| 초록 |
[추진 필요성] □ 세계 각국은 ‘탄소중립’을 통해 갈수록 심각해지는 기후위기를 극복할수 있는 생존전략을 장기 추진계획 수립 ㅇ 유럽은 `50년까지 순 제로 탄소배출 목표를 달성하기 위해 55개의 기술탐구 주제를 제시하고 산업부문은 고탄소 제조업 핵심 신기술 개발을 선정 ㅇ 일본은 `50년까지 온실가스 80% 감축을 위한 에너지환경분야 혁신기술개발 전략을 제시하고 산업부문에서 디지털화 기반의 에너지효율화 추진 계획 □ EU, 미국, 일본, 중국의 탄소중립 달성 시나리오는 공통적으로 에너지 효율 향상을 통한 수요저감을 포함하며 에너지효율화 기술에 지속적인 투자 계획 ㅇ 기후위기의 주범인 온실가스 배출을 감소하기 위한 주요 수단으로 에너지효율 혁신이 부상 □ 우리나라는 산업부문 2050 탄소중립 전략(`20.12)에서 에너지효율의 혁신적인 향상를 언급하고 있으며, 고탄소 제조업(철강, 시멘트, 석유화학 등)을 대상으로 신기술 개발 계획 □ 올해 3월에 발표한 2050 탄소중립 연구개발 투자전략(안)에서는 산업부문 탄소의 획기적 감축을 위한 혁신적인 기술로 산업공정 혁신/고도화 제시 ㅇ 고효율·저소비 구조 혁신을 위해 산업부문 에너지효율 향상 및 진단/실증에 연구비 집중 투자 ㅇ 업종으로는 철강, 석유화학, 시멘트와 같은 고탄소 제조업과 반도체·디스플레이, 전기·전자 등 전력 다소비 업종에 집중 투자 계획 □ 에너지효율은 공정/유틸리티와 같은 중요 에너지사용처(SEU)*의 에너지 사용을 분석하고 손실을 줄이는 것에서부터 시작하므로, 산업부문 에너지효율 혁신을 위해서 공정/유틸리티의 분석/절감에 초점을 둔 에너지 효율기술이 요구됨 * SEU: significant energy usages □ 탄소중립 달성을 위한 고탄소 제조업의 에너지효율 혁신기술 필요 ㅇ 효율혁신 전략의 산업부문 효율향상을 통한 목표(`30년)* 달성 및 2050 탄소중립을 위한 핵심기술 확보 필요 * 에너지절감: 10.7백만TOE, 온실가스감축: 37.8백만tCO2 ㅇ 우리나라는 `17년 기준 세계 8위의 에너지다소비 국가로 산업부문 철강, 석유화학 등과 같은 고탄소 제조업을 중심으로 에너지사용 증가세 ㅇ 산업부문 상위 3개 업종의 고탄소 제조업에 해당하는 철강, 석유화학(나프타 포함) 등의 최종 에너지사용량은 105.7백만TOE(산업부문 80.8% 차지)이고 온실가스 배출량은 239.5백만tCO2(산업부문 69.1% 차지) ㅇ 데이터활용 수요관리 디지털화 촉진사업*에 다수의 에너지효율 고도화 및 실증 사업을 추진 중에 있으나, 중요 에너지사용처인 공정/유틸리티를 대상으로 에너 지사용 절감에 기여할 수 있는 개발 기술은 미흡** * 산업단지 스마트에너지플랫폼 구축(`20~`22), 공장에너지관리시스템 고도화 (`20~`24), 산업·건물분야 에너지 소비 데이터 통합 관리(`20~`24) 등 ** 계측 인프라 중심의 EMS 적용으로 획기적인 수준의 에너지절감은 어려움 □ 에너지효율을 향상시키고 온실가스배출을 감소시킬 수 있는 현장 중심의 수용성 높은 리빙랩 에너지기술 필요 ㅇ 에너지를 사용하는 수요자(사업장) 중심의 문제해결법을 통한 에너지솔루션 도출 필요 ㅇ 사업장에 적합한 에너지 全주기(공급-이용-회수-배출) 솔루션을 통해 에너지효율 극대화* * 전력사용량 중심 미터링 및 부하관리의 에너지절감 성능을 뛰어넘는 혁신기술 □ 설비 위주의 에너지효율시장을 솔루션 기술개발을 통해 확대 및 보급 활성화 ㅇ 개별 기기를 넘어 사업장 규모의 에너지사용 최적화가 가능한 솔루션 제공 ㅇ 고도화된 에너지효율기술의 높은 절감효과를 통해 수요자의 자발적 참여 유도 ㅇ 에너지플랫폼 전문기업의 기술력 고도화를 통해 에너지신사업 및 일자리창출 기회 제공 □ 현재 제시되고 있는 산업부문 저탄소 전환전략은 대부분 공정 자체를 변경, 저탄소 원료로 대체 또는 사용에너지원의 전기화와 같은 방식이어서 기축 사업장에 단기 적용이 어려움 □ 탄소중립 `30년 목표 달성을 위해서는 현재 공정과 유틸리티를 유지하면서 에너지효율을 극대화할 수 있는 혁신적인 에너지기술이 요구됨 ㅇ 탄소중립 중장기 전략은 에너지효율화와 공정기술 개발 병행이 필요 □ 기존 에너지 관리 시스템의 현황 및 한계 ㅇ 기존 산업부문 온실가스 저감방법은 철강·석유화학·시멘트와 같은 고탄소 제조업을 주요 대상으로 新공정 개발 또는 전기화를 위한 新설비로 변경 (출처: 2021, 탄소중립 산업·에너지 R&D 전략,산업통상자원부) - 산업분야 대표 감축 방향 및 기술 10개 중 신공정 개발 또는 신설비 9개, 에너지효율 관련 기술 1개 ㅇ 상기와 같은 전략은 기축 사업장에 단기간 적용이 불투명, 투자 여력이 부족한 중소기업은 더욱 적용이 어려움 ㅇ 산업부문은 업종별로 온실가스·에너지 관리 시스템의 차별화가 필요하나, 업종이 고려된 기술개발은 단위기술 수준에 머무르고 있음 [사업목표 및 내용] □ 사업 목적 ㅇ 고탄소 제조업 대상 에너지 데이터 기반 에너지 분석과 절감이 가능한 혁신적인 리빙랩 에너지효율 솔루션을 개발하여 현장에 적용 및 성능평가(M&V)하고 서비스 플랫폼 이용 에너지효율 관리 - 에너지의 효율적 사용을 위해서는 먼저 최종 에너지 수요를 줄여야 하며, 에너지소비 부문에서의 효율향상과 수요 감축이 이루어져야 함 - 우리나라는 `17년 기준 세계 8위의 에너지다소비 국가로 산업부문 철강, 석유화학 등과 같은 고탄소 제조업을 중심으로 에너지사용 증가세 ㅇ 에너지효율 솔루션은 사업장의 에너지효율을 지속적으로 유지시켜 에너지 감축목표 달성할 수 있게 하므로 기술 및 정책에 힘을 실어 줄 수 있는 에너지 레버리지 역할 - 탄소중립을 위해 제시되고 있는 산업부문 저탄소 전환전략*은 기축 사업장에 단기 적용이 어려워 탄소중립 `30년 목표 달성을 위해서는 기존 공정을 유지하면서 효율을 극대화하는 혁신적인 에너지기술이 필요 * 대부분 공정을 바꾸거나, 저탄소 원료로 대체 또는 에너지원의 전기화 같은 방식 □ 최종 목표 ㅇ 사업장 전체 에너지효율 향상을 위한 에너지효율 솔루션 개발 및 현장적용 (사업장 규모 에너지효율 향상 8%(1단계-5%, 2단계-3%)) - 업종별/규모별 에너지 진단 기술 개발 - 업종별 데이터-역학모델 이용 에너지 분석 기술 개발 - 사업장 생산공정 및 유틸리티 에너지손실 최적 절감 기술 개발 - 에너지 전주기 서비스형 플랫폼 기술 개발 ※ 에너지진단의 절감 잠재량 약 4.3%를 바탕으로 사업장 규모로 확대시켜 목표 산정 □ 제안기술 요약 ㅇ 사업장의 에너지 데이터를 기반으로 에너지 진단을 통해 도출된 생산공정 및 유틸리티를 대상으로 「시스템 모델링과 역학모델을 통한 에너지 분석을 실시」하고 「실효성 높은 절감방안을 도출」하여 현장에 적용함으로써 사업장의 에너지효율을 향상하는 솔루션을 서비스 플랫폼을 통해 사업장에 제공 [사업 추진방법] □ 제안 연구관련 이슈 ㅇ 현 정부의 기후변화 대응에 대한 정책의지를 반영하여 국내 감축 규모를 확대하고 해외감축량을 축소 조정, 실질적인 감축 강화(’18.7) ㅇ 2030 NDC 수정 및 UN 제출(’20.12) - 감축목표 표기법 변경(임의 변동 가능성이 있는 BAU방식→ 고정불변하는 절대치 방식)* 등 온실가스 감축 의지 명확화(’19.12) → UN 제출(`20.12) ㅇ 2030년까지 온실가스 35% 이상 감축 탄소중립기본법 국회 통과(`21.09) □ 기술전략을 통한 대응 방안 ㅇ 기술혁신 추진전략의 무탄소공정전환전략*은 기축 사업장에 단기 적용이 어려워 탄소중립 `30년 목표 달성을 위해서는 현재 공정/유틸리티를 유지하면서 에너지효율을 극대화하는 혁신적인 기술이 필요 * 공정 자체를 변경하거나, 저탄소원료로 대체 또는 사용에너지원의 전기화 위주 ㅇ 현재 개발 중인 대부분의 수요관리기술은 에너지원(전기 등)의 부하/운영 관리를 위한 디지털 기반 관리에 집중되어 있어서 에너지사용 주체인 공정/유틸리티의 에너지효율 향상에 한계가 있음 ㅇ 제안 연구는 온실가스 감축 목표량은 상향 되었으나, 新공정으로의 대체와 같은 단기 적용이 어려운 현재 기술전략에 지렛대 역할 □ 부처별 역할 분담 ㅇ 국가온실가스감축목표(NDC) 달성을 위해 부처별로 기술혁신 사업계획을 추진 중이며, 산업수요에 대응 가능한 현장특화기술과 원천 |
