한국동서발전(이하 동서발전)이 서울 역삼동 한국과학기술회관에서 국내 바이오매스 발전산업의 새로운 도약을 위한 ‘제3회 바이오매스 발전 컨퍼런스’를 개최했다. 바이오매스 발전은 유기물에서 얻은 에탄올, 수소 등의 재생에너지를 연료로 사용하는 발전 방식을 의미한다.
동서발전은 이날 행사에서 전영환 홍익대학교 교수의 특별 강연 및 참여 기업들의 토론, 바이오매스 발전산업에서 신규 사업을 원하는 기업체를 대상으로 기술상담도 진행했다.

국내 바이오매스 발전산업 소통의 장 마련

올해로 3회째를 맞는 바이오매스 발전 컨퍼런스는 국내 바이오매스 발전 운영사, 제작사, 엔지니어링사, 건설사 및 연료공급사 등 약 30개 관련 기업 관계자 100여 명이 참석하여 바이오매스 발전산업에 대한 뜨거운 관심을 보였다.
먼저 이날에는 전영환 홍익대학교 교수를 초빙해 ‘전력시스템의 안정도와 분산 전원의 역할’이란 주제로 특별 강연이 진행됐으며 참여 기업들의 바이오매스 기술공유를 통해 참석자들의 열띤 토론도 이루어졌다.
컨퍼런스에 참석한 기업 관계자들은 “이번 컨퍼런스를 통해 바이오매스 발전산업의 최근 동향을 한눈에 파악할 수 있는 좋은 기회가 되었다”며 “이번 컨퍼런스가 국내 바이오매스 발전산업계를 이끌어가는 행사로써 자리매김할 것으로 기대한다”고 말했다.
국중양 동서발전 기술안전본부장은 이날 기념사에서 “바이오매스는 저탄소 친환경 에너지로 가장 적합한 연료”라고 말하며, “본 컨퍼런스가 바이오매스 발전산업의 도약을 이끌어내는 토대가 되길 바란다”고 밝혔다.

한국동서발전, 바이오매스 발전소 건설 등 기술 공유

동서발전은 발전회사 중에서 유일하게 목질계 바이오매스 발전소의 설계, 건설, 운영 노하우를 보유하고 있으며 이런 노하우를 타 기업체와 공유하여 동반성장의 토대를 마련하고 있다.
또한 동서발전은 최근 규모가 확대되고 있는 바이오매스 발전산업에서 신규사업 발굴을 원하는 여러 기업체를 대상으로 기술상담의 시간을 마련했으며 특히 바이오매스 발전소 전주기(설계, 건설, 시운전, 운영, 연료 구매 등) 솔루션을 공유하여 많은 호응과 관심을 받았다.
조상기 동서발전 기술정보처장은 “우리 회사만이 보유하고 있는 바이오매스 발전소 건설, 운전, 정비 기술력을 널리 공유하여 에너지신산업 솔루션 제공자로서의 역할을 다할 예정”이라고 전했다.

바이오매스를 통한 에너지신산업의 선도적 역할 수행

동서발전은 자체 기술력으로 완성시킨 국내 최초의 동해 바이오매스 발전소와 향후 건설 예정인 고흥 바이오매스 발전소 등 바이오매스에 특화된 기술력을 보유하고 있다.
이러한 기술과 경험을 바탕으로 바이오매스를 동서발전의 대표 브랜드로 키워 국내뿐만 아니라 해외 시장에서도 경쟁력 있는 상품으로 개발하여 에너지신산업의 선도적 모델이 될 것으로 기대되고 있다.
한편 동서발전은 2013년 말 동해 바이오매스발전소를 준공했고, 향후 전남 고흥에도 바이오매스 발전소를 건설할 예정이다.

한국동서발전 www.ewp.co.kr

도시 폐기물 또는 지속가능한 원료물질인 산림과 농업 부산물 등의 바이오매스로부터 전기를 생산하는 것은 지구온난화가스 배출을 줄일 수 있는 효과적인 전략 중 하나로 평가되고 있다. 바이오매스는 대기 중 탄소를 몸속에 고정하기 때문에, 이러한 바이오매스를 에너지화하는 과정은 일종의 탄소 중립(Carbon-Neutral) 효과를 유발하게 된다.
미국 버클리대학교 연구진은 바이오매스 전력 생산이 미국 서부의 탄소 고정 및 포집과 결합할 경우, 전력 발전시설이 실질적으로 배출량보다 더 많은 탄소를 저장하는 셈이라고 설명했다. 또한 전체적인 제로 탄소 미래에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 판단했다.
탄소 고정 및 포집 기능의 바이오에너지(BECCS, Bioenergy with Carbon Capture and Sequestration) 측면에서, 바이오매스 연소를 통한 탄소 고정을 통해 가스 또는 석탄 발전 시설을 유지시키더라도 전력 발전 시설을 탄소음성으로 바꿀 수 있다고 판단한 것이다. 탄소 저감은 수송에서 사용되는 화석연료의 탄소 배출을 상쇄할 수 있다.
버클리대학교 Daniel Sanchez는 “탄소 고정 및 포집 기술에 대한 상업화의 불확실성은 매우 다양하게 존재한다. 하지만 우리 연구진은 현재의 BECCS 기술력을 바탕으로 시뮬레이션한 결과, 캘리포니아 주의 2050년 탄소 배출 저감 목표치의 80% 수준 정도로만 도달할 것으로 확인됐지만, 전력 시스템은 음성적 탄소 배출에 성공할 것으로 예상된다”고 설명했다. 

▲ 2050년의 CO2 방출량 (사진. KISTI 미리안)

청정 에너지 혁명 다시 탄력 받고 있다

많은 전문가들은 향후 청정 에너지 체계의 구축에 있어 태양광 발전 등 신재생에너지의 확산, 에너지 효율의 제고, 수요반응 자원의 활용 등에 주목해야 한다고 입을 모으고 있다. 그리고 이를 가능케 하는 지능형 인프라의 구축도 병행되어야 함을 강조하고 있다. 이러한 관점에서 이루어지는 전 세계적인 움직임이 심상치 않다. 그 속도와 범위에 있어 빠르게 달라지고 있으며, 관련 기업들의 사업 기회 포착 노력도 활발하다. 

신재생에너지의 재도약 

- 태양광 발전, 확대 일로 

금융위기 이후 주춤했던 신재생에너지의 부상이 최근 들어 주목을 받고 있다. 특히 태양광의 도약이 눈부시다. 2013년은 태양광 발전 투자에 있어 기념비적인 한 해로 기록될 것이다. 지난 7월 발표된 REN21의 자료에 따르면, 2013년 세계 기준으로 39GW의 태양광 발전 설비가 새로 설치되었다고 한다. 이 증가분은 원전 39기와 맞먹으며 우리나라의 총 발전 설비용량의 43%에 해당한다. 

2013년 말까지 누적 기준으로 총 139GW의 태양광 발전 설비가 전 세계에 깔렸다. 또한 2013년에 태양광이 풍력(35GW 증가)을 처음으로 앞질렀다. 주목할 현상은 2013년에는 태양광 발전 설비 증설이 2012년 대비 32%나 늘었는데 투자금액은 22%가 오히려 줄어들었다는 것이다. 태양광 발전 설비 투자 규모가 2012년에는 1,429억 달러였지만 2013년에는 1,137억 달러에 그쳤다. 규모의 확대와 더불어 태양광 모듈 및 설치비용이 빠르게 하락하고 있는 것이다. 미국의 경우 2013년 말 태양광 발전 시스템 가격이 가중 평균으로 2년 전에 비해 33% 떨어진 와트당 2.6달러를 기록했다. 같은 기간 태양광 패널 가격이 60%만큼 하락한 데 기인했다. 

향후에도 태양광 발전은 양호한 성장세가 이어질 전망이다. 올해도 40GW 이상의 설비가 추가될 것으로 예측된다. 태양광 발전 설비가 가장 많이 구축되어있는 유럽은 독일의 투자 감소로 다소 주춤하는 형국이지만, 다른 국가들의 투자 확대가 이를 상쇄하리라는 분석이다. 작년에 11.3GW를 설치한 중국의 경우 상반기에는 다소 주춤했지만 올 하반기에만 10GW 규모의 태양광 발전 설비가 들어서리라는 예측이다. 상반기의 4배에 달한다. 후쿠시마 원전 사고 이후 신재생에너지 확충에 더욱 심혈을 기울이고 있는 일본은 세계 최고 수준의 발전차액제도(Feed-in Tariff) 등에 힘입어 작년의 6.9GW를 훌쩍 뛰어넘으리라는 전망이다. 

일본태양 광발전협회(JPEA)는 올해 작년과 비슷한 7GW 내외의 태양광 발전 능력이 설치될 것으로 전망했다. 하지만 1분기에만 전년 동기 대비 70% 성장한 2.7GW가 설치되는 등 상승세가 무섭다. 미국은 2013년 대비 39% 증가한 6.6GW 규모의 태양광 발전 설비가 들어설 것으로 보인다. 

GTM Research는 2020년에는 태양광 발전 설비가 현재의 약 4배 수준인 528GW 규모에 이를 것이라 내다보고 있다. 또한 Morgan Stanley는 2020년까지 매년 47GW의 태양광 발전 설비가 증설될 것이며, 중국, 일본, 미국, 유럽 등 기존시장 주도 국가에 인디아, 브라질 등이 본격적으로 가세할 것이라 예측했다. 

에너지 효율의 재조명 

- 에너지 효율, 가장 저렴한 청정 에너지원 

에너지 효율을 높인다는 것은 청정 에너지 체계의 필수적인 사항이다. 필요한 전력이나 에너지를 충분히 사용하면서도 사용량과 비용을 줄일 수 있어야 한다. 에너지 효율은 가장 저렴하게 얻을 수 있는 청정 에너지원으로 다시금 주목을 받고 있다. 

ACEEE는 전력 부문에서 에너지 효율 프로그램을 통한 에너지 절감 비용이 평균 kWh당 3.5센트 수준인 것으로 분석했다. 에너지 효율 프로그램은 발전에서 송배전, 빌딩, 공장, 주택 등의 건물에서 수송 영역에 이르는 소비 영역에서 전력 등 에너지 소비를 줄일 수 있는 다양한 기술의 적용, 설비나 기기의 교체 등을 망라한다. 화석연료 발전 중 가장 저렴하다는 천연가스(1kwh 생산 비용 8센트 내외)보다도 2~3배나 낮다. 

값싸게 온실가스를 줄일 수 있다는 의미다. 에너지 효율을 높여 전력 소비를 줄이면 그만큼 생산하지 않아도 되기 때문에 발전소를 대체하는 효과가 있다. 이는 유틸리티 기업이나 지역 정부, 소비자 모두에게 유익하다. 

주거용과 상업용 건물에서 최종 에너지의 35~40%를 소비한다. Navigant Research는 상업용 및 공공기관 빌딩 에너지 효율 프로그램만 하더라도 2014년 682억 달러의 시장을 형성하고 있는 것으로 추산하며, 2023년이면 2배 가까운 1,275억 달러 규모에 이를 것으로 예측하고 있다. 

2014~2023년 사이 에너지 효율 제고에 총 9,590억 달러가 들어갈 전망이다. 각국 정부의 에너지 효율화 설비 설치 의무화, 효율 인증, 세제 및 보조금 지원 등 다양한 정책이 지속될 것이며, 경쟁으로 인해 투자 회수 기간도 줄어들고 있어 건물 소유주나 관리자 측에서도 투자 동기가 높아질 것으로 보인다. 실제 유럽에서는 주택과 가전제품의 에너지 효율 상승 등으로 2000~2011년 사이 가정에서 사용되는 에너지 소비가 15.5%나 감소했다. 에너지 효율 제고의 가능성을 여실히 보여준다. 

에너지 효율은 1차적으로 기존의 저효율 제품이나 시스템을 고효율의 것으로 대체함으로써 높일 수 있다. 에너지 효율화 제품에 대한 시장은 이미 상당히 크다. HSBC와 에너지 관련 컨설팅 기업인 Ecofys의 공동 연구에 따르면, 빌딩, 산업용, 수송 부문의 에너지 효율을 높이는 설비나 시스템에 대한 세계 시장 규모가 현재 3,600억 달러를 넘는 것으로 나타났다. 빌딩 영역이 가장 큰 분야로 리노베이션과 신축을 합해 2,610억 달러의 시장을 형성하고 있다. 

향후에도 정부 정책 지원과 헬스 및 환경 측면의 인식 제고 등에 힘입어 시장 성장 전망이 밝은 편이다. 2020년까지를 놓고 볼 때 온실가스 감축 잠재력이 가장 큰 분야로 태양광도 풍력도 아닌 에너지 효율이 꼽힐 만큼, 그 중요성을 인정받고 있다. 

- 에너지 효율, 다양한 각도에서 접근 

그러나 에너지 효율 제고는 단순히 고효율의 설비나 제품으로 교체하는 것에 그치지 않는다. 주거용이건 상업용이건 간에 건물의 에너지 효율화 기술간 통합과 상호 보완이 필요하다. 특히 분산형 발전에서 공조나 에어컨, 조명 등이 조화롭게 관리, 제어되어야 효율을 극대화할 수 있다. 가정이나 빌딩의 에너지관리 시스템이 주목을 받는 이유이기도 하다. 에너지관리 시스템은 전력 시장 여건이나 외부 환경 상황에 대해 능동적으로 에너지 사용을 제어하여 소비량과 비용을 절감할 수 있게 한다. 

주요 가전 기업이나 통신, 소프트웨어 기업들이 가정용 에너지관리 시스템(HEMS)에 뛰어들어 기회를 엿보고 있다. 경쟁이 치열한 빌딩 에너지관리 시스템(BEMS)만 해도 24억 달러의 시장을 이미 형성했으며, 2020년에는 56억 달러 규모에 이를 전망이다. 

Navigant Research는 BEMS의 부상은 불과 5년 전만 해도 분석이 어려웠던 에너지와 운영 데이터에 대한 분석과 통찰이 가능했기 때문이라고 지적한다. 현재는 빌딩 자동화 설비에 두각을 나타냈던 Schneider와 Siemens가 시장을 주도하고 있다. 기존의 경험을 기반으로 보다 높은 수준의 데이터 처리, 분석 및 제어 등의 역량을 높이고 있다. Siemens는 소프트웨어 기업인 Pace Global Energy Services를 인수함으로써 BEMS 시장에의 뒤늦은 진출을 만회하려 하고 있다. 이 BEMS 시장에는 Elster Energy, Johnson Controls, IBM, Grid Point 등 다양한 배경의 기업들이 각축을 벌이고 있어 향후 귀추가 주목된다. 

최근에는 에너지 효율과 관련한 금융 사업모델도 관심을 끌고 있다. 태양광 발전에서처럼 금융 연계 사업모델이 성장한 것과 비슷한 방식이 에너지 효율 분야에서도 만들어지기 시작했다. 

Citibank, Renewable Funding, Kilowatt Financial 등이 협력하여 금융증권화 방식을 활용하고 특수목적 기구를 세운 에너지 효율 관련 사업모델을 내놓았다. Renewable Funding은 주거용 에너지 효율 제고 시장만도 연간 400억 달러의 규모가 충분히 가능하다고 보고 있다. 에너지 효율 기술의 발달 및 융합과 함께 금융 모델까지 연계되면서 청정 에너지 체계로의 변화에 가세하고 있다. 

수요반응(Demand Response) 자원의 전력망 통합 

- 수요반응, 높은 성장 잠재력

전력 수요는 시시각각 변하지만 전력 공급은 수요변화에 탄력적으로 대응하기 어렵다. 항상 많은 예비전력을 유지해야 하고, 그렇다 하더라도 수요가 급속히 증가할 때는 대응하기 어려울 수도 있다. 불필요한 공급을 미리 파악하거나 수급변화에 신축적으로 대응할 수 있다면 전력의 품질과 신뢰성을 한층 높일 수 있다. 수요 정보와 이를 활용한 제어가 전력망 전체의 수급 효율과 안전성을 높이는 데 크게 기여할 수 있다. 

2010년 이후 빠르게 성장하는 수요반응(Demand Response, DR) 사업은 건물이나 공장, 주택에서 가지고 있는 절감 가능 자원을 활용한다. 수요반응은 전력 수급 상의 위기가 발생할 경우 전기요금 조정이나 부하감축 지시에 의하여 전력 소비를 절감해 수급의 균형을 유지하고 전력망을 안정시키기 위한 활동이다. 일정시각에 절감한 전력을 사들여 다시 판매하는 것이다. 일반 발전소에서 만들어진 전력을 전력망에 파는 것과 같은 효과를 낸다. 일명, 네가와트(Negawatt) 발전으로 불리기도 한다. 

수요관리 사업자가 소비측의 고객들과 계약을 맺고 전력 절감량을 모아 전력거래 시장 입찰에 참여해 수익을 만드는 구조다. 수요가 몰리는 피크타임에는 대기하고 있던 가스 등 화력발전을 일시적으로 운전하게 되어 발전 단가가 2배, 심지어는 6배 이상까지 높아진다. 이 때 수요반응을 통하여 절약한 저렴한 전력을 거래 시장에 거래하면 소비자는 물론 발전 및 전력망 운영 서비스 사업자 모두의 효용을 높일 수 있다. 

지능형 인프라의 확산 

- 지능형 인프라의 출발, 스마트미터 

스마트미터는 원격 검침, 전력 공급자와 수요자 간의 양방향 통신, 시간대별 계량이 가능한 전자식 전력량계를 말한다. 데이터의 출처이자 수요관리의 게이트웨이라 할 수 있는 스마트미터가 유럽, 일본, 미국, 중국 등 지역에서 빠르게 보급되고 있다. Bloomberg New Energy Finance는 전세계적으로 스마트미터가 중심이 된 스마트그리드부문에 2013년에는 전년대비 7억 달러 증가한 149억 달러가 투자되었다고 한다. 특히 중국이 처음으로 미국을 추월했다. 미국은 2012년 대비 33% 감소한 36억 달러를 투자한 데 비해 중국은 43억 달러 규모였다. 2013년 말 기준으로 중국은 전년보다 80% 증가한 2억 5,000만 개의 스마트미터를 설치한 것으로 나타났다. 2010년 센서스 결과에 따르면, 중국에는 4억 가구가 있다. 이 중 약 62%가 스마트미터를 보유하게 된 것이다. 중국은 2017년까지 스마트미터 보급률을 95%로 끌어올리겠다는 계획이다. 

적어도 향후 5~6년 이상 동안 스마트미터 시장은 꾸준하게 성장할 것으로 예상된다. Grand View Research는 2020년에 세계 스마트미터 시장이 222억 달러에 이를 것으로 내다봤다. 2014~2020년 사이 연평균 9.8%의 양호한 성장세를 구가하면서 2020년 1억 6,550만 대에 이를 것으로 예측한다. 스마트미터는 양방향 커뮤니케이션과 시간대별 요금부과가 가능하고, 빠른 정전 감지 및 해결, Dynamic Pricing(수요에 따라 변하는 가격 정책) 등의 효용이 있어 각국 정부 차원에서 설치 계획을 갖고 있다.

맺음말 

Edison Electric Institute는 21세기 들어 전력산업의 ‘파괴적 도전’이 이루어지고 있다고 평하면서, 새로운 시장, 새로운 가치 네트워크, 비용 절감, 보다 개선된 제품과 서비스 등에서 기회가 열릴 것이라 전한다. 기존에 줄곧 강조되었던 에너지 효율과 분산형 발전에 더해 수요 영역의 관리 등이 변화의 주축을 이룰 것이라 덧붙이고 있다. 또한 기존 플레이어들이 과거의 중앙집중형 서비스 모델에 집착한다면 심각한 위협에 직면하게 될 것이라고 경고하고 있다. 

2012년부터는 기존 유틸리티 기업들의 ‘Death Spiral’에 대한 경고가 본격적으로 나왔다. 기존의 유틸리티 기업들이 지금까지 유지해왔던 사업모델이 장기적인 관점에서 미래를 보장받을 수 없다는 것은 독일의 사례에서 이미 현실화되고 있다. 

독일의 대규모 화력발전이 중심인 RWE는 2013년 설립 이래 최초로 적자를 발표했다. 다른 독일의 유틸리티 기업들도 최근 매출 하락을 겪으면서 곤혹을 치르고 있다. 태양광 및 풍력 발전의 확산과 관련 가격 정책 등 구조적 요인 때문이다. 

그러나 이미 선도적인 기업들은 신재생에너지 투자에 직접 나서거나, 새로운 사업모델의 적응에 열을 올리고 있다. 또한 많은 비 유틸리티 기업들이 전력산업의 경쟁에 뛰어들고 있다. 통신, 가스, 건설, 전자 등이 주력인 기업들이 참여 방식은 다르지만 각 지역별 정책 및 산업의 구조적 변화를 틈타 새로운 성장 동력을 찾고 있다. 지역 정부 차원에서는 신산업 육성은 물론 수출 확대 전략과 연계해 적극적으로 지원하고 있다. 

에너지 효율 향상과 신재생에너지 보급에 꾸준한 투자를 이어온 우리나라도 신재생에너지 융복합 사업 추진, 수요관리 시장 확대 등 청정 에너지 신산업 육성을 위한 잰걸음을 시작했다. 그러나 다른 나라에 비해 다소 늦은 감이 없지 않다. 내수 시장은 크지 않지만 글로벌 시장에서의 입지를 고려한다면 보다 전향적인 생각과 사업 전개 노력이 필요한 시점이다.

본 내용은 지면상의 이유로 재편집되었습니다. 

출처 : LG경제연구원 www.lgeri.com 

필자 : 김경연 책임연구원 

LG화학, 독일 최대 ESS 사업 배터리 공급업체 선정

LG화학이 독일 최대 ESS 구축사업의 배터리 공급업체로 선정됐다. 

이와 관련 LG화학은 최근 독일 신재생에너지 전문기업 에너기퀼레(Energiequelle GmbH)社의 ESS 구축사업의 최종 배터리 공급업체로 선정되었다고 밝혔다. 

이번에 LG화학이 수주한 ESS는 독일 최대인 10.8㎿h급으로, 해당지역의 약 2,000가구가 하루 동안 전력을 사용할 수 있는 규모다. 동사는 올해 말까지 독일 브란덴부르크(Brandenburg)주 펠트하임(Feldheim)에 구축중인 ESS에 리튬이온배터리를 공급하고, 내년 1분기까지 설치를 완료할 예정이다. 

펠트하임은 친환경 발전원만으로 전기와 난방 등에 사용하는 모든 에너지를 자급하는 곳으로, 전 세계가 에너지의 미래상으로 주목하고 있는 곳이다. 이번에 설치되는 ESS는 풍력, 바이오매스, 태양광 등 환경에 따라 불규칙적으로 생성되는 전기를 배터리에 저장했다가 안정화시켜 전력망으로 내보내는 역할을 하게 된다. 

LG화학은 이번 수주로 다양한 신재생발전원으로부터 생성된 전력을 동시에 저장해 관리하는 한층 진보된 실증 경험을 쌓게 되는 것은 물론, 세계적으로 확산되고 있는 신재생에너지와 ESS를 결합한 마이크로그리드 시장 공략에 한 층 유리한 고지를 선점하게 되었다. 도서지역이나 오지·사막지역이 많거나, 독일처럼 탈(脫)원전을 추진하는 여러 국가에서 마이크로그리드 도입을 적극 추진하고 있어, LG화학은 향후 이 분야에서 대규모 추가 수주를 할 것으로 기대하고 있다. 

미래를 선도할 10대 청정에너지 유망기술

5차 클린에너지장관회의 특별 세션에서 발표, 울릉도 자립섬 계획 눈길 

지난 5월 12일 서울에서 개최되는 제5차 클린에너지장관회의에서 회원국들의 의견을 모아 10대 청정에너지 혁신기술을 최초로 선정, 발표했다.  

CEM은 향후 10년 간 에너지시장의 변화를 선도할 유망 기술을 선정한 것으로 IEA 등 국제기구와 주요국 기술 로드맵을 기준으로 하여 23개 회원국 회람을 거쳐 최종 확정하게 되었다고 배경을 설명했다. 

이와 관련하여 윤상직 산업통상자원부 장관은 “이번에 선정된 10개의 기술은 최근의 기술적·정책적 추세가 잘 반영된 결과“라고 평가했다. 그는 “특히 중앙집중형 공급원에서 분산형 전원으로의 변화, 에너지 효율향상의 중요성, ICT와 융복합 추세 등 우리나라의 상황에서 시사하는 바가 커, 현재 수립하고 있는 ‘제3차 국가에너지기술 개발계획’에 이러한 기술적 추세를 반영하겠다”는 의사를 표명했다. 

한편, 회원국 청년층 대표들은 모의 CEM에 참가하여 클린에너지 사회의 지속을 위한 차세대 리더의 역할, 울릉도 에너지 자립섬을 위한 미래 방향 등을 주제로 창의적인 아이디어를 제시했다.  

모의 CEM은 클린에너지 미래에 대한 정책 방향을 정책 입안자에 한정하지 않고 세대와 계층을 넘어 공유하자는 차원에서 기획되었으며, 참석자는 에너지·국제관계를 전공한 대학생·대학원생으로 CEM 회원국의 추천을 받아 선정했다. 

모의 CEM, 다양한 정책 제안 관심 모아 

특히 에너지 자립을 목표로 하는 울릉도에 대해 모의 CEM 각국 대표들은 자국의 상황과 경험을 담은 다양한 정책을 제안하여 관심을 끌었다.  

울릉도 에너지 자립섬 계획은 외부와의 연계 없이 풍력·태양광 등 지역 내 잠재된 신재생에너지원을 최대한 활용하여 필요 전력을 생산하고 에너지저장장치(ESS), 마이크로그리드 구축을 통해 에너지를 안정적으로 사용하는 환경으로 조성하려는 계획이다. 

참가자들은 사전에 제공된 울릉도의 신재생에너지 잠재량, 한전이 검토 중인 기본 개념과 오스트리아·일본 등의 유사 사례를 바탕으로 다양한 아이디어를 제시했다. 

CEM은 한국 주도로 시작된 본 프로그램이 내년 멕시코에서 개최되는 6차 CEM에서도 지속하는 방안을 긍정적으로 검토하기로 했다. 

한편 TV 모니터의 고효율성을 평가하며 시상하는 SEAD(Super-efficient Equipment Appliance Deployment) Award에서 삼성전자(3개 부문), LG전자(1개 부문) 등 국내 기업이 모두 수상했다. 

윤상직 장관은 “소비효율 등급표시, 고효율 기기인증 프로그램 등 에너지효율 향상을 목적으로 한 정책을 꾸준히 진행해온 성과”라며 수상자들을 치하했다.

10대 혁신기술

(10 Breakthrough Energy Technologies)

1. HVDC: High Voltage Direct Current(고압직류)   

고전압의 AC전력을 DC로 변환하여 송전하는 기술로써 국가 간 전력연계, 대규모 풍력 연계, 양방향 네트워크 최적 운영 등 지원한다. HVDC는 미래 전력수요 급증 및 발전단가 상승에 대응한 동북아 국가 간 계통연계 및 대용량 신재생 발전단지 연계 기대되고 있다. 

2. Advanced energy storage system

생산된 전력을 전력계통에 저장했다가 전력이 가장 필요한 시기에 공급하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 안정된 전력수급, 피크 대응 및 타 에너지원의 출력 안정화뿐만 아니라, 차세대 에너지저장 기술 선도 및 에너지저장 실증을 통한 산업화 촉진 기대된다.

3. Advanced biofuels technology for transport

바이오매스, 폐기물 등의 자원을 생물학적, 화학적 전환기술을 적용하거나 저등급 석탄, 메탄가스 등으로부터 화석연료를 생산하는 기술이다. 가격 경쟁력 있는 수송용 바이오연료 개발을 통한 세계 시장 선점 및 내수시장 강화와 함께 수출 주도형 산업 육성할 수 있다.

4. Microgrid

소규모, 모듈화된 분산전원(DER)을 배전망의 일부 지역에 집중적으로 배치하여 이들 DER을 계획적, 통합적 제어로 통합하여 이를 주 전력망과 연계 혹은 독립운전이 가능한 전력-열-정보의 통합 네트워크이다. 지역적 에너지공급시스템 구축으로 전력계통과 연계하여 송변전 투자비 절감, 부하 평준화, 에너지 절약에 기여할 수 있다.

5. Utilization of CO2

이산화탄소를 화학적·생물학적 방법을 통해 화학소재 또는 바이오연료 등으로 전환 및 재활용하는 시스템이다. 화력발전소 등에서 배출·포집된 대량의 CO2를 유용물질로 전환하여 재이용함으로써 대규모 저장소 건설·운영의 한계를 보완해 미래 신시장 창출 가능이다.

6. Ultra-efficient solar power

연료감응, 집광형, 유기태양전지 등 기존 기술 대비 혁신적으로 효율을 높이면서도 제작단가가 낮은 초고효율 저가형 태양전지 기술이다. 초고효율화 및 저가화를 통한 장점을 바탕으로 향후 태양광 응용분야 확대 및 기술추격형에서 기술선도형 산업으로 전환 기대된다.

7. Advanced offshore wind turbine technology

해상풍력의 효율증대 및 비용절감을 위한 초대형 해상풍력 터빈개발 등 궁극적으로 발전단가를 최소화할 수 있는 기술이다. 신뢰도를 갖는 대형 풍력터빈의 도입으로 발전량 증대 및 유지비용 절감으로 발전단가 최소화 기대된다. 

8. Hybrid renewable energy system

다양한 신재생에너지 발전과 디젤 발전, 열병합 발전 등 기존 발전원들의 결합을 통해 에너지 효율, 경제성, 신뢰성을 높이는 기술이다. 신재생에너지 하이브리드 발전 및 열생산 기술의 확대를 통한 신재생에너지의 시장규모 확대 및 경제성 확보할 수 있다. 울릉도, 제주도, 필리핀, 몽골 등 국내외 지역별 실정에 맞는 맞춤형 시스템 모델 구축을 통한 우리나라 기술의 수출 산업화 촉진할 수 있다.

9. Internet of things(IoT) energy management system

에너지를 사용하는 모든 환경을 계측하고 분석하여 주변 설비·기기를 제어함으로써, 최소한의 에너지로 최적의 환경을 구현하는 기술이다. 건물, 산업 등 에너지 다소비 분야의 효율화를 통해 국가 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 새로운 에너지 절감 비즈니스모델 발굴을 통해 새로운 수요관리 산업 창출할 수 있다.

10. Advanced thermal storage

산업폐열, 지열, 태양열과 같은 열원 기반의 에너지를 다른 형태로 변환하지 않고 그대로 저장하여 용도에 따라 냉난방용 열원 공급 및 전력 생산에 활용할 수 있다. 태양열 이용 등의 불규칙적 환경조건을 보완하여 통합적 자원으로 사용함으로써 온실가스저감 등 친환경적인 에너지의 이용이 가능함에 따라 미래 발전 가능성 기대된다.

전기에너지 특허 및 시장정보

CIGS 박막 태양전지 기술동향 및 주요 부품소재 시장전망

CIGS 박막 태양전지 기술동향 및 주요 부품소재 시장전망

CIGS(CuInGaSe2) 태양전지는 종래 고가의 결정질 실리콘 태양전지를 대체하여 태양광발전의 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 저가, 고효율의 태양전지로 주목받아 왔다.

그러나 자국 정부의 막대한 지원에 힘입은 중국 업체들의 대규모 증설과 신규 시장 참입으로 공급과잉이 발발했으며, 이는 실리콘 태양전지 전체 벨류체인에 걸쳐 가격이 하락하는 결과를 야기했다.

그 결과, 2012년을 기점으로 CIGS의 모듈 가격이 c-Si를 앞서는 역전 현상이 발생했으며 향후 공급과잉 현상이 해소되는 시점까지는 가격 역전 현상은 지속할 것으로 판단된다.

CIGS의 대표적 장점인 ‘가격경쟁력’이 사라지면서 일부는 파산 혹은 사업부를 철회하였고, 일부는 인수&합병되는 상황에 이르렀다.

현재 상황만을 놓고 평가한다면 CIGS 시장은 다소 위축될 것으로 예상한다. 그러나 몇 가지 플러스 요인을 염두에 두고 시장을 재평가한다면, 향후에도 평균 20%를 웃도는 성장세를 보일 것으로 전망된다. 성장세를 이끄는 플러스 요인은 타 박막 태양전지와의 비교, 분석을 통해 유추해 볼 수 있다.

첫 번째. CdTe 태양전지의 경우, 독성물질로 분류되는 Cd(카드뮴)으로 인해 일부 국가에서는 설치가 제한되어 있다는 점이다. 이러한 제약은 효율 및 가격이 비슷한 CIGS에게 유리한 기회로 작용할 수 있다는 분석이다.

두 번째. DSSC 및 OPV 상용화의 지연이다. 효율적 측면에서는 CIGS와 비교해 다소 성능이 뒤처지는 것은 사실이나 투명성 및 유연성의 장점으로 인해 니치마켓 (모바일 충전지, Portable Charger 등)의 수요에 대응할 수 있는 제품이다. 그러나 안정성 및 신뢰성의 문제로 상용화가 지연되고 있으며 이는 곧 Flexible CIGS에 기회로 작용할 것이란 분석이다.

또한 현재의 결정질 실리콘 태양전지 공급과잉 현상이 완화되면, CIGS와의 가격 격차를 좁혀 다시금 가격경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망된다. 위 분석내용을 바탕으로 2015년 CIGS 박막 태양전지의 생산량은 3GW를 우회할 것으로 전망되며 시장 규모는 32억USD에 이를 것으로 예상한다.

리튬이차전지 전력저장장치(ESS) 기술이슈 및 시장 분석

ESS 시장에서 리튬이차전지는 얼마나 시장을 차지할 것인가? 2012년도 전 세계 ESS용 리튬이차전지 사용량은 243MWh에 이르러 $414million 규모의 시장을 형성하였다. 사용된 리튬이차전지 중 62MWh는 수용가용 ESS에 적용되었다. 2012년은 일본에서 가정 및 법인용 ESS 보조금 정책이 시행된 첫 해다.

현재 ESS용 리튬이차전지는 보조금을 중심으로 하는 수용가용 시장과 실증 사업을 중심으로 하는 전력망 시장에서 적용되고 있다. 미국을 비롯하여 일본, 유럽 그리고 중국에서의 대규모 전력망의 리튬이차전지가 채용된 ESS 실증 사업이 활발히 전개되고 있는 상황이다.

미국 DOE가 실시하는 실증프로젝트로는 2011년부터 전체 실증사업 건수의 과반수가 리튬이차전지를 채용한 ESS로 이루어지고 있다. 중국의 리튬이차전지 업체들을 중심으로 한 ESS 실증사업도 큰 규모로 전개되고 있다. 한국에서는 제주도의 스마트그리드 실증단지에서 ESS 프로젝트들이 진행됐다. 독일은 올해부터 가정용 ESS 보급사업을 시작한다.

전 세계적으로 에너지 저장 산업은 빠른 속도로 성장하고 있으며 기술적으로 리튬이차전지는 응용시장에서 가장 많이 사용될 솔루션으로 검토가 한창이다.

UHD TV Makers' Market Strategy Analysis

SNE리서치가 2013년 3월 이후 조사 영역을 태양광 및 에너지 영역에서 Display 영역으로 확장하면서 첫 번째 조사 보고서인 UHD TV market Insight(2011~2016)를 5월 초에 출간하였으며 2013년 8월까지의 UHD TV 시장환경 변화, 제품(Panel, Set) 및 기술동향 등을 다각도로 조사/분석하여 고객들에게 적기에 제공하고자 작성한 2nd Version이 “UHD TV Makers' Market Strategy Analysis(2013~2016)”이다.

2013년 1월부터 8월까지의 LCD Maker들의 UHD TV Panel Shipment 실적은 1,144K대로 TV Panel Shipment 전체에 대한 침투율은 0.8%이며 M/S는 한국 4.7%, 일본 0.6%, 대만 81.4%, 중국 13.3%로 대만 및 중국 Panel업체들이 주도하고 있으며 특히 8월 Panel Shipment부터는 월 353K대로 급증하고 있어 년 Shipment 예상치인 2.6M대에 근접할 것으로 예상한다.

UHD TV Set 판매도 중국을 중심으로 확대되고 있으나 대만 및 중국업체들의 M/S 확대를 위한 공격적인 정책으로 인하여 품질 및 가격 면에서는 저사양(60Hz) 및 저가 위주로 구성되어 있으나 품질과 가격경쟁력을 갖춘 한국, 일본업체들의 Line up 확대 및 적극적인 가격정책으로 인하여 UHD TV Market의 Mainstream은 조만간 재편될 것이며 시장 세분화가 진행될 것이다.

2013년 9월 6일~11일 독일 Berlin에서 개최된 IFA SHOW의 UHD TV Trend는 대형화(LCD: 110", 98", 85", 65" 등, OLED: 77", 55") 및 Curved Design(55", 65") 채용 등이며 UHD 기술 적용이 어려운 OLED TV에서도 삼성전자의 55" UHD OLED TV, LG전자의 77" UHD OLED TV가 전시되었다. SNE리서치의 예측대로 UHD TV시대는 보다 가속화되고 있음을 전시회는 말해주고 있다.

UV LED 핵심 특허분석 및 시장전망

최근 UV LED의 고효율화, 고출력화가 진전되면서 수은형 Lamp를 빠르게 대체하면서 새로운 용도로 개발도 여러 방면에서 이뤄지고 있다. 이는 기존에 주로 사용되는 Hg Lamp에 비하여 UV LED를 이용한 자외선 광원이 아래와 같이 많은 장점을 갖추고 있기 때문이다.

이러한 장점을 바탕으로 UV LED 제품이 기존 수은 UV Lamp를 빠르게 대체할 전망이다. UV 경화기와 위폐 감별 분야는 이미 많은 부분에서 대체가 이루어지고 있으며 의료용, 농업용 등으로는 현재 기술개발을 진행하고 있고 일부 시제품들이 출시되고 있다.

이에 따라 UV Lamp 내 차지하는 비중이 빠르게 상승할 것으로 전망된다. UV LED 비중은 2012년 11% (53M$)에서 2018년 62%(521M$)에 달할 것으로 예측된다.

그러나 현재 UV LED 광원은 AlN 계 물질사용에 따른 고품질 박막성장의 어려움, 소자제작 공정기술 미개발 및 자외선 LED용 패키지 소재 부재 등으로 인한 자외선 LED 소자의 낮은 광출력으로 인하여 아직 개선되어야 할 부분이 많이 있으나 최근 많은 업체들이 UV LED에 참여하면서 기술개발 속도가 빨라지고 있다.

이에 SNE에서는 UV LED에 대한 핵심기술별, 주요 Application 별로 핵심특허 분석하였다. 이번 보고서에서는 2013년 6월까지 발행된 한국, 미국, 일본, 유럽의 UV-LED 분야의 특허를 대상으로 모집단 3,563건 중 1,326건의 유효특허를 선별하여 분석하였다. 이를 통해 UV-LED 분야의 특허출원 동향과 관련 핵심특허를 살펴보는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

이러한 특허정보의 활용을 통해서 UV LED 관련 선행기술 및 선행기술의 문제점, 관련기술의 흐름, 새로운 Idea의 발굴 및 문제점에 대한 해결방안 등에 대한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 또한 제3자 권리범위 확인을 통하여 사전에 특허분쟁을 예방하거나 대비할 수도 있으므로 UV LED 사업 및 기술개발에 많은 도움이 될 수 있을 것이다.

최신 셰일가스 시장전망 (2012~2035)과 산업 파급 효과

현재 셰일가스 개발이 가장 활발한 미국의 입장에선 고용창출과 경제성장의 기회이다. 미국 내 셰일가스 개발에는 시추 공사, 파이프라인 건설, 생산 설비 설치 및 작동에 많은 노동력이 필요하다. 대규모의 천연가스 생산으로 인한 가스값 및 원자재 가격 하락으로 천연가스를 사용하는 산업체에는 가격 경쟁력을 확보할 기회가 되고 있다.

셰일가스 생산으로 인해 미 주정부와 연방정부의 세금과 로열티 수입이 늘고 셰일가스전이 있는 토지주에게 역시 로열티와 보너스 지급으로 인한 경제활동의 증대 기회가 될 것이며 이러한 정부의 수익은 공공 서비스를 향상하는데 기여할 것이다.

그러나 최근 몇 년간 북미 천연가스 가격이 하락하면서 셰일가스 개발이 다소 주춤하는 양상을 보이고 있다. 이미 한국보다 먼저 기업 M&A, 자산 인수 등 셰일 자원에 대규모로 투자했던 일부 메이저사들은 투자 시점에 따라 손실을 보고 있다.

또한 앞서 언급한 바와 같이 셰일가스 개발을 둘러싸고 환경적 안전성에 대한 논란이 커지고 있으며 수자원 확보 문제, 생산 감소율 관리 문제 등 전통 자원 개발에서 볼 수 없었던 다양한 리스크가 확인되고 있다.

하지만 이런 리스크가 존재함에도 셰일가스 자원에 대한 전 세계의 관심이 여전히 뜨거운 것은 셰일가스가 가지고 있는 잠재력 때문이다. 개발 전망과 관련해서 언급되는 여러 비관적 요소들은 대부분 셰일가스 개발 자체를 불가능하게 만드는 요소가 아니라 개발 시점을 다소 지연시키는 요소라고 볼 수 있다.

향후 셰일가스 개발 붐이 북미를 넘어 전 세계적으로 확산한다면 막대한 자원량으로 인해 자원 개발 분야뿐만 아니라 셰일가스와 밸류체인을 형성하고 있는 제조업, 석유화학, 플랜트, 철강 등 산업 전 분야에 막대한 영향을 미칠 것이다.

따라서 셰일가스 자원이 없는 한국은 다음 세대의 핵심 자원이 될 가능성이 있는 셰일가스 자원을 효과적으로 확보하기 위해서 더욱 장기적인 안목을 가지고 신중하고 체계적인 방법으로 접근해 나가는 전략이 필요하다.

유럽 바이오매스 및 바이오가스 전력 시장 기회

2020년까지 유럽은 신재생 자원을 통해 20%의 전력 생산을 목표로 하고 있다. 이는 바이오매스와 바이오가스 전력 시장을 유지하는 데 큰 역할을 하고 있다. 하지만 석탄을 바이오매스로 대신하는 발전소를 전환하는 새로운 물결에 힘입어 바이오매스와 바이오가스 설치 용량이 확대되더라도, 전년과 비교해 매출 증가가 줄어들 것으로 보인다.

프로스트 앤 설리번 한국지사가 발표한 ‘유럽 바이오매스 및 바이오가스 전력 시장 기회 보고서(Opportunities in the Biomass and Biogas Power Market in Europe, http://www.energy.frost.com)’에 따르면, 2012년 해당 시장 수익은 33억 3천만 유로를 기록했고, 2017년에는 37억 7천만 유로에 달할 것으로 예측됐다.

프로스트 앤 설리번 에너지&환경 산업부의 아쉐이 압하이(Ashay Abbhi) 연구원은 “대규모 발전용 자원으로 자본 수요가 낮은 바이오 전력 발전소의 선호도가 점점 높아지고 있다. 효율성과 긴 작동시간, 안전성 등 이들이 가진 장점들에 힘입어 다른 신재생 에너지 발전 자원들보다 인기가 더 높아지고 있다”고 설명했다.

유럽이 2020 목표를 달성하기 위해서는 바이오매스와 바이오가스 발전의 진보가 필수적이지만, 경제 불황이 시장 확대에 걸림돌이 되고 있다. 유럽 국가들은 바이오매스와 바이오가스를 이용해 발전하는 데에 대한 보조금을 삭감하거나 중단시켜, 발전소의 장래를 어둡게 하고 있다.

꾸준한 원자재 지원이 어렵다는 점 역시 걸림돌이 되고 있다. 높은 수요를 요구하는 고객들은 더 큰 비용을 지불해서라도 자신들의 발전소 운영에 차질이 생기는 것을 원하지 않는다. 이는 다시 수익에 크게 영향을 미칠 원료와 장비 가격 상승을 유발하는 악순환을 발생시키고 있다. 여기에 정부 인센티브 제도 철회가 더해져 시장 성장을 더욱 약화하고 있다.

압하이 연구원은 “기술 개발에서 정부 지원이 필요한데, 꾸준한 혁신이 자본 지출을 줄여줄 수 있기 때문이다. 현재로썬 바이오 발전소 건립보다는 더 적은 투자금이 필요한 석탄 발전소에서 바이오매스 발전소로의 전환이 가장 강력한 시장 트렌드이다”라고 말했다.

앞으로 독일, 영국과 같은 국가들에 장악된 서유럽 바이오 전력시장에서 중앙 및 동유럽 시장으로 성장 기회가 옮겨질 것이다. 특히 이 지역에서 폴란드가 핫스팟이 될 것으로 기대된다.

<출처: 프로스트 앤 설리번 인터내셔널>