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수소사업 핵심 소재 부품에 기술력 투입하기로 함. 

15년 업력 코오롱 인더스티리 중심으로 4개사 참여키로...

코오롱 그룹은 수소 기업협의체인 -코리아 H2비즈니스 서밋에 참여를 공식화하였다는 소식입니다. 

수 소하 업에 본격적으로 발을 디뎠다고 합니다. 수소 관련 사업체계를 갖추고 있는 코오롱 인터스트리를 중심으로 그룹 내 4개 사가 역량을 집중해 수소 벨류체인(가치사슬)을 구추 하는 것을 목표로 삼았습니다. 

코오롱'수소 밸류체인'구상안

1. 수소 솔루션 프로 바이더 

코오롱 그룹은 기존 구부사가 추진 중일 수소사업을 발전시키고 다양한 사업영역에서 수소사업과 접점을 찾고 

수소사업 전반으로 사업을 확장학 계획을 세우고 실천하려 하고 있습니다. 

▶코오롱그룹 수소사업 참여기업

4곳으로 계열사가 그룹 차원 협력을 통해 수소 경제 벨류 체인 구축에 한걸음 내디뎠습니다. 

1-1. 코오롱 인더스트리 

그룹네 수소사업의 중추 역할을 담당하고 수소 연료 전지 분야에서 오랜 기산 쌓아온 기술력을 바탕으로 종합 설루션을 제공하기로 하였습니다. 

1-2. 코오롱 글로벌 

풍력발전 단지 건설사업을 바탕으로 수소 연료 전지를 활용한 수전 해기 술로 그린 수를 직접 생산 공급하는 사업을 진행 중입니다. 

1-3. 코오롱 글로텍

탄소 섬유와 에폭시를 황룡 한 수소 압력용기 사업을 추진하고 있습니다. 

4. 코오롱 플라스틱

차량용 엔지니어링 플라스틱 시술력을 바탕으로 소소 연료 전지의 효율성을 증진하는 하우지 부품을 생산 공급하고 있습니다. 

위 거론된 4개의 회사를 활용한 코오롱 그룹은 수소 사업에 첫발을 내딛으며 이규호 부사장은 2000년 초반부터 수소 산업이 미래를 내 다복 핵심 소재 개발과 수소 경제 측면 확대를 준비해왔다고 말하고 있습니다. 

2. 벨류체인 구축 

사실 코오롱은 수소사업을 이미 15년이나 됐다고 합니다. 코오롱 인더스트리 2006년 수소연료전지용 분리막 시술 연구를 시작하였고 수소사업에 뛰어들었습니다. 이후 수소 연료 전지 기술 겨을 바탕으로 지속적으로 사업을 확장하고 있었다고 합니다. 

2-1. 코오롱 인더스트리

주요 수소 사업 제품은 수소 연료전지용 수분제어장치와 고분자 전해질막(PEM), 막전 근접 함체(MEA)입니다. 수분제어장치는 수소연료전지의 전기가 잘 발생하도록 습도를 조정하는 부품입니다. 

국내 최초로 양산에 성공해 현제 글로벌 시장 점유율 1위입니다. 

현대차의 수소 전기차인 넥쏘에 공급하고 있으며, 대규모 증설도 추진 중이라 합니다. 

올초 국내 최초 PEM양산설비를 갖추고 사업 확장에 나서며 MEA경우 2023년까지 양산체제를 갖춰 시장을 적극 공략하는 전략을 계획 실행 중입니다. 

고분 잔 전해질 분리막인 PEM은 수소 연료전지의 4대 구성 요중 하나인 풀 수부품입니다. 

PEM과 전극을 결합한 부품인 MEA는 수소 연료전지 스택(전기 발생 장치) 원가의 40%를 차지하는 핵심부품이라 합니다. 

이렇든 코오롱 측은 기존 수소 관련 사업을 확대 진행하여 앞으로 미래 먹거리 사업에 한 발을 내디뎠습니다. 

포스코- 일신 KINTEX에서 열린 2021 수소 모빌리티 쇼에 참가. 

포스코 그룹은 포스코를 비롯

포스코 인터내셔널, 포스코 건설, 포스코 에너지, 포스 SPS, 포항 산업과학연구원(RIST) 충 6개의 그룹사가 참여해 그룹 수소 사업이 벨류 체인(Value-Chain) 전반에 걸친 사업 계획을 발표했습니다. 

포스코는 강재를 황용해 다양한 디자인과 질감을 구현한 부스는 튼튼하면서도 한층 더 세련된 느낌을 받을 수 있습니다. 

포스코 부스는 3개의 존으로 구분되어 있었습니다. 

1.자연으로 부터의 수소를 만들다

2. 수소저장 -인프라 세상과 수소를 연결하다. 

3. 수소를 세상으로 움직이다. 

1. 자연으로 수소를 만들다. 

포스코, 친환경 실천 기업으로 도약하다.

부생 소소와 태양광과 풍력 등 재생 에니는 물론 현재 포스코에서 추진 중인 프로젝트를 만나볼 수 있었습니다. 

평소 수소에너지에 관심이 었었다면 부생수소에 대해 한 번쯤 들어 본 적이 있을 것입니다. 

포스코는 COG와 FOG로 부터 수소를 추출해 2026년까지 연산 7만 톤 생산 체제를 구축 및 공급할 예 점으로 이는 연건 46만 대의 수소 승용 창에 공급할 수 있는 규모입니다. 

부생수소란?

부생수소는 석유 화학이난 철강 공정 등에서 부수적으로 나오는 수소로 , 나프타를 분해해 에틸렌 프로필렌 등 석유 화학제품의 기초 원료로 만드는 과정에서 발생합니다. 즉 수소를 일무 거 만등어 내는 것이 아니라 석유 화각 공정 등에서 발생하는 것으로 '튜브 트레이러'라고 부른 소수전등 화물차로 운반해 수소 탱크에 보관하게 됩니다. 

순수한 소를 얻기 위해서는 보통 3가지 방법이 사용됩니다. 

1. 석유화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오거나(부생수소)
2. 천연가스를 고온 고압에서 분해하거나(개질 수소)
3. 물을 전기 분해(수전해)하는 방법이 이에 해당합니다. 

현재는 전 세계에서 개질 수소 생산법이 가잔 높음 미유 릉 차치하고 있습니다. 

- 수전해의 경우 가장 친환경적이지만 생상 비용이 높고 

-부생수소는 저렴하지만 생산량이 제한돼 있다는 단점이 있기 때문입니다. 

다만 석유화학 고업이 발달한 우리나라 경우 부생수소가 약 90%로 높은 비율로 차지하고 있습니다. 

부생수소는 생산량에 한계가 있으나 수소생산을 위한 추가 설비 투자비용 등이 없어 경제성이 높다는 장점이 있습니다. 

2. 수소저장 -인프라 세상과 수소를 연결하다. 

현제 포스코 인터네셔녈은 경쟁력 있는 천연가스 및 LNG에서 수소를 추출하고 CO2를 포집 및 저장하여 만드는 블루 수소와 블루 암모니아에 관련해 동남아, 중동, 러시아, 호주 등의 지역에서 공동으로 프로젝트를 추진 중입니다. 

다음에 주목해야 할 부부이 그린 수소 생산입니다. 

재생에너지를 통해 생산돼 전기로 물을 분해하여 만들어진 수소를 그린 수소라 칭하며, 해상과 내륙 운송을 위해 암모니아 형태로 합성하여 운송하는 것이 특징입니다. 

포스코는 재생에너지원이 우수하고 부지-인프라가 갖춰진 지역을 선점하여 가격 경쟁력 있는 그린 수소를 생산하고 이를 암모니아로 합성하여 국내로 도입하 거 난 해외 수요처에 공급한 계획이라 합니다. 

대표적으로 포스코가 개발을 주도하는 오만 프로젝트의 경우

그린 암모니아 연산 120만 톤 규모의 대형 프로젝트이며, 2040년 200만 톤, 2050년까지 연산 500만 톤의 그린 수소 생산을 목표로 현재 중동, 호주, 남미와 같이 다양한 지역에서 글로벌 메이저 기업들과 협력을 추진하고 있습니다. 

바로 재생에너지를 실생활에 활용할 수 있는 사례를 적용한 모형으로 태양광을 이용한 조명시설과 휴게시설을 모형화한 것입니다. 

그렇다면 과연 이 제품들에는 포스코의 어떤 기술이 들어간 것일까요?

정답은 바로 포스맥(PosMAC)입니다. 

태양광이나 풍력 설비는 극한의 상황에 노출되어 20년 이상을 버텨야 하는데 포스코에서 개발한 포스 맥과 풍력용 강재를 활용하면 오랫동안 설비를 안전적으로 유지할 수 있습니다. 

또한 포스코는 포항 산업과학연구원과도 함께 암모니아 기반 수소 추출 기술 상용화 개발을 추진 중입니다. 

다시 말해 해외에서 도입한 암모니아를 수소를 사용하기 위해선 암모니아를 분해하여 다시 수소로 추출하는 것입니다. 

현장에서는 고망간강 저장탱크를 비롯해 수소차 연료탱크, 수소배관 실물들도 전시되어 이해도를 높일 수 있습니다. 

뿐만 아니라, 스마트 기술로 건설하는 미래 수소도시 모형 존에서는 포스코 그룹이 보유한 밸류체인을 통해 해외 수소의 도입과 우리의 일상생활로 이어지는 공급 프로세스를 한눈에 살펴볼 수 있었습니다. 

3. 수소로 세상을 움직이다. 

수소의 활용 과정에 대해 알 수 있었는데 혼소 발전-암모니아, 혼소-수소 드론 연료전지 분리판의 순서로 안내되어 있었고 포스코의 다양한 수소 모빌리티 사업 계획에 대해서도 알리며 부스 투어는 마무리됐습니다. 

특히, 기가 스틸과 포스코 자체 개발 강재가 어떻게 적용되었는지를 상세 설명과 함께 모니터 디스플레이로 영상을 감상할 수 있었고, 수소 전기차 핵심 부품도 전시되어 평소 수소차에 관심이 많은 이들에게 다양한 정보를 제공하는 자리였습니다. 

현장에서는 수소연료전지 분리판과 수수 전기차 구동모터 코아를 직접 눈으로 확인할 수 있어 이목을 집중시켰습니다. 

수소연료전지 금속분리판용 극박 압연 및 성형 기술은 수소 연료전지 금속분리판의 핵심 소재인 스테인리스 스틸 POSS47 FC를 포스코 SPS 고유의 정밀 극박 압연 기술을 통해 0/05MM의 얇은 두께로 구연하여 성형하는 기술로, 특히 후처리 공정을 통해 코팅 과정을 생략하여 환경 유해 물질을 최소화 함으로써 친환경 소재로도 우수한 평가를 받고 있습니다. 

또한 E AUTOPOS(오토 포스)  설루션인 셀프 본딩 기술에 대해 살펴볼 수 있었는데, 전기강판에 본드를 닷트(DOT) 방식으로 도포해 적층 하는 기존의 방법이 아닌, 전기 강판 전면에 본드가 도포된 상태에서 가열, 가압 적층함으로써 소음과 효율을 혁신적으로 개선할 수 있는 신기술로 포스코가 2016년 개발했습니다. 

포스코 그룹은 지난 8월 현대차, 기아에 포스코, E AUTOPOS 셀프 본딩 기술 적요한 구동 모터 코아 공급권까지 확보하며 글로벌 1등 친환경차 부품사로 도약할 수 있는 전기를 마련하기도 했습니다. 

마지막으로 포스코 전시의 하이라트라고 할 수 있는 수소 환원 제철입니다.

수소환원 제철은 전동적 쇳물 생산 방식인 고로(용광로) 공법을 대체하는 신기술로 석탄 대신 수소를 환원제로 사용해 기존 고로 공법과 달리 CO2 배출 없이 철을 생산할 수 있는 수소경제시대의 핵심 기술을 말합니다. 

포스코는 현제 보유 중인 파이넥스 기술을 기반으로 연구개발을 지속해 수소 환원 제철 공 버을 상용화 할 계획으로 포스코가 꾸꾸는 2050년의 제철소가 궁금하다면 그저께 영사로 확인해 보세요 

https://youtu.be/iw-zmEGVa1 g

파이넥스(FINEX)

포스코가 세계 최초로 개발한 제철기술로 자연 상태 가루 모양의 철광석과 일반탄을 바로 사용해 쇳물을 생산하는 설비를 말합니다. 

포스코는 앞으로 탄소 중립에 영할 수 있는 다양한 탄소 저감활동에 주력한 계획입니다. 

친환 결을 실천하는 기업, 그린 수소 선도기업으로 도약할 것입니다. 

*파이넥스(FINEX): 포스코가 세계 최초로 개발한 제철기술로 자연 상태 가루 모양의 철광석과 일반탄을 바로 사용해 쇳물을 생산하는 설비를 말한다.

랜선으로 만나본 2021 수소 모빌리티+쇼! 2050년 탄소중립을 달성하겠다는 포스코의 의지가 느껴지지 않았는가?

포스코는 앞으로 탄소 중립에 기여할 수 있는 다양한 탄소 저감 활동에 주력할 계획이다. 친환경을 실천하는 기업, 그린 수소 선도기업으로 도약할 포스코에 많은 관심과 기대 부탁드린다.

• 수소 상 요차 보급 확대를 위한 양해각서 체결...
• 국내 수소 생태계 활성화 목표로 하다.

현대 자동차가 산업용 가스 제조 및 판매 회사인 에어프로덕트와 손잡고 수소 생태계를 활성화 하기기 위해 양해각서를 체결하였습니다. 

수소 상용차 보급 확대 양해각서(MOU) 체결식

현대자동차는 지난 9월 9일 에어프로덕츠 코리아와 수소 상용차 보급 확대를 위한 양해각서(MOU)를 체결하였습니다. 

양사 간의 협력이 지속되고 수소 벨류 체인 활성화의 계기가 되기를 기대하고 있습니다. 

양사는 국내 수소 상용차 보금 확대를 목표로 

1. 현대차 수소 트럭 개발 공급 및 사후 관리 지원
2. 수소 특장차량 개발 등을 위해 협력할 예정입니다. 

에어프로덕츠는 

1. 국내에서 운영 중인 가스 움반 차량 전량을 수소차로 전환
2. 향후 액화수소 충전소 공급망 구축을  검토해 수소 생태계 조성에 기여할 계획입니다. 

현대자동차 관계자는 에어프로덕츠와 상호 협력을 통해 수소 생태계 조성을 위한 기반을 다지고 수소 특거 개발 공급을 통해 수소경제 활성화를 위해 노력하기로 합의하였습니다. 

여기서 현대차에 대해선는 말하지 않아도 다 알 것을 입니다. 그럼 에어프로덕츠는 생소한데요. 

간단히 에어프로덕츠에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

1. 기업소개 

에어프로덕츠는 전 세계 19,000명 이상의 직원이 있는 50개국에서 운영됩니다. 

식품, 음료, 의료뿐만 아니라 에너지 및 수송분야에 이르기까지 산업 전반에 걸쳐 광범위한 고객에게 서비스를 제공하고 있습니다. 에오 프로 덕트는 가 스밍 공정가스, 장비 및 서비스로 구 도 이 독자적인 포트 폴리오를 제공하고 있는 기업입니다. 

1940년에 설립된 에어프로덕츠는 그동안 혁신적인 기업문화, 탁월한 경영능력을 바탕으로 안전화 환경을 위한 노력으로 명성으로 쌓아왔습니다. 

2. 산업 개요 

전 세계 유일 가스 및 케미컬 통합 회사인 에어프로덕츠는 여러 산업에 수 천 개의 제품과 스비스를 공급하고 있으며 

에어프로덕츠는 산업 및 에너지에서 기술 및 의료에 이르는 폭넓은 서비스 범위와 경험을 보유하고 있으므로 어한 산업의 요구와 고객의 특정 요구를 더깊이 있게 이해할 수 있습니다. 에어 프로 덕츠는 고객이 해당 시장에서 더 효과적으로 경쟁할 수 있도록 올바른 기술 제품 및 서비스를 제공할 수 있는 지식을 갖고 있는 기업입니다. 

3. 산업분야 

1. 건축
2. 고무/플라스틱
3. 금속- 철강생산, 용접 및 절단, 금속가공, 비철 생산
4. 농업
5. 레저
6. 수송(우주항공, 자동차, 해상, 조선)
7. 식품 음료
8. 에너지(수소에너지, 바이오에너지, 액화 천연가스, 오일. 가스 생산, 석유 정제시설, 전력)
9. 용수 및 폐수
10. 유리/광물
11. 전기전자
12. 제약/생명공학
13. 화학처리(정밀/특수 화학제품 응용분야)
14. 석유화학

이와 같은 다양한 사업분야 하를 가진 기업입니다. 다양한 사업분야 중에 수소 관련 부분에서 현대 자동차와 양해 각석을 체결하였다는 소식입니다. 

앞으로 수소차 상용화되기를 희망하면서 더 좋은 소식이 있으면 전해드리도록 하겠습니다. 

신재생에너지를 조합하여 공급하는

융·복합 에너지 공급 시스템

차세대 성장 동력이 될 신재생에너지 융·복합 산업

■ 기존 신재생에너지의 불안정성을 해결하고 효율성을 높이기 위한 해결책 신재생에너지는 화석연료에 비해 에너지 수집 과정에서 발생하는 온실가스 배출이 적기 때문 에 환경오염을 최소화할 수 있습니다. 그러나 발전효율이 낮고 환경에 영향을 많이 받기 때문에 안 정적인 공급이 불가능하다는 단점도 함께 가지고 있습니다. 이러한 신재생에너지의 불안정성을 해 결하고 효율성을 높이기 위하여 신재생에너지 하이브리드 시스템이 필수이기도 합니다. 기존의 신재생에 너지 하이브리드 시스템은 단순한 조합으로 인해 수요-공급에 여러 가지 문제점이 있었으나, 최근에는 ICT(Information and Communication Technologies) 융합 플랫폼을 통해 수요 맞춤형 에너지 공급이 가능해지면서 에너지 손실이 최소화될 것으로 기대되고 있습니다.

■ 지속성장이 기대되는 신재생에너지 하이브리드시스템 산업 신재생에너지 하이브리드 시스템은 최근 유럽과 미국을 중심으로 ZEB보다는 기존 건물을 리모 델링 할 때 에너지 효율 개선, 에너지 자급자족, 에너지 프로슈머 등을 고려한 그린 리모델링 시장이 꾸준히 확대되고 있습니다. Pike Research에 따르면 세계 신재생에너지 하이브리드 시스템 시장은 지역 및 환경에 맞춘 독립형 또는 분산형 발전시스템을 중심으로 성장할 것으로 전망하고 있는습니다먄, 세계 독립형 시장은 2014년 59.9억 달러에서 2024년에는 276억 달러로 지속 적으 로 성장할 것으로 추정됩니다.

Navigant Research에 따르면 세계 분산형 시장은 2017년에 1,000억 달러 이상 규모이며, 태양광+ESS를 결합한 나노그리드 세계 시장은 2015년 1.2억 달러에서 2024년 23.1억 달러 규모로 성장할 것으로 전망하고 있습니다. 또한, LG 산전 연구소 추산 자료에 따르면 ESS 활용 신재생에너지 하이브리드시스템 국내 시장은 2020년 4,400억 원 규모로 추정되며, 매년 성장세에 가속도가 붙을 것으로 전망됩니다.

배경기술 분석

신재생에너지를 조합하여 공급하는 융·복합 에너지 공급 시스템

신재생에너지 하이브리드 시스템은 에너지 효율 향상, 발전단가 저감 및 안정적인 에너지 공급을 위해 신재생에너지를 포함한 둘 이상의 에너지 생산시스템과 에너지 저장 시스템을 결합해 전력, 열, 가스 등을 공급·관리하는 시스템입니다.

■ 신재생에너지 정의 및 필요성 신재생에너지(NRE, New-Renewable Energy)는 재생가능 에너지를 이용하는 에너지로써, 전 환수 단과 에너지 형태에 따른 신에너지, 에너지원의 종류에 따른 재생에너지로 분류됩니다.

국내에서는 ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법’ 제2조에 의거해 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하 는 에너지로 총 11개 분야로 정의하고 있습니다. 신에너지는 연료전지, 석탄액화 가스화 및 중질 잔 사유 가스화, 수소에너지 3개 분야의 에너지를 칭하며, 재생에너지는 태양(태양광, 태양열), 바 이오, 풍력, (소) 수력, 지열, 해양, 폐기물을 포함하는 8개 분야의 에너지를 말합니다.

최근 에너지 사용의 증가는 온실가스 배출 증가의 결정적인 원인으로 작용하고 있으며, 온실가 스 감축 및 국제환경 규제 대응이 필수입니다. 화석에너지 고갈, 국제환경 규제 강화로 인해 향후 신재생에너지는 주요 에너지원으로 부상될 것으로 전망되며, 온실가스 감축의무를 준수하고 지 속 가능한 경제발전을 위해 신재생에너지 개발 보급목표를 정하여 중점적으로 투자가 진행되고 있습니다. 우리나라는 에너지 대외 의존도가 높고 유가 변동에 의한 영향의 폭이 커서, 안정적 에너 지 수급이 중요한 과제로 대두되고 있으며, 에너지의 해외 의존도를 낮추고 에너지 수급의 불안 정에 대비하여 신재생에너지 산업 개발 정책을 추진하고 있습니다. 또한, 신재생에너지 산업의 가격경쟁력 확보 시 미래 성장 동력산업으로 급신장이 예상되며, 미래 신에너지 산업과 녹색기술개발로 새로운 기술과 사업, 시장 및 일자리 창출이 가능하여, 산 업의 신 돌파구로 주목하고 있습니다. 주요 선진국은 경제성장과 온실가스 감축의 동시 달성을 목 표로 자국 특성에 맞는 에너지·기후변화 대응 분야의 신성장 동력 창출에 주력하고 있습니다.

■ 신재생에너지 하이브리드 시스템 정의 신재생에너지 하이브리드 시스템(NRE-H System)은 에너지 효율 향상, 발전단가 저감 및 안 정적인 에너지 공급을 위해 신재생에너지를 포함한 둘 이상의 에너지 생산시스템과 에너지 저 장 시스템을 결합해 전력, 열, 가스 등을 공급·관리하는 시스템을 말하며, 쉽게 말해, ‘태양광 +풍력+에너지 저장장치’처럼 2개 이상의 신재생에너지를 조합하여 지역적 특성에 맞춰 친환 경적 에너지를 공급하는 융·복합 에너지 공급 시스템입니다.

신재생에너지 하이브리드 시스템은 신재생에너지의 불균일한 생산, 지역별로 불균등한 자원 분 포 등도 신재생에너지 성장의 걸림돌로 작용하면서 이를 극복하기 위해서 기존 개발 에너지원 의 특성을 잘 반영하면서 상호 보완할 수 있는 시스템을 개발하기 위해서 노력하고 있습니다.

재생에너지 하이브리드시스템

■ 신재생에너지 하이브리드시스템 유형 신재생에너지 하이브리드시스템은 에너지 결합 방식에 따라 크게 3가지 유형(신재생에너지 발 전과 에너지 저장장치가 결합된 형태, 서로 다른 특성을 지닌 신재생에너지가 결합된 형태, 기존 의 화력발전과 신재생에너지가 결합된 형태)으로 구분됩니다.

1. 신재생에너지와 에너지 저장장치가 결합된 형태 이 형태는 시간에 따라 불균일하게 만들어진 전력을 저장했다가 필요할 때 공급해 안정적으로 전력을 수급할 수 있게 하는 장점이 있으며, 태양광 발전과 이차전지의 결합이 대표적인 사례입니다.

생산한 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 잠시 저장해두었다가 필요에 의해 안정적인 전력 공급이 이루어지는 방식이기 때문에 관련 기술이 하루가 다르게 발전하고 있으며, 향후 가장 대표적인 신재생에너지 하이브리드 시스템 모델이 될 수 있을 것으로 전망됩니다.

2. 서로 다른 특성을 지닌 신재생에너지가 결합된 형태 각각의 신재생에너지가 상호보완을 통해 신뢰성을 향상하고, 최종적으로 에너지 효율과 경제 성 확보가 가능한 방법입니다.

예를 들면 열병합 발전(태양광에너지와 태양열에너지의 결합, 전기를 생산하면서 발생한 열을 함께 활용하는 방식)이 있다. 일반적으로 태양열을 이용한 온수 시스템 은 50~60%의 효율성이 있으며, 여기에 15%가량 효율의 태양광발전을 추가하면 전체적으로 75%의 병합 효율이 가능하다. 현재 이 시스템은 높은 가격이 단점이지만, 향후 안정세에 접어든다면 가정 및 지역 단위의 전기와 열 공급에 유용하게 사용될 것으로 기대하고 있습니다.

기존의 화력발전과 신재생에너지가 결합된 형태

기존 장치의 전력생산 규모를 높이고 연료 사용량 및 이산화탄소 배출량을 낮추는 한편, 안정적이고 경제적인 전력생산이 가능한 방식입니다. 가장 대표적인 예가 화력발전에 태양에너지가 결합된 것으로, 이를 이용하면 화력발전 초기 구동 시간을 줄일 수 있고, 부하에 효율적으로 반응할 수 있으며, 연료 소비와 오염물질 배출을 줄일 수 있는 1석 3조의 효과를 얻을 수 있습니다.

분류 관점에 따른 기술 범위

신재생에너지 하이브리드 시스템은 에너지 중심 및 수송기반 융·복합 시스템, 건물 적용 시스템으로 구분할 수 있으며, 이 중에서 에너지 중심은 타 에너지 원간의 융·복합을 의미하고 수송 기반은 수소를 기반으로 한 시스템의 인프라 등을 구축할 수 있는 시스템을 의미합니다. 특히, 수 소 생산에 필요한 전력을 신재생에너지로 발생한 전력 중에서 기존 부하에 사용하고 남은 잉여 전력을 활용함으로써 신개념 에너지 저장 장치로써 활용할 수 있습니다. 주요 핵심기술은 에너지(전력 및 열)를 생산할 수 있는 기술, ZEB(Zero-Energy Building) 및 그린 리모델링에 적용할 수 있는 건물 적용 시스템 기술, 수소 또는 전기 수송 수단에 적용할 수 있는 수송기반 융·복합 시스템 기술 등으로 구분할 수 있습니다.

 제품 분류 관점 기술 범위

공급망 관점 기술 범위

신재생에너지 하이브리드 시스템 주요 개발 분야

신재생에너지 하이브리드 시스템은 에너지 부문에서의 기후변화 대응 및 에너지 이용 효율성 제 고를 위해 필수적인 미래 지향형 에너지 인프라로 스마트그리드 체제하에서 가장 중요한 핵심 제품·서비스를 제공하는 시스템에 기술 개발 요구가 증가하고 있다. 특히, 기존의 에너지 인프 라와 신기술·ICT를 결합하여 에너지 산업의 신 Business Model 등을 창출할 수 있어 그 중 요성이 점차 커지고 있는 추세에 있다.

ICT 융합 플랫폼 기반 신재생에너지 하이브리드시스템 및 서비스 개념도

신재생에너지 하이브리드 시스템의 4대 중점 개발 분야

우리나라는 상기 신재생에너지 하이브리드시스템의 4대 중점 개발 분야를 통해 확보된 신재생 에너지 기술 융·복합을 통해 글로벌 경쟁력과 시장 선점이 심화되고 있는 에너지 산업 분야에 있어 세계 시장을 선도할 수 있는 에너지 신산업을 창출과 산업 생태계 조성을 이루고자 하고 있습니다.

신재생에너지 하이브리드를 이루는 기본적인 산업구조는

첫째, 신재생에너지 하이브리드 장비 및 부품,

둘째, 신재생에너지 하이브리드시스템 설비,

셋째, 전력·열·연료 서비스로 구성되며 이는 기후변화 대응과 지속 가능한 경제 성장을 이루기 위한 전후방 연관효과가 매우 큰 국 가의 미래 핵심 산업으로 성장할 수 있습니다.

심층 기술 분석

신재생에너지와 다른 기술 간 다양한 융합 가속화

신재생에 너지 하이브리드 시스템은 혁신성장을 주도할 핵심기술로 주목받고 있으며, 신재생에너 지를 전력 그리드, 건물, 산업, 수송 분야에 효율적으로 연계할 수 있는 통합 기술의 중요성이 대두되면서 신재생에너지와 다른 기술 간에 다양한 융합이 가속화될 것으로 전망됩니다.

신재생에너지 하이브리드 시스템 주요 기술 신재생에너지 하이브리드시스템은 목적에 따라 태양열, 태양광 등의 신재생에너지 생산시스템과 에너지저장장치(ESS), 연료전지 등의 에너지 저장·공급·관리 시스템을 융합하여 운영하는 것 이 특징입니다. 신재생에너지 하이브리드시스템의 주요 수요시장으로는 도심형 신재생에너지 발전 소, 독립형 에너지 자립 시스템, 가스변환 하이브리드 솔루션 등이 있으며, 시장 발전을 뒷받침 하기 위해서는 다음과 같은 기술들이 필요합니다.

분산·독립형 발전 및 제어 기술 이 기술은 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 바이오 등의 신재생에너지와 연료전지, ESS 등의 에너지 발전·저장 시스템을 융합하여, 분산·독립적으로 전력 및 열을 생산·관리하는 기능을 제공하는 것을 목표로 합니다.

▶▶ 태양광-ESS 하이브리드시스템 기술 이 시스템은 분산·독립형 발전 및 제어 기술 중 가장 상용화된 방식으로, 태양광 발전 방식을 통해 생산된 전기에너지를 ESS에 저장해두는 구조로 되어 있습니다.

특히, 태양전지 모듈은 태양전 지가 태양광을 전기에너지로 바꿔주면 전기에너지를 적절한 전압과 전류로 바꾸어 한 곳에 모아 주고, 수많은 태양전지가 생성하는 전기에너지를 회로에서 제어하여 대용량 에너지 저장장치인 ESS로 보낼 수 있도록 하며, 시스템 제어장치는 태양전지 모듈을 통해 얻게 된 전기에너지를 ESS에 보관하고, 사용할 수 있게 변환, 제어하여 보내주는 역할을 수행합니다.

태양광 발전은 특성상 일조량이 좋은 낮에 많이 생산된 전기에너지를 ESS에 저장해두었다가, 저녁 시간에 생기는 전기 수요를 대응할 수 있으며, 전력 소비는 보통 밝은 낮보다 심야 시간에 많아지기 때문에 유동적인 공급이 가능한 태양광 에너지 저장장치인 ESS 역할이 매우 중요합니다.

▶▶ 풍력-ESS 하이브리드 시스템 기술 풍력-ESS 하이브리드시스템이란 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지 로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 얻어낸 전기에너지를 ESS에 저장해둔 후 사용하는 구조로 되어 있습니다. 이러한 시스템은 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 사용하 고 있어, 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전 방식과는 달리 발열에 의한 열공해나 대 기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전 방식입니다. 풍력 발전기는 발전용량이 마이크로 급에서부터 대형 발전기까지 아주 다양한 종류가 개발되어 있습니다. 마이크로급의 발전기는 손으로 들고 다닐 수 있을 정도로 작고, 전기가 들어오지 않는 외 딴 집에서 사용하기에 적당하며, 대형 풍력 발전기는 많은 양의 전기를 생산해서 주위의 주택들 에 전기를 공급할 목적으로 세워집니다. 유럽과 미국에서는 대형 풍력 발전기들이 한곳에 수십 개 이상 들어서 있는 풍력 발전 단지를 드물지 않게 찾아볼 수 있습니다. 

태양광 및 풍력-ESS 하이브리드시스템 구조

태양광-풍력-연료전지 하이브리드 시스템 기술 태양광 발전과 풍력 발전을 통해 동시에 전기에너지를 생산하여 수용가에 전력을 공급하고, 일 부 전력을 수소의 생산·저장에 활용하는 시스템입니다. 특히, 물을 공급해 수전해 시스템을 가동 하여 수소를 생산하고, 이를 수소 저장 탱크에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 태양 빛이 없는 밤이나 바람이 불지 않는 날에는 저장된 수소와 연료전지를 통해 수용가에 전력과 열에너지를 공급하게 되는 형태를 가지고 있습니다. 이 시스템은 서로 다른 발전 특성을 내는 신재생에너지끼리의 결합을 통해 수급 변동성이 적고, 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 특징이 있습니다. 또한, 태양광과 풍력을 같은 장소에 설치함으로 써 각각의 특성을 살림과 동시에 공간이나 기존 인프라를 활용하여 효율적입니다.

태양광-풍력-연료전지 하이브리드시스템 구조

화력발전-태양열 하이브리드시스템 이 시스템은 화력발전과 태양에너지 장치를 결합한 것으로, 태양에너지 장치에서 포집되는 태양 복사 에너지는 기존의 화력발전 플랜트들에서 사용되는 증기를 생산하도록 이용되며, 태양열에 너지는 고온 고압의 증기를 생산하기 위하여 사용된다. 이렇게 화력발전과 태양에너지 장치를 연결함으로써 기존 장치의 전력생산 규모를 높이고, 연료 사용량 및 이산화탄소 배출량을 낮출 수 있으며, 태양에너지 단독으로 사용될 때보다 안정적이고 경제적인 전력생산이 가능합니다.

일반적으로 대부분의 태양열 발전 플랜트 설계는 전통적인 화력발전 플랜트(500℃ 또는 그 이 상)에서 사용되는 증기 온도보다 낮은 300-400℃에서 운전된다. 따라서 태양열이 수집되는 과 정에서 얻어지는 증기의 온도는 증기 터빈에서 운전되기에는 부족하나, 태양열을 통해서 생산된 증기를 직접적으로 터빈에 공급하는 것은 플랜트의 총괄효율을 증가시킬 수 있다. 화력발전과 태양열 하이브리드 시스템에서 가장 각광받는 것은 집광형 태양열 플랜트(CSP, Concentrated Solar Plant)이며, 집광형 태양열 플랜트를 통해 생산된 증기를 터빈으로 공급하 면 화력발전의 초기 구동 시간을 줄일 수 있는 장점이 있습니다. 게다가 부하에 효율적으로 반응할 수 있고, 연료 소비와 오염물질 배출을 줄일 수 있어 보다 친환경적인 에너지 생산이 가능합니다.

국제 에너지 기구 IEA(International Energy Agency)의 Solar Paces 그룹 자료에 따르면, 2050년경 전력의 25%를 집광형 태양열 플랜트가 공급할 것으로 전망하고 있으며, 이러한 흐름에 따라 미국 에너지청은 2013년부터 2,000만 달러를 들여 집광형 태양열 플랜트와 화력발전 설비를 결합하는 사업을 벌이고 있습니다. 미국 에너지청은 집광형 태양열 플랜트가 천연가스나 석 탄 화력발전과 결합한 하이브리드 형태가 되면 전기 요금을 대폭 줄일 수 있을 것이라고 기대하 고 있으며, 이러한 집광형 태양열 플랜트-화력발전 하이브리드 시스템은 미국에서도 태양에너지 가 풍부한 지역을 중심으로 빠르게 확산되고 있는 추세에 있습니다.

화력발전-태양열에너지 하이브리드시스템 구조

계간 축열 기반의 열에너지 활용기술 집열기에서 생산되는 열은 여름철이 가장 많으나, 난방 및 급탕 소비량은 겨울에 가장 높습니다. 이 러한 계절 간 불균형을 해소하기 위해 봄부터 가을까지 태양열, 연료전지, 하수열 히트펌프 등을 통해 생산된 열을 물탱크와 같은 대형 축열조에 저장했다가 난방‧급탕 등을 위해 열에너지가 많 이 필요한 겨울에 공급하는 시스템이 계간축열(Seasonal Heat Storage) 방식입니다.

계간축열 기반의 열에너지 활용기술 개요

발전 폐열, 산업 폐열, 폐기물 소각열, 연료전지, 바이오매스, 태양열 등 연중 생산되는 폐열을 열원으로 이용하는 것으로, 간헐적이거나 배출 온도가 일정치 않거나 온도가 낮아서 전력생산이 나 산업용으로 이용하기 곤란한 열도 회수하여 건물 냉난방 또는 농업용으로 사용이 가능합니다. 이러한 계간 축열 기반의 열에너지를 활용하는 시스템 중에는 대표적으로 태양열 블록히팅 또는 태양열 지역난방이라고 부르는 시스템이 있습니다. 이 시스템은 일정 규모 이상의 단지(건물의 지붕 또는 기타 설치 가능한 공간)에 분산 또는 집중 설치된 태양열 집열기를 하나의 시스템으로 묶 어서 계간축열체라는 대용량의 장기 축열시스템과 연계시켜 집열된 태양열을 중앙에서 축열 및 공급하는 일련의 중앙 열공급 방식의 태양열 시스템입니다. 적게는 소규모 단지에서부터 크게는 지역난방에 이르기까지 그 규모도 다양하게 적용할 수 있으며 이러한 태양열 블록히팅 시스템은 일반적으로 열부하가 적은 봄부터 가을에 이르기까지 남는 태양열을 저장했다가 부족할 때 사용 하는 대규모 용량의 중장기 축열체인 계간축열 시스템을 필요로 합니다. 태양열 블록히팅 시스템은 기존 열 설비는 물론이고, 지열 히트펌프, 바이오연료, 우드펠릿, 폐 기물에너지 등 타 신재생 히팅 시스템과 복합적으로 구성도 가능하며, 열부하 전체를 신재생에 너지만으로도 공급이 가능한 특징이 있어, 신재생에너지원별 장점을 살리고 단점은 보완하며 태 양열과 같은 자연에너지 활용을 극대화할 수 있습니다. 특히, 비 난방기에 남는 잉여열을 저장하여 사용하므로 태양열 의존율을 크게 높일 수 있고, 연 중 태양열 이용이 가능하여 태양열 분야의 단점이었던 난방 분야에 효율적 적용이 가능합니다.

또한, 경제성을 높이고 건물별 신재생에너지 적용에 한계가 있는 건물 밀도가 높은 지역에 계간축 열 시스템을 적용시키면 기존 열원과의 효율적인 연계가 가능하여 폭넓은 보급 확대가 예상됩니다.

천연가스 변환 시스템

천연가스 변환 시스템(압력 발전설비) 천연가스 변환시스템이란 천연가스(Natural gas) 또는 바이오가스(Bio gas)와 용융탄산염형 (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell) 등의 연료전지를 결합하여 가스의 공급압력 차이를 활 용해 전력을 생산하는 압력발전설비 기술이다. 천연가스 생산기지에서 송출된 고압의 천연가스 를 배관을 통해 수요처인 발전소와 도시가스사에 보내는데 있어서 공급관리소의 정압기를 이용 해 고압의 천연가스를 감압하게 되는데, 감압 시 소멸되는 압력인 폐압을 활용하는 기술이며, 폐 압을 버리지 않고 임펠러를 활용하여 면적당 가해지는 힘(충격)을 축 회전(운동에너지)으로 변 환시키고, 축 회전을 발전기에 적용해 전기를 생산하는 원리로 작동합니다. 압력발전설비 시스템은 정압과 발전이 동시에 이뤄지고 생산기지에서 승압 시 사용된 전력을 회 수할 수 있으며, 발전소처럼 전력생산 중 연소와 소음이 발생하지 않기 때문에 친환경 기술로 각광받고 있습니다.

천연가스 변환시스템

압력발전설비 시스템 원리

도심형 제로에너지 빌딩을 위한 통합 시스템 제로에너지 빌딩(ZEB, Zero-Energy Building)은 벽체나 창호 등에 건물 외피를 통해 외부로 손실되는 에너지 양을 최소화하고, 건축물 설비의 에너지 절감 성능 향상 및 부지 내 태양열·지 열과 같은 신재생에너지 활용을 통해 냉·난방 등에 사용되는 에너지로 충당함으로써 건축물의 연간 에너지 소비량이 제로가 되도록 하는 것을 목표로 하는 건축 기술입니다.

제로에너지 빌딩 개념

제로에너지 빌딩을 실현시키기 위한 방안으로는 패시브(Passive) 공법과 액티브(Active) 공법 이 있으며, 두 공법을 결합하여 경제적인 제로에너지 빌딩을 구축하는 노력이 추진 중입니다. 패시브 공법은 현재까지 알려진 건축 공법 중 가성비가 뛰어나면서 난방에너지를 획기적으로 저 감하는 공법으로, 일반 건축물에 비해 세 배 이상의 고성능 단열재를 사용하여 열이 빠져나가는 것을 막아 일반 건축물 대비 난방에너지를 절감한다는 특징을 가지고 있다. 단열은 두꺼울수록 좋지만 일정 한계치를 넘으면 효율성이 급격하게 떨어지기 때문에 무조건 단열 두께를 두껍게 하는 것보다 혹한에도 적당한 기준으로 설계해야 합니다. 특히, 창호는 주택 시공 자재 가운데 고 가지만 단열에는 취약하기 때문에 일사 및 공기 차단 성능이 좋은 제품을 사용해야 하며, 유리는 아르곤 가스를 채운 2~3중 유리나 적외선을 차단하고 열 손실을 막는 로이 코팅 유리가 좋습니다.

또한, 비슷한 열적 성능이 있는 것끼리 모아서 공간배치를 하는 것이 열적 조닝(Zoning)의 기본이 되기 때문에 기계설비와 관련해 건축물의 형태·평면에 따라 열적 조닝이 필요합니다. 액티브 공법은 태양광, 태양열, 지열 등의 기계장치를 빌딩 내에 구축하여 신재생에너지를 자체 생산·공급하는 특징을 가지고 있습니다. 신재생에너지 가운데 전력생산에 주로 사용하는 방식은 태 양광 발전으로, 태양광 발전은 보통 건물 지붕이나 마당에 설치하지만, 최근 외벽 마감재 형태로 설치해 발전 면적을 넓히는 방법도 이용하고 있다. 또한, 냉·난방을 해결하는 방법은 태양열과 지열발전이 있습니다.

제로에너지 빌딩을 실현하는데 필요한 추가 요소로 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)이 있으며, 건물 내 주요 공간·설비에 부착한 센서를 통해 실 시간으로 에너지사용 데이터를 수집·분석해 에너지소비 절감과 건물의 쾌적한 실내환경 유지에 활용하는 최첨단 ICT 시스템이다. 그러나 최근에는 건물 에너지관리 시스템만으로는 에너지 절 감에 한계가 있어 에너지 절감 효과 개선을 위해 패시브 및 액티브 공법을 융합하는 추세입니다.

에너지 자립형 스마트팜

에너지 자립형 스마트팜은 비닐하우스 같은 시설이나 기계장치를 설치하는 시설 농가에서 사용되는 에너지를 화석연료 대신 태양광·열·지열 등 다양한 신재생에너지원으로 대체하여 에너지를 저장 및 공급하는 친환경적이고 효율적인 미래형 온실입니다. 기존의 농업용 냉난방 설비는 가스보일러나 전기히터 등을 주로 사용해왔으나, 최근 개발되고 있는 신재생에너지 하이브리드 시스템 기반 에너지 자립형 스마트팜은 태양 복사에너지를 이용해 열과 전기를 동시 생산하는 PVT(PhotoVoltaic-Thermal, 태양광·열) 집열기 및 일반 태양열 집열기와 지열원 히트펌프 시스템, 그리고 계절 간 부하 평준화를 위한 탱크 축열(TTES, Tank Thermal Energy Storage) 및 지중 축열(BTES, Borehole Thermal Energy Storage)을 복합 활용하는 계간 축열조 등으로 구성됩니다.

현재 국내에서는 한국 에너지기술연구원이 신재생에너지 하이브리드 시스템 개발을 통해 농업 현 장에서 친환경 신재생에너지를 안정적으로 생산·저장·공급할 수 있는 시스템을 구축하고 실증 사업을 수행하고 있으며, 이를 통해 재생에너지의 스마트팜 적용 기술을 고도화하고 시스템 확 산을 위한 비즈니즈 모델 및 표준모델 개발, 사후관리 등 유지보수 방안을 개발하고 있습니다.

에너지 자립형 스마트팜 실증사업에 적용되는 기술의 개념도

신재생에너지 하이브리드 기반의 연료전지차 연료전지차(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)는 기존 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중 의 산소 결합으로 전기를 자체 생산하는 연료전지를 동력원으로 하는 차세대 친환경 자동차입니다. 일종의 전기차로서 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는 무공해 자동 차이며, 스택(Stack), 주변장치(공기압축기, 열교환기 등), 연료공급장치, 보조 동력원, 모터 및 모터 제어기로 구성됩니다.

대표적으로 수소연료전지 자동차 혹은 수소전기차가 있습니다. 이는 수소 자동차의 일종으로 수소를 연료전지로 사용해 전기모터로 자동차가 구동되며, 수소충전소에서 몇분만에 수소를 재충전해 사용합니다. 수소연료전지자동차는 모터에서부터 바퀴에 이르는 구조는 기존의 전기차와 동일하나, 전기차와는 달리 저장된 전기를 사용하는 것이 아니라 전기를 직접 만들면서 모터를 돌려 차량 을 달리게 하며, 동력원으로는 주로 물에서 얻을 수 있는 수소에너지를 사용합니다. 전기차는 최초 동력을 만들기 위해 화석연료가 필요하나, 연료전지차는 천연가스나 물을 사용하며, 전기차에 비 해 충전시간이 짧은데다 주행가능거리가 길어 가솔린차와 큰 차이가 없습니다. 

수소연료전지자동차 구조 및 구동원리

향후 신재생에너지 하이브리드 시스템의 기술 발전 방향 해외에서는 다양한 신재생에너지를 융합한 독립형(Off-grid) 전원 공급에 대한 실증이 선진국 및 개도국에서 추진 중입니다.

일례로, 아프리카의 전력 공급을 확대하기 위해 가정용 태양광 발전 시스템을 공급하고 있으며, 독립형 태양광 발전 시스템을 휴대 전화망과 연결하여 모바일로 요 금을 청구하는 시스템을 구축하고 있습니다.

신재생에너지 발전의 불안정성 해결을 위해 장기저장 방식으로써 P2G(Power to Gas) 방식의 중요성이 대두되고 있으며, 미국, 독일 등의 에너지 선진국에서는 신재생에너지에서 발생하는 잉 여 전력을 이용해 수소(H2), 메탄(CH4)을 생산하는 상용화 연구가 추진 중입니다.

P2G 기술은 태양광, 풍력 등의 분산형 신재 생발 전원에서 생산된 잉여 자원을 저장성이 우수한 청정 수소 등으로 2차 변환하여 연료전지 등의 발전원으로 활용하거나 이 수소를 이산화탄소와 반응시켜 생성된 메탄을 저장하는 기술입니다.

P2G의 활용 방식은 제일 먼저 생산된 전력으로 물을 전기 분해하여 수소를 얻어낸다. 수소를 활용하는 방법은 두 가지로, 첫 번째는 이산화탄소와 결합하여 사용하는 방법입니다.

메탄 화한 가 그를 가스망에 주입하여 수송 연료나 가스터빈의 발전 연료로 사용하며, 두 번째는 얻어낸 수소를 직접 사용하는 방식으로 수송 또는 산업 연료로 사용합니다.

하지만 P2G의 에너지 효율은 ESS에 비교하여 낮은 수준이나, 대용량의 에너지를 장기적으로 저장할 수 있는 장점이 있다. 또한, P2G를 통해 생산된 가스를 천연가스 망에 연결할 수 있기 때문에 전력망과 가스망의 유 기적 결합이 가능하며, 전력 저장과 동시에 이산화탄소의 전환 및 연료화가 가능하기 때문에 온 실가스 저감에 능동적으로 대처할 수 있는 기술 중 하나로 평가되고 있습니다.

특히, 차세대 P2G 기술인 Advanced P2G의 경우, 태양광에서 전기를 거치지 않고 직접 청정 수소로 변환하여 중간에 변환 손실을 저감 할 수 있으므로, 수소 변환효율을 극대화하고 있습니다.

산업동향 분석

타 산업과의 연계를 통해 에너지 시장의 패러다임을 주도

신재생에너지 하이브리드 시스템 산업은 단순히 전력을 생산하는 개념에서 벗어나 하나의 독립 적인 전원 또는 분산형 전원으로서 입지를 강화하면서 건물 단위에서 자체적으로 에너지를 생산하고 소비하는 방향으로 패러다임이 이동하고 있습니다.

신재생에너지 하이브리드시스템 산업의 구조

다른 에너지 산업과는 달리 신재생에 너지 하이브리드 시스템은 기개발된 에너지 시스템을 생산 또는 설치하는 산업과 타 산업과의 연계를 통해서 에너지 시장의 패러다임을 주도할 수 있는 산업이며, 새로운 제품개발이 아닌 시스템 융·복합을 통해서 안정적으로 에너지를 공급할 수 있 는 시스템이 성장할 수 있는 토대를 마련하고 있습니다. 동 산업의 후방산업은 신재생에너지 하이브리드시스템 보급을 지원할 수 있는 발전사, ICT 기 반 Bigdata 분석 산업, 신재생에너지 금융지원 산업 등으로 구성되며, 전방산업에는 신재생에너 지산업, 분산발전산업, 에너지신산업 등으로 구성됩니다. 전방 및 후방 모두에 산업 파급 효과가 큰 수준이며, 아직 국내에는 이를 지원할 수 있는 가치 사슬 또는 공급망을 구축하지 못한 상황이기 때문에 발전시장을 주도하는 공기업, 대기업 등과 이를 지원하는 부품소재, 전력변환장치 등을 공급하는 중견 또는 중소기업이 상생할 수 있는 모 델로 성장할 수 있습니다. 최근에는 국내 신재생에너지를 주도하고 있는 태양광을 중심으로 한 다양 한 발전시스템에 대한 요구가 증가되고 있습니다. 

신재생에너지 하이브리드시스템 산업구조

신재생에너지 하이브리드시스템 국내외 산업동향 전 세계적으로 신재생에너지 산업은 태양광, 풍력을 중심으로 성장하고 있는 상황입니다.

특히 2011년도 일본에서 발생한 후쿠시마 원전 사태 이후 유럽을 중심으로 원자력발전소 신규 설치 폐지 및 미가동 중인 발전소들을 축소하면서 태양광, 풍력 등을 융·복합한 신재생에너지 하이 브리드 시스템에 대한 관심이 높아지면서 새로운 Business Model이 개발되고 있습니다. 이는 에너지 사업의 패러다임을 변화시키는 계기가 되고 있으며 국내외에서 다양한 실증단지를 구축하여 개발된 신재생에너지 하이브리드 시스템을 성능 검증, 신뢰성 확보하기 위해서 노력하 고 있습니다.

실증단지에서는 단순히 에너지 결합이 아니라 유지관리, 운영 등에 대한 전반적인 기술 개발이 진행되고 있습니다. 신재생에너지 하이브리드시스템 산업은 아직 시작 단계이긴 하나, 그린리모델링, 에너지 자급자족, 에너지를 소비하는 곳이면서도 생산할 수 있는 주체인 에너지 프로슈 머 등과 같은 산업이 증가하고 있어 관련 산업도 지속적 성장할 것으로 전망됩니다.

세계적으로 신재생에너지 하이브리드 시스템은 개별 신재생에너지원(특히, 태양광, 풍력, 해양에 너지 등)에 비해 주로 소규모로 개발하여 상업화 진행 중이며, 특히, 신재생에너지 선진국이나 주도하고 있는 국가에서 신재생에너지를 효율적으로 활용하기 위해서 신재생에너지 하이브리드 시스템을 개발하여 보급하고 있습니다.

먼저 유럽 지역에서는 에너지 전환의 선두주자인 독일이 가장 활발한 움직임을 보이고 있는데, 신재생에너지 하이브리드 시스템에 대한 다양한 프로젝트를 통해 지역 환경에 적합한 시스템 개 발과 시장 창출을 위한 비즈니스 모델을 개발해 나아가고 있습니다. 또한, 태양광과 풍력, 디젤, 열 병합 발전소, 에너지저장장치 등의 다양한 조합에 대한 하이브리드시스템의 구성과 이에 대한 실증이 이루어지고 있습니다. 독일은 현재 여러 가지 시범 프로젝트 및 시설을 가동하고 있으며 2020년부터 2030년까지 산업의 표준에 있어서 중요한 역할을 담당할 것으로 예상됩니다. 독일 이외에도 현재 네덜란드, 프랑스, 영국, 스페인 등 유럽의 주요국 34곳에서 하이브리드시스템 실증을 위한 설비들이 가동 중입니다.

일본은 수소발전 연료전지와 태양광의 조합에 바이오매스로부터 수소를 제조하는 실증 프로젝트 인 기타큐슈 수소타운 프로젝트를 추진 중입니다. 일본 수소타운의 특징은 정부차원에서 로드맵을 구축하고 직접 도시에 인프라를 구축하는 등 적극 지원하고 있다는 점이며, 지난 20여 년간 로 드맵에 따라 연료전기 기술개발과 다양한 실증사업을 통해 수소사회를 준비해왔습니다.

일본 키타큐슈 수소타운 개념도

미국은 캘리포니아에 설치된 풍력(14㎿)-태양광(130㎿) Pacific Wind and Catalina Solar Project를 운영 중이며, 글로벌 에너지 장비 선도 기업들이 개발한 시스템을 이용하여 발전소 개발 사업에 투자를 집중적으로 하고 있습니다. 국내에서도 다양한 신재생에너지 하이브리드 시스템 개발을 위한 노력들이 이어져오고 있는 중입니다. 에너지관리공단에서는 2013년부터 신재생에너지와 관련한 융·복합 지원 프로그램을 추진 하기 시작했으며, ‘2014 에너지기술 이노베이션 로드맵’에서 에너지 공급기술 6대 프로그램에 선정된 바 있습니다. 또한, 미래창조과학부의 미래성장동력 19대 분야, 2014년 열린 5차 클린에 너지 장관회의에서는 10대 청정에너지 혁신기술로 선정되었으며, 정부가 주도하는 13대 ‘미래 성장동력 추진단’에 신재생에너지 하이브리드시스템 추진단도 발족된 이력이 있습니다. 신재생에너지 하이브리드시스템 추진단에서는 우리나라의 2024년 세계 신재생에너지 시장 10% 점유, 5대 강국 진입을 비전으로 하고 있는데, 이를 달성하기 위한 목표로 신재생에너지 하이브리드 관련 기업 육성(100개 이상), 세계시장 점유율 10% 이상(60조 원 규모), 고용 창 출(3,000명/년 이상)을 설정했으며, 기술개발·사업화, 산업 생태계, 인증·표준화, 법·제도· 인프라 분야에 대한 추진전략을 통해 목표 달성을 위한 노력을 하고 있습니다.

코로나19가 신재생에너지 하이브리드시스템 시장에 미치는 영향 중소벤처기업부와 중소기업기술정보진흥원이 작성한 중소기업 전략기술로드맵 2021-2023 신 재생에너지 보고서에 따르면, 전 세계 에너지 시장은 청정한 연료로의 에너지 전환이 가속화될 것이며, 석유·가스 기업은 탄소중립 목표를 수립하고 신재생에너지와 수소 등으로 사업을 확장하고 있는 추세에 있으나, 코로나19 영향으로 인한 부정적 관점으로는 세계 원유 수요가 급감할 것으로 전망되고 있으며, 석유 수요 급감으로 재생에너지 프로젝트에 타격을 주고, 전력수요 감 소와 함께 에너지원 간의 경쟁을 심화시킬 수 있다는 전망이 분석되고 있습니다. 세계 전력수요가 축소되고 있는 가운데 국제 에너지 기구 IEA는 신재생에너지 중 다수의 작업인 원이 필요하지 않은 신재생에너지 발전량은 증가할 것으로 예측하고 있으며, 코로나19로 2020 년 전반적인 에너지 수요가 작년보다 6% 줄어들 것으로 전망했으나, 코로나19로 인한 자가격리 등의 조치가 태양광이나 풍력, 수소 등 저탄소 에너지원으로의 전환을 촉진할 수도 있을 것이라 기대하고 있습니다.

이외에도 주요국에서 경기부양책을 녹색산업을 중심으로 펼칠 계획이며, 낮은 운영비용 및 투자 비용 하락 등으로 신재생에너지 하이브리드 시스템의 경쟁력이 개선된다면, 양호한 회복세를 보 일 것으로 예상된다. 각국의 정책적 지원, 연기된 프로젝트의 재개, 발전원가 하락 등에 힘입어 글로벌 신재생에너지 하이브리드시스템 산업은 다시 성장을 재개할 수 있을 것으로 전망됩니다.

신재생에너지 하이브리드시스템 시장 동향 신재생에너지 개별원 시장은 태양광, 풍력 등을 중심으로 꾸준히 성장하고 있지만, 신재생에너지 하이브리드 시스템은 다른 에너지 시장에 비해서 태동기입니다.

최근에 유럽과 미국을 중심으로 ZEB보다는 기존 건물을 리모델링할 때 에너지 효율 개선, 에너지 자급자족, 에너지 프로슈머 등을 고려한 그린 리모델링 시장이 꾸준히 확대되고 있습니다. 신재생에너지 산업은 최근의 코로나19 발생 이후 회복 움직임을 보이고 있으며 발전 단가 하락 추세로 기술경쟁을 통해 보급이 가속화될 전망입니다.

특히, 세계 주요국들은 석유값 하락, 세일가 수의 확대 등에도 불구하고 신재생에너지 보급을 지속 추진할 예정이며, 빠르게 성장하는 신재 생에너지 시장 선점을 위해 국내외 업체 간 경쟁이 가열될 전망입니다. Pike Research에 따르면, 세계 신재생에너지 하이브리드 시스템 시장은 지역 및 환경에 맞춘 독 립형 또는 분산형 발전시스템을 중심으로 성장할 것으로 전망됩니다.

세계 독립형 발전시스템은 2014년 59.9억 달러, 2020년에 157.9억 달러, 2024년에는 276억 달러로 지속적으로 성장할 것으로 전망됩니다.

세계 독립형 발전시스템 시장 규모 및 전망

Navigant Research에 따르면, 세계 분산형 발전시스템은 2017년에 1,000억 달러 이상 규모가며, 태양광+ESS를 결합한 나노그리드(Nanogrids) 시장은 2015년 1.2억 달러에서 2024년 23.1억 달러 규모로 성장할 것으로 전망됩니다.

또한, 신재생에너지 하이브리드 시스템 시장은 그린 리모델링 및 ZEB 시장에 힘입어 지속적으로 성장할 것으로 전망되며, 그린 리모델링 시장(미국과 유럽 시장을 합산한 시장 규모)은 2014년 1,061.3억 달러, 2020년에는 1,508.2억 달러, 2024년에는 1,917.8억 달러 규모로 성장할 것 으로 전망됩니다. ZEB 시장은 2014년 1,591.9억 달러, 2020년 2,262.3억 달러, 2024년에는 2,876.7억 달러 규모로 성장할 것으로 전망됩니다.

세계 그린 리모델링+ZEB 시장 규모 및 전망

국내에는 신재생에너지 하이브리드 시스템 시장이 국가 출연연구소, 대학 등에서 실증사업 규모 로 추진하고 있는 것이 많습니다. LG 산전 연구소 추산 자료에 따르면 ESS 활용 신재생에너지 하 이브리드시스템 국내 시장은 2020년 4,400억 원 규모로 추정됩니다. 현재 국내 신재생에너지 하이브리드시스템 시장은 도입기에 위치하고 있으며, 혁신성장을 주도할 분야 중 하나로, 기술 중요도가 높아 연구 인력 관리, 연구소 운영 등이 중요하고, 상용화를 위해 고효율 에너지 변환, 에너지 저장, 시스템 통합 설루션 기술 등이 필요한 상황입니다.

주요 기업분석

다양한 신재생에너지원을 조합하는 형태로 발전 중

해외에서는 다양한 신재생에너지를 융합한 독립형 전원 공급에 대한 실증이 선진국 및 개도국에 서 추진하고 있으며, 국내는 주로 정부 주도하에 국가 출연연구소, 대학 등에서 실증사업 규모로 추진 중에 있으며, 중국의 공격적인 설비 확장과 맞물려 글로벌 생존경쟁 중에 있습니다.

신재생에너지 하이브리드 시스템 산업 글로벌 기업 동향 한국태양광발전학회 신재생에너지 하이브리드시스템의 추진동향과 국내외 사례에 따르면 세계 주요국들의 신재생에너지 보급을 위한 정책을 시행함에 따라, 다양한 신재생에너지원을 조합하 는 형태로 발전 중에 있으며, 주요 기업으로는 Bellectric(독일), ABB(스위스), Fuel Cell Energy(미국), First Solar(미국), Solites(덴마크) 등이 있습니다.

신재생에너지 하이브리드시스템 산업 국내 기업 동향 국내 신재생에너지 하이브리드시스템 산업은 2008년부터 시작된 글로벌 금융위기가 유럽 국가 들의 재정위기와 맞물려 유럽을 중심으로 한 신재생에너지 수요가 급격히 위축되고, 중국의 공 격적 설비 확장과 맞물려 심각한 공급과잉 상황에 빠져 현재 글로

벌 생존경쟁 중에 있으며, 국 내 태양광, 풍력 및 ESS 분야를 둘러싼 비즈니스 생태계에는 수직계열화를 추구하는 대기업의 존재가 때때로 부각되고 있지만, 생태계 전반을 주도하는 주축 플레이어가 없다고 볼 수 있습니다.

현재 국내 신재생에너지 하이브리드 시스템 산업은 주로 정부 주도하에 국가 출연연구소, 대학 등에서 실증 사업 규모로 추진하고 있는 상황이다. 특히, 선도국과의 기술격차로 인해 전지 기술 을 중심으로 사업화가 추진 중이며, 주요 참여 업체로는 포스코에너지, 엘지화학, 효성, 데스틴 파워, 한화큐셀, OCI 등이 있습니다.

국내 업체 현황

업체명	사업화 현황
포스코에너지	• 천연가스 이용 연료전지 발전기술은 선진국 수준으로, 세계 최고 수준의 설비용량 기술을 보유함. • 히트펌프, 터빈, 연료전지 하이브리드를 통한 고효율화 기술과 열병합발전, 연료전지 시스템 개발 중.
엘지화학	• 차세대 이차전지, 태양광, 연료전지용 나노소재 등 미래 소재사업에 주력하고 있으며, SMA(독일)의 가정용 태양광 에너지저장시스템(ESS)용 배터리를 공급하고 있음.
효성	• 에너지저장장치, 태양광인버터, 풍력발전시스템 등 친환경 신재생에너지 발전시스템을 제공하는 사업을 추진 중이며, 아프리카 모잠비크 태양광 발전소에 900kW급 ESS 설치하는 등의 실적을 보유함.
데스틴파워	• 국내 ESS용 전력변환시스템 중 점유율이 가장 높으며, 국내 기업 최초로 미국 괌지역 대규모 40MW 프로젝트를 수주 및 공급한 실적 있음.
한화큐셀	• 태양전지 제조업체로써, 태양광 셀, 태양광 모듈, 상업용 rooftop 설치 시스템 및 턴키 솔루션을 아우르는 제품 라인업을 보유하고 있음. • 제품 브랜드 큐셀은 Q.PEAK, Q.PLUS, Q.PRIME, Q.POWER 태양광 모듈 제품 라인업을 지니며, 약 8.1GW의 연간 셀 생산량을 가짐.
OCI	• 10N급 이상 세계 최고 수준의 고순도 폴리실리콘을 전 세계에 공급 • 미국 텍사스에 450MW 규모의 초대형 태양광발전소 건설.

신재생에너지 하이브리드시스템 산업 국내 코스닥 기업 현황

[유니슨] 유니슨은 1984년에 설립된 기업으로, 주력사업은 풍력 발전 사업이다. 750㎾, 2㎿, 2.3㎿ 및 4.2㎿, 4.3㎿ 풍력발전시스템과 풍력 발전 타워 등 풍력 발전기 완제품을 생산하여 국 내외에 판매, 설치하고 있다. 유니슨은 국내 최초로 750㎾ 기어 리스형 풍력발전시스템 개발해 냈고, 이어 2㎿, 2.3㎿ 및 4.2㎿, 4.3㎿ 풍력발전시스템을 개발하여 세계 시장에 도전하고 있습니다.

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2008년에는 한국 수력원 자력에 국산 1호 750㎾ 풍력발전시스템을 납품하였고, 국내에서 처음으로 세계 시장에 풍력터 빈을 수출 및 설치하였습니다.

또한, 유니슨은 풍력발전단지 조성 및 운영, 유지보수사업도 영위하고 있으며, 강원풍력발전단지 (98㎿)와 영덕풍력발전단지(39.6㎿) 등 국내 최대 규모의 상업용 풍력발전단지를 조성하여 운 영한 바 있습니다. 최근에는 영광 백수 풍력발전단지(40㎿), 의령풍력발전단지(18.75㎿), 정암 풍력발전 단지(32.2㎿), 영광 풍력발전단지(79.6㎿)의 EPC(Engineering Procurement Construction) 프로젝트를 수행 완료하고, 현재 오미산 풍력발전단지(60.2㎿) 프로젝트를 수행하고 있습니다.

[이엠코리아]

이엠코리아는 2003년에 설립된 기업으로, 공작기계 완성품 및 부품을 제작하여 국내 주요 공작기계 업체에 OEM 형식으로 납품하고 있습니다. 이 외에도 에너지 및 환경설비, 방산 항공 부품 등 다양한 분야의 부품 및 설비를 국내 주요 업체 중심으로 납품하고 있으며, 제조 공정의 특징 및 전방 사업의 종류 등에 따라 사업 부문을 구분하고 있다. 특히, 신재생에너지 하이브리드 시스템 사업으로 수소발생장치, 수소스테이션 및 수소플랜트 사 업, 그린홈&그린빌리지 등의 신규 사업을 개발 추진하고 있는데, 2000년도부터 수년간 수십억 의 R&D 자금을 투자하여 "수전해 수소발생장치"를 독자적으로 개발하여 수소제조장치 및 수소 스테이션, 수소플랜트 시스템의 상용화 기술을 개발 완료하였습니다.

또한, 전북 새만금 테마파크 및 제주도에 당사의 수소스테이션을 구축 가동 중에 있으며, 2013년 대구 세계 에너지대회를 위하 여 대구시의 지원을 받아 50N㎥급 상용화 수준의 수소콤플렉스를 설치 완료, 광주시에 상용화 수소스테이션을 구축 완료하였으며, 전국적으로 지속적인 수소인프라 확충을 통하여 국내 수소 스테이션 사업 분야에서 선도적인 역할을 담당하고 있습니다. 그린홈&그린빌리지 사업의 경우 일반적인 그린빌리지 사업과는 다르게 하이브리드 그린빌리지로, 이용 가능한 신재생에너지를 복합적으로 사용하여 각 가정에 에너지를 공급하고, 잉여전력으 로 수소를 제조·압축·저장한 후 신재생에너지의 발전이 어려운 시간대에 미리 저장해 둔 수소를 연료전지에 공급하여 생산한 전기를 가정에서 사용하는 시스템으로 구성되어 있습니다.