[에너지데일리 변국영 기자]

▲산업효율

고효율 신공정 통한 ‘저탄소 산업구조’ 만든다

기술수준을 2014년 82%에서 2025년 92% 달성을 위한 강력한 전략이 추진된다. 미활용열 이용, 친환경 공정화, 스마트공장 확산으로 에너지신산업을 창출하겠다는 것이다.

2030년 열에너지 시장 2900만Gcal/년 규모를 창출하고 수소환원제철 국내 고로에 30%를 달성하는 한편 스마트공장 4만개를 보급한다는 그림을 그렸다. 전력다소비사업장의 수요관리 및 산업단지 특성을 고려한 에너지효율화가 이뤄진다.

산업부문의 에너지비중은 2014년 기준ㅇ로 국내 최종에너지 소비량의 64%를 차지하고 있다. 고효율 산업용 설비는 수명 장기화로 인해 교체 투자가 지연되고 있으나 에너지가격이 높은 동아시아 국가는 산업부문의 투자가 늘어날 전망이다.

중국, 인도 등의 기술성장으로 저가격 경쟁과 탄소배출권이 문제가 될 수 있으며 철강, 석유화학 등 관련산업의 위기가 올 수 있다는 전망도 있다.

이같은 상황에서 온실가스배출이 많은 기존 산업분야를 저탄소 산업구조로 전환하기 위한 작업이 진행된다. 산업 분야에서 분산 소비되고 있는 에너지의 통합관리와 에너지다소비산업 분야에 고효율 신공정이 개발돼 적용된다.

산업단지에 고효율 열에너지 네트워크를 적용함으로써 산업폐열 발생량을 2025년 20%에서 2030년 50%까지 줄일 계획이다. 하이브리드 수소제철 기술을 적용해 이산화탄소를 저감시킴으로써 2030년 제철공정의 이산화탄소 배출을 15% 줄인다는 방침이다.

산업단지 에너지부산물의 수요관리 통합네트워크 연계 및 고도화로 민간의 참여를 유도하고 온실가스 다배출산업의 공정효율 향상으로 후발국과의 기술 격차를 벌이는 한편 천연자원의 재자원화 기반의 순환체계를 만들 계획이다. 스마트공장 등 ICT 융합으로 생산효율성을 키우고 서비스 융합 사업화 플랫폼으로 고효율기기 보급을 확대키로 했다.

이를 위해 산업부문의 개별 열에너지 소비체를 네트워크 기반으로 수요관리를 통합하고 고도화 한 에너지효율 향상 기술이 개발된다. 네트워크 기반 운영 최적화를 통한 산업용 전기 다소비기기의 에너지소비 저감 및 온실가스 감축 기술 개발도 진행된다.

제조업에 ICT 등 첨단 첨단기술을 접목한 스마트공장 인프라 구축으로 생산성 향상과 에너지사용 저감을 동시에 달성하는 기술 개발이 핵심적으로 추진된다. 철강제조 공정 중 발생하는 부생가스의 수소 증폭 활용 및 탄소기반 환원 공정의 하이브리드 수소공정 전환으로 이산화탄소 발생원단위를 저감하는 제철기술이 개발된다.

▲수송효율

주행거리 등 전기차 한계 극복한다

기술경쟁력을 확보함으로써 친환경차를 보급하는 것이 궁극적인 목표다. 기술수준 역시 2014년 82.8%에서 2025년 94%까지 끌어올리기 위해 총력을 다할 방침이다. 2020년 친환경차 100만대, 2030년 전기차 100만대 보급에 박차를 가하게 될 것이다.

온실가스 배출 기준 등 세계 각국의 환경규제가 강화됨에 따라 친환경차는 연평균 20% 이상 폭발적인 성장세를 보이며 급속 성장을 하고 있다. 글로벌 제작사들은 친환경차 미래 시장 선점을 위해 기술력을 바탕으로 개발 경쟁을 가속화 하고 있다.

우리나라는 성능 한계와 비산 차량 가격, 충전소 부족 등 소비자 구매 수요를 확보하지 못해 친환경차 보급에 애로를 겪고 있다. 전기차의 경우 긴 충전시간과 짧은 주행거리 등 기술적 한계와 비싼 차량 가겨과 배터리 교체비용 부담으로 내연기관에 비해 경쟁력이 떨어지고 있다.

이를 극복하기 위해 차세대 친환경차 및 인프라 시장을 활성화하기 위한 노력이 진행된다. 전기차, 하이브리드차, 수소연료전지차의 효율 및 성능을 개선하고 수송 분야의 글로벌 환경규제에 대응한다는 전략이다.

에너지밀도가 높은 전기차용 이차전지시스템을 생산하게 되는데 LiB 밀도를 2025년 400Wh/kg에서 2030년 500Wh/kg까지 높이게 된다. 수소연료전지 자동차의 경쟁력 확보를 위해 2025년 내구수명 15만m까지 끌어올린다는 목표를 세웠다.

주행거리와 높은 가격 등 기존 전력기반차의 성능 한계 극복과 이용 편의성을 고려한 차량이 개발된다. 경량소재, IT 접목 등을 통한 차량 성능과 효율 향상이 이뤄진다.

전기차 차량 인식 및 충전이 자동적으로 수행되도록 하는 자동 충전 및 인터페이스 시스템이 개발된다. 모든 부분품의 대체 및 교환이 가능한 개방형 표준 플랫폼 및 PnP형 모듈을 개발, 이를 기반으로 한 창조모델 전기차 및 개조·생산 프로세스 개발이 진행된다.

전기차의 일회 충전 주행거리 향상과 충전시간을 단축하기 위해 혁신소재 기술에 기반한 차세대 이차전지 시스템이 개발된다. 청정 수요연료를 이용하는 수소·연료전지 자동차 개발과 수소를 충전할 수 있는 인프라가 구축된다.

저탄소 대체연료 적용을 통한 내연기관 자동차의 친환경차 전환기술과 핵심 응응부품 국산화가 이뤄진다. 차량에 탑재된 다수의 에너지원으로부터 전기에너지를 발전 및 저장하고 부하에너지 소비 등 최적 제어 시스템이 개발된다.

▲건물효율

통합네트워크 구축 ‘제로에너지 커뮤니티’ 구현

기술수준을 2014년 80.9%에서 2025년 95%까지 올리는 대장정에 나선다. 제로에너지건물 활성화 및 국가 온실가스를 감축하는 것이 궁극적인 도달점이다. 2025년부터 제로에너지 건물 의무화가 추진되는데 ‘제로에너지 커뮤니티 글로벌 모델’ 선도로 신시장을 개척하게 된다.

제로에너지건물의 세계시장은 각 국의 제로에너지건물 의무화 정책 추진으로 급성장 할 것으로 전망된다. 2014년 6290억원인 시장이 2035년 1400조원으로 늘어날 것으로 보인다. 온실가스 감축 주요 수단으로 도시 차원의 에너지 최적화를 제시하고 있고 주요국에서는 제로에너지 도시 개편을 위해 단지 구축 및 실증사업이 추진되고 있다.

우리나라의 경우 건물에너지 시스템이 고도화되지 못했고 국내 기업의 시장점유율이 낮을 뿐만 아니라 도시 단위의 에너지 네트워크 체계 구축을 위한 에너지 수요 분석 및 관리가 미흡한 실정이다.

이런 상황을 타개하기 위해 제로에너지 건물과 커뮤니티 구현으로 미래사회에 대응하는 차원에서 핵심부품 개발과 기축 건물 최적화 등 기술성과 보급 확대에 나서기로 했다. 여기에 커뮤니티 네트워크 기술 등 미래 융합기술에 대응키로 했다.

통합네트워크 구축·관리로 제로에너지 커뮤니티를 구현해 2025년 EMS센터를 10만 세대급으로 만들고 제로에너지건물용 핵심 부품의 전략적인 사업화를 통해 2025년 건물에너지의 80% 이상을 절감한다는 방침이다.

ICBM 기반의 에너지정보 네트워크 관리 시스템 개발로 건물→지역→도시 단위로 에너지 효율화를 달성키로 했다. 고효율 단열재와 건물 외피 조명 등 제로에너지 건물의 핵심부품의 고도화 및 저가화로 글로벌 시장 경쟁력을 강화하는 작업이 이뤄진다. 기축 건물 및 커뮤니티의 에너지 최적화 표준 모델 개발로 제로에너지 커뮤니티 시장을 선도하기 위한 노력도 병행된다.

이를 위한 4대 전략과제가 추진된다. 건물 및 지역의 제로 에너지화를 위한 ICBM 기반의 커뮤니티 에너지 정보 네트워크 및 관리시스템 개발이 개발된다. 에너지 사용을 최소화 하는 건물 핵심부품의 솔루션 개발 및 실증도 이뤄진다.

건물과 에너지 공급 네트워크를 유기적으로 연결한 도시 차원의 에너지 최적화 설계와 구현 기술 개발 및 실증이 전략적으로 추진된다. 기존 건물에 대한 에너지 성능 향상 기술 표준이 수립되고 제로에너지 기반의 그린리모델링 표준모델 실증 사업화가 진행된다.

 

▲ESS

신재생 보급 확대 맞춰 ESS 활용 극대화

ESS 보급으로 국내에서 10.1GWh 규모를 확보한다는 것이 목표다. 신재생에너지 보급 확대에 맞춰 다양한 용도의 ESS 활용 범위를 확대한다. 이 모든 것이 기술수준을 2014년 82.6%에서 2025년 95%까지 올린다는 계획이 이뤄져야 가능하다.

온실가스 감축을 위한 각 국의 신재생에너지 비중 확대로 향후 ESS 시장 및 정부 보급지원 확대가 예상되고 있다. 2014년 1조9000억원, 2020년 21조3000억원, 2023년 41조5000억원으로 성장할 전망이다.

ESS 활용 범위가 확대됨에 따라 세계적으로 장수명·저가격화 기술 개발 및 국제표준 시험평가 개발에 주목하고 있다. 우리의 경우 ESS 유형별로 국내외 적용 가능한 실증 인프라 구축이 부족하고 가치평가 시뮬레이션 경쟁력 확보가 필요하다.

세계 최고 수준의 ESS 글로벌 경쟁력과 수출 역량을 강화하기로 했다. 안전성과 장수명의 대형 ESS를 개발하고 해외 및 신규 시장 확보를 위한 ESS 서비스 개발 및 실증이 이뤄진다.

ESS 기반 신재생에너지단지의 전력 성능 개선으로 2025년 50Ah으로 배터리 대형화를 이루고 2030년 시스템 가격을 150 달러/kWh까지 내린다는 목표를 세웠다. ESS 서비스 모델 발굴 및 운용 고도화로 2030년 응답속도 20ms, ESS 제어로직 오차율 2%를 달성한다는 계획이다.

다양한 수요처에 적용 가능한 대형 저장시스템의 저가격·고효율·장수명 기술 개발로 세계시장을 선점하고 수요관리, 분산전원 등에 적용되는 통합 ESS서비스의 경제적·안정화 가치 평가·분석 모델이 개발된다. 국내 실증으로 기술력 확보 후 해외지역별·응용분야별 적용 가능한 수출품목으로 육성하게 된다.

신재생에너지 팜 품질 향상 및 전력 자원 효율화를 위한 ESS 기술이 개발된다. 대형 전지 저가격화, 장수명화, 고안전성을 위한 핵심 요소기술 및 ESS 플랫폼 기술이다. 빠른 응답속도를 가진 고출력 이차전지 및 ESS 시스템을 위한 기술이 개발된다.

환경정보, 전력사용 패턴, 수요변동 분석시간 단축 및 멀티 배터리 기반 통합시스템 기술 개발이 진행된다. ESS 적용에 따른 경제적 가치 평가 프로그램 개발과 대형 전지시스템 성능, 안전성 평가 및 예측 기술이 개발된다.

글로벌 지역 환경별로 응용분야에 적합한 ESS·EMS 연계 기술 및 현지 실증도 이뤄진다.