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주요국의 청정에너지 기술 현황 비교․분석

2009-12-11

미국 정보기술혁신재단은 본 보고서에서 청정에너지 기술에 대한 미국과 아시아 주요 경쟁국의 공공 투자 현황을 비교함. 미국과 중국, 일본 한국을 대상으로 청정에너지 기술의 연구와 혁신 및 6대 기술의 생산역량을 비교하였으며, 선진국의 사례를 통하여 우리 정부 또한 전략적으로 녹색기술에 대한 투자를 확대하고, 기술 수준을 높여야 할 필요성을 제시하고 있음. 현재 우리나라의 청정에너지 기술 수준은 다른 선진국에 비하여 매우 미미한 수준이므로, 정부 차원의 지원이 필요함.

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1. 개요

□ 정보기술혁신재단*은 청정에너지 기술(Clean Energy Technology)에 대한 미국과 아시아 주요 경쟁국의 공공투자 현황을 비교

○ 본 보고서는 미국과 중국, 일본, 한국을 대상으로 청정에너지 기술의 연구와 혁신(Research & Innovation) 및 생산역량(Manufacture Capacity)*을 분석

* 자본‧설비 등을 갖추고 있는 생산요소가 전부 가동되었을 때의 생산량



2. 청정에너지 기술의 연구와 혁신

○ 한국, 일본, 중국은 5년간(2009~2013) 청정에너지* 기술분야에 총 5,090억 달러를 투자할 계획인 반면, 미국은 1,720억 달러를 투자할 계획

- 중국은 3,970억 달러, 일본은 660억 달러, 한국은 460억 달러로 아시아의 청정에너지 기술 공공투자는 미국의 3배에 달함

* 환경유해물질을 배출하지 않는 에너지원. 풍력, 태양에너지(태양광,태양열 등), 수소연료전지, 조력 및 파력, 생체에너지(biomass) 등

※ 자료는 HSBC Global Research의 "A Climate for Recovery: The Colour of Stimulus Goes Green"(’09.2), "Global Green Recovery? Yes, but in 2010"(’09.8), 일본 종합과학기술회의의 「저탄소사회 만들기 행동계획」(’08.5)을 근거로 작성



1) 한국

○ 정부는 국가 에너지 혁신 시스템을 구축하여 청정에너지 기술 개발을 위해 점진적으로 투자를 확대

- 「에너지절약기술개발계획(’92~’96)」을 시작으로, 「국가에너지기본계획(’08~’30)」을 수립하고, 「에너지이용합리화 기본계획」, 「신재생에너지 기술개발 및 이용‧보급 기본계획」 등을 수립

※ 계획 수립을 통해 에너지의 해외 의존도를 줄이고, 주요 청정에너지 공급에 대한 국내 기술의 기여를 증대시킴으로써 에너지원의 다양화를 추진

○ 국제에너지기구(IEA) 통계에 따르면, 에너지 R&D에 대한 공공투자는 ’05년부터 지속적으로 증가하여 ’08년에 6억 달러에 달함

- ’08년 에너지 R&D의 주요 지출 분야는 원자력발전이 41%, 재생에너지가 17%, 에너지 효율화가 15%를 차지

○ 한국의 에너지 R&D에 대한 공공투자는 일본과 미국에 비해 절대적 수치로는 적으나, 국내 총생산(GDP) 비중 측면에서는 미국(0.03%)의 두배인 0.06% 수준

○ 미국 특허청에 등록된 ’09년 2/4분기 청정에너지 특허 274건 중 한국 특허는 15건이며, 이는 미국, 일본, 독일에 이어 세계 4위

※ 한국 청정에너지 특허는 ’02년 1/4분기 1건에 불과했으나, 높은 증가율을 보이며 ’06년 1/4분기에 5건, 2/4분기에 15건에 달함

- 또한, OECD 국제특허통계에 따르면, ’05년 출원된 700건의 재생에너지 특허 중 2.5%가 한국 특허로, 이는 세계 12위의 수치



2) 미국

○ 지난 20여 년간(1985~2005) 공공 및 민간의 에너지 R&D 투자는 모두 급격히 하락

- ’05년에는 1980년대 최고 투자액 대비 절반수준으로 감소

- 민간부문의 에너지 R&D 투자액은 30억 달러 미만으로, 이는 혁신집중산업의 다른 분야와 비교하여 현저히 낮은 수준

※ 혁신집중산업 분야별 R&D투자는 바이오 20%, 반도체 16%, 정보공학 15% 등으로 평균 2.6%인데 반해, 에너지 분야는 0.23%로 현저히 낮은 수준

○ ’08년 에너지 R&D 투자액은 GDP의 0.03%에 불과한 43억 달러

※ 일본의 0.08%보다 크게 못 미치는 수준이며, 한국(0.06%)의 절반 수준

○ OECD 특허통계에 따르면, 2005년 전세계 재생에너지 기술 특허 중 미국의 특허는 20.2%

○ 아시아 국가들과는 달리 미국은 산업기술 정책연구를 직접적으로 책임‧관리하는 정부기관이 없음

※ 일본의 신에너지 및 산업기술개발기관(NEDO), 한국의 한국에너지연구기관(KIER)과 같은 정부관리 기관이 부재



3) 일본

○ 일본은 2008년 에너지 R&D분야에 39억 달러를 투자(IEA)

- 이는 미국 다음으로 큰 투자 규모이며, 일본은 지난 4년간(2005~2008) 일정한 수준의 규모를 투자

- 2008년 에너지 R&D의 주요 지출 분야는 원자력발전이 65%로 가장 많았고, 에너지 효율화 12%, 재생에너지 5%를 차지

○ 2008년 일본의 공공 에너지 R&D투자는 GDP의 0.08%

○ ’05년 전세계 재생에너지 기술 특허 중 일본이 20%를 차지하며 미국과 동등한 수준(OECD 국제특허통계)

- ’09년 1/4분기 동안에만 미국 특허청(USPTO) 청정에너지 기술 특허 등록의 27%를 차지



4) 중국

○ 중국은 국가첨단기술의 개발과 기초연구개발을 위해 정부에 의해 투자‧관리되는 두 개의 프로그램을 수립하였고, 이러한 개혁을 통해 에너지 분야의 R&D 집중화를 촉진

- 「863 프로그램」(1986)은 국가첨단기술분야의 R&D자금을 지원하는 대표적인 사업으로 중점육성기술* 및 우선순위기술의 개발 성과를 통해 경제적 효과를 창출

* 6대 중점육성 기술분야(’04)는 에너지 기술을 포함한 생명공학 및 첨단농업기술, 신소재, 정보기술, 생산․자동화기술, 자원 및 환경 개발기술

- 1997년에는 원천기술의 혁신을 통한 경제사회 발전 및 과학기술 문제를 해결하기 위해 「국가중점 기초연구 개발계획(973계획)」을 수립

※ 2008년에 두 프로그램에 5.85억 달러를 투자하였고, 추가로 생물연료(Biomass)에 대한 연구개발과 실증을 위해 2.9억 달러 투자

○ 이를 통해 ’20년까지 신재생에너지를 전체 에너지 소비량의 15%까지 확대하겠다는 목표를 제시

- 「재생가능에너지법」(2006)은 재생가능에너지로 ’10년까지 총 에너지의 10%, ’20년까지 15% 충당을 목표

- 중국국가개발개혁위원회(NDRC)는 「재생에너지 중장기개발계획」(’07.8)을 발표하고, ’20년까지의 목표생산량*을 제시

* ’07년에 수립된 계획은 ’20년까지 연간 생산규모를 수력 300GW, 풍력 30GW, 태양광 1.8GW를 목표로 제시하였으나, ’09년에 상향조정하여 태양광은 10배 높은 20GW, 풍력은 100GW, 원자력 분야는 86GW을 목표



3. 청정에너지 생산역량

○ 한국, 미국, 일본, 중국의 6대 청정에너지 기술의 생산역량* 비교

※ 6대 분야 : 태양광(Solar Power), 풍력(Wind Power), 원자력(Nuclear Power), 탄소 포집‧저장(Carbon Capture & Storage), 첨단 자동차‧전지(Advanced Vehicles & Batteries), 고속철도(High-Speed Rail)



1) 태양광(’08년 기준)


























구 분



주 요 내 용



한국



연간 생산역량은 60MW에 달하며, 2012년까지 4,500MW로 확대할 계획


※ 2009년에 삼성, LG가 태양전지 생산에 참여



미국



연간 생산역량 375MW로 전세계 태양광 시장점유율의 7% 차지


태양광 총생산 점유율은 쇠퇴하는 반면, 태양광 필름기술 분야에 있어서는 강세를 보이며, 2008년 전체 시장의 13%까지 성장



일본



중국, 독일에 이어 세계 3위로 연간 생산역량 1,200MW를 보유하고 있으며, 전세계 태양전지 생산량의 13%를 차지



중국



연간 생산역량 1,800MW로 전세계의 생산역량의 42.9%를 차지하고 있으며, 태양전지 생산량의 98%를 수출


세계 최대 태양전지 공급업체 선테크는 전세계 생산량의 9.5%를 차지




2) 풍력(’08년 기준, 중국은 ’07년)


























구 분



주 요 내 용



한국



국내 기업 유니슨은 향후 5년간 중국 랴오닝성에 연간 생산량 2GW 터빈을 공급할 계획


※ 삼성중공업은 500MW급 생산 플랜트를 구축하고, 현대중공업은 2010년에 연간 생산량 800MW의 플랜트 구축을 추진



미국



○ 연간 생산역량 4.2GW을 보유하고 있으며, 세계 메이저급 10대 업체 중 미국업체는 하나만 존재


※ 풍력발전 설비의 수입액은 ’03년 3.65억불에서 ’08년 25억불로 증가한 반면, 동기간 0.85억불 이상을 수출 못함



일본



4개의 제조사가 있으며, 미쓰비시, 후지, 일본철강은 각각 연간 생산량 2MW의 터빈을 제작


※일본 최대의 제조사 미쓰비시는 국내시장 수요의 19%를 공급



중국



70여개의 풍력터빈 업체가 존재하며, 연간 생산량 8GW의 터빈을 제작하였으며 2010년에 12~20GW까지 확대할 계획




3) 원자력(’08년 기준)



























구 분



주 요 내 용



한국



한국형표준 원전 2세대 기술(OPR-1000)연간 생산역량 1,000MW 원자로 6개를 보유하고 있으며, 2013년까지 3세대 기술(APR-1400)의 1,450MW급의 원자로를 운영할 계획



미국



가압수형 원자로(PWR) 69개, 비등수형원자로(BWR) 35개로 총 104개의 원자로를 운영중


※ 현재 원자로 압력 용기를 생산하는 업체는 리하이(Lehigh heavy forge)뿐이며 증설 계획은 없음



일본



대부분의 원자로는 2세대 기술을 사용중이며, 1996년부터 외국기업과 합작하여 3세대 기술을 개발


히타치는 GE와 3세대 가압수형 원자로(PWR)를, 미쯔비시는 3세대 비등수형 원자로(BWR, Boiling Water Reactor)를 개발 중



중국



11개의 원자로가 존재하며, 자체 제작한 친산 발전소Ⅱ(1,2호기)연간 생산역량 600MW을 보유


자체제작한 발전소는 3개이고, 8개는 프랑스, 캐나다 등과 합작


3세대 PWR 기술을 미국 웨스팅하우스社로 기술이전




4) 탄소 포집‧저장(’08년 기준)



























구 분



주 요 내 용



한국



2013년까지 8,500만불을 투자하여, 2015년에는 연간 생산량 500MW의 플랜트 구축 계획을 발표(’09.10)



미국



GE, 바텔연구소 등이 일본과 컨소시엄을 구성하여 플랜트 사업을 추진 중


※ 에너지부(DOE)는 ’17년 CCS 상용화를 목표로 추진



일본



미쓰비시는 KM-CDR 프로세스인 0.5MW급의 CCS기술을 개발하였고, 이를 미국(앨라배마주)에서 실증할 계획이며, 세계 최초로 CCS주식회사*를 설립(2008)


* 일본 29개 업체가 참여해 출자한 세계 최초 CCS 전문 민간기업



중국



화력발전연구소가 개발한 CCS기술은 연간 생산역량 275MW로 미국 퓨처젠(FutureGen) 실증 프로젝트와 라이센스를 계약


※ 2007년 EU-중국 간 협력 프로젝트 NZEC(Near Zero Emission Coal)의 1단계로 CCS시범 플랜트 구축




5) 첨단 자동차 및 전지(’08년 기준)



























구 분



주 요 내 용



한국



현대社는 세계 최초로 리튬이온 화합물 전지기술을 활용한 LPG-전기 자동차 아반떼를 2008년 생산


※ 전기자동차 i10은 2010년, PHEV Blue-Will은 2012년 생산될 계획


LG화학은 미국 GM에 리튬이온 전지를 공급하고 있으며, 2010년 미국에서 가솔린 전기 하이브리드 자동차 생산을 계획


LG화학과 삼성SDI가 2020년까지 하이브리드 자동차전지 시장(360억 달러)의 30% 이상을 차지할 것으로 평



미국



2007년 미국 내에서 팔린 100만대 이상의 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV) 중 93%이상이 외국업체에 의해 제조



일본



세계 첫 상용 전기차 I-MiEV(미쓰비시)를 2009년 생산하였고, 글로벌 메이저급 10개의 전지 제조업체 중 8개를 보유


PHEV Prius(도요타)는 2012년 생산될 계획


파나소닉社는 전세계 니켈수소전지 시장의 83%를 차지



중국



BYD社는 2008년 세계 최초로 PHEV(F3DM)를 생산하였고, 리튬이온 전지의 생산은 전세계 시장의 41%를 차지


BYD社의 전기자동차(EV) E6은 ’10년 생산될 계획




6) 고속철도



























구 분



주 요 내 용



한국



아시아에서 일본에 이어 두번째로 ’04년에 고속철도(KTX)를 개통하였고, ’08년에는 고속철도(KTXⅡ)의 58%를 국내기술로 제작


※ KTX는 알스톰(프랑스)에 의해 제작되었으나, KTXⅡ는 58%를 현대로템의 국내기술로 제작



미국



고속철을 생산하는 미국 업체는 전무


※ 현재 일본이 캘리포니아 고속철도 사업 관련 선두



일본



1964년 세계 최초로 고속철 기술을 보유하였으며, 중국 씨팡 철도회사와 기술 이전 및 건설 계약을 체결



중국



외국기업과 조인트 벤처를 통해 기술을 개발‧축적하고 있으며, 국내 생산을 이루기 위해 노력 중


※ 현재 운행중인 고속철은 봄바디어(캐나다), 지멘스(독일), 알스톰(프랑스), 가와사키중공업(일본)의 컨소시엄 라이센싱 기술에 기반




4. 결론 및 정책적 시사점

□ 글로벌 경제위기 이후 세계 각국은 지속성장을 위한 에너지‧자원, 녹색기술 등에 대한 투자를 경쟁적으로 확대

○ 저탄소 성장경로 구축을 통해 성장 잠재력 확충을 도모



□ 우리 정부도 전략적으로 녹색기술에 대한 투자를 확대

○ 「녹색기술 연구개발 종합대책」(’09.1)을 통해 2008년 1.4조원 수준인 녹색기술 R&D투자를 2012년에는 2.8조원으로 배증하고, 선택과 집중에 의거 집중 육성해 나갈 27개의 녹색기술을 선정

○ 「녹색성장 국가전략 및 5개년 계획」(’09.7)을 통해 녹색경쟁력 전반에서 ’20년까지 세계 7대, ’50년까지 세계 5대 녹색강국 진입을 목표

○ 녹색‧신성장동력 분야 기술개발 투자에 대해 정부가 의지를 갖고 수립된 계획에 따라 지속적으로 투자하며 민간을 효과적으로 지원하는 것이 중요



□ 현재 우리나라의 청정에너지 기술 수준은 미국, 일본, EU 등 선진국에 비해 낮은 상황

○ 우리나라의 에너지‧자원분야의 기술수준은 궁극 기술수준* 대비 세계 최고기술보유국이 76.3%, 우리나라는 53.0%

* 궁극 기술수준(100%) : 해당기술의 수준이 최고 정점에 도달한 상태

※ 세계최고기술 보유국의 기술수준을 100%로 할 때, 우리나라 기술수준은 69.5%(기술격차는 6.6년)





※ 실선(―)은 현재 세계최고 기술수준 평균, 점선(…)은 현재 우리나라 기술수준 평균











중점과학기술 46. 차세대 전지(2차전지, 연료전지) 및 에너지저장 변환재료 기술

47. 에너지 이용 고효율화 기술

48. 자원활용 고효율화 기술
49. 신재생 에너지 기술(태양, 풍력, 바이오 등)

50. 수소에너지생산·저장기술

51. 에너지·자원 개발기술
52. 핵융합에너지기술

53. 차세대 원자로 기술

54. 원자력 안전성 향상 기술

55. 핵연료주기 기술

56. 방사선 기술



※ KISTEP은 「과학기술기본계획(577전략)」의 90개 국가중점과학기술에 대한 기술수준을 평가하여 국과위에 보고(’08.11.25)

<그림 : 에너지‧자원분야의 기술수준 및 기술격차 비교>



○ 선진국과의 청정에너지 기술수준 및 격차 해소를 위해서는 신재생에너지 보급률 제고와 관련 산업 육성을 위한 정책 추진 필요

- 향후 시장 성장이 전망되는 기술분야의 정부 R&D투자 확대

- 청정에너지 산업에 대한 규제와 인센티브를 강화하여 민간의 R&D 투자 확대를 유도

※ 가스배출량 규제와 동시에 청정에너지 기술혁신 제품‧서비스에 대해서는 공공구매 확대와 세제 혜택 등의 인센티브 제공





* 도표 등과 관련된 상세 내용은 첨부파일을 참조하시길 바랍니다.

* * 본 자료는 교육과학기술부 과학기술기반과와 KISTI 정보분석본부, KISTEP 정책기획실 등에서 분석한 내용을 바탕으로 한 것입니다.

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