전기산업 재도약한다


에너지자원 융합 분야와 신재생에너지 분야가 집중 육성될 전망이다.
정부에서는 에너지 R&D 사업에 총 1조 36억원 규모를 지원해 에너지 산업의 기술혁신과 신성장동력을 확보한다는 계획이다.
구체적으로는 에너지 자원분야 융복합 기술 개발, 신재생에너지의 핵심기술 개발 및 상용화, 전력/원자력설비의 안정성과 효율향상 등에 집중 투자할 예정이다.

에너지 산업의 기술혁신과 신성장동력 확보를 위해 올 한해 총 1조 36억원 규모의 예산을 지원한다. 정부는 올해 에너지 R&D 예산 중 기술개발 6,798억원(67.7%)은 에너지 자원분야 융복합 기술 개발, 신재생에너지의 핵심기술 개발 및 상용화, 전력/원자력설비의 안정성과 효율향상 등에 집중 투자할 예정이다.



이 중 에너지 자원융합 분야(1,807억원)에서는 온실가스 감축 잠재량이 크고 조기 적용이 가능한 에너지 다소비 기기와 공정·건물 등의 효율 향상기술, 타 산업과 결합된 기술융합형기술, 가스안전 고도화기술, CCS 기술 등의 상용화 및 핵심기술 확보에 주력 한다.
신재생에너지 분야(2,162억원) 가운데 태양광, 풍력 등 산업화에 도달한 분야는 세계 시장 선점을 위한 상용화 기술개발에 주력하고, 내수시장 창출 및 보급 잠재력이 큰 연료전지, 바이오·폐기물 등의 분야는 핵심기술 확보에 주력한다.
또 전력산업 분야(907억원)에서는 전력망 안정성과 효율성을 높이기 위한 전력계통 고도화 및 대규모 분산전원 연계기술 개발을 강화하고, 스마트그리드 비즈니스 모델 창출과 연계된 핵심기술과 핵심부품·소재 등 요소기술개발을 적극 지원할 예정이다. 원자력분야(963억원)에서는 토종 신형 원전의 사업화 촉진과 혁신적 안전성 향상, 원전설비의 신뢰성 제고와 방사성 폐기물 저감 등을 위한 친환경 기술개발 등 원전의 글로벌 경쟁력 제고 및 안전성 강화를 위한 기술개발을 중점 추진한다.
지식경제부는 에너지 기술개발 예산 6,798억원 중 1,180억원을 ‘신재생에너지 기술’ 17건, ‘에너지 효율향상 기술’ 12건, ‘원전 안전 관련 기술’ 5건과 ‘전력계통 고도화 및 분산전원 연계기술’ 7건 등 신규 중장기 과제지원에 투입할 계획이다. 이와 함께 시장의 시급성과 수요자의 요구를 반영하고 중소·중견기업 육성을 위해 핵심부품·소재 등의 개발을 지원하는 Supply-chain* 구축사업 등 단기 신규 과제에 737억원을 지원한다는 방침이다.

* supply-chain 육성 : 에너지 산업에 대한 분석결과를 바탕으로 정부 지원이 필요한 분야(핵심부품 소재, 국산화율이 낮은 분야 등) R&D 과제를 발굴·지원함으로써 에너지 산업의 경쟁력을 강화

아울러 에너지 기술개발과 에너지 산업의 기반을 강화하기 위해 기업 맞춤형 에너지 전문인력 양성에 403억원(신규지원 24억원/10건)을 투입하고, 이를 통해 에너지 기업이 필요로 하는 인증인력(기업이 요구하는 20∼30학점 과목이수 및 현장실습 등 조건을 충족한 학생) 1,200여명(학사 750명, 석박사 450명), 산업전문인력 4,000여명의 인력이 양성될 것으로 기대된다.
또한 미국, EU 등 선진국과 중동, 아프리가 등 자원 부국, 개발도상국과의 에너지 국제 공동개발과 국제협력에도 204억원의 예산을 투입하게 된다.

에너지 자원융합 분야

에너지 자원융합 분야는 산업용 수용가 ESS 구축 및 운용 실증에 관한 연구, 고기능성/능동형 건물 외피시스템 개발 및 신소재 개발, 국제표준 기반의 스마트 가전 에너지 절감 관리 시스템 개발, 폐자원(슬러지, 폐액, 스크랩 등)의 습·건식 복합 회수 공정을 통한 주석의 재자원화 기술 개발로 세분된다.



먼저 산업용 수용가 ESS 구축 및 운용 실증에 관한 연구에서는 실증 사이트 구축 및 운영을 통한 데이터 수집과 분석으로 ESS 최적발전 계획을 수립하고 산업용 수용가 ESS 최적운영용 EMS/PMS 개발, 무효전력보상을 통한 역률개선기능을 갖는 전력변환장치(PCS)를 개발하고 ESS용 배터리 전극 설계 요소 최적화 기술 및 BMS 관련 기술을 개발한다.
이렇게 함으로써 국가 최대 전력수요난 해소 및 수요관리 정책에 부응할 수 있는 기술 및 인프라를 개발하고 전력저장시스템 응용 비즈니스 모델 개발 및 상용화, 2030년 44,447개의 일자리를 창출(2015년 3,014명 예상)할 것으로 기대된다.
고기능성/능동형 건물 외피시스템 개발 및 신소재 개발에서는 당면 수요기술인 커튼월 시스템, 생활밀착형 신수요 신소재 고도화 기술인 단열필름, 환경부하 통합 저감을 위한 친환경 단열재 기술개발을 지원한다.
이로써 2013년 개정된 에너지/친환경 성능 인증/인정제도(에너지절약설계기준, 에너지효율등급, 녹색건축인증제 등) 및 2012년 시행된 창호 에너지 소비효율등표시제도 등에 능동적으로 대응하고, 2015년 이후 신성장동력으로서 고효율 단열필름 시장을 선점할 것으로 판단된다.
또 국내 에너지 소비 중 건물 냉난방 에너지 1,556TOE /년 절감(14,481 CO2/년 감축효과)에 따른 1,367백만원의 에너지 수입대체효과가 있다.
국제표준 기반의 스마트 가전 에너지 절감 관리 시스템 개발에서 말하는, 스마트 가전 에너지 절감 관리 시스템은 기존의 가전기기 자체의 효율향상을 통한 에너지 절감에, 상황에 따른 자율적이면서도 효과적인 운영 기술을 통해 추가적인 효율향상을 기할 수 있는 기술이다.
스마트 가전기기에 의한 소비전력 및 대기전력 절감을 위해 다중 에너지 소비환경과 사용자 중심 클라이언트 시스템과 연계한 국제표준 기반의 에너지 절감/차단 관리 시스템의 개발을 지원한다.
이로 인해 실제 가정생활에서의 에너지 관리 서비스, 지능형 대기전력 차단 서비스 등을 통해 전기에너지 이용량을 15% 이상 절감하여 결과적으로 가정에서는 전기료를 절감하고 국가적으로는 전력 예비율 증가에 따른 블랙아웃(Black-out) 위험 감소와 온실가스 저감 등의 파급효과가 기대된다.
또 스마트 가전 에너지 절감 관리 시스템의 국내표준뿐만 아니라 국제표준화 추진으로 세계 시장 선점이 가능할 것으로 기대된다.
폐자원(슬러지, 폐액, 스크랩 등)의 습·건식 복합 회수공정을 통한 주석의 재자원화 기술 개발에서는, 에너지·환경, 수송시스템, IT, 복합 신산업의 핵심 원소로 활용되고 있는 주석은 차세대 디스플레이에서 인듐을 대체할 핵심 소재로 부각되고 있다.
주석은 매장량이 편중되어 있고 가격 변동 폭이 크며(2002년 대비 2012년 약 574% 증가) 국내 수요량은 17,000톤 정도이며, 99% 이상 수입에 의존(2011년)하고 있다.
이런 특성을 지닌 주석의 재자원화 기술 개발로 친환경, 저비용 기술의 상용화를 통해 선진 외국 대비 비교 우위의 기술력과 지적재산 확보 및 기술의 수출이 가능할 것으로 보이며 국내 발생 폐자원을 100% 회수헤 소재화할 경우 1,000억원/년의 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 본다.
또 주석화합물(유기산 주석) 양산 시에는 내수 약 50억, 수출 약 500억 규모의 효과를 기대할 수 있다.

신재생에너지 분야

신재생에너지 분야는 크게 태양광, 풍력, 바이오로 나누고 태양광에서는 서비스 환경 맞춤형 태양광 특수 발전시스템 개발을, 풍력에서는 500MW 이상급 초전도 발전기 개발을, 바이오에서는 미활용 폐유지의 바이오디젤 전환 핵심기술을 개발한다.
먼저 서비스 환경 맞춤형 태양광 특수 발전시스템은 일반 환경 이외의 수상/사막 등과 같은 악조건의 특수 환경에 적합한 태양광발전 시스템의 필요성이 증가하고 있으며, 수요자의 요구사항에 부합되는 비즈니스 모델 개발이 요구됨에 따라 해당 지역/환경에서 발전성능이 향상된 태양광 특수 발전시스템을 개발하고 해당 시스템의 표준, 인증을 제안한다.
이로써 악조건에서 운영되는 태양광발전 시스템의 성능 향상과 장기적인 신뢰성 확보가 가능하며 수요자 요구의 비즈니스 모델 창출로 효과적 에너지 생산과 비용 절감, 그리고 세계 시장에서 경쟁력을 확보할 수 있다. 또한 관련 부품 개발을 통해 신규 사업 창출 및 주변 산업의 동반 성장으로 해당 산업의 활성화가 기대된다.
풍력에서는 풍력용 5MW 이상급 초전도 발전기를 개발한다. 초전도 발전기는 기존 발전기 대비 무게 및 부피 저감이 가능하고 전력효율 특성이 우수하여 향후 초대형 풍력터빈이 적용될 해상풍력 시장에서 큰 강점이 있다.
이에 초전도체 및 극저온 핵심부품 개발, 시스템 설계 및 해석기술, 고정밀 가공기술, 시스템 조립기술 및 신뢰성 평가 기술을 제안한다. 초전도 발전기는 풍력발전 시스템의 무게 및 부피 감소가 가능하여 운송 및 설치비용을 절감할 수 있으며, 우수한 전력효율 특성을 나타내어 초대형 해상풍력 시스템에 적용 시 경제성을 확보할 수 있다.
해상풍력 시장은 최근 5년간 연평균 80% 이상 초고속 성장 중이며, 향후 세계 시장을 선점키 위해서는 부품 및 시스템의 경량화 등 해상 설치의 한계를 극복할 수 있는 기술개발과 전력 생산을 극대화할 수 있는 기술개발이 중요하다.



바이오에서는 미활용 폐유지의 바이오디젤 전환 핵심기술을 개발한다. 식용 원료 기반의 바이오연료 생산으로 곡물가격이 상승하였고, 식량 부족 문제가 발생하게 됨에 따라 비식용 원료의 활용 필요성이 증가하고 있다.
특히 보급이 활성화된 바이오디젤 원료를 대체하기 위해 세계 각국에 풍부하게 존재하는 미활용 폐유지(동물성 유지, 폐식용유 등)를 활용한다.
기존의 액체 촉매 이용 공정 또는 지방산 제거 공정과 달리 지방산과 유지를 동시에 바이오디젤로 전환하는 경제성 있는 고체 촉매 기술을 적용하여 액상 촉매 사용 시 발생하는 폐수와 공해물질을 저감할 수 있고, 미활용 저급 유지 원료를 바이오디젤 생산 원료로 이용함에 따라 경제성을 확보할 수 있다.
또 세계적으로 미활용 원료의 활용 극대화를 위한 관심과 투자가 증가하고 있으므로 원천 핵심기술 확보 시 플랜트의 전략적 수출 산업화가 가능할 것으로 기대된다.

전력산업 분야

먼저 슈퍼그리드(Super Grid) 적용을 위한 멀티터미널(Multi-terminal) HVDC 및 UHVDC 가공 송전 기술을 개발한다.
멀티터미널 HVDC는 다수의 전압형 HVDC를 이용하여 대규모 전기를 기존 AC 전력계통 대신 새로운 DC 전력계통망에 연결하는 차세대 송전 구조로, 현 단계에서 실용화에 가장 가까운 적용 분야는 대규모 해상풍력단지와 AC 전력계통과의 상호 연계이다.
멀티터미널 HVDC는 국가 또는 대륙간 서로 다른 계통을 대용량 HVDC를 통해 연결하는 슈퍼그리드의 핵심기술로 이를 활용하여 복수의 대규모 해상풍력 상호 연계, 다양한 신재생에너지원의 하이브리드 발전 출력의 직류 계통 연계가 가능하다.



더불어 멀티터미널 HVDC용 표준 제어 H/W 플랫폼 개발 및 멀티터미널 HVDC 실증 운전을 실시하고 UHVDC 송전 선로 설계 및 시공 기술을 개발 한다.
그렇게 되면 제주 HVDC #3, 서해안 해상풍력, 남북 전력 교류, 동북아 연계와 같은 슈퍼그리드에 활용이 가능하며 전압형 HVDC와 멀티터미널 HVDC 기술 자립화 및 수출 플랜트 상품으로 활용할 수 있을 것을 본다.
여기에 수도권 고장 용량 저감 및 대용량 해상풍력단지 연계와 UHVDC 송전 기술을 통해 국내 장기 전력수급 안정화, 국가간 전력계통 연계 핵심기술도 확보할 수 있다.
다음으로 VPP 기반 통합에너지 관리 기술이 있는데, 이것은 어려운 국내 전력수급 상황에 대응하여 현재 산재해 있는 다양한 전력자원을 빠르고 유연하게 활용할 수 있는 기술개발이 필요하게 됨에 따라 등장한 기술이다.
VPP(Virtual Power Plant, 가상발전소)는 현재 산재되어 있는 자가발전기 등을 스마트그리드 플랫폼을 통해 소프트웨어적으로 가상화해 하나의 발전소처럼 운영할 수 있도록 하는 것을 의미한다.
이 기술을 활용하여 다양한 에너지자원을 통합하고 배전계통과 직접 연계하여 수급자원 또는 급전자원으로 활용할 수 있다. 자원통합화가 가능한 확장성 있는 가상 발전 플랫폼을 개발하고 그리드 통합형 가상발전시스템 구축 및 실증시험, VPP 기반 통합에너지 관리기술 실증사업화를 추진한다.
이로써 국내에 산재된 자가발전기를 활용하여 가상발전시스템을 구축할 수 있는 통합 솔루션을 완성하여 상용화하고 전력수급 위기 시 수요관리 수단으로 활용할 수 있다.
또 19,325MW의 비상용 자가발전기, 3,906MW의 상용 자가발전기를 통해 GW급의 수요관리 수단을 확보할 수 있는 것은 물론 가상발전 시스템을 활용하여 수요관리 수단을 확보할 경우 발송배전 건설회피 대비 20% 이상의 비용절감 효과를 얻을 수 있다. 공동주택용 자원통합 수요반응 시스템 기술개발 및 비즈니스 모델 실증에서는 전력수급 문제 해결 및 전력자원 이용 효율향상을 위해 대수용가 위주의 고비용 수요관리를 벗어난 저비용 수요자원 확보 기술이 필요하다.
이 기술은 전력시스템 및 전력수급 현황과 연동하여 공동주택(아파트 등) 환경에서 전력 수요자원(생산, 소비, 저장)을 통합 관리하는 묶음형 수요자원화 기술이며, 이를 통해 10% 이상 부하 회피율을 개선할 수 있다.
이와 함께 실시간 전력수급 현황 연계 자원통합 수요반응 운영 및 보안 표준형 체계 기술개발과 공동주택 수요자원-전력시스템 현황 연계 수요관리 실증 및 효과를 분석한다.
이로써 전력 수요자원 관리를 통한 새로운 부가가치를 창출하여 국가 에너지 사용효율성 및 경제성이 향상되고 거주 건물 실시간 수요관리 시스템 개발을 통한 수요반응(DR) 효과로 피크 전력이 감소할 것으로 기대한다.
또 실시간 수요관리 시스템 개발을 통해 DR 자원 거래시스템 통합구축 기술 획득으로 수출 기반을 확보한다.
또 공동주택 내부의 부하자원 관리 및 홈네트워크 연계를 통한 표준형 수요반응 체계 기술의 중소기업 중심 에너지 관리 사업이 창출될 것으로 기대한다.



원자력 분야

원자력 분야에서는 우선 원전 종사자 및 조직의 안전문화 증진 기술을 개발한다.
원전 안전문화 지식관리 시스템과 위해요소 상세 분석기를 포함하는 원전 종사자 및 조직의 안전문화를 지속적으로 모니터링하는 시스템을 개발하고 한국형 안전문화 고유모형과 고유모형을 기반으로 하는 조직 거동 평가 도구 등과 종사자 CRM 교육훈련 프로그램, 원전 조직 최적화 지원 시스템, 원전 안전문화 역량증진 실행 프로그램 등을 추진한다.
이를 통해 공공의 안전문화를 실시간으로 모니터링하고, 이를 피드백하여 적용시킴으로써 원전 종사자 및 조직의 지속적인 안전문화 증진이 기대된다.
다음은 중대사고 시 원자로 건물 파손방지를 위한 여과배기계통을 개발한다. 원전 중대사고 시 격납용기 압력을 낮추는 피동형 여과배기계통, 관련 기기의 종합 성능 검증 실험시설 및 원전 적용을 위한 안전성 평가 보고서 등을 추진함으로써 후쿠시마 사고와 같은 격납용기 파손이 국내 원전에서는 원천적으로 발생하지 않을 것으로 기대한다. 더불어 원전 안전성 증진 핵심기술 확보로 해외 종속 탈피 및 기술 경쟁력 향상과 설비개발, 성능검증, 및 중대사고 관리 기술 확보로 원전 안전성이 증진될 것으로 기대한다.
마지막으로 원자력발전소 사고 후 방사성물질 확산을 방지하기 위한 원천기술을 개발한다.



원전 형태 및 사고의 유형을 고려한 방사성물질 확산 방지 원천기술을 개발하여, 사고 유형별 방사성 물질 확산 방지 원천기술 방법론을 결정하여 도출된 최적 확산 방지기술에 대한 시뮬레이션 비상 대응과 매뉴얼 및 조기 검출용 대면적, 고선량 방사성 물질을 검출하는 장비까지를 포함한다.
원전사고를 조기에 원격으로 감지하고, 고성능 방사능 위험 모델링 기술을 개발하여, 광역 방사선 검출을 위한 내방사선 기능을 갖는 이동형 센싱 플랫폼과 GIS를 이용하여 기상예보 및 지형효과를 적용한 3차원 방사선 확산모델 해석엔진 등을 추진한다.
이로써 국내 환경에 적합한 원전 안전 인프라를 구축함으로써 비상시 인적, 물적 손실에 대한 최적 방어대책 수립이 가능하며 원전의 안전성에 대한 의사결정 수단이 확립될 것으로 기대한다.