초록 ▼

□ 신청과제의 내용
신청기술은 중저온의 폐열을 열원으로 발전이 가능한 유기랭킨사이클(ORC,Organic Rankine Cycle) 발전시스템에 적용되는 베인방식의 팽창기 기술로서 기존의 스크롤, 스크류 방식의 팽창기를 대체할 수 있는 기술에 관한 것이다.신청기술의 핵심은 로터와 같이 회전하는 측판과 배압조절 스프링, 탄성 가이드링 등을 적용하여 작동유체의 누설방지를 통해 기존의 상용화된 스크롤,스크류 팽창기와 경쟁할 수 있는 수준의 효율을 확보함과 동시에 기존 기술대비 단순한 구조로 인한 제조원가 혁신이 가능하다는 장점을 갖

□ 신청과제의 내용
신청기술은 중저온의 폐열을 열원으로 발전이 가능한 유기랭킨사이클(ORC,Organic Rankine Cycle) 발전시스템에 적용되는 베인방식의 팽창기 기술로서 기존의 스크롤, 스크류 방식의 팽창기를 대체할 수 있는 기술에 관한 것이다.신청기술의 핵심은 로터와 같이 회전하는 측판과 배압조절 스프링, 탄성 가이드링 등을 적용하여 작동유체의 누설방지를 통해 기존의 상용화된 스크롤,스크류 팽창기와 경쟁할 수 있는 수준의 효율을 확보함과 동시에 기존 기술대비 단순한 구조로 인한 제조원가 혁신이 가능하다는 장점을 갖고 있다.
□ 평가결과
1. 기술분석 및 기술성 평가결과
본 기술은 경제성이 낮아 버려지는 저온의 미활용 에너지원을 이용하여 전기를 생산하는 유기랭킨사이클(ORC) 발전시스템의 핵심부품인 팽창기와 관련된 최신 기술로 신청기술과 같은 베인방식의 팽창기는 아직 상용화 사례가 보고된 적이 없다.전 세계적으로 강화되고 있는 환경규제와 신재생에너지의 활용도 증가와 더불어 발전효율의 향상을 위해 ORC 발전시스템의 수요가 증가하고 있으며 주요 부품의 국산화가 시급히 요구되고 있어, 평가 기술인 ORC 발전시스템용 베인 팽창기의 개발은 최근의 기술 및 산업동향과 부합되는 기술이자 해당기술 또는 산업분야에서 우위를 보일 수 있는 기술로, 기술 수준은 양호한 것으로판단된다.또한 ORC와 관련된 기술이 활성화되어 있는 유럽, 미국 등에서도 ORC 발전시스템용 베인 팽창기 관련 기술은 산업재산권이 등록되어 있지 않으며, 일부 대학에서 실험실 수준의 연구가 진행되고 있는 수준으로 독창성이 인정된다. 동 기술이 최신 기술로 발전 방향의 선상에 있으며, 국내에서도 ORC 발전시스템에 대한 산업적 관심도가 높아지고 있기 때문에 개발 가능성은 높은 수준이다.ORC 발전시스템용 베인 팽창기의 경우 특허분석 및 기술동향분석 결과 성장초기의 기술로 판단되며, 상용화를 위해서는 ORC 발전시스템의 경쟁력 강화를 통한 수요가 동반되어야 한다는 한계를 갖고 있다.
2. 기술개발 전략
기술확보전략 측면에서 기술계통도와 평가지표를 통해 11개 세부요소기술중 ① 로터와 같이 회전하는 측판기술, ② 배압 스프링 및 텐션조절기술 ③ 탄성 가이드링기술 ④ 오일포트 형성 및 오일압입 기술을 핵심요소기술로 선정하였다.기술소싱전략 측면에서 기술매력도와 내부기술역량을 중심으로 핵심요소기술을 평가한 결과, 누설방지를 위한 로터와 같이 회전하는 측판구조 기술(T1)과 배압 스프링 및 텐션조절 기술(T2)는 베인 팽창기의 효율 확보를 위해 필수적인 기술로 내부개발을 통하여 기술역량을 지속적으로 확대해 나가는 것이 바람직하다.또한 누설방지를 위한 탄성 가이드링 적용기술(T3)과 마찰 저감기술인 오일포트 형성 및 오일 압입기술(T4)의 경우, 현 상황에서는 자체개발 또는 외부와 협력이 가능하다고 분석되었지만, 신청 기술이 추구하는 고효율 베인 팽창기를 개발하기 위해서는 측판구조 기술(T1), 배압 스프링 및 텐션조절 기술(T2)와 더불어 내부개발을 진행하는 것이 효율적일 것으로 판단된다.개발인프라 구축전략 측면에서 기술개발을 위한 연구인력 강화와 그 외 생산 프로세스별 필요설비와 지적자산 확보 전략이 제시되었다. 마지막으로 주요기술 개발을 위한 상세 일정, 추진체계 및 소요자원계획이 상세히 제시되었다.
3. 시장분석 및 경제성평가 결과
세계적인 온실가스 배출규제 강화와 폐열 활용 지원사업의 확대로 폐열발전산업이 점차 발전하고 있다. 신청기술인 소규모 폐열발전(10kW급) ORC 발전시스템용 베인 팽창기는 낮은 열원에서 열교환을 통해 발전을 할 수 있는 ORC 발전시스템의 핵심부품으로, 동 기술의 적용시장은 해외에서 이미 상당한 규모를 형성하고 있다. 국내에서는 아직 도입기에 있으나 온실가스 배출규제와 생태산업단지(EIP) 구축사업 확대 등으로 평균 이상의 성장률을 가질 것으로 예측된다.ORC 발전시스템용 팽창기 시장은 국내외 소각장 폐열, 각종 산업 공정상의 소규모 폐열발전 시장을 목표시장으로 하지만, 태양열 발전, 지열발전, 바이오매스 연소 발전, 자동차 배기가스 폐열회수 ORC발전시스템에 소요되는 팽창기 시장으로 확대될 수 있다.동 제품의 수요처는 공공 소각시설이나 산업공정열 발생업체에 설치할 ORC 발전시스템을 제조하는 업체가 될 것으로 보이며, 제품의 가격, 품질에 대한 가치평가 등이 수요층의 주요한 선택 가치로 작용할 것으로 예측된다. 동사는 기존의 스크롤 방식의 팽창기가 에너지효율은 높지만, 가격이 높고 제조하기 어렵다는 단점을 보안하기 위해 제조 원가 절감, 베인 팽창기의 구조개선을 통해 스크롤 방식의 수준의 효율을 달성하면서 기존 제품 가격의 50% 수준의 베인 방식 팽창기 제공을 목표하고 있어, 성공적으로 상용화될 경우 높은 에너지 회수효율과 낮은 가격으로 인한 수요 확보가 가능할 것으로 기대된다.ORC 발전시스템용 팽창기 기술 집약산업으로서 시장진입을 위해서는 상당한 기술수준이 요구된다. 또한, 미국의 ORMAT, Pratt & Whitney와 유럽의 Turboden 등이 팽창기와 ORC 발전시스템 시장의 80% 이상을 선점하고 있어 신규업체의 시장진입장벽이 높은 편이다. 신청기술은 베인방식의 팽창기로서 ORC 발전시스템의 시장 진입 저해요인인 경제성 확보 어려움을 해소할 수 있어 관련 시장에 성공적으로 진입할 가능성이 있으며 일정이상의 점유율 확보가 예상되므로, 신청기술의 성공적 시장진입과 시장 내에서 점유율 확보 성공 확률은 보통 이상으로 평가된다.평가대상기술의 수익성을 살펴보면, 개발완료 후 향후 5년간의 주요 수익성분석 지표는 다음과 같이 산출되며, NPV, ROI, IRR이 기준 값을 상회하고 있어 수익성은 양호한 것으로 분석된다.신청기술을 사업화하는 경우 2016년부터 2020년에 걸쳐 총 생산유발효과는약 42,004백만원, 부가가치유발효과는 13,843백만원으로, 경제적 파급효과는 기타 일반목적용 기계 분야를 기준으로 보통수준으로 평가된다.
4. 사업화 전략
신청기술은 기존 스크롤 및 스크류 방식 팽창기의 높은 생산원가를 낮추고,베인 방식 팽창기의 낮은 에너지효율을 높이고자 개발되고 있으며, 기존 상용화된 팽창기와 에너지 회수효율은 동일하면서, 획기적으로 낮은 생산원가, 탁월한 내구성, 그리고 소음․진동에도 우월한 특성을 보이는 장점이 있다. 신청기술과 관련하여 국내외적으로 베인 방식의 팽창기가 개발되어 상품화한 사례가 없는 바, 신청기술이 성공적으로 상용화될 경우, 기술 및 가격적 우위를 통한시장진입 및 시장에서의 지위 확보가 가능할 것으로 기대된다.특히 신청기업은 한국기계연구원 내에 있는 창업보육지원센터에 입주한 연구개발 단계의 기업으로, 정부지원에 의한 기술개발 사업을 통해 신청기술과 작용원리가 동일한 제품인 주유기용 유량계 및 펌프를 제품화하여 매출을 시현하고 있는 등, 시장의 수요를 정확히 판단하고 있고 그에 따른 개발 방법 및 시장진입 계획 등 사업화를 위한 체계적인 준비에 노력을 경주하여 왔는 바,신청기술의 성공 가능성을 높이고 있다.특히 한국기계연구원에서 3kW급으로 65% 회수 효율의 팽창기 성능 검증을 완료하는 등 기계부품 분야의 경력 및 경험이 동사 사업전략의 부합성과 경험수준에서 높은 점수가 인정된다. 대부분의 신기술 사업 전개에 있어서 시장형성의 지연이 사업 성패와 깊은 연관을 가지고 있는 사실을 고려할 때, 신청기술이 해외 생산 제품의 수입에 의해 이미 국내시장을 가지고 있는 것은 사업화측면에서 우호적 환경 형성으로 감안할 수 있어, 신청기업의 전반적 사업화 전략 타당성은 우수한 것으로 판단된다.
5. 결론
사업주체는 동 기술의 개발에 있어서 총 2억 2,485만 원의 투자계획을 가지고 있으며, 구체적으로 인건비 5,340만 원, 직접비로 1억 6,820만 원, 간접비로는 325만 원 등이 소요되는 계획을 가지고 있다. 투자 재원의 조달은 총 투자금액의 11%에 해당하는 2,485만 원은 자체자금으로 확보할 예정이고 나머지 자금은 정부지원 과제로 계획하고 있다.해당 과제는 중저온의 폐열을 열원으로 발전이 가능한 유기랭킨사이클(ORC) 발전시스템에 적용되는 베인방식의 팽창기 완제품읠 제조하는 기술로,보유기술역량과 제품-기술속성에 비추어 단독개발이 가능한 과제이다. 핵심 기술별 소싱전략에서 제시한 바와 같이 누설방지 및 마찰저감기술의 경우 상호관련도가 높아 기업의 전략적 선택에 따라 기술개발기간 동안의 기업자원 추가확보 및 투입을 통하여 단독개발도 가능할 것으로 판단하고 있다.