▲ 한국남부발전이 운용중인 제주 성산풍력 전경

‘저탄소 녹색성장’의 핵심은 어찌 보면, 간단하다. 기후변화협약에 대응하기 위해 보급과 개발, 이를 바탕으로 경제 성장의 동력을 찾자는 것이다. 성장동력의 핵심은 수출산업화다. 좁은 시장보다는 넓은 시장을 공략하자는 것이다.

기후변화에 따른 지구의 위기를, 세계 각국이 힘으로 모아 돌파해 보자는 것이 기후변화협약의 요체다. 탄소저감, 배출권거래가 경제질서를 새롭게 재편하고 있다. 녹색과 성장이 결합되는 이유가 여기에 있다. ‘녹색과 성장’은 이미 전 지구적 ‘화두’가 됐다.

다가오는 미래는, 아니 현실은 이미 녹색으로 가득하다. 기후변화를 염두에 둔 이산화탄소 배출 저감을 위한 현실적 선택들 중에 성장할 가능성을 ‘성장동력화’ 한다는 것이 바로 정부 정책의 핵심이다. 문제는 녹색과 성장의 융합이다.

정부는 올 초 그린에너지산업 발전전략의 후속작업으로 추진한 그린에너지 산업 육성을 위한 전략로드맵 초안을 발표했다. 오는 2012년까지 국내 대표기업 73개사가 참여한 가운데, 민관 합동으로 총 6조원을 투입해 그린에너지산업의 실행전략을 담아냈다.

이 실행전략에는 신성장동력을 포함하는 그린에너지 15대 유망분야를 대상으로 전략품목 58개와 핵심기술 207개를 선정하고, 국내기업의 글로벌 시장진입을 위한 전략적인 기술개발 방향과 R&D 이후 상용화에 이르는 실행방안을 적시했다.

그린에너지 15대 유망분야로는 청정에너지생산 부문에 태양광, 풍력, 수소연료전지, IGCC(석탄가스화복합발전), 원자력을 포함했고, 화석연료 청정화 부문에는 청정연료, CCS(CO2 포집·저장)를, 그리고 효율 향상 부문으로는 전력IT, 에너지저장, 소형열병합, 히트펌프, 초전도, 차량용배터리, 에너지건물, LED조명 등을 포괄했다.

이런 가운데, 정부는 최근 녹색성장 실현을 위한 R&D 이정표라는 부제의 그린에너지 전략로드맵 최종안을 발표했다. 이제 그 이정표에 포함된 15 핵심기술을 어떻게 성장동력화 할 것인지, 그 기대효과는 어떻게 분석하고 있는 살펴보자.

로드맵은 우선, 성장동력화 15대 분야를 대상으로 전략로드맵을 작성하면서 9대 최기 성장동력화와 6대 단계적 성장동력화로 나누었다. 초기 성장동력화에는 태양광, 풍력, 연료전지 IGCC, CCS, 청정연료, 에너지저장, 전력IT, LED를 선정했으며 단계적 성장동력화로는 원자력, 소형열병합, 그린카, 초전도, 에너지절약형 건물, 히트펌프 등을 선정했다.

■태양광…결정실리콘 시장 기반, 차세대 태양전지 기술의 다각화 추진
태양광 시장은 2003년 이후 연 성장률 35%이상 급성장 해왔다. 2007년 170억불에 달했던 시장은 오는 2012년이면 460억불에 이르고, 2030년에는 2,690억불에 달할 전망이다.

2007년의 경우, 중국 29%, 일본 22% 등 5개국이 세계시장의 88%를 점유하고 있다. 해외의 유수한 선도기업의 경우, 실리콘 결정질 태양전지를 기반으로 다양한 태양전지 개발을 병행, 시장변화에 대비해 왔다.

로드맵은 우선 급변하는 태양광 시장에 대비해 다원화 전략을 추진키로 했다. 결정질 실리콘 태양전지의 제조단가를 3불/Wp에서 오는 2012년까지 절반 수준으로 내려, 가격경쟁력을 강화한다는 방침이다.

또 박막 태양전지는 대량 양산기술체계 구축으로 2015년까지 1불로 낮춘다는 계획이다. 아울러 시스템회사 중심의 서플라이 체인별 협력관계를 구축하고, 제조장비의 국산화, 고효율 공정개발로 생산단가 저감을 추진키로 했다.

사업화 전략으로는 국내외 태양광 활용 업체와 협력관계를 구축해 신시장을 창출하는 전략을 마련했다. 이를 위해 결정질 실리콘 태양전지는 대형 발전용으로, 박막태양전지는 건물일체형(BIPV)으로, 염료감응형 태양전지는 창호시스템 기업과의 연계를 추진한다.

또 유기 태양전지는 레저 등 생활용품 시장과 연계할 방침이다. 아울러, 차세대 태양전지 FAB 연구센터를 설립해 태양전지의 제조, 성능평가에 대한 인프라 구축으로 원천기술을 확보한다는 전략이다.

이같은 전략이 성공하면 오는 2012년 시장 점유율은 5%까지 높아지고 2030년에는 20%까지 확대할 수 있게 될 전망이다. 수출 규모는 53조 8,000억원에 달할 전망이다. 또 110만여명의 신규 일자리 창출이 가능할 것으로 예측하고 있다. 하지만, 중국의 급성장에 따라 태양광 시장의 과대경쟁이 우려되고, 폴리실리콘, 인듐 등 안정적인 원료 수급방안이 쟁점이다.

■풍력…국산풍력 신뢰성 향상, 대형 해상풍력 개발로 수출산업화
2008년 전세계 풍력발전용량은 18,481MW에서 2010년에는 25,831MW로 높아지고 2012년에는 28,646MW에 이를 전망이다. 세계 풍력시장은 시스템 대형화에 의한 경제성 확보와 육상단지 포화로 대형 해상풍력을 확대하는 추세다. 국내의 경우 중공업, 조선, 해양건설 등 우수한 기반기술 접목으로 글로벌 시장 선점을 위해 투자가 급증하고 있다.

풍력은 크게 육상과 해상으로 나뉜다. 육상은 개발 성과품의 실증연구를 통해 신뢰성 향상 및 국제 인증을 대비한 운전실적 확보를 염두에 두고 있다. 해상풍력은 수출시장 선점을 위해 전략적 모델에 대해 블레이드, 주축베어링, 원격제어 시스템 등의 국산화를 추진할 계획이다. 아울러 풍력보급 확대를 위한 정밀 풍황 실태조사 연구도 추진된다.

사업화 전략으로는 세계시장 주력모델인 2~3MW급 국산개발품의 국내 실적 확보를 바탕으로 신흥 북미 및 인도, 중국 등을 공략할 수출 주력상품으로 육성한다는 전략이다. 풍력산업 인프라를 위한 연관산업의 지원을 통해 경쟁력을 강화해 풍력발전 시스템 업체와 발전사의 동반 해외시장 진출을 지원할 계획이다.

또 한전 송전 및 배전 계통의 접속규제 완화를 적극 추진할 방침이다. 현재 배전계통 연결시에는 3MW급 이하만 허용하도록 규정되어 있지만, 허용 용량을 확대한다는 계획이다. 풍력시장의 수출규모는 2012년 3조3,500억원 규모에서 2030년에는 43조5,000억원에 이를 전망이다.

■연료전지…부품 국산화 및 고부가가치 국내 고유모델 개발
분산발전 연료전지는 2014년 시장규모가 약 2조원에 달할 전망이다. 연료전지는 일본과 미국을 중심으로 실증 및 시범보급 단계다. 국내는 시스템 위주의 연구개발로 부품과 소재의 기반이 부족한 실정이다.

가정용과 상업용 PEMFC는 가격 문제 극복에 집중할 계획이다. 발전용 MCFC는 2013년까지 세계시장을 선점한다는 목표를 개발을 추진하고, 건물·발전용 SOFC는 상용화 기술을 확보한다는 전략이다.

연료전지는 시범 적용사업의 모니터링을 통해 상용화 기반을 구축, 화력발전과 담수화설비 등 플랜트와 연계해 수출산업화를 추진한다는 전략이다. 특히 부품 국산화율에 따라 보조금 및 발전차액을 차등지원하면서 국산화 기반을 제공한다는 계획이다. 연료전지는 2012년 1조300억원 수준의 수출규모가 2030년에는 20조3,000억원으로 확대될 전망이다.

연료전지는 해외기술 도입과 국내 자체개발 윈원 전략과 초기 보급시 국내 연료전지 산업의 보호방안이 쟁점사안이다.

■전력IT…스마트 그리드 구축
세계는 지금, 분산전원 및 전력량 확대, 노후 송배전 교체, IT기술 발달로 신개념의 지능형전력망 체계로 전환되는 추세다. 현재 국내외 전력산업계에서 가장 이슈가 바로 이것이다. 미국은 그리드 2030계획에 51개 기업과 연구소가 참여하고 있다. 우리나라의 경우, IT및 중전기기 강점을 활용한 독창적인 모델과 표준화 등 기초·응용 연구 단계이다.

전력IT 실증단지 연계·확대 기술개발 및 분산전원 확대보급 대응과 안정적 고품질 전력공급 확보, 에너지효율을 혁신적으로 높이는 실시간 전력관리 체계 구축의 전략이 추진될 전망이다.

사업화 전략으로는 현재 추진중인 전력IT 테스트베드를 공인 검증체제로 정립하고 전력IT 사업 결과물의 조기 상용화를 위해 표준화를 추진할 방침이다. 아울러, 전력생산요금 변동에 따른 실시간 전력 거래제도 도입된다. 실시간 가격정보를 소비자에게 제공해 전력의 절감을 유도한다는 것이다. 스마트 그리드는 오는 2030년 세계 시장의 10% 점유를 목표하고 있다. 수출 규모는 87조에 이를 전망이다. 하지만, 국가 인프라 의존형 산업으로 시장 경쟁 체계의 불확실성이 내재되어 있다는 점이 쟁점이다.

■에너지저장…중대형 전력저장 리튬이차전지 개발, 세계 에너지시장 선도
에너지저장분야는 향후 모바일 중심에서 대규모 에너지 저장 시장이 형성돼 2030년 시장규모가 650억불에 달할 전망이다. 경쟁기술 가운데는 리튬이온전지가 가장 유망한 기술로 꼽히고 있다.

단기적으로 기업체 위주로 상용화 제품 개발을 유도하고, 장기적으로는 온-오프-그리드용 대용량 전력저장 시스템 개발을 통해 한전 및 발전사업자와 연계해 대규모 시장진입을 추진할 계획이다. 풍력발전 연계 신재생 실증사업과 그린홈 100만호 보급사업 등을 통해 국내시장을 조기창출하고 해외시장 진출도 추진할 계획이다.

또 자동차 충전 토탈 솔루션을 제공하는 사업 모델로 개발된다. 아울러 신재생에너지 발전사업자에게 발전용량의 10%에 해당하는 전력을 저장토록 해 전력저장장치 설치를 의무화 할 계획이다. 2030년 전 세계 시장의 27%를 점유해 29조6,000억원에 달하는 수출규모를 기대하고 있다.

에너지저장 분야는 ㎾급 분산형이냐 ㎿급 집중형을 선택할 것이냐와 심야전력 차등부과 등 전기요금 현실화가 쟁점사안이다.

■IGCC…가스화공정 고유모델 개발로 상용플랜트 기술 확보
IGCC는 차세대 석탄화력 발전기술 유력한 기술이다. 중국 등 아시아 시장의 확대가 예상된 가운데 2030년에는 약 8,300억불의 시장이 예상되고 있다. 미국은 정부 지원으로 전 세계시장의 60%를 주도하고 있다. 우리나라는 수출용 독자 모델 개발 등 기술도입단계다.

전략방향은 이미 추진하고 있는 300MW급 실증플랜트 구축으로 설계와 운영에 관한 기반기술 확보를 추진하고, 600MW급 수출용 독자모델 구축을 위해 저급탄의 가스화를 중점 추진할 계획이다. 장기적으로 CCS 등과 연계해 적용성을 확대한다는 계획이다. 하지만, IGCC는 보급시 RPS, 발전차액지원의 적용문제 등이 쟁점으로 꼽히고 있다.

■CCS…혁신적 포집비용 저감기술 개발 및 실증, 국제 CCS 시장 선점
지난해 G8 정상회담에서 CO2 감축을 위한 CCS기술의 시급성이 표명됐다. CCS는 2013~2017년 신규화력발전소 건설에서 이 기술이 적용될 전망이다. 국내는 한전을 중심으로 중공업계가 참여하고 있지만, 핵심기술개발, 기술이전 등 초보적 단계다.

우선, CCS 전체 처리비용의 80%를 차지하는 포집 비용의 대폭적인 저감기술에 집중지원할 방침이다. 또 CCS 기술특성에 따라 실증연구방법 등 차별화 전략을 추진할 계획이다. 사업화 전략으로는 중공업계화 발전사간 컨소시움으로 실증사업을 추진, 실적확보 후 세계시장에 진출할 계획이다. 아울러, 국제협력 및 공동연구를 강화할 계획이다. 오는 2030년 20%의 세계시장 점유를 목표하고 있으며 25조원 규모의 수출 효과를 기대하고 있다.

■원자력…신성장산업화로 2030년 원자력 수출강국 실현
원자력발전은 기후변화를 현실적으로 대응할 수 있다는 장점과 안정적 전력공급을 위해 2030년까지 300기 이상의 신규원전이 건설될 전망이다. 약 900조원에 달하는 시장이다. 아울러 2020년 세계 탄소시장은 1조 달러로 추정되고 있다.

그러나 원전수출경쟁에서 해외 메이저사에 의한 대형화, 공격적 수주 경쟁으로 한계성이 발생하고 있다. 우리나라는 현재 원전 해외진출 조기 달성을 위한 Nu-Tech 2012에 기술력을 집중하고 있다.

미확보 핵심원천기술 확보로 원전기술 완전 자립을 추진하고, 단기적으로 건설과 운영경험이 있고 안전성이 입증된 기존 노형의 수출기반 구축함과 동시에 장기적으로 수요가 증가될 신규 노형 중심의 수출촉진을 계획하고 있다. 아울러 수출 노형의 경쟁력 제고를 위한 선진 원전연료 자립화도 추진한다.

사업화 전략으로는 두중과 전략적 제휴를 바탕으로 한전 중심의 해외 원전시장 공동협력체계를 구축, 사업화 대상국별로 맞품형 시장접근을 추진한다는 전략이다. 하지만 분산된 원전산업의 설계, 건설, 운영 및 사후관리 토탈 솔루션 회사가 없다는 점이 쟁점으로 꼽히고 있다.

■초전도…효율, 친환경 전력망 구축위해 조기상용화
오는 2030년 세계 초전도 시장은 전력기기시장의 2%인 67조원 규모에 이를 전망이다. 초전도 분야를 통해 전력기기시장에서 미래 불루오션을 창출할 것으로 기대되는 분야가 바로 초전도다. 세계 초전도 기술은 실계통 적용을 위한 실증연구단계에 있다. 초전도케이블은 LS전선 을 포함, 선진국 5대 기업이 세계시장을 독점하고 있다.

우리나라의 경우, 고온 초전도 선재는 양산준비단계 한류기는 한전이, 회전기는 두산중공업, SMES는 현대중공업이 개발중에 있다. 하지만 현재 개발중인 제품의 성장동력화를 위해서는 실증연구를 통한 응용기술의 조기상용화가 시급한 실정이다. 이에 따라 전력IT 실증연구사업과 연계를 추진하고 실증시험장 구축과 공인시험 및 인증센터의 설립도 검토하고 있다.

아울러 해외에 의존하고 있는 초전도 선재, 극저온 냉동기 개발 등 공통기반기술의 국산화 개발을 추진하고, 프론티어와 연계된 실용화 연구에 역점을 두어 초전도 기기의 성과를 제고한다는 전략을 갖고 있다.

사업화 전략으로는 기술기획단계부터 실 구매자인 한전 및 전력그룹사의 참여체계를 구축하고, 초전도전력기기 시범도시를 지정 운영한 후 전국으로 확대하는 방안도 검토할 계획이다. 하지만, 부처별 초전도 사업에 대한 모니터링과 협력체계 구축이 쟁점이다.