녹색기술 연구개발 종합대책 참고자료(2호 안건)

1. 기후변화 예측 및 모델링개발 기술

기술개요

기후변화유발 및 환경 인자 관측을 통해 정확성 높은 지구시스템 장기예측모델링으로 고기후/환경변화 규명/추적 및 기후변화 예측을 목표로 하는 기술

기술동향

선진국은 미래기후변화 예측을 위한 기후변화 복원 및 원인규명에 대한 다양한 연구를 수행하고 있으며, 국내에서는 국립기상연구소 에서 탄소순환, 식생 등의 관련 기반기술 연구를 최근에 시작

필요성 및 파급효과

지구시스템 모델링 기술을 통해 급격한 기후변화로 인해 발생 빈도가 높아진 쓰나미, 집중폭우, 가뭄 등의 재해를 사전에 예측하고 대비하여 피해를 최소화

2. 기후변화 영향 평가 및 적응기술

기술개요

기후변화가 사회기반 시설 및 국토에 미치는 영향을 평가하고, 영향을 대비하는 감시‧대응 시스템을 구축하는 기술

기술동향

미국은 연방재난관리청(FEMA)을 중심으로 연방재난대응계획 등을 통하여 기후 변화 대응 체계를 범국가적으로 구축

필요성 및 파급효과

기후변화에 대한 사전예방은 효과가 크지만 적응대책을 구현하는 시간이 오래 소요되므로 국가차원의 장기적인 연구개발 투자 및 관리가 필수적

3. 실리콘계 태양전지의 고효율 저가화 기술

기술개요

사용소재에 따라 단결정, 다결정, 비정질로 구분되며, 실리콘 웨이퍼의 박형화를 통해 고효율 저가화 실현하는 태양전지 및 모듈의 제조공정기술, 제조기술, 소재기술 뿐만 아니라 장비기술 국산화 기술 등을 포함

기술동향

세계적인 태양전지 회사들은 다결정 실리콘 기판을 사용하여 전체 생산량의 60%를 제조하고 있으며 발전효율이 20%대로 높아진 상태, 국내에서는 현재 중소기업들에 이어 대기업들의 시장참여가 이루어지고 있음

필요성 및 파급효과

세계 최고수준의 반도체 기술 인프라 활용을 통한 초기 박막화 시장의 고효율 저가화 기술 선점이 필수적이며, ‘12년까지 발전용량을 400MW로 확대하여 ‘20년엔 화석연료 수준의 경제성 확보(150원/kWh)가 예상됨

4. 비실리콘계 태양전지 양산 및 핵심원천 기술

기술개요

CIGS(구리,인듐,갈륨,셀레늄) 무기화합물 박막, 유기폴리머 및 염료감응형 등 실리콘을 사용하지 않고 이동형 군용으로 활용 가능한 태양전지⋅모듈의 고효율 핵심원천기술 및 대면적화, 대량생산 등 저가화 소재, 공정 및 장비기술

기술동향

국내외 많은 기업들이 CIGS 화합물 박막 태양전지의 양산화에 집중하고 있으며, 염료감응‧유기태양전지 등은 향후 태양 전지의 저가화 및 초고효율화 달성을 목표로 기술개발이 진행 중임

필요성 및 파급효과

실리콘 원료, 웨이퍼의 수급 불균형으로 실리콘 태양전지 저가화가 한계에 부딪히면서 제조원가가 낮아 전력원가에서 경쟁력을 가지며 응용이 용이한 비실리콘계 태양전지가 많은 분야에서 활용될 것으로 예상 됨

5. 바이오에너지 생산요소기술 및 시스템 기술

기술개요

동물, 식물, 바이오매스, 해양원료 등으로부터 화석에너지를 대체할 수 있는 에너지원을 생산하는 기술

기술동향

주요 선진국은 식용 원료의 수급문제를 해결하기위해 목질계 재료를 사용하거나 수소를 사용하는 차세대 바이오연료기술을 연구하고 있으며 국내에서는 목질계 및 해조류로부터 연료를 생산하는 기술을 개발 중

필요성 및 파급효과

우리나라는 세계 9위 이산화탄소 배출국으로 감축 방안 마련이 필요하며 바이오연료 산업을 통해 ’12년 국내수송 연료의 4%(120 kL) 대체가능

6. 개량형 경수로 설계 및 건설 기술

기술개요

핵분열 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 설비인 원자력발전소를 개량하여 안전성, 경제성, 환경친화성을 가진 원전을 설계 및 건설, 운영하는 기술

기술동향

현재 국제적 공조가 활발히 진행 중이나 국내는 원천기술 및 검증기술을 확보하는데 미흡하여 향후 자체개발이나 해외시장으로의 진출에 장애요인

필요성 및 파급효과

국내수요 충족 및 수출을 통한 국가경제 기여(국내 생산유발 및 수출효과는 약 27억불) 뿐만 아니라 국제교류 활성화 및 국제사회 영향력 증대

7. 친환경 핵비환산성 고속로 및 순환 핵주기시스템 개발 기술

기술개요

파이로 공정 및 고속로(SFR)를 이용해 사용후 핵연료의 재활용 및 소멸, 안전한 영구 처분을 위한 기술

기술동향

핵연료 사용으로 발생하는 고준위 폐기물 처리와 핵연료의 지속가능성 문제로 인해 많은 국가들이 친환경 핵비확산성 고속로 개발 및 순환 핵주기시스템 개발에 투자를 집중

필요성 및 파급효과

핵연료의 재활용으로 우라늄 핵연료의 수입비용 절감과 함께, 사용후 핵연료의 방사성 독성을 1,000분의 1 수준으로 줄이고, 최종 처분되는 폐기물의 양을 대폭 저감하여 사용후 핵연료의 안전관리에 기여

8. 핵융합로 설계 및 건설 기술

기술개요

핵융합로의 노심해석 및 설계, 부품 제작기술과 이에 수반되는 플라즈마 발생, 가둠, 가열, 전류구동, 진단제어 등의 노심 운영제어 및 시스템 통합 운전기술과 고자기장 전자석, 초고온/극저온/고진공 장치, 전원/제어 설비 등의 핵융합로 장치 기술

기술동향

우리나라는 KSTAR를 건설하였으며, 핵융합공학실증로(ITER) 국제공동건설‧운영사업에 참여하여 현재 건설에 필요한 인력/부품 등을 분담(9.09%)하여 조달 중

필요성 및 파급효과

안전하고 환경친화적이며 사회적 수용성이 보장되는 무한한 국가 에너지원 확보에 기여하며 파생 기술과 첨단기술과의 융합을 통해 미래 유망 산업 발전에 기여

9. 고효율 수소제조 및 수소저장 기술

기술개요

화석연료 또는 물을 원료로 수소를 생산하여 기체압축, 액화, 금속수화물, 흡착, 수소화합물 방식 등을 통해 안전하고 효율적으로 저장하는 기술

기술동향

화석연료에 의한 수증기 개질방식의 수소 제조법은 미국과 일본 등 선진국에서 이미 상용화되어 있으며, 수소저장기술은 일본을 중심으로 금속착수소화물, 화학 수소화물이 중점적으로 산업화 추진 중

필요성 및 파급효과

수소에너지는 이산화탄소를 발생시키지 않는 청정에너지원이며, ‘40년까지 최종에너지의 15%를 수소로 대체할 경우 약 1조 7000억톤의 CO₂ 절감

10. 차세대 고효율 연료전지 시스템 기술

기술개요

연료의 전기화학반응을 통해 전기 및 열을 생산하는 기술로서, 고분자 전해질형(PEMFC), 용융탄산염형(MCFC), 고체산화물형(SOFC) 연료전지 시스템의 고효율화와 연료전지 핵심소재 및 주변설비를 포함한 시스템의 내구성 향상 및 가격 저감 기술이 해당

기술동향

미국은 250kW급 용융탄산염형, 원통형 고체산화물 연료전지(200kW SOFC)와 터빈(20kW) 하이브리드 시스템 등을 진행하고 있으며, 국내에서는 210기의 가정용 연료전지 시스템을 중심으로 모니터링 및 내구성을 검증하고 있음

필요성 및 파급효과

환경 친화적 고효율 기술로써 에너지 관련 다양한 산업 활성화의 시너지 효과가 높으며, ‘30년까지 약 6조8천억원의 국내시장 창출, 8만4천개 일자리 창출 및 세계시장 점유율 30% 달성을 통한 60조 규모의 수출 예상

11. 친환경 식물성장 촉진기술

기술개요

친환경 유기농식품 생산기술, 화학비료 절감기술, 신바이오 작물보호제 개발, 파동에너지 이용 등 친환경적 측면에서 식물성장을 보호 및 촉진하는 기술

기술동향

LED의 농업이용 기술은 기초 연구, 실용화 초기단계임 선진국의 친환경 유기농산물 장려 정책에 따라 전세계적으로 농약대체 신바이오 작물보호제 및 천적 산업의 기술개발에 많은 투자가 집중

필요성 및 파급효과

화학비료와 농약의 과다 사용에 따른 인축독성 및 환경 악화로 대체재 개발이 시급하며, 신바이오 작물보호제 개발에 따른 농약대체효과가 2,400억원 이상(‘12년)일 것으로 예상

12. 석탄가스화 복합발전 기술 (IGCC)

기술개요

석탄을 산소와 반응시켜 가스분리하고 황, 먼지 등 불순물을 정제한 후 가스터빈이나 증기터빈 등으로 전기를 생산하는 고청정⋅고효율 발전기술

기술동향

현재 국외 석탄가스화 복합발전 기술은 실증화 단계로 전세계 약 140여개의 상용 가스화 플랜트가 운전 중이나, 국내 기술수준(56%)은 열세

필요성 및 파급효과

IGCC는 최고효율 46%로 기존 석탄화력(최고효율:40%) 대비 효율이 높고, 탈황율 99.9% 이상, NOx 25ppm 이하로 에너지 절감 및 환경개선효과 발생

13. 고효율 저공해 차량기술

기술개요

기존 자동차 및 수송용 차량의 연비를 향상시키고 새로운 동력원을 활용하여 유해 배출가스를 최소화하고 에너지효율을 극대화 하는 기술

기술동향

미국에서는 에너지부(DOE) 주관으로 산학연이 참여하는 차세대 자동차 개발 파트너쉽을 운영하고 있으며, 일본은 하이브리드카에 집중하여 상용화에 성공

필요성 및 파급효과

자동차 관련 정책은 친환경적인 면에서 주로 시행되고 있으며, 연비 및 대체연료 자동차에 대한 연구가 주를 이룸. 자동차의 연비가 10% 향상될 경우 연간 7백만톤 이상의 이산화탄소 저감효과 기대

14. 지능형 교통, 물류기술

기술개요

교통정보 및 물류정보를 연계‧수집‧제공함으로써 효율적인 교통 및 물류시스템 구현의 기반을 마련하는 기술

기술동향

세계적으로 소프트웨어와 휴대폰카메라, 인터넷을 결합한 새로운 전자제어 대중교통 시스템이 도입되고 있으며 우리나라도 각 지자체별로 ITS 시스템이 운영중 

필요성 및 파급효과

체계적 혼잡관리 및 소통관리 시스템을 통하여 교통혼잡비용 약 5~10%(1.5조~3.1조) 감소 예상되며 국내 에너지사용 부문 및 대기오염 정화비용의 약 30%(‘02년 기준 5.3조원)을 절감 가능할 것으로 기대

15. 생태공간 조성 및 도시재생 기술

기술개요

훼손된 자연 및 도시환경 재생⋅복원, 도시생태환경의 건전성 개선 등 인간과 자연이 공생하는 새로운 개념의 그린시티 조성을 위한 복합 기술

기술동향

도시내 생태공간 조성, 미기후 관리, 종합 수순환 제어‧관리, 신재생에너지 활용 등 교토의정서 발표에 따라 선진국을 중심으로 CO₂감축 등을 통한 친환경 도시 조성이 추진 중

필요성 및 파급효과

도시 내 탄소 배출량 감소, 쾌적한 도시환경과 환경적 지속성 확보 및 유채 45천ha 재배시 수입에너지 대체효과 매년 360억원, 겨울철 유휴농지 활용시 농가소득제고 매년 820억원

16. 친환경 저에너지 건축 기술

기술개요

고효율 냉난방 설비기기, 폐열회수형 공기정화 환기장치, 친환경 외피시스템, 신재생에너지 설비시스템 등을 통해 건축물 에너지 소비 절감 및 이산화탄소 배출을 최소화하는 그린빌딩/그린홈 구축을 위한 기술

기술동향

유럽국가들을 중심으로 에너지 사용을 90% 이상 절감한 저에너지, 저탄소 건축단지가 성공적으로 운영되나 우리 나라의 그린시티는 재생에너지 비율이 2～5% 정도로 아직 시범 운영 수준임

필요성 및 파급효과

국내 총에너지소비의 약 23%를 차지하는 건축부문의 획기적인 에너지 소비구조 개선을 통해 건물 전력 사용량의 40%를 절감하여 연간 약 2조 2천억원을 절약하며 쾌적한 친환경 실내환경을 조성

17. 환경부하 및 에너지소비 예측을 고려한 Green Process 기술

기술개요

원료⋅소재⋅생산⋅수송⋅사용⋅재활용⋅폐기 등  산업활동 전 과정에 있어서 환경부하를 최소화하고 에너지 효율을 향상 시키는 소재, 공정, 제품 및 재활용에 대한 기술

기술동향

선진국은 정부뿐만 아니라 민간주도 방식의 green process 적용이 활발히 수행 됨, 국내는 일부 대기업을 중심으로 한 오염물질 배출 방지 등에 국한되어있어 green process 통합설계 및 이에 필요한 요소 기술 개발이 시급

필요성 및 파급효과

우리경제의 지속가능한 성장역량을 강화하고 비철금속 연 10,000톤 이상 절감,  CO₂연 200만톤 저감, 에너지 소비는 70%이하로 저감 가능. 무역장벽을 극복과 국내기업의 효율적 자원 활용, 생산효율 극대화를 통한 경쟁력 확보 가능

18. 조명용 LED‧그린 IT 기술 

기술개요

일반 조명을 대체하는 고효율 조명용 LED 핵심원천기술 및 활용 응용 기술과 IT기기들의 열관리‧저전력화 기술을 통하여 전력관리 효율성 극대화 기술

기술동향

차세대 LED 조명 개발을 위해 미국, 일본, 중국, 대만에서 국책 프로젝트를 수행 중이며, IT 기기의 저전력화를 위한 기술개발을 민간기업이 적극적으로 추진하여 시장 선점 시도 

필요성 및 파급효과

에너지 절감과 온실가스 감축요구, 글로벌 환경규제 강화 등 국제적 환경 변화에 대한 IT 분야의 대응 전략 필요하며, 에너지 절감 효과는 LED가 170억 kWh, 그린IT기기는 1.9조 kWh에 이를 것으로 전망

19. 전력 IT 및 전기기기 효율성 향상 기술

기술개요

전력기술에 정보통신기술을 융‧복합화하여 전력서비스를 고부가가치화하는 전력IT 기술과 전력 이용 손실을 줄임으로써 에너지 절약효과의 극대화가 가능한 제품 및 프로세스를 구축하는 전기기기 효율성 향상 기술

기술동향

미국 및 유럽에서는 차세대 전력망 네트워크 (Smart Grid) 구축을 통한 에너지 거래방식을 실현 중이며, 초전도 활용 전기기기 효율성 향상의 일부기술에서는 연구개발단계를 지나 실증시험을 추진 중

필요성 및 파급효과

전력산업구조 변화에 따른 패러다임의 전환 및 전력과 IT간의 융합에 의한 새로운 성장동력 창출이 필요하며, 기존 전동기 70% 교체 시 연간 에너지 4천억원 절감 및 초전도 전력기기 적용에 따른 부가가치 18조원 예상

20. 고효율 2차 전지기술

기술개요

전기에너지를 고효율로 저장, 사용함으로써 전력의 품질 개선 및 에너지 효율성 극대화를 이루며 온실가스 배출량을 획기적으로 절감할 수 있는 신성장동력형 에너지저장기술

기술동향

주요 선진국은 이차전지, 수퍼 커패시터 개발 프로그램과 고효율 이차전지를 활용하는 시스템 개발 프로그램을 정부 주도의 중장기적 프로젝트 진행, 국내의 경우 전자기기, 자동차 등에 들어가는 고효율 2차전지에 대한 연구개발이 진행 중

필요성 및 파급효과

중‧소형 위주의 리튬이차전지 시장만 2019년 세계시장규모 214조 3,160억원으로 큰 시장이 형성되며, 이차전지 기술을 활용하여 전력에너지 효율을 5% 향상시키면 년간 약 62조원 이상 절감 효과 가능

21. 이산화탄소 포집, 저장 및 처리 기술

기술개요

신흡수제, 분리막 등을 이용하여 CO₂를 포집하고 이를 이송하여 지중 및 해양에 저장하고, 장기 모니터링 기술과 CO₂를 활용한 반응촉매, 화학소재 및 연료화하는 기술

기술동향

미국, 일본 및 EU등 기술선도국은 ‘15년 CO₂포집기술의 실증, ’20년 상용화를 목표로 대규모 실증단계의 연구개발과 원천기술 확보를 병행 추진하고 있으며, 저장기술의 경우, 국외에서는 지리적 편재성을 극복하기 위한 심부대염수층 대상 지중저장에 대한 다양한 기초연구와 실증실험이 이루어짐

필요성 및 파급효과

교토의정서 발효이후 CO₂ 배출권 시장은 급성장하여 2010년 1,500억불 규모의 거대시장을 형성, 포집된 이산화탄소를 활용한 고부가 기초화학제품 제조 선진 기술 확보 및 국내·외 이산화탄소 400만톤 처리, 1,000만톤의 폴리머 생산과 25조원 시장 창출 예상

22. Non- CO₂(이산화탄소 제외 온실가스) 처리기술

기술개요

Non- CO₂ 온실가스를 배출장소별로 실시간 모니터링하고 데이터베이스화하여 온실가스 저감 정책 및 CDM 사업의 자료로 이용하는 기술과 CO₂를 제외한 온실가스의 발생을 억제하고 포집, 정제, 활용하는 기술과 배기가스를 건식 처리하는 기술

기술동향

에너지관리공단에서는 N₂O와 불화가스 저감기술을 개발중이며 환경부에서는 CH₄를 중심으로 Non- CO₂저감 기술 개발 중. 미국 연방정부의 Climate Change Science Program (CCSP)에서는 온실가스의 모니터링 시스템 및 데이터베이스화에 대한 연구를 진행 중

필요성 및 파급효과

향후 교토 의정서 발효에 따라 소각장, 산업체, 연소관련 업체에서 입게 될 환경현안 주요문제를 해결하며 처리기술개발 시 연간 CO₂ 환산 2,400만톤의 온실가스 저감 가능

23. 수계수질평가 및 관리기술

기술개요

수환경 내 모든 유입/유출원에 의한 오염물 배출, 이동경로 및 영향을 파악하고 이로 인한 수환경 오염도를 평가하며, 수량 및 수질을 통합적으로 제어, 관리하는 기술

기술동향

1,2차원 하천 오염이송모형에 대한 상용화는 추진되었으나, 거시적 규모의 기상과 미시적인 수환경 (하천, 지하수 등) 간의 유기적인 연계모형의 경우 상용화 사례는 세계적으로 미진

필요성 및 파급효과

2011년부터 국내에서 12억㎥가량의 물이 부족할 것으로 예상되는데, 팔당호의 수질개선을 통하여 수도권 전체 먹는 물 자급률을 73%에서 85%로 12% 제고 가능

24. 대체 수자원 확보 기술

기술개요

댐, 하천표류수, 지하수 등 기존 방법 이외에 용수절약, 빗물이용, 하‧폐수처리, 해수담수화, 해양심층수 개발 등 새로운 개념의 수자원 확보기술

기술동향

대체 수자원 관련 세계시장은 ‘05년 10조원에서 ’15년 24조원으로 지속적으로 성장하므로 기술선점을 통해 국가 경쟁력 확보 및 수출 증대에 기여

필요성 및 파급효과

대체 수자원 관련 세계시장은 ‘05년 10조원에서 ’15년 24조원으로 지속적으로 성장하므로 기술선점을 통해 국가 경쟁력 확보 및 수출 증대에 기여, 해수담수화 기술로 ‘12년 1조원 이상의 플랜트 수출과 7% 이상 세계시장점유 예상

25. 폐기물 저감, 재활용, 에너지화 기술

기술개요

폐기물 감량 및 재활용 극대화로 폐기물 발생을 최소화하고 발생된 폐기물을 무해화하는 기술과 가연성 폐기물, 고함수율 유기성 폐기물, 매립가스 등을 석유대체 에너지화하며 이를 천연가스, 알콜, 등의 고급 에너지로 전환하는 기술

기술동향

우리나라는 현재 폐자원을 대부분 폐가스(46%), 소각여열회수(30%) 및 정제폐유(9%)로 사용하며 적극적인 투자를 통한 에너지화 산업은 미미함. EU는 RoHS(유해물질 제한지침) 대응방안의 일환으로 유해물질 제거 및 대체물질 개발을 경주

필요성 및 파급효과

국내 발생 가연성⋅유기성 폐기물 1,334만톤/년 에너지화로 연간 164만 TOE (1,200만 배럴)의 석유대체에너지 생산과 함께 778만톤의 CO₂ 감축 가능, 도시광업 기술의 상용화로 폐전기⋅전자제품 및 폐차로부터 연간 2,000억원의 고철, 비철금속, 귀금속 등 회수 가능

26. 유해성물질노출 모니터링 및 처리기술

기술개요

유해물질에 대한 인체의 노출량을 예측하고, 노출 과정에 대한 모델을 정립하여 유해 물질을 관리하고 처리하는 기술 

기술동향

유해폐기물 적정처리와 관련하여 바젤협약, 런던협약 등 국제환경규제‧협약 강화 및 이행을 위한 각국의 중장기 기술개발을 통한 대응 노력이 활발히 진행 중

필요성 및 파급효과

우리나라는 초기 REACH 대응 비용으로만 1～2조원을 추산하는데, 환경규제·협약에 대해 국가적 차원의 전략수립 및 대응기술을 개발하여 이런 규제·협약에 대한 순응비용을 절감

27. 가상현실기술

기술개요

컴퓨터 시뮬레이션으로 창출된 3차원 가상공간으로 사용자의 감각 경험을 확장하고 공유함으로써 물리적 에너지, 경비를 경감하는 기술

기술동향

주요 선진국은 가상현실기술을 미래 전략기술로 선정하고 전략 육성 중이고, 국내는 90년대 KIST, KAIST를 중심으로 기초 원천 기술 연구, 2000년대 ETRI를 중심으로 엔터테인먼트 응용 기술 연구를 수행 

필요성 및 파급효과

10억원 투입 시 고용유발계수가 13.9명으로 제조업(8.4명), 통신업(6.9명)에 비하여 경제적 파급효과가 큰 성장동력으로 2011년 1조 9,500억 달러의 시장규모 예상