신∙재생에너지 기술동향 에너지관리공단 신재생에너지개발실

목 차 신재생에너지의 정의 신재생에너지의 개발 필요성 원별 기술 개요 및 동향 신재생에너지 보급정책 목 차 신재생에너지의 정의 신재생에너지의 개발 필요성 원별 기술 개요 및 동향 신재생에너지 보급정책 신재생에너지 보급 활성화 방안

신·재생에너지의 정의 (신에너지및재생에너지개발·이용·보급촉진법) 신에너지 : 기존의 에너지를 가스, 액체 연료로 변환하여 직접 또는 발전에 이용하는 새로운 에너지 (수소, 연료전지, 석탄 액화·가스화) 재생에너지 : 자연에너지를 재생하여 새로운 에 너지로 변환·이용하는 에너지 (태 양에너지, 풍력, 바이오, 폐기물, 수 력, 해양, 지열)

국내 신·재생에너지 지원 정책 현황 신재생에너지기술의 필요성 대두 신재생에너지기술의 태동기 1970년대 석유파동으로 신재생에너지에 대하여 인식 KIST를 중심으로 태양열, 풍력분야 기초연구 1980년대 신재생에너지기술의 태동기 11개분야의 대체에너지개발을 추진 ’87. 12『대체에너지 기술개발 촉진법』공포

국내 신·재생에너지 지원 정책 현황 신재생에너지산업의 성장기 신∙재생에너지산업 성숙으로 보급확대 1990년대 신재생에너지산업의 성장기 국제환경규제로 신재생에너지의 중요성 재인식 ’97. 12 『대체에너지개발및이용∙보급촉진법』 다양한 기술의 보급기반 조성 신∙재생에너지산업 성숙으로 보급확대 ’02. 3 발전차액보전, 인증, 공공의무화 제도 ’03. 2 3대중점분야 개발(태양광, 풍력, 수소∙연료전지) ’03.12 제2차 신재생에너지개발보급 기본계획 ’04.12 국제표준화 지원 신․재생에너지 공공의무화 발전차액지원 및 전문기업제도 기술개발 성과의 사업화 지원 인력양성(특성화대학, 연구센터지정) 2000년대

신·재생에너지 개발 필요성 EU의 배출권거래제 시행(’05.1) 등 본격 환경경제시대 도래 온실가스 감축의무 본격화 EU의 배출권거래제 시행(’05.1) 등 본격 환경경제시대 도래 교토의정서 발효(’05.2) - 선진국은 1차기간 중(’08~’12) 온실가스 감축 의무화 - 우리나라는 2차기간 중(’13~’17) 감축의무 부담예상 에너지 시장 불안정 심화 에너지 해외 의존율 97%(’04년 수입액 496억$) 중동의 정정불안 및 BRICs 국가의 에너지소비 급증 유가 1$ 상승시 국내 경제 파급효과 지대 - 소비자물가 0.15P↑, 경상수지 7.5억$↓ 에너지안보를 위한 국산에너지 확보 절실

신·재생에너지 개발 필요성 화석연료 고갈 구 분 석 유 석 탄 천연가스 가채년수(년) 40.5 164 66.7 가채 매장량 화석연료의 가채매장량 한계로 에너지 고갈 예상 출처 : BP Statistical Review of World Energy 2005 미래 신에너지원으로 수소경제 부상 구 분 석 유 석 탄 천연가스 가채년수(년) 40.5 164 66.7 가채 매장량 11,886억Bbl 9,090억 ton 179조 m3 국가간 기술경쟁 심화 수소·연료전지, 태양광, 풍력 등 신에너지기술 시장규모가 향후 IT, BT를 넘어서는 거대 신성장동력산업으로 급부상 - 2010년 세계시장 규모 전망 : 수소·연료전지 1천억$, 태양광3백억$, 풍력340억$

(70년대) 고유가 시대 (80~90년대) 저유가 (21C) 新고유가시대 진입 신·재생에너지의 개발 필요성 (70년대) 고유가 시대 (80~90년대) 저유가 (21C) 新고유가시대 진입 ($/b) 60 50 40 30 20 10 제2차 파동 걸프사태 04년이후 급등 96년 폭등 00년 급등 9.11 테러 88년 폭락 98년 폭락 86년 폭락 ’06.3

세계 원유 생산 Peak 전망 ■ 급진적 전망 : 하버트 ‘08년, 캠벨 ‘10년, 獨 연방은행 ‘14년경 ■ 보수적 전망 : IEA는 ‘20년경, 美 에너지부는 ‘30년 전후

인류의 에너지 사용 추세 H C H C H C H 연료 C/H 비 ■ 연료 비교 석탄 ~2 석유 ~0.45 천연가스 0.25 석탄 ~2 H C 석유 ~0.45 H C 천연가스 0.25 H 수소 0 ■ 궁극적으로 탄소가 없는 H2가 주 에너지원

신·재생에너지의 개발 필요성 고갈의 의미와 심각성 우리나라 입장에서 석유 고갈의 의미 <에너지원별 소비 비중> 석유의 중요성 우리나라 에너지소비의 약 60%를 차지 고갈의 의미와 심각성 석유 고갈은 수송부문의 마비를 의미

수소 경제 마스터플랜 주요내용 친환경 수소경제 강국 건설 ` 2020 2040 연료전지산업 GDP비중(%) 3 5 수송용 (총 자동차 중 비중 %) 8 54 발전용 (총 발전량 중 비중 %) 7 22 가정용 (총 주택수요 중 비중 %) 5 23 최종에너지중 수소비중(%) 3 15 수소제조중 신재생비중(%) 22 60 BAU대비 CO2저감비중(%) 5 20 핵심기술개발 및 보급확대 수소·연료전지 사업화 지원 수소경제 제도 및 인프라 구축

태양광 발전 태양광 발전 기술개요 태양빛에 의해 태양전지에서 전자의 움직임이 활성화되어 전기가 발생하는 원리로 발전 시스템은 태양전지판, 전력변환장치, 축전지 등으로 구성 장점 : 무공해, 무제한의 에너지사용, 단 기간내 설치가능 단점 : 효율이 낮고(14%), 설치비가 과다 (1000만원/kW)

태양전지 모듈 시스템

시 장 동 향 국 내 국 외 정부의 적극적인 보급정책으로 태양광 보급시장 급성장(2003년 0.6MW, 2004년 2,5MW, 2005년 5.4MW) 그 간 중소기업이 주도적 참여, 최근 LG, 현대 등 대기업 참여 및 산업화 추진 중 태양전지의 생산능력 34MW를 확보 했지만 실리콘 소재문제가 심각한 실정임 태양광 발전시장은 95년 이후 연평균 33%의 급성장추세(2003년 730MW, 2004년 1.2GW, 2010년 6GW예상) 주요 시장은 일본, 독일이 장악 세계시장의 초과수요현상으로 인하여 실리콘 소재, 태양전지의 확보 경쟁이 치열함 시사점 태양광시장의 높은 성장에 대비하여 세계적인 경쟁력을 조기에 확보하기 위한 연구활동 및 지원정책의 확대 추진 필요

태양전지 생산현황(’04)

태양전지 생산설비 용량(’06~’07)

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 결정질실리콘 태양전지는 상용화를 위한 효율 향상 연구에 중점 (14% →17%) 국 내 국 외 결정질실리콘 태양전지는 상용화를 위한 효율 향상 연구에 중점 (14% →17%) 차세대태양전지(박막, 초박형)의 원천기술개발 태양전지소재인 폴리실리콘양산기술 확보 추진 결정질실리콘 태양전지 제조기술 확보 및 상용화 (효율 18~20%) 차세대 태양전지는 Pilot Plant 수준의 실용화 단계 태양전지 소재에서 시스템까지 일관생산기술확보로 산업화단계 향후 개발 방향 반도체 기반기술을 바탕으로 저가화 및 효율화 연구를 통한 경제성 확보 및 차세대 태양전지의 양산 기술 개발로 세계 수준의 기술경쟁력 확보

풍력 발전 풍력 발전 기술개요 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술 시스템은 운동량변환장치, 동력 전달장치, 동력변환장치 및 제어 장치로 구성 장점 : 무공해, 무제한의 에너지 사용, 단기간내 설치가능 단점 : 기상에 따른 가동율 제약

시스템 구성도

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 풍력발전 시장 성장률이 최근 5년간 연평균 28%로 급신장 국 내 국 외 풍력발전 시장 성장률이 최근 5년간 연평균 28%로 급신장 10년간(‘94~’04) 세계 풍력발전 보급이 11.2배 증가 730MW('96) → 8,154MW('04) 2025년에 전세계 전력수요의 8.6% 차지할 것으로 전망 설치용량 1,103GW 국산설비는 실증단계, 상업보급은 외산에 의존 지자체, 민간주도로 경북영덕, 제주도(행원, 한경) 등에 풍력발 전기 수입설치 2005년말 기준 200kW 이상 중대형 풍력발전기 총 75기 국내 보급 (96MW) 시사점 국내시장이 형성되면 국내 기계, 시공 기술과 결합하여 차세대 산업으로 장래성이 높음

풍력 발전시스템의 대형화 추이

국외 시장현황 <세계시장 예상> <’04년 회사별 점유율>

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 효성, 유니슨 등이 국내 최초로 750kW급 풍력발전기를 개발하여 실증연구중 국 내 국 외 효성, 유니슨 등이 국내 최초로 750kW급 풍력발전기를 개발하여 실증연구중 1-2MW 풍력발전기 국산 개발중 해상풍력발전기 개념설계 중, 건설 운전기술 확보를 위한 해상풍력 실증연구단지 조성 착수 덴마크는 축적된 육상풍력기술을 토대로 2-3MW급 대형 해상풍력 상용화 개발 완료 독일 에너콘사가 세계 최대 용량인 5MW 해상 풍력발전기 실증 중 일본 Mitsubishi 중공업이 2.4MW 풍력발전기 시제품 개발, 요코하마에서 실증 중 향후 개발 방향 육상풍력의 기술을 발판으로 초기 개척분야인 해상풍력기술 개발에 집중투자

수소 · 연료전지 수소·연료전지 기술개요 연료에 포함된 수소와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 동시에 생산 연료에 포함된 수소와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 동시에 생산 시스템은 연료처리장치, 스택, 인버터, 기타 부품(BOP)로 구성 장점 : 저공해, 고효율, 열병합 가능, 연료의 다양성, 분산형발전 단점 : 내구성 및 경제성 부족으로 2015년 이후에 상용화 가능

연료전지의 개념도 Air (O2) 연료전지 H2 (Stack) 연료 열 D.C 개질기 (Reformer) 전력변환기 Cathode(음극) Anode(양극) 연료전지 (Stack) 연료 H2 D.C 개질기 (Reformer) 전력변환기 (Inverter) 교류 (50%) 천연가스 남 사 메탄올 (100%) 온수 열 (30%) 난방

수소연료전지의 장점 수소는 다양한 에너지원으로부터 제조 가능하며, 고효율성 및 청정성 때문에 각광받고 있으며, 수소 이용체계의 핵심은 연료전지임 연료전지 발전을 통해 수송용 및 발전용 등 광범위한 적용이 가능 함

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 정부 주도의 막대한 투자 추진으로세계 각국의 개발 경쟁 심화 국 내 국 외 “기술개발•실용화•보급”을 연계한 프로젝트형 기술개발사업으로 ’04년부터 집중지원 가정용 연료전지(1~3kW), 수송용 연료전지[승용차 및 버스용] 등 활발한 기술 개발 추진 타 분야에 비하여 초기 투자비가 커 초기시장 창출이 어려움 정부 주도의 막대한 투자 추진으로세계 각국의 개발 경쟁 심화 미국, 유럽, 일본 등 선진국은 수송용 연료전지차 보급을 위한 수소스테이션 건설 및 자동차 시범운행 대량생산을 통한 가격 저감 기술개발 단계로 점진적 변환 시사점 지속적인 기술개발 •실증사업을 통한 상용화 및 보급 활성화로 국제적 경쟁력 확보 및 수소경제를 위한 인프라 구축 추진

수소경제 체계도 물 수 소 원자력 장 기 연료전지 과도기(현재) 화 석 연 료 신 · 재 생 에 너 지 발전소 제철소 장 기 수 소 제 조 · 운 반 열분해 고온전기분해 신 · 재 생 에 너 지 전 기 분 해 풍 력 화 석 연 료 천연가스 수 증 기 개 질 열 분 해 가 스 화 물 태양광 석 탄 광분해 석유 / 잔사유 생물학적 분해 유기성 폐기물 수 소 저 장 발전소 제철소 수 소 화학적 수소저장 (CO2활용) 물리적 수소저장 (합금, LH2, CNT, 고압가스) 연료전지 수 소 이 용 발 전 용 가 정 용 수 송 용 휴 대 용

기술 개발 방향 국 내 국 외 가정용연료전지(’08년까지 210대) 및 연료전지자동차(’08년까지 30대) 모니터링사업 추진으로 보급 기반 마련 연료전지 핵심부품 성능향상 추진을 통한 기술력 확보 수소경제 조기구축을 위해 연료전지 표준화 및 안전성 연구 실시 대규모 보급사업 추진계획 美 : 총 에너지사용량의 10% (14천만 toe)를 수소로 공급 [’30년] 日 : 연료전지자동차 500만대, 가정용연료전지 570만대 보급 (’20년) 향후 개발 방향 상용화를 목표로 기업위주의 기술개발 추진 및 모니터링 사업을 기반으로 보급사업 확대 추진 자동차용, 발전용, 휴대용 등 각 분야별 균형적 기술개발 추진

태양열 태양열 기술개요 태양광선의 파동성질과 광열학적 성질을 이용하여 태양열의 흡수·저장 ·열변환을 통해 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용 시스템은 집열부, 축열부, 이용부로 구성됨 장점 : 무공해, 무제한의 에너지 사용, 저가의 유지보수비용 단점 : 간헐적인 일사량의 영향으로 에너지 밀도가 낮음, 고가의 초기 설치비용

태양열 시스템의 구성 제어장치 온수 집열기 축열조 보조보일러 열교환기 시수 집열부 축열부 이용부

집열기 종류 태양열 집열기 종 류 집광비 적정사용온도(℃) 주요사용처 평 판 형 집 열 기 - 60~70 온수, 난방 종 류 집광비 적정사용온도(℃) 주요사용처 평 판 형 집 열 기 - 60~70 온수, 난방 단 일 진 공 관 형 80~90 산업용, 냉방 이 중 진 공 관 형 70~80 온수,난방 PTC (Parabolic trough collector) 80:1 400 난방 및 발전 CPC (Compound parabolic collector) 5:1 Dish형 집광기 1500:1 800 발 전 집광비: 태양광이 모이는 지점을 1이라고 했을 때 광을 받는 부분의 넓이. 즉, 1500점의 태양빛이 모여서 1점으로 모이므로 고온에 적용

집열기 종류 평판형 진공관형 Dish형 집열기

집열기 종류 PTC 집열기 CPC 집열기

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 평판형 집열기 흡열판 대부분은 해외에서 수입 국 내 국 외 평판형 집열기 흡열판 대부분은 해외에서 수입 중국산 이중진공관형 집열기의 국내 시장 잠식 심화 2004년까지 19만여 개소에 태양열 이용시설 보급됨 온수급탕 및 시설원예에 대한 난방시스템 시범적용 중국은 이중진공관형 집열기를 제작하여 대량 공급중 2003년 기준 전세계의 75%는 중국에 설치 일본 Shizuoka Press Tower에 흡수식냉동기(30RT) 가동하여 온수 및 냉난방에 적용중 시사점 현재 보급 분야에서 가장 효과가 우수한 태양열 설비의 사용처를 다양화함으로써 보급확대의 기틀 마련

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 태양열 구동흡수식 냉방시스템 실증연구 수행중 단일진공관형 집열기 개발 완료 국 내 국 외 태양열 구동흡수식 냉방시스템 실증연구 수행중 단일진공관형 집열기 개발 완료 태양열 난방일체형 복합시스템 개발 Dish형 집광시스템 이용 태양열 발전 실증연구 국가별 특성에 맞는 태양열 이용 기술을 중점 개발 미국은 태양열 발전 및 산업이용 기술개발 및 상업화(365MW) 10MW Solar Power Tower, 25kW Dish Engine, 산업공정열 등 일본은 3RT급 태양열 냉·난방 시스템 개발 및 실용화 향후 개발 방향 하절기 잉여열원 이용의 극대화를 위해 적용처 다변화할 수 있는 분야에 집중투자

바이오 바이오 기술개요 바이오매스(Biomass, 유기성 생물체를 총칭)를 직접 또는 생화학적, 물리적 변화과정을 통해 액체, 가스, 고체연료나 전기∙열에너지 형태로 이용 종류 바이오연료 : 에탄올, 디젤 혐기소화/LFG 목질계 바이오매스

바이오에너지의 원리 유지작물 (유채, 콩 등) 에스테르화 추출 채종유 (유채유 등) 바이오디젤 (에스테르) 전분작물 (보리, 옥수수 등) 당화 당분 (포도당 등) 알콜 발효 바이오알콜 (에탄올) 섬유소식물체 (나무, 볏짚 등) 효소당화 합성가스 촉매반응 메탄올 가스화 열 직접연소 보일러 전기 발전기 유기성 폐기물 (음식쓰레기, 축분, 동물체 등) 메탄가스 가스 혐기발효

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 기술개발결과를 산업화 구축으로 연계하여 고부가가치 산업으로의 성장 추진 필요 국 내 국 외 전국의 대규모 매립지를 중심으로 LFG발전 도입 10개소 30.3MW 바이오디젤의 시범적 보급 15,500kl 판매 (’05) 고율 메탄발효 공정은 상용화 단계 (각종 산업폐수, 음식물 쓰레기 처리) 미국 연료용 알코올 보급(28.1억 gal, 2003), 바이오 디젤 보급(2,000만 gal, 2003), LFG 이용(360개소, 730MW, 1998)에 주력 EU EU Campaign for Take-off에 총 신재생에너지의 70%이상을 바이오에너지로 공급예정 시사점 기술개발결과를 산업화 구축으로 연계하여 고부가가치 산업으로의 성장 추진 필요

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 바이오 디젤, 메탄발효 등 극히 일부 분야에 대해 상업화가 가능한 기술 확보 국 내 국 외 바이오 디젤, 메탄발효 등 극히 일부 분야에 대해 상업화가 가능한 기술 확보 바이오 디젤의 고율양산 공정에 대한 기술개발추진 고율 메탄발효 공정 : 상용화 단계로 진입하기 위한 통합 소화 기술개발 추진 선진국 대비 약 70% 수준 미국 : 정부주도의 개발과 보급 유럽 : EU차원의 개발/실증 사업 온실가스저감 차원의 기술개발 및 보급확대 유채유 바이오디젤을 중심으로 에탄올, 목질계 바이오매스의 고도활용기술 개발 향후 개발 방향 바이오를 “제4의 신∙재생에너지”로 미활용자원을 활용도를 높일 수 있는 기술을 중심으로 개발

폐기물 폐기물 기술개요 가연성폐기물을 에너지원으로 열과 전기를 생산하여 활용하는 에너지 폐기물고형연료(RDF) : 폐기물을 선별, 균질화하여 주로 팰릿형태로 가공 고분자폐기물 열분해 유화유 : 폐플라스틱, 폐타이어 등 열분해 하여 연료유 생산 용융/가스화 이용 : 가연성폐기물을 용융/가스화하여 연료로 이용 소각열 열회수 : 폐기물 소각열을 직접 이용

폐기물에너지의 에너지화기술 구분 소각 RDF (전용발전) 열분해유화 가스화 대상 폐기물 장점 단점 경제성 (톤당 건설비 가연성 고분자 장점 기술신뢰성 입증 적용성 우수 고부가가치화 가능 환경친화성 우수 단점 2차오염발생 에너지회수 효율 저조 다양한 이용기술 개발필요 미흡 경제성 (톤당 건설비 및 운영비) 106천원 35천원 (70천원) - 173천원

RDF 제조 공정 폐기물 투입 철금속 분리 파 쇄 비철금속 분리 풍력선별 건 조 분 쇄 중화제 투입 저 장 집진 및 탈취 성형 마그네틱 선별기, 진동 선별기 파쇄기 투입장치, 크레인 비철금속 분리 풍력선별 건 조 비중차 선별기 풍력 선별기 건조장치, 열원장치 분 쇄 중화제 투입 저 장 분쇄기 중화제 투입장치 Silo 집진 및 탈취 성형 백필터, 탈취로 성형기

열분해 유화 공정도 가연성 가스 (H2, CH4, C2H6,등) 7. 배기가스 처리 및 이용 (가열 및 전력생산 연료) (가열 및 전력생산 연료) 6. 중화조 (Solvent) HCl 가스 염 (NaCl, CaCl2, 등) 1. 전처리 (분쇄/분리) 2. 용 융 3. 열분해 (촉매) 4. 오일회수 (응축) 오일 (가솔린, 등유, 경유 등) 폐플라스틱 5. 잔류물 처리 잔류물 (카본, 금속, 등) 가열

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 폐기물고형연료(RDF) 폐기물고형연료(RDF) 고분자폐기물 열분해유화 국 내 국 외 폐기물고형연료(RDF) 수십개 중소업체에서 생산중 대부분 시멘트킬른에서 이용 고분자폐기물 열분해유화 현재 가동중인 플랜트 없음 개발 완료된 국산플랜트의 보급추진 용융/가스화 이용 해외기술 도입하여 대형설비 보급 시작단계 폐기물고형연료(RDF) 제조 및 이용설비 활성화 국가간 RDF거래 추진 (유럽에서 150만톤 /연 거래) 고분자폐기물 열분해유화 일본, 중국 등지에서 다수의 유화플랜트 가동중 용융/가스화 이용 폐기물, 바이오매스 등을 이용 대규모 발전설비 가동중 시사점 폐기물의 연료이용을 위한 법령정비, 규격 제정 등 기반구축으로 환경친화적인 폐기물이용 보급활성화 추진

기술 개발 방향 국 내 국 외 폐기물고형연료(RDF) 고분자폐기물 열분해유화 용융/가스화 이용 향후 개발 방향 국 내 국 외 폐기물고형연료(RDF) 제조 및 이용기술 산업화 석탄발전소에서 대량혼소 고분자폐기물 열분해유화 대규모(10,000톤/연) 플랜트 개발 및 가동 용융/가스화 이용 가스화 및 발전시스템 가동중 100MW 이상급도 다수 폐기물고형연료(RDF) 제조기술은 개발완료 전용보일러 등 이용기술개발중 고분자폐기물 열분해유화 3톤/일규모 폐플라스틱연속식 유화설비 개발 및 실증완료 폐타이어 열분해유화 플랜트 기술개발 추진 용융/가스화 이용 가스화시스템 국산화 추진 향후 개발 방향 RDF 대량이용기술(전용발전, 석탄발전혼소 등) 개발 대규모 유화플랜트 개발 및 열분해유 고급화 기술 개발 가스화/용융 발전기술 개발

소수력 소수력 기술개요 물의 유동을 이용한 시설용량 10,000kW이하 규모의 소규모 수력발전 수차 구성 : 수차본체, 가이드 베인(guide vane), 흡출관(draft tube) 종류 : 프로펠러, 카프란, 프란시스 등 발전기 : 유도발전기, 동기발전기 수·배전 설비(계통병입장치) <양양소수력 발전소 > 수차발전기 spec. 수차 type : 프란시스 정격출력 : 700kW급 2기 회 전 수 : 600rpm 발전기type: 유도발전기

旣 설치된 대륙별 SHP 설치 분포현황 오스트레일리아 198 MW(0.4%) 아시아 아프리카 228 MW(0.5%) (100%) 남 아메리카 1,280 MW(2.7%) 유럽 10,723 MW(22.3%) 중북부 아메리카 2,929 MW(6.1%) *Reference : Renewable Energy World, Vol.9, No.1, 2006

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 발전소 현황 40개소, 시설용량 53,408kW 국 내 국 외 발전소 현황 40개소, 시설용량 53,408kW 발전설비의 핵심인 수차의 국산화 기술개발로 외산설비 대체 프로펠러, 카프란, 프란시스 수차 국산화 완료(수차 총 102기 중 47기 국산화) 국내 수차생산업체는 대양전기가 유일하며, 건별 주문제작함 중국은 수차 형식별 국산화 기술개발 및 표준화 완료 세계 최다 발전소 보유 (100,000개 발전소, 시설용량 총30,000MW) 독일은 극소규모(Micro) 소수력 발전소 건설하여 미활용 수자원 활용 극대화 도모 1개소당 평균발전용량 58kW 시사점 소규모 소수력 지점의 대응력을 강화하게 위하여, 저낙차, 저유량에 적합한 소규모 수차발전기 위주로 보급 등 시장확대 추세

기술 개발 방향 국 내 국 외 미국(Allis Chalmers社), 독일(Voith hydro社) 등은 발전시스템의 일체화, 표준화 생산 주력하여 생산비 저감 중국은 수차 형식별 국산화 기술개발 및 표준화 완료 일본은 NEDO 주관하에 후지, 도시바, 미쓰비시 합동으로 수차type별 국산화 및 표준화 추진 대양전기에서 중·저낙차용 프란시스 수차의 국산화 개발 완료 후, 현재 실증연구 중 봉수장치(mechanical seal), 계통병입설비 등 요소기술 개발 중 소수력 자원조사 추진 중 향후 개발 방향 발전시스템을 팩키지화(수차-발전기-수·배전설비 일원화), 표준화 제작하여 미활용 소수력 자원의 대응력 강화

지열에너지 지열에너지 기술개요 땅속의 열원을 이용하여 냉난방에 이용하는 기술 시스템은 지중열교환기, 히트펌프를 포함한 열공급시스템으로 구성 장점: 친환경, 반영구적, 지속가능한 에너지, 냉난방비 절감 단점: 설치비용 높음, 지형적 제약, 전력 사용

지열원 열펌프의 구성 및 원리(난방) 히트 펌프 90℃ 6℃ - 43℃ 9℃ 15℃ 1. 기체로 변한 냉매증기를 높은 압력을 가해서 높은 온도의 증기로 만듬. 건물내 열교환기 냉매 난방 공간 지열측 열교환기 90℃ 열전달 열전달 냉매 냉매 압축기 6℃ 모세관 온수탱크 - 43℃ 9℃ 흡열 2. 높은 온도의 냉매 증기에서 온수탱크나 난방공간으로 열을 보내면 높은 온도의 액체 냉매로 변함. 3. 높은 온도의 액체 냉매를 모세관을 통과시켜 압력을 낮춘다. 그러면 낮은 온도의 액체 냉매가 된다. 4. 지중으로 순환하는 물로부터 냉매로 열을 전달하고 열을 받은 냉매는 액체에서 기체로 변함 토양 15℃ 지중열교환기

지열시스템 이용 방식

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 지열이용 냉난방 기술의 경우 전 세계적으로 매년 12%의 증가세 국 내 국 외 2000년 최초도입이후, 국내 히트펌프 이용 지열원 냉난방 시스템 급증(년평균 250%) 공공기관의무화제도 시행 - 채택비율(80%이상) 히트펌프를 비롯한 핵심설비는 주로 외국제품 수입 시공업체수의 급증 국내 심부지열원 이용은 아직 경제성 미흡 지열이용 냉난방 기술의 경우 전 세계적으로 매년 12%의 증가세 15만MWt(‘05)40만MWt(‘10) 미국, 유럽 및 일본을 중심으로 지열을 이용한 발전기술과 냉난방 기술로 전개 지열에너지 이용비중중 지열히트펌프냉난방설비용량이 50% 비중 미국은 전세계 지열 냉난방 설비의 50% 점유 국가적 차원의 장려와 제도 구축과 시공 규정도 마련됨 시사점 히트펌프 이용 지열원 냉난방 시스템의 보급 증가에 따라 제도 및 법규, 시공기준 등의 인프라 조기 구축과 연구 개발, 보급 및 상업화에 이르는 일련의 과정에 대한 일관성 있는 정책 추진 필요

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 환경적인 영향 분석 및 개선 국 내 국 외 환경적인 영향 분석 및 개선 지열 히트펌프 및 공간 난방 같은 지열에너지의 직접적인 이용 탐사 및 자원조사, 유지설비 개발 개선된 지열 시스템 상용화 개발 심층 지열원 개발(300m 이상) 지열 복합발전 증대(발전, 열) 천공, logging, completion 비용 축소 히트펌프, 지중열교환기, 시공 기술의 산업기술 기반구축 열공급시스템: 수직밀폐형, 수평형(‘04)→개방형, hybrid형('06) 지중열교환기: 천공비 40,000원/m(‘04) → 25,000원/m(‘06) 기반조성 및 실증: 소규모실증(‘04) → 중규모 plant 조성(‘06) 향후 개발 방향 보급활성화를 위한 실증연구 추진, 초기투자비 절감 위한 핵심 기술 국산화, 고효율화

석탄 이용 석탄이용 기술개요 석탄액화(Coal to Liquid) 석탄가스화 복합발전(IGCC) 저급연료인 석탄을 고온, 고압하에서 가스화시켜 CO와 H2가 주성분인 합성가스로 제조, 정제하여 발전하는 청정, 고효율 발전기술 석탄액화(Coal to Liquid) 저급 고체연료인 석탄을 촉매 반응을 이용하여 휘발유, 디젤유 등 액체연료로 전환시키는 기술로써 간접액화와 직접액화가 있음

석탄 이용에 대한 패러다임 변화 기존이용기술 신 석탄기술 발전 Mono 시스템 적용 이용 주 사용처 : 발전 단순 또는 병합이용 연소 환경오염물질배출 : 규제치 이하 만족 + 증기이용 신 석탄기술 Poly 시스템 적용 이용 복합이용 가스화 발전 수소제조 화학원료 수송연료 + 증기이용 환경오염물질을 배출하지 않는 ZET 목표 발전, 산업용/가정용 연료

주요 국가의 IGCC Plant 현황 Plant Owner 플랜트명 용량 가스기 가스터빈 건설 효율 (HHV) Nuon Power Buggnum Buggenum (Netherlands) 253 MW Shell Siemens V94.2 1994 41.3 % Global Energy Wabash River (USA) 262 MW Conoco Phillps GE 7FA 1995 39.7 % Tampa Electric Polk Power (USA) 250 MW GE Energy 1996 36.5 % Elcogas Puertollano (Spain) 300 MW Prenflo Siemens V94.3 1998 41.5 % Sokolovska Uhelna,A.S. Vresova (Czech) 350 MW Lurgi Dry Ash GE 9E - IBIL Energy Systems Sanghi (India) 53 MW GTI (IGT) U-Gas GE 6B 2002

석탄 IGCC 주요 플랜트 Tampa 250MW 미국 Wabash 252MW 미국 Buggenum 253MW 네덜란드 Puertollano 300MW 스페인

IGCC의 원리

석탄 액화의 원리 응축기 사이클론 탈 황 가스화기 제 정 리 분 합성연료 F-T 반응기

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 IGCC IGCC CTL CTL 신고유가 및 Oil Peak에 대비한 선진국의 시장조성이 국 내 국 외 IGCC 발전사, 한국전력, 중공업사 중심으로 적극적인 실증 Plant 개발 참여 추진 중 과학기술 관계장관회의를 통해 300MW급 IGCC Plant 추진의결 CTL POSCO, SK 등의 업체들이 유가급등으로 관심을 보이고 있으나, 적극적인 참여않고 있음 IGCC 미국,스페인,네덜란드 등 선진국에서는 50~350MW급 IGCC Plant 건설 및 운영 중 미국 주도로 석탄가스화를 통한 H2생산 및 CO2제거가 동시에 가능한 Future Gen Project추진 CTL 미국: HTI, Mobile, Rentech등에서 다양한 공정개발 남아공: 15만bbl/d급 CTL설비 가동(Sasol 1, 2) 시사점 신고유가 및 Oil Peak에 대비한 선진국의 시장조성이 급가속되고 있으므로 연료의 다변화를 위한 시장개척이 필요할 것으로 판단

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 IGCC 3ton/day급 IGCC Plant개발을 완료하여 현재 실증연구 진행 국 내 국 외 IGCC 현재 2~300MW급 IGCC의 효율 향상(37→43%이상)에 주력 IGCC를 통한 열,전기 생산 외에 수소생산 및 CO2 Capture기술개발 진행 중 CTL 일본은 NEDO 주도하에 직접액화 공정(NEDOL) 개발 미국, 남아공 등은 기존공정 Upgrade 추진 중 3ton/day급 IGCC Plant개발을 완료하여 현재 실증연구 진행 석탄가스화 합성가스 제조공정 및 발전시스템 공정개발 추진중 가스화, 고온집진, 탈황연계시스템의 신뢰성 향상기술 개발 가스터빈 연소시스템의 전산해석 석탄가스화기기로부터 발생된 합성가스를 사용한 화학원료 전환기술 개발 향후 개발 방향 300MW급 IGCC 실증 Plant사업 추진예정(’06 하반기과제 공모) - 한전, 발전사, 중공업 등의 컨소시엄 구성 추진 중 (총사업비 4500-6500억)

해양에너지 해양에너지 기술개요 해양의 조수ㆍ파도ㆍ해류ㆍ온도차 등을 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술 발전시스템 기술 발전기 및 전력변환 기술 에너지 집적, 추출, 변환 기술 해양구조물 설계 및 시공기술 후보지 해양특성 평가 및 예측 기술 <시화호 조력발전 조감도 > ’04년 건설 착공, ’09년 완료 예정 총 발전설비 용량 254MW 발전 방식 : 창조식 총 예상사업비 : 3,551억원

해양에너지의 원리 해양에너지 (파랑, 조석, 수온, 해류, 바람, 염도) 1차 변환 기계에너지 2차변환 터빈저낙차 발전 전기, 열 저장 축전지 수소발생 이용처 (양식장, 해수순환, 조명, 육상, Grid)

시 장 동 향 국 내 국 외 시사점 조력 : 상용 조력발전소 운영 중 국 내 국 외 조력 : 상용 조력발전소 운영 중 프랑스 Rance 조력발전소 : 단위기 용량 1만kW급 벌브형 수차발전기 24기 (총 240MW), 연간발전량 약 540GWh 조류 : 현장실험 실시 등 실용화 단계까지 진입 영국 Engineering Business Ltd. 社(stingray형 150kW급 실험) 조력 : ’09년 시화호 조력발전소 (수자원공사) 완공예정 연간발전량(예상) : 약 553GWh 조류 : 울돌목 시험조류발전소 1,000kW급 건설 추진중 시사점 국내 지리적 특성 등 풍부한 잠재 해양에너지원을 감안할때, 서·남해안은 조력, 파력, 조류발전소 건설의 最適地

기술 개발 방향 국 내 국 외 향후 개발 방향 조력 : ’04년 시화호 조력발전소 건설 착공하여 ’09년 완공예정 국 내 국 외 조력 : ’04년 시화호 조력발전소 건설 착공하여 ’09년 완공예정 조류 : 울돌목에 시험조류발전소 추진중 type : 고정식 조류발전 시설용량 1,000kW급 시험발전 파력, 온도차(OTEC), 염도차발전 등은 기초 연구 수준임 조력 : 중국, 캐나다, 러시아등 조력발전 기술개발 완료후, 시험발전소 운영 캐나다 상용발전소 운영 조류 : 상용화는 실현되지 않았으나, 영국, 미국, 캐나다, 노르웨이를 중심으로 기술개발 활발 파력, 온도차(OTEC), 염도차발전 등 기술 개발을 통한 상용화 시도 향후 개발 방향 지정학적 우수 해양에너지원(파력 650만kW/조류 100만kW)을 활용하기 위한 파력, 조류발전시스템 개발에 투자 확대

신·재생에너지 보급정책 발전차액지원 신·재생에너지 설비의 투자 경제성 확보를 위해 신·재생에너지를 이용하여 전력을 생산한 경우 기준가격과 계통한계가격(SMP)과의 차액을 지원 대상전원 설비용량기준 기준가격(원/kWh) 자가용설비 사업용설비 태양광 3kW이상 716.40 풍력 10kW이상 SMP + CP 107.66 소수력 3MW이상 73.69 조력 50MW이상(방조제 旣 설치용) 62.81 LFG 50MW이하 20MW미만 65.20 20MW-50MW 61.80 폐기물소각 20MW이하

신·재생에너지 보급정책 시범· 일반보급 신규 개발 기술의 보급기반 조성 및 상용화 설비의 시장조성, 확대를 목표로 설치비의 일부를 보조 시범보급 : 설치비의 최대 80% 이내 지원 일반보급 : 설치비의 최대 70% 이내 지원 태양열, 지열, 바이오 : 소요시설비용의 50% 이내 태양광, 풍력, 소수력 : 소요시설비용의 70% 이내

신·재생에너지 보급정책 지방보급 지역 특성에 맞는 환경친화적 신·재생에너지 공급 체계 구축 기반구축 : 소요자금의 100% 이내 지원 시설보조 : 소요자금의 70% 이내 지원 ( 지방비 분담 조건 )

신·재생에너지 보급정책 태양광주택 10만호 보급 공공의무화 태양광발전에 대한 기업의 안정적 투자환경을 조 성하고 향후 중장기 수출전략 분야로 육성하기 위 해 2012년까지 태양광주택 10만호 보급 공공의무화 공공기관이 신축하는 연면적 3,000㎡ 이상의 건축 물에 대해 건축공사비의 5% 이상을 신재생에너지 설비에 설치토록 의무화

신·재생에너지 보급정책 융자지원 상용화가 완료된 분야의 신·재생에너지시설 설치자 및 생산자를 대상으로 장기저리의 융자를 지원하는 제도 이자율 : 연 3.75% (변동금리) 융자한도 : 150억원 이내 지원율 : 소요자금의 90% 이내 (단, 대기업은 80% 이내) 상환조건 : 5년거치 10년 분할상환

신재생에너지 보급 활성화 방안 전략적인 기술개발 추진 정부 주도의 보급사업 지속 신재생에너지사업의 안정적인 재원 확보 정부주도 지원사업의 제도 및 정책 개선 전담기관의 조직 확대 및 전문성 강화 등

감사합니다.