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기후변화 대응을 위한 신재생에너지 산업경쟁력 분석 연구

발간일 : 15-07

저자 : 염성찬, 전호식, 김의권, 이혜진, 엄지영, 김진오

1-1-2 기후변화 대응을 위한 신재생에너지 산업경쟁력 분석 연구(최종 가제본).pdf

Ⅰ. 에너지저장시스템(ESS) 개요

에너지저장시스템(Energy Storage System, 이하 ESS)이란 유휴 전력 및 에너지를 전력계통(Grid)에 저장해 두었다가 필요한 시점에 이를 이용함으로써 에너지 사용의 효율성을 높이는 기술을 가리킨다. ESS는 전력 품질 관리, 주파수 조정, 첨두부하 관리, 신재생에너지 계통 안전성 확보 등 다양한 기능들을 수행하며, 국가별 개발 노력은 점차 가시화 되고 있다. ESS의 종류는 유형에 따라 양수발전(PHES: Pumped Hydro Storage), 압축공기 에너지 저장(CAES: Compressed Air Energy Storage), 플라이휠(FWES: Flywheel Energy Storage System), 초전도 에너지 저장(SMES: Superconduction Energy Storage), 리튬이온전지(LiB: Li-ion Battery), 레독스 플로우(RFES: Redox Flow Battery), Na계 전지(Na-Based Battery), 납축전지(LAES: Lead Acid), 슈퍼커패시터(SCES: Super Capacitor)로 분류 할 수 있다.

Ⅱ. 연구의 목적 및 필요성

본 연구는 신재생에너지 산업부문 중 ESS 산업부문에 대한 국가 간 경쟁력을 비교하고, 우리나라 주요 ESS 산업의 가치사슬(Value Chain) 분석을 통해 기업 역량을 비교하여 국내현황을 진단하고, 산업역량을 강화시키고자 하는 목적이다.

경쟁력 비교 연구는 다음과 같은 목적에 의해 수행된다. 첫째, 특정 이슈에 있어서 국가 및 기업의 역량과 행위를 비교함으로써 가장 선두 그룹들의 행위를 파악하여 보편적 현실의 발전 방향을 진단하기 위해서이다. 둘째, 특정 분야에서 전개되고 있는 기술 선도 혹은 뒤처짐 및 상이한 기술 개발 패턴 등의 원인을 탐구해 볼 수 있다. 셋째, 위 두 가지 설명과 맞물려 경쟁력 비교 연구는 특정 기술을 개발하고 상용화하기 위해 노력하는 국가 혹은 기업들에게 중요한 함의를 제공한다. 본 연구에서 도출된 국가별 ESS 경쟁력 결과는 향후 ESS 기술 개발과 보급 및 시장화를 추진하기 위한 정부 및 기업들에게 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

Ⅲ. 연구의 내용 및 범위

ESS의 개발이 추진되는 배경에는 피크 수요 대응, 주파수 안정, 신재생에너지원 연계 등의 이유가 있는데, 본 연구는 ESS를 통한 전기의 ‘생산-저장-소비’ 신패러다임의 등장에 주목했다. 다음으로 ESS 국가 경쟁력 지수 개발을 위해 경쟁력 분석모형을 도출하기 위한 이론적 검토 작업을 수행했다. 구체적으로 Porter의 다이아몬드 모델, Malerba의 산업혁신체계 이론, Carlsson의 기술혁신체계 이론 및 Teece의 PPP 모델 등이 다루어졌다. 이를 바탕으로 도출한 지수분석 범주와 분석 항목을 보여줄 수 있는 지표 추출 작업을 수행했다. 여기서 에너지, 환경, 과학기술 분야의 기존 문헌들과 ESS 관련 보고서들을 검토하여 연관성 있는 지표들을 수집했고, 이것을 53개의 ESS 경쟁력 잠정 지표로 변환했다. 그 후, 이 지표들에 대한 AHP 기법 전문가 설문 조사를 실시하여 각 지표들에 대한 가중치 산정 작업이 이루어졌다. 이를 바탕으로 이론적 모델과 실험적 모델이 도출되었다. 마지막으로 도출한 지표 체계를 바탕으로 국가들의 데이터를 수집하여 경쟁력 점수를 산정했다. 본 연구는 양수 발전을 제외한 ESS 기술들을 포괄적으로 다루었다. 수집된 데이터를 바탕으로 5개의 분석 범주별 경쟁력을 수치적으로 환산했고, 국가별 상대순위가 매겨졌다.

Ⅳ. 연구 결과

실험적 모델을 바탕으로 분석한 결과, 미국의 ESS 경쟁력이 종합적으로 가장 높게 평가되었다. 미국은 우수한 연구 역량과 풍부한 시장조건, 호의적인 정부제도 및 정책, 높은 수준의 네트워크 역량 등을 고루 갖추고 있다. 중국은 잠재력 부문을 제외하고 현재까지 진행된 ESS 연구 및 투자 등을 바탕으로 평가할 때, 미국 다음으로 ESS 경쟁력을 갖고 있다. ESS 기업 수, 연구 인력 수, 논문 수 등 연구 및 개발 역량을 확보했다. 그러나 정부 정책 측면에서는 ESS 개발 및 보급에 대한 명확한 목표가 부재한 것이 큰 단점으로 나타났다. 일본, 독일, 한국 등은 미국과 중국 다음으로 경쟁력 있게 나타났다. 특별히 일본 및 독일은 지표 값 산정을 일부 변경할 경우 중국보다 오히려 높은 경쟁력을 보였다. 이 국가들은 오랜 기간 ESS에 대한 투자를 이어왔고, 이 과정에서 축적된 노하우가 많을 것으로 추측되었다. 경제 성장의 역사가 짧은 한국이 높은 정책적 의지를 통해 단기간에 ESS 개발 목표 달성을 이룰 수 있는 가능성을 보였지만, 일본, 독일 등과 같이 기술 혁신의 안정적인 기반을 확보해서 중장기적으로 ESS 발전을 이룰 필요가 있다는 점을 확인했다.

Ⅴ. 연구 결과의 활용계획

본 연구에서 도출된 결과는 한국의 ESS 정책 개발을 위한 자료로 활용될 수 있다. 특별히 본 연구에서는 다음과 같이 정책적 제언을 실시했다. 첫째, 수집된 데이터를 바탕으로 분석해 본 결과 한국의 가치사슬 내 협력이 잘 이루어지 못하고 있으며, ESS 기술다양성 역시 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 원천/제조/시스템 운영 등 다양한 기업들의 발전과 협력을 이끌어 낼 수 있는 방안이 필요하다. 둘째, 미국 ESS 기업들과의 전략적인 파트너쉽이 필요하다. 셋째, 중국이 본격적으로 ESS 산업 육성 정책을 펼칠 시기가 도래할 것이고, 한국으로서 그 시점을 놓치지 말고 중국 시장에 진출할 수 있는 준비를 해야 한다. 넷째, 한, 중, 일 ESS 협력은 큰 잠재력을 가지고 있으며, 한국이 중국의 넓은 시장과 투자 역량, 일본의 축적된 경험을 선순환적으로 엮을 수 있는 통합 모델을 제시해야 한다.