D투자 전략을 다양화하 였다.
두 번째로는 정부정책과 정합성 및 연계성 강화를 추진하였다. 에너 지기술과 관련하여 발표된 다양한 정부의 발전전략 및 추진계획과 로 드맵이 최대한 연계되도록 하였다. 즉, CCS로드맵과 ‘국가CCS종합추 진계획(’10.7)’과 정합성을 확보하였고, 풍력로드맵과 ‘해상풍력추진단’
사업과 연계를 추진하였으며, ‘신재생에너지산업발전전략(2010.10)에 제시된 차세대 태양전지, 목질계 바이오연료 등 10대 핵심기술과 관 련된 세부적인 R&D 전략이 로드맵에 반영될 수 있도록 하였다.
세 번째로는 그린에너지산업 분야에서 대기업과 중소기업간의 동반 성장을 위해 중소 중견기업을 육성할 수 있는 전략품목 발굴을 추진 하였다. 이를 위해 전문가그룹을 통해 중소 중견기업에서 경쟁력 확보 가 가능한 기술분야 도출을 추진하고, 시장매력도 및 중소중견기업 육성 분야 도출을 위해 기업설문을 통한 Supply chain 분석을 추진하였다.
네 번째는 글로벌 시장지배력 확보를 위한 전략품목 제시이다. 국내 기술과 산업역량 분석을 통해 기존의 catch-up 전략에서 벗어나 원천 및 핵심기술 선점을 통해 글로벌 시장지배력 확보가 가능한 전략품목 의 발굴을 추진하였다.
그린에너지 전략로드맵을 수립하는 가장 핵심적인 목적은 그린에너 지 산업의 활성화이다. 이를 위해 전략로드맵에서는 기업의 신사업에 대해서 투자리스크를 분산하고, 공통핵심기술개발을 정부에서 지원하 며, 제도적 지원시책을 마련하여 시장장애요인을 제거할 수 있도록 하 였다. 이러한 절차를 통해 시장의 요구를 정확히 반영한 정부의 R&D 전략을 제시함으로써 정부와 산업계간 역할분담 체계를 정립하고 민
간부분에 명확한 투자 시그널을 제시해 줌으로써 그린에너지산업 활 성화가 성공적으로 달성되도록 하는 것이 로드맵의 기본방향이다.
이러한 로드맵의 기본방향이 세부적인 로드맵 작성에 반영될 수 있 도록 전략로드맵은 산업-제품-기술분석에 따른 사업화 시나리오 전략 을 수립하고 이에 대한 단계별 대응전략을 수립하였다. 시장 환경의 변화에 따른 주도기술과 제품의 발전방향을 분석하여 실제적인 지원 옵션을 선정하고 기술개발 전략의 실행성을 강화하였다. 로드맵 수립 은 1단계로 국내외 시장분석, 기업체 역량분석에 따른 전략방향을 설 정한 후 이에 따른 주요기술을 도출하고, 시장진입을 위한 전략을 마 련하였다. 2단계는 세부 전략품목을 도출하는 과정으로서 전략품목별 목표를 설정하기 위해 특허, 해외프로그램, 기존지원과제에 대한 분석 을 추진하였다. 마지막으로는 세부 품목별 로드맵을 구성하는 단계로 서 핵심기술을 도출하고 이에 대한 획득전략, 기술목표 및 소요예산을 제시하였다.
또한 국내 산업에 대한 정확한 실태파악과 국내외 기술동향 및 수 준을 파악하기 위해 그린에너지 산업분야에 대한 Supply chain 분석 과 특허분석을 추진하였다. Supply chain 분석을 통해서는 해당 산업 별 기업현황 파악, 기술별 시장매력도 분석, 기술수준 파악, 중소기업 적합도 등을 분석하였다. 한국, 미국, 일본, EU의 그린에너지 특허분 석을 통해서 국가별, 연도별 특허현황과 선도기업간 특허현황을 비교 함으로써 국내 특허역량과 기술공백을 파악하였다. Supply chain 분석 과 특허분석 결과는 해당 기술별 전문가위원회에 피드백함으로써 전 략품목 선정과 로드맵 수립에 반영되도록 하였다.
[그림 2-5] Supply chain 및 특허분석 사례
다. 그린에너지전략로드맵 비젼 및 추진전략
그린에너지전략로드맵2011은 그린에너지 산업별 현황분석을 통해
‘기술혁신을 통한 글로벌 그린에너지 강국실현’이라는 비젼을 설정하 고 비전과 연관된 국산화율, 기술수준, 세계시장점유율 등 3가지 핵심 목표를 설정하였다. 또한 이를 달성하기 위한 5가지 세부전략을 수립 하고 세부전략에 따라 R&D가 필요한 전략품목과 핵심 기술분야를 도출하였다.
1) 전략 1: 핵심부품 소재 기술개발 강화
우리나라의 경우 그린에너지산업 분야에서 핵심부품이나 소재를 공 급하는 중소기업의 역할이 여전히 미흡한 상황이다. 풍력의 경우 국산 화율은 73%, 연료전지는 40%, 에너지저장기술은 30% 수준으로 나타 나고 있으며, 이는 여전히 원천기술력이 취약하고, 주요 핵심기술의 해외 의존율이 높음을 말해주고 있다. 이를 극복하기 위해 상용화를 추진하는 시스템이나 제품을 대상으로 기술측면에서의 시장진입 장애 요인을 분석하고 이에 필요한 핵심 부품이나 소재에 대한 기술개발을 강화하는 것이 필요하다. 기술경쟁력강화를 위해 시스템을 제작하는 대기업과 부품이나 모듈을 개발하는 중소기업간 상생 협력체계를 구 축하기 위해 시스템 또는 단위제품의 성능이나 가격경쟁력을 향상시 킬 수 있는 핵심기술에 대한 Target Oriented R&D를 추진하는 전략 을 마련하였다.
[그림 2-6] Target Oriented R&D 개념도
이를 위해 시스템에 대한 핵심부품별 품질향상 및 가격저감 기여도 분석을 통해 기술개발의 핵심대상이 되는 소재 및 부품을 도출하였다.
다음 그림은 1kW급 가정용 PEMFC(고분자전해질연료전지)의 기여도 분석 사례로서 시스템에 대한 성능향상기여도는 MEA, 분리판이 가장
높으며, 가격저감 기여도는 MEA, 분리판 공기 블로어 순으로 높은 것으로 분석되었다. 따라서 MEA와 분리판에 대한 중점 투자가 필요 함을 알 수 있다.
[그림 2-7] 연료전지 핵심부품별 시스템 기여도 분석사례
2) 전략 2: 중소 중견 선도기업 육성
정부 기술개발사업의 경우 과제 성공률 대비 시장에서 성공한 제품 이나, 스타기업 배출이 저조한 상황이다. 이는 중소 중견기업 특성에 맞는 차별화된 R&D 전략이 미흡했던 것에 기인한다. 따라서 글로벌 시장진입이 가능한 중견 스타기업 육성을 위한 전략품목과 핵심기술 발굴을 추진하기 위해 Supply chain 분석을 통해 성장가능성과 기술 경쟁력을 가지는 기술을 발굴하고, 선도적인 중소 중견기업을 육성할 수 있는 업종을 도출하였다.
[그림 2-8] Supply chain 분석사례
다음 그림은 결정질 실리콘 태양전지의 Supply chain을 분석한 사 례이다. 그림에서 보는 바와 같이 공정장비나 공정소재의 경우에는 향 후 5년간 시장 성장률과 예상수익률이 높아 시장매력도가 높으며, 업 종특성상 중소기업에 적합한 것으로 분석되고 있다. 기술확보수준 분 석을 통해서는 기술수준이 낮고, 수입의존도가 높은 분야로 나타나 공 정장비와 공정소재에 대한 기술개발을 통해 중소중견기업을 배출할 수 있는 품목으로 육성해야 할 필요성이 있음을 알 수 있다.
3) 전략 3: 기술분과간 연계성 강화
기술개발전략 수립을 통해 연료전지, IGCC, CCS, 스마트그리드, 그 린카 등 에너지생산, 전달, 이용과 관련된 전체 프로세스에서 다양한 기술간 연계성을 확보하고자 하였다. 상호 연계기술간 개발 시점을 연 계하고, 핵심기술간 기술개발 범위 조율을 통해 15대 기술분야별 주 요 품목간 효율적인 기술개발 프로세스가 상호연계되어 기술개발 시 너지 효과를 확보하고 투자 효용성이 강화될 것으로 기대된다.
[그림 2-9] 기술간 연계 개념도
4) 전략 4: 공공분야의 R&D 역할 강화
공기업, 정부출연연구소 등 공공분야의 R&D 역할 강화를 통해 민 간부문의 R&D에 대한 전략적인 지원이 가능하도록 하였고, 공기업 R&D와 정부 R&D로드맵의 정합성을 제고하였다. 특히 공공부분의 역할과 관련하여 공기업을 통해 대형 기술개발 성과물에 대한 실증 및 상용화를 추진하고 출연연구소를 통한 원천기술 확보를 추진하고 있다.
[그림 2-10] 정부-공공부문간 전략 공유체계
5) 전략 5: 시장수요지향적 미래 혁신 원천기술 개발
현재 추진중인 중단기적인 수출주도형 시스템 및 제품기술에 대한 R&D 이외에 고위험, 고수익의 혁신적인 전환기술 개발을 통한 미래 먹거리 창출이 필요하다. 미국의 경우도 ARPA-E 설립을 통해 고위 험, 고수익의 혁신전환기술에 대한 연구를 추진하는 등 에너지기술혁 신을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 따라서 미래 신시장을 창출 하고 시장을 변혁할 수 있는 유망분야를 발굴하고 이에 대한 원천기 술 개발을 추진할 예정이다. 획기적인 성능향상이나 상용화 목표시기 단축을 통해 해외시장 선점이 가능한 시장수요 지향적 원천기술 확보 를 추진하고자 한다.
구분 Energy Innovation Hubs Energy Research Center ARPA-E
목적
상용화 잠재력이 있는 원천기술에 대한 통합
연구
과학기술 측면에서의 장애극복을 위한 R&D
고위험, 고수익의 혁신적 전환기술에
대한 연구 사업
규모
연간 2~3천만불, 5년간 지원
연간 2~5백만불, 5년간 지원
연간 0.5~10백만불, 5년간 지원 지원
분야
태양광으로부터 연료생산, 고효율건물,
에너지저장 등
태양광, 연소, 바이오연료, 초전도, 촉매, 수소, 신소재 등
CCS용 흡착 소재개발, 자동차
배터리 기술 등
<표 2-4> 미국 에너지기술혁신 사례
전략 방향 핵심 기술 에너지 R&D 반영사항
핵심부품 소 재 기술개발
- 염료감응 태양전지 핵심소재(태양광) - 고성능 저가 촉매(연료전지)
- 초단열 신소재(에너지절약형 건물) 등 96개
- 부품 소재 기술개발 중점 추진
중소 중견 선 도기업 육성
- 건물통합형 시스템(태양광) - 고효율 구동모터기술(그린카) - 고체촉매 이용 BD 생산기술
- 고효율 컴팩트 열교환기(히트펌프) 등 105개
- 중소 중견 기업 위주의 기술개발 추진
기 술 분 야 간 연계성 강화
- IGCC+CCS 연계공정기술 - 저급탄 가스화기 Test Bed - 충전인프라 및 실증(그린카)
- 지능형 관리제어(스마트그리드) 등 49개
- 기술연계 및 융합형 기술개발 과제 추진
<표 2-5> 전략방향별 핵심기술 도출 현황 라. 그린에너지 R&D 전략품목 및 핵심기술
앞서 명시한 5가지 추진전략에 따라 산 학 연 전문가로 구성된 15 개 분과위원회 운영과 외부 의견수렴을 통해 총 88개의 전략품목과 288개의 핵심기술을 도출하고 이에 대한 세부적인 로드맵을 마련하였 다. 도출된 288개 핵심기술들을 5대 전략별로 구분(중복 허용)하면 핵 심부품 소재 기술개발강화와 관련된 기술이 96개, 중소중견선도기업 육성과 관련된 기술이 105개, 기술분야간 연계성 강화와 관련된 기술 이 49개, 공공분야의 R&D 역할강화와 관련된 기술이 59개, 미래혁신 원천기술개발과 관련된 기술이 85개 도출되었다. 각 전략방향에 따라 도출된 기술들은 별도의 기획을 통해 각 전략방향에 적합한 정부 R&D 지원체계를 수립하여 지원하게 된다.
전략 방향 핵심 기술 에너지 R&D 반영사항
공 공 분 야 의 R&D 역할 강화
- 해상풍력 전력망설계, 설치기술 - 300MW IGCC 종합설계 및 건설기술(IGCC) - SMR 개발(원자력)
- 저장소 운영기술(CCS) 등 59개
- 중대형 상용화 실증 기술개발 과제 추진 * 공공분야 주도의 대 규모 실증 사업 추진
미래혁신기술 개발
- 심해용 부유식 Subconstructure 기반 기술(풍력) - 휘발유 대체 고탄소 바이오연료
- Compact GTL 기술개발
- 소듐냉각 고속로(원자력) 등 85개
- 10년 내외의 중장기 원천 기술개발 과제 추진
마. 기대효과 및 투자소요
‘그린에너지전략로드맵2011’은 현재 선진국 대비 약 69%수준인 우 리나라의 그린에너지 기술수준을 2015년까지 83%, 2030년까지는 세 계 최고 수준으로 달성하고 이를 통해 세계시장점유율을 2015년 7%, 2030년 18%까지 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 목표달성을 위해 2015년까지 정부 4.4조원, 민간 5.4조원, 2030년까지 정부 13.7 조원, 민간 12.3조원 등 2030년까지 총 26조원의 투자가 소요될 것으 로 추정된다. 계획된 투자가 착실히 진행되고 R&D 성과가 사업화로 연계될 경우 2030년에는 그린에너지 15개 분야에서 고용창출 150만 명, 내수시장 창출 94조원, 수출 328조원의 성과가 기대된다.
3. 녹색기술 및 녹색산업의 대응방향
IEA는 ETP(에너지기술전망)2010을 통해 2050년까지 현재의 50%
수준으로 이산화탄소를 감축하기 위해서는 기존의 감축노력에 추가하
