산업통상자원부(장관 문승욱)는 한국에너지기술평가원(원장 권기영)과 함께 1월26일 ‘탄소중립 미래를 여는 E-Tech 컨퍼런스’를 개최해 탄소중립분야 기술개발 연구결과를 공유했다. 

이번 컨퍼런스는 국내 기술개발 우수성과 후보를 산·학·연 전문가들에게 소개해 후속 R&D 및 사업화 논의 등 연구 네트워킹을 구축하기 위해 마련됐다.

행사는 △개회사 △축사 및 격려사 △기조강연1: 탄소중립 시대의 개막, 우리의 도전과 과제(윤순진 탄소중립위원회 위원장) △기조강연2: 탄소중립 미래를 위한 수소연료전지의 역할(이해원 두산 부사장) △태양광·풍력·수소·에너지신산업·효율향상분야 연구성과 발표 △에너지R&D 5대 출연연 발표 등이 진행됐다. 

개회사에서 권기영 에기평 원장은 “이번 컨퍼런스는 우리나라 에너지기술 현황, 정책을 공유해 탄소중립 실현과 국민의 이해와 지지를 위해 마련됐으며 탄소중립정책과 추진전략을 공유하며 연구 진행 및 완료 기술을 소개하고 교류하는 협력의 장”이라며 “미국, EU 등 주요 국가들은 탄소중립 이행계획을 수립하고 이를 바탕으로 대규모 투자를 진행하고 있으며 탄소중립은 새로운 글로벌 경제질서가 되고 있다”고 밝혔다.

이어 “전세계에서 배출되는 온실가스의 대부분이 에너지 소비과정에서 발생해 에너지는 탄소중립 핵심분야이며 수요관리, 신재생에너지, 청정전력 등 에너지분야 혁신으로 탄소중립 실현이 가능하다”라며 “청정에너지 전환 가속화 촉진, 신성장동력 창출 등 탄소중립 선도국 도약을 목표로 핵심기술 확보를 추진해 나갈 것”이라고 덧붙였다. 

이학영 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 위원장은 “기후위기에 대응하기 위한 탄소중립 이행에 박차를 가하기 위해 국회에서도 다양한 노력을 전개하고 있다”라며 “세계 주요국은 탄소중립 달성을 선언했고 입법과정을 통해 예산을 투자하고 저탄소, 친환경경제로의 전환에 박차를 가하고 있다”고 강조했다. 

이어 “정부의 역할도 중요하지만 에너지기술의 혁신이 탄소중립의 핵심으로 우리나라 에너지기술 수준을 끌어올리는 것이 대한민국이 탄소중립 선도국가로 도약하는데 열쇠가 될 것”이라며 “우린나라 탄소중립 달성을 위해 매진하는 연구·개발자들에게 감사와 응원을 보내며 이번 컨퍼런스를 통해 탄소중립 실현에 대한 확신을 가지게 하는 의미있는 계기가 되길 바란다”고 덧붙였다. 

강경성 산업부 에너지산업실장은 “세계 주요국들은 탄소중립을 신산업 육성과 성장의 기회로 적극 활용하고 있는 상황으로 EU는 2030년까지 1조달러 규모의 투자로 탄소중립을 달성하고 미국은 2029년까지 1조2,000억달러를 투자해 기후변화에 대응하는 인프라개선을 추진한다”라며 “글로벌 에너지시스템은 3D로 변모하고 있으며 이는 탈탄소화, 분산화, 디지털화로 구성된다”고 말했다. 

이어 “산업부는 탄소중립 산업·에너지 R&D 전략과 에너지탄소중립 혁신전략을 발표한 바 있으며 무탄소발전 등 8대 분야 한계돌파형 기술개발을 추진할 계획”이라며 “2030 국가온실가스감축목표(NDC) 달성을 위해 조기확보가 필요한 기술개발을 우선 추진하고 혁신적 원천기술 실증을 통해 2050 탄소중립을 실현해 나가겠다”고 덧붙였다. 

윤순진 탄소중립위원회(이하 탄중위) 위원장은 ‘탄소중립 시대의 개막, 우리의 도전과 과제’ 발표를 통해 글로벌 탄소중립 추진현황과 우리나라의 탄소중립 달성 수준에 대해 설명했다. 

기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)에 제1실무그룹 6차 평가보고서에 따르면 대기와 해양, 육지 온난화가 인간영향에 의한 것이라는 점을 명백히 밝히고 있으며 산업화 이전(1850~1900년 평균)대비 2011~2020년 기간 1.09℃가 상승했다. 

또한 1.5℃ 온도상승지점을 3년전 보고서에서 제시한 2030~2052년에 비해 2021~2040년으로 10년 앞당겨 전망하고 있다.

이에 따라 전 세계 136개국은 탄소중립을 선언했으며 우리나라도 2050 탄소중립 달성을 선언한 바 있다. 

윤순진 위원장은 “우리나라는 탄소중립을 위한 NDC와 2050 탄소중립 시나리오를 지난해 10월 확정했으며 이제는 가능성을 확인해야 할 때가 아닌 탄소중립이라는 목표를 달성하기 위해 노력해야 할 때”라며 “탄소중립 목표를 달성하기 위한 과제로 제도적 기반 마련, 공정하고 정의로운 사회전환, 핵심기술 개발 및 투자확대, 소통·협력·교육 등이 있다”고 밝혔다.

이어 “우리나라는 부문별 탄소중립 준비도는 7위, 국가 준비도는 16위로 세계 11위에 위치했으며 아시아에서는 2위”라며 “우리나라는 2050년 탄소중립 목표설정, 실질적인 그린뉴딜 계획, 그린 모빌리티 및 수소기술 개발 등 강력한 정책을 보여준 반면 석유화학부문 및 석탄발전에 대한 경제적 의존도가 높다는 과제를 가지고 있다”고 덧붙였다. 

이해원 두산 부사장은 ‘탄소중립을 위한 수소연료전지의 역할’ 발표를 통해 탄소중립 달성을 위한 에너지전환 방안 중 하나인 연료전지의 특장점, 중요성에 대해 설명했다. 

국가 온실가스 배출량 중 87.2%를 차지하는 에너지분야의 탄소중립을 위해서는 재생에너지 보급이 핵심이지만 현재 국내 에너지소비현황에서 재생에너지는 7%에 불과한 상황이다. 반면에 독일의 경우 2021년 기준 국가 에너지소비 중 재생에너지가 차지하는 비율은 40.9%이다.

이해원 부사장은 “재생에너지라는 개념이 되기 위해서는 재생에너지 전력에 그쳐서는 안되며 전 분야에 걸친 섹터커플링이 이뤄져야 한다”라며 “기본이 되는 것이 수소라고 생각한다”고 밝혔다. 

이어 “현재 국내에서 가지고 있는 수소생산원으로는 재생에너지 전력, 원자력, 가스개질 등이 있으며 이를 수송, 전력 등 다양한 분야에 활용할 수 있다”라며 “이를 통해 제대로된 섹터커플링을 운영해 탄소중립을 추구해야 한다”고 덧붙였다.

현재 연료전지는 천연가스, LPG, 부생수소 등 탄소배출이 발생하는 연료를 사용하고 있지만 추후 수소공급에 따라 탄소배출이 없는 분산전원으로써 연료전지를 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 

두산은 △두산중공업(수소액화플랜트, 블루수소플랜트, 수소터빈) △두산퓨얼셀(발전용·수소충전형·차량용·선박용 연료전지) △두산퓨얼셀파워(건물·주택용 연료전지, 수소충전형 비상전원 연료전지) △두산모빌리티 이노베이션(수소드론) 등 자회사별 수소경제전환에 대비한 기술을 확보하기 위해 노력하고 있다.

수소분야 연구성과 발표에는 이동원 STX에너지솔루션 대표가 ‘kW급 건물용 고체산화물연료전지(SOFC) 시스템 실용화 기술개발’과제에 대해 소개했다. 

이번 과제는 SOFC 시스템 설치, 실증운전을 통한 데이터확보, 분석으로 SOFC시스템의 상품성을 제고하고 사업화하기 위해 진행되고 있다. STX에너지솔루션은 과제의 주관기관이며 미코파워가 참여기업으로 두 기업이 함께 성과를 도출하고 있다. 

STX에너지솔루션은 △한국세라믹기술원 △경북도·포항테크노파크 △한국선급 등과 업무협약을 체결하며 실증사이트를 확보했으며 7곳에 SOFC시스템을 설치 운영하고 있다. 이와 함께 실증사이트 4곳을 추가 확보할 계획이다. 

이를 통해 누적발전 39.57MWh, 연속운전 7,050시간을 달성했으며 확보한 데이터를 바탕으로 전력변환장치, 원격제어, 유해가스 저감 등에 대한 개선이 이뤄졌다. 

미코파워는 △서울시 상수도사업본부 △당진시 △에너지연 △울산시 △삼천리 등에 실증사이트를 확보해 총 누적발전량 55MWh, 연속운전 5,112시간을 달성했다. 

이동원 대표는 “미반응연료 재활용을 통한 효율극대화에 주안점을 두고 5kW급 SOFC Hot Box 및 시스템기술 개발을 진행하고 있으며 이와 함께 20kW급 수소추출기, 연료전지 복합발전용 20kW급 가스터빈을 개발해나갈 계획”이라며 “실증사이트 추가 확보를 통해 다양한 지역에서 SOFC시스템의 실증 시험 및 평가로 제품고도화를 추진해 나갈 것”이라고 밝혔다. 

한승호 서울에너지공사 부장은 에너지신산업분야 연구성과 발표에서 ‘Smart Zero Energy City(ZEC) 개발’과제를 소개했다. 

이번 과제는 5개의 세부과제로 이뤄졌으며 탈탄소화, 탈중앙, 디지털사회 등을 주도하는 4차 산업혁명 기술기반 친환경 분산형 스마트 ZEC를 개발하기 위해 추진됐다. 세부과제간 연계성과를 창출하기 위해 인프라 레이어기술, 플랫폼 및 서비스 레이어기술 등으로 세부과제가 구분됐다. 인프라 레이어기술에는 △마이크로 열에너지 네트워크기술(1세부, 진천) △캐스케이드 지역냉난방기술 개발(2세부, 서울 마곡) △스마트에너지 허브시스템 개발(4세부, 부산EDC) 등이 있으며 플랫폼 및 서비스 레이어기술에는 △양방향 스마트 ZEC 통합네트워크 기술개발(3세부, 부산·세종) △스마트 ZEC 에너지거래플랫폼 운영기술개발(5세부, 부산EDC 데이터활용) 등이 있다. 

1세부과제인 ‘마이크로 열에너지 네트워크기술개발’은 한국에너지기술연구원에서 주관하고 있으며 복수의 열에너지 프로슈머와 소비자간 열거래를 통해 에너지균형을 효율적으로 지원하는 분산·독립형 마이크로 열에너지 네트워크를 실증한다. 

현재 독립된 마이크로 열에너지 네트워크 수정보완 및 양방향 열거래 모사 실증운전, 양방향 열거래 관제서버 구축 등의 성과를 창출했다. 

2세부과제 ‘캐스케이드 지역냉난방 기술개발’은 서울에너지공사가 주관기관으로 과제를 수행하고 있다. 이번 세부과제는 지역난방 광역망과 연계된 4세대 캐스케이트 열네트워크 구축과 함께 연료전지 기반 분산형 마이크로 캐스케이드 열네트워크 실증, 광역·분산망 연계 운전관리 플랫폼을 실증하는 것이 목표다. 

서울에너지공사는 2020년 12월 4세대 지역난방시스템 설계를 완료했으며 2021년 6월부터 오는 6월까지 호디 마곡사옥을 대상으로 시스템을 구축할 계획이다. 이번 과제 수행으로 지역난방 광역망 인근 미활용에너지 연계가 확대될 것으로 기대되며 이를 통해 지역난방 공급연료 절감을 달성할 것으로 보인다. 

GS건설이 주관하는 3세부과제 ‘양방향 스마트 ZEC 통합네트워크 기술개발’은 스마트 ZEC 구축을 위한 도시단위 양방향 에너지거래가 가능한 물리적인 최적 네트워크를 설계하고 에너지데이터를 수집할 수 있는 데이터네트워크를 구축해 통합플랫폼·서비스를 마련하는 것이 목표다. 

과제 추진성과로는 양방향 에너지거래를 위한 △에너지네트워크 설계 및 분석 △데이터네트워크 실증 △빅데이터 활용서비스 개발 등이 있으며 민·관 도시개발사업 적용을 통한 스마트 ZEC 활성화를 추진한다. 

4세부과제인 ‘스마트에너지 허브시스템 개발’의 주관기관은 지엔원에너지로 신재생·미활용에너지를 포함한 다양한 열원에서 생산되는 열에너지를 저장하고 거래할 수 있는 수요관리용 분산형 스마트허브 축열시스템의 구성 및 운용기술 개발을 목표로 한다. 

부산EDC의 스마트 빌리지, 어반테크하우스, 스마트 정수장, 홍보관 등은 열에너지 프로슈머 및 소비자로써 열네트워크를 통해 에너지를 생산, 소비하게 된다. 

GS건설이 주관하는 5세부과제 ‘스마트 ZEC 에너지거래플랫폼 통합운영기술 개발’은 IoT기반 RTU 및 빅데이터 플랫폼과 연계한 개방형 에너지거래 플랫폼 기술과 에너지서비스 포탈 개발 및 스마트ZEC 에너지거래 운영서비스 모듈 개발을 통해 에너지효율화 10%를 달성한다. 

에너지R&D 5대 출연연 발표는 △한국에너지기술연구원(이창근 부원장) △한국전력연구원(김슬기 본부장) △한국기계연구원(정준호 본부장) △한국과학기술연구원(민병권 본부장) △한국전자연구원(이규복 본부장) 등 순으로 진행됐다. 

이창근 에너지연 부원장은 “산업혁명 이후 200년간 세계인구는 8배, GDP는 120배 증가했으며 1차에너지는 30배를 소비하고 있으며 이중 84%가 화석연료”라며 “에너지연은 탄소중립을 위한 전략방향으로 무탄소 전력생산, 탄소중립연료, 발전소 산업공정 배출 온실가스 처리, 에너지시스템 전기화, 효율향상, 자원순환 등을 설정했다”고 밝혔다. 

이어 “에너지소비 중 75%가 열에너지인 상황으로 가능하다면 전기화하는 것이 중요하지만 그렇지 못한 부분에 대해서는 대체방안 마련이 필요하다”라며 “또한 섹터커플링의 에너지 통합인프라에 대한 기술개발이 필요한 상황”이라고 덧붙였다. 

김슬기 전기연 본부장은 “전기연은 전기분야 연구개발을 통한 국가·산업발전에 기여하고자 탄소중립 실현을 위한 스마트전력망, 차세대 친환경 고효율 전력기기기술 개발, 첨단 전기응용기술 개발, 스마트 모빌리티산업 구현을 위한 소재·부품기술 개발 등을 전력목표로 설정했다”라며 “탄소중립 수준의 재생에너지 확대를 안정적으로 수용하기 위한 전력망 혁신 및 인프라기술과 산업에너지 효율화를 위한 전기분야 핵심소재 부품장비 개발을 추진할 계획”이라고 밝혔다. 

정준호 기계연 본부장은 “기계연구원은 신재생에너지 인프라기술, 에너지전환 및 전기차 확산기술, 에너지효율 증대 및 저탄소화 기술 등 탄소중립 달성에 기여할 수 있는 기술개발에 집중하고 있다”라며 “기계연은 2021년 기준 80건의 R&D 중 에너지믹스 개선, 연료전지분야 에너지전환·신산업 R&D 43건과 도시·국토저탄소화 R&D 12건을 수행·추진하고 있다”고 밝혔다. 

이어 “‘2050 탄소중립 전주기대응 그린기계기술 선도’라는 비전아래 저·무탄소 청정에너지 인프라기술, 에너지전환 및 전기화 기반기술, 에너지효율 증대 기계기술 등 3대 중점방향을 설정했으며 수소경제, 미래모빌리티, 에너지전환, 친환경전기차, 에너지자립, 저탄소산업 등 6대기술분야를 제시했다”라며 “이를 위해 연구원 3대 R&D 전략별 출연연 중심 탄소중립 연구협의체 추진, 지자체 연계 실증형 협력 및 기업기술지원 강화 등 기계분야 탄소중립 R&D 협력플랫폼 구축을 추진할 것”이라고 덧붙였다. 

민병권 한국과학기술연구원 본부장은 “2050 탄소중립 시나리오 A안과 B안에서 재생에너지 비중은 각각 70.8%, 60.9%로 재생에너지 전력생산 및 저장기술 확보가 중요하다”라며 “이를 위해 건물발전용 ESS, 그린수소 생산시스템, 투광형 태양전지, 태양광 발전이 가능한 페인트, 부착형 PV, e-Chemical 등을 개발해 나갈 계획”이라고 말했다. 

이규복 전자연 본부장은 “저탄소, 저전력화 소재·부품 및 산업의 디지털 전환은 탄소중립의 필수요소로 탄소중립은 선언적 비전보다는 실질적 기술전략이 뒷받침되는 분야별·종합 로드맵이 마련돼야 한다”라며 “열악한 국내 자원환경을 극복하기 위해 새로운 방식의 에너지+DNA 기술혁신이 중요하다”고 밝혔다. 이어 “신소재, 스마트센서, IoT, AI 등 4대 기반기술과 친환경에너지, 스마트제조, 자율주행, 지능형 디바이스, 실감미디어 등 5대 응용분야를 접목하는 ‘4+5’ 전략기술을 중점 육성할 계획”이라고 덧붙였다.