초록 ▼

정부는 「재생에너지 3020 이행계획」에 따라 신재생에너지 전력생산 비율을 2030년까지 20%로 확대키로 밝혀 태양광, 풍력 중심의 재생에너지 전환 및 보급 확산 노력의 필요성이 증대되고 있는 상황이다. 하지만, 아직은 국내 시장상황을 충분히 반영하지 않았다는 목소리가 있으며, 전기요금 상승이나 지역주민수용성, 중국산 제품 유입 등에 대한 우려가 존재한다. 따라서, 재생에너지 확대 목표를 달성하기 위해서는 기술개발이 보급까지 이어질 수 있도록 R&D-산업간 연결고리 마련이 필요하며, 본 연구에서는 R&D 활동이 산업활동에 미치는

정부는 「재생에너지 3020 이행계획」에 따라 신재생에너지 전력생산 비율을 2030년까지 20%로 확대키로 밝혀 태양광, 풍력 중심의 재생에너지 전환 및 보급 확산 노력의 필요성이 증대되고 있는 상황이다. 하지만, 아직은 국내 시장상황을 충분히 반영하지 않았다는 목소리가 있으며, 전기요금 상승이나 지역주민수용성, 중국산 제품 유입 등에 대한 우려가 존재한다. 따라서, 재생에너지 확대 목표를 달성하기 위해서는 기술개발이 보급까지 이어질 수 있도록 R&D-산업간 연결고리 마련이 필요하며, 본 연구에서는 R&D 활동이 산업활동에 미치는 영향을 살펴보고자 하며, 이에 따른 정부R&D투자 방향성을 제시하고자 한다.

본 연구에서는 실리콘 태양전지와 풍력 분야에 대한 분석을 실시하였으며, 에너지원별 가치사슬을 정립하고, R&D과제/SCI 논문/특허에 대한 분석을 실시하였다. 또한 토픽 모델링 기법을 활용하여 가치사슬별/연도별 기술트렌드를 분석하였고, 연구협력네트워크 분석을 통해 협력연구현황을 살펴보았다. 이후에는 R&D과제를 통해 도출된 기술사업화 매출액과 기술이전 성과를 분석하고, 이를 실질 관련 산업 및 기업의 매출액과 비교하여 기술사업화 성과가 산업/기업에 얼마나 기여하는지 살펴보았다. 최종적으로 이를 기반으로 각 가치사슬별 정부R&D 투자방향을 제시하였다.

실리콘 태양전지 분야는 ‘부품소재 ⇒ 공정 및 장비 ⇒ 태양전지(셀) 및 모듈 ⇒ 태양광발전시스템 ⇒ 태양광발전단지’로 가치사슬을 정의하였다. 정부R&D는 지난 10년(‘08~‘17) 동안 총 8,512억원이 투자되었으며, 태양전지(셀) 및 모듈, 태양광 발전시스템, 공정 및 검사장비 분야 순으로 투자비중이 높은 것으로 나타났다. 시계열적으로 태양전지(셀) 및 모듈 분야의 비중이 감소하고 있으며, 태양광 발전시스템 분야는 증가한 것으로 나타났다. 연구수행주체 로는 중소기업이 약 42%를 진행하여, 중소기업 중심으로 기술개발이 활발한 것으로 나타났다.

SCI 논문은 지난 10년 동안 피인용 상위 10% 논문이 1,774건이 발표되었다. 매년 지속적으로 증가하는 추세를 보이며, 특히 최근들어 중국의 성장세가 두드러지는 것으로 확인되었다.

국내출원인 특허는 지난 10년(‘08~‘17) 동안 1,819건 발표되었으며, 최근들어 특허건수가 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 가치사슬별로 태양전지(셀) 및 모듈, 부품소재 중심으로 특허발표가 높았으며, 대기업 중심으로 특허활동이 활발한 것으로 나타났다.

기술트렌드 분석 결과 R&D 과제에서는 최근들어 태양광 발전시스템 설치, 검증 및 실증 관련 연구토픽이 도출되었으며, 태양전지 분야에서 융복합 태양전지에 대한 이슈가 도출되었다. SCI 논문에서는 지속적으로 단가저감을 위한 연구가 진행되었으며, 최근에는 태양광을 활용한 물 전기분해 응용 연구가 진행되었다. 특허에서는 탠덤형 및 반사율 저감 연구 등 효율향상을 위한 특허가 발표되었다. SCI 논문을 바탕으로 연구기관협력 네트워크를 살펴보면, 최근들어 중국연구기관의 중심도가 높아지는 것으로 확인되었으며, 국내 특허네트워크에서는 학계-산업계 연계구조로 진행되고 있으며, 특히 주요 동일 권역권 내에서의 교류가 활발한 것으로 나타났다.

풍력 분야는 ‘요소부품 ⇒ 풍력발전시스템 ⇒ 계통연계 ⇒ 자원평가/단지설계 ⇒ 단지시공 ⇒ 단지운영/유지보수 ⇒ 단지리모델링’으로 가치사슬을 정의하였다. 정부R&D는 지난 10년(‘08~‘17) 동안 총 5,426억원이 투자되었으며, 요소부품, 풍력발전시스템, 자원평가/단지설계 순으로 투자비중이 높은 것으로 나타났다. 연구수행주체로는 중소기업 및 대기업이 비슷한 수준으로 진행하였다. SCI 논문은 지난 10년 동안 피인용 상위 10% 논문이 2,148건 발표되었다. 매년 지속적으로 증가하는 추세를 보이며, 특히 최근들어 중국의 성장세를 두드러지는 것으로 확인되었다. 국내출원인 특허는 지난 10년(‘08~‘17) 동안 4,144건 발표되었으며, 최근들어 특허건수가 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 가치사슬별로 요소부품, 풍력 발전시스템 중심으로 특허발표가 높았으며, 중견기업 중심으로 특허활동이 활발한 것으로 나타났다. 기술트렌드 분석 결과 R&D 과제에서는 최근들어 주민수용성 향상을 위한 풍력발전 지역 영향력 분석 연구토픽이 도출되었다. SCI 논문에서는 풍력발전 입지선정을 위한 정책 기반연구 토픽이 도출되었다. 특허에서는 풍력발전기 운반선박 및 유지보수를 위한 로봇 장치개발 이슈가 도출되었다. SCI 논문으로 살펴본 연구기관협력네트워크에서는 미국-유럽 중심의 연결네트워크가 형성되었고, 국내 특허네트워크에서는 학계-산업계 및 산업 계간 연계구조로 진행되고 있는 것을 확인할 수 있다.

R&D사업화성과분석에서 실리콘 태양전지 분야는 ‘09~‘16년 동안 총 사업화매출액이 1조 762억원으로 나타났으며, 건당 평균 매출액은 27.0억원이다. 가치사슬별로는 공정 및 검사장비, 태양광 발전시스템 분야에서 사업화건수가 상대적으로 높게 나타났으며, 건당매출액은 태양전지(셀) 및 모듈, 태양광 발전단지에서 높게 나타났다. 시계열적으로는 태양광 발전시스템 분야에서 사업화매출액이 증가하였으며, 부품소재 분야는 감소하였다.
부품소재 및 태양전지(셀) 및 모듈 분야는 대기업군이 사업화매출액 상위 순위를 나타냈다.

사업화건수는 과제수행 차년도에 가장 많이 발생하였으며, 당해연도부터 유의미한 건당매출액이 나타냈다. 기술이전건수는 총 295건이며, 건당 기술료 0.99억원으로 나타났다. 공정 및 검사장비, 태양전지 및 모듈 분야에서 건당 기술료가 높게 나타났다. 풍력 분야는 ‘10~‘16년 동안 총 사업화매출액이 4,705억원으로 나타났으며, 건당 평균 매출액은 22.4 억원이다. 가치사슬별로는 요소부품, 풍력발전시스템 분야에서 대부분의 사업화성과가 나타났으며, 건당매출액은 풍력발전시스템 분야에서 높게 나타났다. 시계열적으로는 최근에 단지운영/유지보수 분야에 사업화매출액이 발생하였다. 풍력분야는 중견기업 중심으로 사업화성과가 높게 나타난 것으로 나타났다. 사업화건수는 과제수행 당해년도에 가장 많이 발생하였으며, 과제수행 후 2년후부터 유의미한 건당매출액이 나타냈다. 기술이전건수는 총 130건이며, 건당 기술료 1.69억원으로 나타났다. 풍력발전시스템 및 자원평가/단지 설계 분야의 건당 기술료가 높게 나타났다.

R&D-산업활동 비교분석을 통해서 기술사업화 매출의 산업 기여율을 살펴보았으며, 실리콘 태양전지는 공정 및 검사장비 분야가 상대적으로 높지만, 전반적으로 1% 내외로 산업매출액 기여도는 낮은 것으로 나타났다. 풍력분야는 요소부품 중 기계장치 및 풍력 발전시스템이 높게 나타났으며, 전반적으로 8% 내외의 기여율로 실리콘 태양전지보다는 높게 나타났다. 기술사업화매출액의 기업매출액 기여도를 살펴보면, 실리콘 태양전지에서 태양전지(셀) 및 모듈 분야의 기여율은 낮고, 태양광 발전시스템의 기여율은 높게 나타났다.
풍력분야는 매년 기업매출액 기여율이 증가하는 추세를 보이고 있으며, 풍력발전시스템 분야에서의 기여율이 높게 나타났다.

위의 결과를 바탕으로 다음과 같이 투자방향을 제시하고자 한다. 실리콘 태양전지에서 부품소재는 정부 주도에서 민간 주도의 R&D 전환이 필요하며, 공정 및 검사 장비 분야는 공정개선 및 전력절감 기술, 국산화 분야에 대한 투자 강화가 필요하다. 태양전지 및 모듈 분야는 전력변환효율 향상 및 제조 자동공정 분야에 대한 투자 강화가 요구되며, 태양광 발전시스템 분야는 BIPV, 융복합 태양광 발전시스템 등 새로운 비즈니스 모델에 대한 투자가 지속되어야 한다. 태양광 발전단지 분야는 O&M 전문기업 육성을 위한 투자 지속 및 영농형 태양광 등 수익모델 개발이 필요하다. 풍력에서 요소부품 분야는 대형풍력발전 요소부품 국산화 및 실증 R&D 강화가 필요하며, 계통연계시스템 해상변전소 기술 등 주민수용성 향상을 위한 R&D 강화가 요구된다. 풍력발전시스템 분야에서는 정부 주도의 대형풍력시스템 개발에 대한 중점 투자가 필요하며, 자원평가/단지설계 분야는 자원평가 연구 및 주민수용성 개선을 위한 비즈니스 모델 개발에 투자가 강화되어야 한다. 단지운영/유지보수 비용저감을 위한 IT 연계 O&M 기술개발 투자가 강화되어야 한다.

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 13
• Ⅰ. 서 론 ... 15
• 1. 연구 배경 및 필요성 ... 15
• 2. 연구 목표 및 내용 ... 17
• 3. 연구방법 및 추진체계 ... 20
• Ⅱ. 선행연구 고찰 ... 21
• 1. 재생에너지 분야 동향 분석 ... 21
• 2. R&D-산업 영향력 분석 ... 22
• 3. R&D-보급연계 분석 ... 24
• 4. 태양광/풍력 분야 산업연관분석 ... 24
• Ⅲ. 실리콘 태양전지 분야 현황 분석 ... 26
• 1. 가치사슬 분류 및 동향 ... 26
• 2. R&D 과제/논문/특허 분석 ... 30
• 3. 기술트렌드 분석 ... 39
• 4. 연구기관 협력네트워크 분석 ... 44
• Ⅳ. 풍력 분야 현황 분석 ... 47
• 1. 가치사슬 분류 및 동향 ... 47
• 2. R&D 과제/논문/특허 분석 ... 52
• 3. 기술트렌드 분석 ... 62
• 4. 연구기관 협력네트워크 분석 ... 66
• Ⅴ. R&D-산업 연계 분석 ... 69
• 1. R&D 사업화 성과 분석 ... 69
• 2. R&D-산업활동 비교 분석 ... 85
• Ⅵ. 가치사슬별 투자방향(안) ... 92
• 1. 개 요 ... 92
• 2. 실리콘 태양전지 ... 92
• 3. 풍력 ... 95
• Ⅶ. 결 론 ... 97
• 1. 연구결과 요약 ... 97
• 2. 기대효과 및 연구의 한계점 ... 100
• 참고문헌 ... 101
• 별 첨. 공동연구기관네트워크 및 토픽 모델링 분석 결과 ... 103
• 1. 논문 ... 105
• 2. 특허 ... 117
• 3. 과제 ... 126
• 끝페이지 ... 139