[에너지데일리 변국영 기자]

▲태양광

2025년 기술수준 92% 까지 끌어올린다

2014년 82.8%인 기술수준을 2025년 92% 까지 끌어올린다는 목표다. 2035년 신재생에너지 중 태양광 비중 목표 14.1% 달성에도 기여할 전망이다.

세계 태양광시장은 최근 5년간 연평균 40% 이상 폭발적인 성장을 했고 앞으로도 연평균 8% 성장이 예상되고 있다. 특히 태양광발전은 발전원가의 가격경쟁력 확보를 위한 저가·고효율 태양전지 개발 경쟁이 본격화 되고 있다.

이런 가운데 규모의 경제를 갖춘 중국업체의 시장 선점으로 우리나라는 가격경쟁력 열세뿐만 아니라 미래 신산업 창출이 가능한 비즈니스 모델마저 부족한 상황이다.

이를 타개하기 위해 중국 중심의 저가시장을 극복하고 고부가가치 제품 개발로 미래산업을 육성한다는 전략이다. 태양광 가격경쟁력 확보를 통해 보급을 확산하고 분산발전 확대에 적용할 수 있는 태양광 모듈을 다양화할 방침이다.

50∼100MW 태양광발전으로 낮은 발전단가를 확보한다. 발전단가를 2025년 100원/kWh에서 2030년 70원/kWh까지 낮춘다는 목표를 세웠다.

도시맞춤형 차세대 건물태양광발전을 확대해 모듈 효율(창호형)을 2025년 8%에서 2030년 10%까지 높인다.

시장 경쟁력을 확보하기 위해 소재·부품·장비의 공급 체인을 강화해 산업기반을 확보하는 동시에 보급 및 해외 환경 맞춤형 실증을 지원하게 된다.

맞춤형 비즈니스 모델 맞춤형·친환경에너지타운과 개인용 웨어러블 및 이동수단 등 이머징 마킷을 공략하고 차세대 분야인 유기 태양전지와 페로브스카이트 태양전지의 효율 및 내구성을 향상시켜 조기 상용화를 추진한다.

이와 관련 5개 전략과제가 추진된다. 우선 화력발전 단가 이하의 혁신적 중대형 태양광 발전이다. 태양광 발전단가를 화력발전 단가 이하로 달성하기 위한 혁신적 셀, 모듈, 시스템기술이 개발된다.

친환경 도시맞춤형 차세대 건물 태양광발전은 전력수요가 집중된 도심 건축물의 외벽, 지붕, 창호 등에 도심환경에 최적화된 차세대 태양광 기술을 접목해 전력 생산 및 이용을 극대화하는 맞춤형 분산발전 기술이 개발된다.

마이크로 프로슈머형 태양전기도 개발된다. 야외, 레저, 등반, 이동, 수송 등 전력망 연결이 곤란한 곳에서 개인 및 소규모 친환경 이동 전력원으로 사용할 수 있는 태양전지다.

기존 태양전지의 성능, 가격 및 응용 한계를 극복해 초고효율화, 초저가화 및 대량 보급이 가능한 한계돌파형 차세대 태양전지가 개발된다.

대규모 전력소비에 대한 효율적인 에너지 공급 및 소비를 이끌어내는 태양광 기반의 에너지자립시스템 구축 및 태양광단지 운영기술 개발이 추진된다.

▲풍력

부품 및 시스템 가격 인하·트랙레코드 확보

기술수준을 2014년 72.5%에서 2025년 87%까지 끌어올린다. 2035년 신재생에너지 중 풍력 비중 18.2% 달성을 위한 것이다.

세계 풍력시장의 연간 성장률은 2020년까지 11∼13%로 예상되고 EU와 중국이 최대시장으로 전망된다. 해상풍력은 유럽을 중심으로 보급이 확산되고 있고 부유식 풍력 및 운영·유지보수에서 사업 기회가 열린 것으로 예상된다.

이런 가운데 우리나라는 국내 부품사의 독자적 부품 개발과 국가 차원의 실증 인프라 미구축, 협소한 내수시장으로 사업화가 지연되고 있다.

이를 극복하기 위해 부품·시스템 가격 인하와 트랙레코드 확보로 산업경쟁력을 강화하고 국내·외 풍력단지 유지보수·운영을 최적화하는 동시에 6∼8MW급 대형 풍력발전기술 확보로 수출기반을 마련한다는 계획이다.

ICT 통합운영·유지보수 플랫폼 개발 및 실증을 통해 유지보수 비용을 2025년 10.4원/kWh에서 2030년 9.9원/kWh으로 낮춘다는 목표다. 해상용 대용량 풍력발전시스템 개발 및 실증을 통해 2025년 발전기 가격도 12억원/MW까지 내릴 방침이다.

부품산업 생태계 강화를 위해 취약한 국내 공급 체인을 구축하고 부품 국산화로 시스템과 가격경쟁력을 확보키로 했다.

ICT를 활용한 풍력발전단지 유지·보수 및 운영 최적화를 통해 단지운영의 효율성을 강화할 수 있도록 디지털 플랫폼이 구축된다. 대형화 추세 및 신개념 해상풍력 시장 확대에 대응하기 위한 시스템 개발도 추진된다.

이와 관련 4개 전략과제가 추진된다. 풍력단지 유지·보수, 운영 최적화 및 비용 저감을 위한 ICT 플랫폼 개발 및 실증이 이뤄진다.

해외 8MW급 이상 해상풍력발전기 사업화 대응을 위한 대용량 풍력발전기가 개발되고 국내 풍력발전기 가격경쟁력 확보를 위한 핵심 부품의 국내 생산 및 공급망 체계가 만들어진다. 시장 형성 초기단계인 부유식 해상풍력의 경쟁력 확보를 위해 5MW급 이상 부유식 해상풍력발전 기술이 개발된다.

▲수소·연료전지

글로벌 연료전지 기반기술 확보로 상용화 단축

기술수준을 2014년 73.6%에서 2025년 90%까지 끌어올린다는 야심찬 계획이 추진된다. 2029년 신재생에너지 발전량 중 연료전지 발전량을 9.7%까지 올리고 2025년까지 수소차 10만대, 수소충전소 210기 보급을 달성하는 중추적인 역할을 할 것이다.

연료전지 시장은 고정형(건물, 발전용) 연료전지가 80%를 점유하며 시장을 주도하고 있다. 2030년에는 수송용 연료전지가 급성장할 것으로 전망된다. 각국의 연료전지 시장은 정부정책에 좌우되고 있는데 발전용은 미국과 한국, 건물용은 일본이 세계시장을 선도하고 있다.

수소분야는 효율·내구성 향상으로 가격경쟁력을 확보하고 실증 경험 축적 및 수소 인프라 구축으로 향후 시장 선점이 필요한 상황이다. 국내 기업들의 시스템 기술은 선진국 수준에 도달했으나 소재 및 부품 관련 원천기술은 다소 미흡한 상황이다.

이런 가운데 글로벌 경쟁력을 보유한 연료전지 기반기술 확보로 상용화 시기를 단축하는 것이 중요하다. 전력·수송·건물용 연료전지의 저가격·고효율 성능을 확보하고 수소 제조·저장·수송과 충전소 보급 등 인프라를 구축이 추진된다.

차세대 고효율 연료전지 개발로 그리드 패리티 달성하게 되면 발전효율은 2025년 62%에서 2030년 70%까지 올라 갈 것으로 기대하고 있다. 수소경제 조기 실현을 위한 수소공급망 기반을 확보하면 수소충전소는 2025년 210기에서 2030년 520기로 늘어날 전망이다.

발전단가를 내리고 내구성 강화로 높은 가격과 짧은 수명 등 시장경쟁력 저하를 극복하기로 했다. 목표시장 맞춤형 현지 실증을 강화하고 저가의 수소 제조·저장·운반 기반시설을 구축함으로써 시장 진입을 단축한다는 계획이다.

이와 관련 5개 전략과제가 추진된다. 그리드 패리티 달성을 위한 차세대 고효율 연료전지 기술이 개발된다. 발전용 연료전지의 전기효율 향상과 차세대 연료전지 개발 및 운전 최적화 시스템 개발과 실증이 이뤄진다.

건물형·분산전원용 연료전지에 IoT 기술을 접목해 통합 운영 및 에너지 효율을 최적화하는 차세대 전력망기술이 개발된다. 에너지 효율 향상 및 발전단가 저감, 안정적 에너지공급을 위해 연료전지와 재생에너지 발전시스템이 융합된 시스템이 개발된다.

부생수소, 화석연료 및 재생에너지 기반의 저가 수소공급 기술과 고효율, 수소 저장 및 운반기술, 수소 안전 기술 등 수소경제 조기 실현을 위한 수소공급망 기반기술 개발이 추진된다. 발전용 저온작동형 원천기술, 건물용 고효율·장수명 소재 및 부품 원천기술, 장수명 수송용 원천기술, 수소 생산·저장 원천기술, 고에너지 밀도의 휴대용 연료전지 원천기술 등 한계돌파형 연료전지 원천기술이 개발에 힘을 쏟을 방침이다.

▲바이오

부족한 바이오매스 자원 문제 해결 ‘관건’

목표는 기술수준을 2014년 73.3%에서 2025년 87%로 올리는 것이다. 이 목표가 실현되면 바이오에너지 생산량 6840만TOE를 달성할 것으로 기대된다.

재생에너지 중 바이오에너지 세계 시장 규모는 2030년 52.2%를 차지하고 수송용 바이오연료 중심으로 성장할 것으로 전망된다. 선진국은 연료혼합의무제(RFS)로 바이오에너지 의무사용화 목표를 올리고 고형 바이오매스를 이용한 전력 생산을 확대하고 있다.

우리는 국내에 부족한 바이오매스 자원 문제를 해결하고 다양한 유형의 바이오매스 발굴로 바이오에너지 시장을 확대할 필요가 있다. 미국의 경우 조류 기반 바이오연료에 350만 달러, 차세대 바이오연료에 600만 달러를 지원하고 있다.

바이오연료 다양화 및 생산단가 저감으로 가격경쟁력을 확보하는데 중점을 두고 있다. 화석연료를 대체하는 탄소중립 바이오공정을 국산화하고 바이오 발전플랜트 기술로 바이오에너지 경쟁력을 확보한다는 전략이다.

다양한 바이오 원료인 옴니매스를 확보하고 생산함으로써 2025년 생산단가를 500원/kg으로 낮추는 한편 기존 수송인프라 활용이 가능한 바이오연료를 생산함으로써 연료가격을 2025년 600원/L, 2030년 500원/L으로 낮춘다는 계획을 세웠다.

해양기반 미세조류와 고형 바이오매스 등 바이오연료 대량생산으로 경제적, 기술적 요인을 해결하고 기존 에너지그리드 활용을 극대화하고 에너지 생산뿐만 아니라 고부가가치 화학제품을 동시에 생산한다는 것이다. IT-BT 기반의 엔지니어링 기술로 동남아 시장에 진출하고 신재생 전력을 이용한 이산화탄소 전환 바이오에너지 생산을 효율화 할 계획이다.

이와 관련 재생에너지의 원료로 사용 가능한 탄소 활용 옴니매스의 생산 및 전환 기술이 개발된다. 도시 내에 바이오에너지 생산·공급시스템을 구축하고 에너지공급망과 연결해 바이오에너지를 분산에너지원으로 활용하게 된다.

바이오매스를 직접 연료원으로 활용하는 동시에 폐기물 발생을 최소화하는 청정에너지화 기술 개발이 추진되고 기준 석유계 수송연료 관련 인프라에 사용 가능한 탄소 중립 바이오연료의 생산과 공급 기술이 개발된다.

국내 석유 중화학제품 생산·보급·활용 인프가와 연계돼 청정제품 생산이 가능한 탄소 무배출 바이오화학 공정 기술이 개발되고 태양광, 풍력 등 재생에너지 생산시설과 연계된 생물반응시스템을 활용, 이산화탄소를 고효율로 전환해 에너지와 화학제품을 생산하는 탄소 자원화 기술 개발에 역량을 집중할 예정이다.