신재생에너지(태양광 풍력 연료전지) 관련 주요기술동향분석 및 시장전망과 기업종합분석(2023)

비피기술거래 , 비피제이기술거래 지음

비티타임즈 2024년 02월 28일 출간 종이책 : 2023년 02월 20일 출간

작품소개

책소개

정부의 ‘한국판 뉴딜정책’으로 주목받는 신재생에너지 산업, 특히 태양광과 풍력, 수소연료전지 산업을 중심으로 산업들의 현황과 앞으로 전망을 살펴보는 책이다. 2023년 개정판에서는 그동안 추가된 자료를 업데이트하였다.

목차

1. 서론 6
2. 뉴딜정책 13
가. ‘한국판 뉴딜’정책 14
나. 디지털 뉴딜 15
다. 그린뉴딜 15
1) 도시·공간·생활 인프라 녹색전환 16
2) 저탄소ㆍ분산형 에너지 확산 17
3) 녹색산업 혁신 생태계 구축 18
3. 뉴딜정책으로 주목받는 신재생에너지 20
가. 태양광에너지 21
1) 태양광 발전 시스템의 분류 23
2) 태양광 발전시스템의 구성기기 23
3) 발전원리 25
4) 장단점 26
나. 풍력에너지 27
1) 풍력발전의 원리 27
2) 풍력발전의 구성 및 구조 28
3) 풍력발전기의 분류 30
4) 풍력발전의 분류 34
5) 풍력발전의 장단점 35
다. 수소연료전지 36
1) 수소의 특성 36
2) 수소의 생산, 저장·운송, 이용 38
3) 수소연료전지란 51
4) 수소연료전지의 원리와 구성 53
4. 신재생 에너지 시장분석 62
가. 태양광 산업 시장분석 63
1) 시장 현황 64
2) 국내 현황 70
3) 글로벌 현황 89
나. 풍력산업 시장분석 105
1) 시장현황 105
2) 국내 현황 110
3) 글로벌 현황 124
다. 수소연료전지 산업 시장분석 142
1) 시장현황 142
2) 국내 현황 149
3) 글로벌 현황 154
5. 신재생 에너지 관련 기술 동향 및 응용분야 162
가. 태양광 163
1) 태양광 기술동향 163
2) 태양광 기술 응용분야 184
나. 풍력 188
1) 풍력 기술동향 188
2) 풍력기술 응용분야 198
다. 수소연료전지 207
1) 수소연료전지 기술 동향 207
2) 연료전지 응용기술 238
6. 신재생 에너지 산업의 전망 및 향후 과제 246
가. 태양광 247
1) 태양광산업 전망 247
2) 태양광산업 향후 과제 248
나. 풍력 256
1) 풍력산업 전망 256
2) 풍력산업 향후 과제 260
다. 수소연료전지 265
1) 수소·연료전지 산업 전망 265
2) 수소·연료전지 산업 향후 과제 267
7. 신재생에너지산업 주요기업 269
가. 태양광 270
1) OCI (010060) 270
2) 신성이엔지 (011930) 274
3) 한화케미칼 (009830) 278
4) 에스에너지 (095910) 282
나. 풍력 285
1) 두산에너빌리티 285
2) 동국S&C 288
3) 씨에스윈드 289
4) 스페코 291
다. 수소연료전지 294
1) 두산 퓨얼셀BG 294
2) 현대중공업 296
3) 에스아이에스(주) 298
4) 일진하이솔루스(주) 299

출판사 서평

폭염, 태풍, 폭우 등의 이상기후 현상이 반복적으로 나타나면서 많은 사람들이 ‘기후위기’로 인한 피해를 우려하고 있다. 유럽 연합은 기후위기 극복을 위해 2050년 탄소중립을 목표로 여러 가지 정책을 실행 중이며, 온실가스 배출량이 가장 많은 중국 또한 최근 2060년 탄소중립을 선언했다. 우리 정부도 ‘그린 뉴딜’ 정책 발표를 통해 저탄소 친환경 경제로의 도약을 위한 전략을 제시했으며, 국회에서 통과된 ‘기후위기 비상대응 촉구 결의안’에는 2050년 온실가스 순배출제로 목표가 포함됐다.

이러한 세계적 상황에 비추어보면 기후위기를 극복하기 위한 에너지 전환과 이를 통한 새로운 경제 시스템 도입은 ‘글로벌 스탠다드’라고 해도 과언이 아니다. 특히 재생 가능한 에너지의 확대는 에너지를 스마트하게 절약하는 방법과 함께 탄소중립을 실현하기 위한 중요한 에너지 전환 방안 중 하나이다.

2018년에 발표된 IPCC 보고서는 기후위기를 극복하기 위해 2050년 전력량의 70~85%를 재생에너지로 공급해야한다고 밝히고 있다. 또한 전기차, 제로에너지 빌딩, 그린수소 등 에너지 전환을 위한 새로운 대안들이 모두 재생에너지를 사용한다는 것을 고려하면 재생에너지 확대의 필요성은 더욱 더 강조된다.

신재생에너지는 그 자체로 높은 부가가치를 지니고 있는 분야이다. 즉, 환경 문제뿐만 아니라 일자리 창출 및 자원고갈에도 대비할 수 있는 이른바 지속가능 한 성장의 필수 요소인 것이다.

신재생에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛·물·지열 ·강수·생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 뜻한다. 석탄, 석유, 원자력 및 천연가스 등과 같은 화석연료가 아닌 태양에너지, 바이오매스, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄의 액화, 가스화, 해양에너지, 폐기물에너지 및 기타로 구분되고 있다. 또한 이외에도 지열, 수소, 석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료도 이에 포함된다. 그러나 실질적인 신재생에너지란, 넓은 의미로는 석유를 대체하는 에너지원으로 좁은 의미로는 신·재생에너지원을 나타낸다. 우리나라는 미래에 사용될 신재생에너지로 석유, 석탄, 원자력, 천연가스 등 화석연료가 아닌 에너지로 11개 분야를 지정하였고(신재생에너지개발 및 이용·보급촉진법 제 2조) 세분하여 보면 아래와 같다.

갈수록 인구가 증가하고 산업이 발달하면서 화석 연료에 대한 수요가 늘고 있어, 자원의 고갈과 함께 국제 가격이 상승하는 등의 문제들은 전세계적인 관심사로 부상하게 되었다. 더불어 화석 연료가 지구 온난화를 일으키는 원인으로 인식되면서 그 사용량이 많은 국가에게는 불이익을 주는 등 화석 연료의 사용을 줄이려는 움직임이 활발해지고 있다. 이에 대한 해결방안으로 신재생에너지가 대두되는데, 신재생에너지는 화석연료 사용에 의한 CO2 발생이 거의 없는 화경친화형 청정에너지이며, 태양, 바람 등을 활용하여 무한 재생이 가능한 비고갈성에너지이기 때문이다. 즉, 화석연료의 고갈로 인한 자원확보 경쟁 및 고유가의 지속 등으로 에너지 공급방식의 다양화가 필요한 현시점에서 신재생에너지산업은 IT, BT, NT 산업과 더불어 차세대 산업으로 시장규모가 급격히 팽창하고 있는 미래 산업이다. 또한 최근들어 기후변화협약 등 환경규제에 대응하기 위한 청정에너지 비중이 확대되고 있는 추세이다.

전문가들은 1890~1900년 산업화 이전을 기준으로 지구의 평균 기온 약 2℃ 상승이 지구온난화에 따른 막대한 피해를 초래할 극적 전환점으로 보고 있다. 또한 2015년 지구 기온이 1℃를 넘어서면서 2015년 12월 파리에서 지구 온난화 방지대책을 위한 신기후변화체제의 합의가 이루어진 바 있다. 합의안에 따르면 산업화 이전 대비 지구의 평균 기온상승을 1.5℃로 제한하기 위한 노력을 추구하며, 195개 당사국은 세계 자발적 온실가스 감축안을 5년마다 제출하기로 합의하였다. 단순히 합의에 그칠 수 있다는 우려도 있으나, 이를 통해 전 세계가 온실가스의 심각성에 대해 공감하고 온실가스 감축에 대한 노력이 가속화될 전망이다. 실제로 지구의 평균기온 상승을 2℃ 이내로 억제하려면 화석연료 의존에서 벗어나, 효율적 기술과 재생에너지 확대를 기반으로 저탄소 에너지 체제로의 전환이 필요하다. 이에 우리나라는 물론 전세계 많은 나라들이 기후재앙을 피하기 위해 공감대를 형성하고 있는데, 현재 선진 각국에서 활발히 기술 개발이 진행되어 실용화 단계에 접어든 신재생에너지로는 태양에너지, 풍력에너지가 주종을 이루며, 바이오매스, 지열, 파력, 조력 등을 이용한 신재생에너지 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 전 세계적으로 태양광은 상대적으로 우수한 경제성과 응용성, 확장성 등에 힘입어 기존 전통에너지를 대체하는 주력 재생에너지 자원으로 자리매김하고 있다.

여기에 미국에선 조 바이든 대통령의 당선 이후 미국의 파리기후협약 복귀와 함께 유럽연합(EU)의 환경규제가 강화되는 만큼, 국내외 친환경과 재생에너지 산업의 확대가 기대된다. 때문에 앞으로 바이든 행정부의 정책이 신재생 에너지 산업에 어떤 영향을 미칠 것인지 업계는 촉각을 세우고 있다. 구체적으로 바이든은 2050년까지 미국 경제를 탄소 제로로 바꾸겠다고 천명하였고, 이를 위해서 총 5조 달러의 천문학적 친환경 투자를 예고한 바 있다. 이처럼 ‘친환경발전’이 세계적인 정책 키워드로 부상하면서, 앞으로 태양광은 주요 에너지원 역할을 할 것으로 예상된다.

특히 태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술을 말하는데, 최근에는 태양광이 미래 전력생산의 핵심이 될 것이라는 전망이 지배적이다. 실제로 2016년 세계 신규 발전용량 면에서 태양광이 풍력을 앞질렀다. 태양광 신규용량이 75GW 급증한 반면, 풍력은 55GW 증가하는데 그쳤다. 2017년에는 격차가 더 벌어져 태양광의 신규용량은 98GW를, 풍력은 52GW를 기록했다. 누적 설비용량을 보면 증가속도의 차이는 더욱 뚜렷해진다. 태양광이 재생에너지 발전을 주도하게 된 이유 중 하나는 공간 제약 없이 설치할 수 있다는 점이다. 태양광은 지붕, 주차장, 유휴지, 수면, 사막 등 햇빛이 닿는 곳이라면 그 규모에 상관없이 발전설비의 설치가 가능하다. 수력, 풍력, 지열, 해양에너지 등 다른 재생에너지 발전기술이 가진 입지 조건 및 기술적 제약과 비교하면 상당히 자유로운 편이다. 설비의 설치 기간도 짧은 편에 속해, 평지의 경우에는 수주 만에 MW급 설비 설치를 완료할 수 있다.

태양광이 미래 발전부문을 주도할 것이라는 사실은 우리나라도 예외가 아니다. 정부는 에너지전환 정책의 한 축으로 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 20%로 높이는 〈재생에너지 3020〉 정책을 추진 중이다. 여기에는 2030년까지 태양광 30.8GW를 신규 보급하는 내용도 포함됐다.

또한, 풍력에너지산업은 정부의 “제4차 신재생에너지 기본계획”의 발전 목표에 따른 핵심육성 산업 중 하나로, 태양광, 분야와 수소·연료전지산업과 함께 정부의 신·재생에너지 전체 R&D 예산의 약 70% 이상을 차지하고 있다. 2020년 12월 발표한 ‘제9차 전력수급기본계획’에 따르면, 정부는 2034년까지 신재생에너지 발전 비중을 40%대까지 높인다고 밝힌 바 있는데, 이에따라 태양광에 가려 큰 주목을 받지 못했던 풍력(특히 해상풍력) 발전이 주목을 받고 있다. 태양광만으로는 신재생에너지 발전 비중을 높이기 어려워서다. 실제로 풍력 발전은 긍정적인 요인이 많다. 먼저 풍력 발전의 균등화발전비용(LCOE)이 낮아지고 있다. 분석 기관에 따라 차이가 있지만, 대략 2025년이면 해상풍력 발전의 LCOE가 현재 태양광 발전 LCOE(1㎿h당 50달러 이하)와 비슷한 수준(1㎿h당 60달러 내외)으로 떨어질 가능성이 높다. 한편에선 ‘이미 태양광 발전 LCOE와 비슷한 50달러 수준을 밑돈다’는 주장도 나온다. 영국의 금융 싱크탱크인 카본트래커 이니셔티브는 지난 2020년 4월 풍력 발전 단가가 5년 내에 LNG 발전 단가보다 저렴해질 것이라는 분석을 내놓기도 했다.

국내 풍력 발전 시장의 성장이 예상되는 것도 이런 이유에서다. 국제에너지기구(IEA)는 세계 해상풍력 시장 규모가 2040년까지 매년 13%씩 성장할 것으로 전망했다. 선진국들이 탄소배출량 줄이기에 적극적이기 때문인데, 국내 시장 분위기도 이를 따라갈 가능성이 매우 높다. 민간에서도 전라북도 지방자치단체의 주도로 새만금방조제에 총 3,600억 규모의 해상풍력단지 조성이 임박해 있다. 이에 따라 풍력발전에서 생산된 전력을 수용하고 연계할만한 기반을 구축하는데 정부의 역할이 중요해졌다. 100% 민간자본으로 이루어져 파리협약에서 높은 목표치를 제시한 정부가 적극적으로 연계해야 할 필요가 있어 귀추가 주목되는 사업이다. 이 밖에도 전국 곳곳에서 풍력 및 신재생에너지 발전 사업이 진행되고 있다. 아직 업계는 전체적으로 신재생에너지를 활용한 발전 비중은 낮은 수준에 머물러 있으나, 점차 발전 효율을 높여 신재생에너지를 활용한 전기를 보급하는데 많은 노력을 하고 있다. 또한, 벌써 세계시장에서 경쟁할만한 경쟁력을 갖춘 업체도 있다.

마지막으로, 수소에너지는 화석에너지 체제의 한계를 극복하고 지구 온난화 문제를 해결하기 위한 대체 에너지원인 태양광, 풍력, 수력, 지열, 조력보다 에너지 밀도가 높다. 특히 수소는 전기에너지를 이용하여 물로부터 얻을 수 있으며, 연소할 시 다시 물로 되돌아가는 차세대 미래 청정 연료의 특성이 있어 주요 산업의 에너지원으로 각광받고 있다.

이에 본 보고서에서는 정부의 ‘한국판 뉴딜정책’으로 주목받는 신재생에너지 산업, 특히 태양광과 풍력, 수소연료전지 산업을 중심으로 산업들의 현황과 앞으로 전망을 살펴보고자 한다.

2023개정판에서는 그동안 추가된 자료를 업데이트하였다.

작가정보

저자(글) 비피기술거래

시장조사전문기관으로 다음과 같은 보고서 등을 저술하였다.

4차 산업혁명을 이끌 미래인쇄전자 산업분석 보고서
국내외 게임시장 산업분석 보고서
사물인터넷 산업분석보고서
조명시장과 OLED 시장보고서
MEMS 기술산업전략보고서
반려동물 산업과 첨단 기술의 만남
방열소재 시장과 기술동향
모바일화에 따른 온라인 문화콘텐츠산업 동향
미세먼지에 관련된 국내시장에 대한 전망분석 보고서
고체산화물 연료전지(SOFC) 정책 및 시장과 개발 업체 동향, 기술현황과 사업아이템
듀얼 카메라 시장조사 보고서
전통문화의 시장 및 기술동향 전통식품
모바일 및 웨어러블 기기용 화학 등등 저술

저자(글) 비피제이기술거래

시장조사전문기관으로 국내외 시장동향 산업동향을 조사하는 기관이다

블록체인 가상화폐 산업분석보고서
조선산업시장동향 분석보고서
국내외 자율주행산업분석보고서
2020년대를 이끌 차세대 기술혁명의 선두주자 무인이동체 분야별 시장전망과 산업분석보고서
국내외 인공지능산업분석보고서
성장하는 채식주의관련 산업분석보고서