정부가 탄소중립 핵심기술 확보를 위한 범부처 기술혁신 전략 로드맵을 발표했습니다.

과학기술정보통신부는 지난 12일 탄소중립기술특별위원회(이하 위원회) 제9회 회의를 열고 6개 분야 로드맵을 마련했다고 밝혔습니다. 이날 발표된 분야는 ①풍력 ②전력저장 ③전력망 ④에너지통합시스템 ⑤산업일반 ⑥환경 등 6개입니다.

위원회는 대통령 직속인 국가과학기술자문회의 산하 특별위원회 중 하나입니다. 범부처 탄소중립 연구개발 정책을 총괄·조정하는 역할을 맡습니다.

이번 로드맵을 마지막으로 ‘탄소중립 17대 핵심기술 분야 기술혁신 전략 이행안’ 체계^*가 완성됐다는 것이 위원회의 설명입니다.

류광준 위원장 겸 과기정통부 과학기술혁신본부장은 “이미 탄소중립 정책은 글로벌 메가 트렌드로 자리잡았다”며 “탄소중립 핵심기술 개발도 정부의 탄소중립 정책 추진에 발맞춰 지속적으로 지원해 나갈 계획”이라고 밝혔습니다.

^*탄소중립 17대 핵심기술 전략 수립 경과: ▲2022년 11월 수소공급·CCUS(탄소포집·활용·저장)·무탄소 전력공급·친환경 자동차 ▲2023년 5월 철강·석유화학·시멘트 ▲2023년 12월 태양광·제로에너지빌딩(ZEB)·탄소중립 선박 ▲2024년 2월 원자력 ▲2024년 12월 풍력·전력저장·전력망·에너지통합시스템·산업일반·환경

　

탄소중립 기술혁신 로드맵 제시…에너지·산업·환경 중점 🗺️

위원회는 이번 로드맵 수립에서 탄소중립 기술의 구체적인 목표와 시한을 정했단 점을 강조했습니다. 또 이전 단계 개발이 성공하면 후속 개발을 진행하는 임무 중심 시나리오 방식을 도입해 실제 현장 적용까지 이끈다는 계획입니다.

이번에 발표된 분야별 이행안은 크게 3개 부문으로 나눌 수 있습니다. ▲에너지(풍력·전력저장·전력망) ▲산업(에너지통합시스템·산업일반) ▲환경 등입니다.

　

⚡ 에너지｜차세대 풍력부터 저장장치·망관리까지

1️⃣ 풍력

정부는 초대형·고효율·단가저감 혁신기술 확보에 주력할 계획입니다. 차세대 풍력 시장의 국내 공급망 경쟁력 확보가 먼저입니다.

첫째, 초대형·고효율 풍력터빈 시스템과 공급망을 확대한단 계획입니다. 10㎿(메가와트) 규모에 설계수명 25년인 현재 풍력터빈 기술을 20㎿ 규모에 30년 설계수명으로 향상한단 목표를 세웠습니다.

둘째, 부유체 시스템을 다변화하는 동시에 부품 국산화·단가저감에 도전합니다. 부유체 시스템이란 풍력터빈과 타워를 지지하는 구조물을 말합니다.

셋째 ▲수직축 부유식 풍력발전 ▲풍력단지 자율운전 ▲지능형 유지보수 등 차세대 해상풍력 기술을 개발합니다. 여기서 수직축 풍력발전은 가로로 날개가 회전하는 형태를 말합니다. 일반적인 풍차형 풍력발전보다 작은 크기로도 비슷한 발전용량을 낼 수 있습니다. 덕분에 설치 비용이 절반 넘게 낮출 것으로 기대됩니다.

이와 함께 설치 인프라(기반시설) 혁신, 해양엔지니어링 고도화 등 설치·시공 기술 확대에도 힘쓸 계획입니다.

이를 통해 2050년까지 ‘그리드 패리티(Grid parity)’ 달성을 목표로 삼았습니다. 재생에너지 발전단가가 화석연료 발전단가 수준으로 떨어져 경쟁력이 생기는 시점을 뜻합니다.

　

2️⃣ 전력저장

재생에너지 등 간헐성이 높은 전력원 비중이 확대됨에 따라 전력공급 체계의 안정성과 유연성을 확보한다는 계획입니다. 저비용·친환경·고효율·장수명 에너지저장 기술 확보에 나섭니다.

우선 2030년까지는 인산철(LFP) 배터리와 나트륨황(NaS) 배터리 등을 중심으로 단주기 에너지저장 기술개발에 주력합니다. LFP 배터리는 리튬계에서는 밀도가 낮은 대신 안전성이 높고 비용이 낮습니다. NaS 배터리는 비(非)리튬계로 장수명에 안전성이 높은 특성을 지닙니다.

같은 시기 사용후배터리의 ▲성능진단 ▲해체·재제조 ▲안전·성능 인증체계 구축을 위한 기술개발을 병행합니다.

2030년 이후부터는 ‘카르노배터리(Carnot Battery)’ 등 장주기 저장혼합 기술에 나섭니다. 카르노배터리란 잉여 재생에너지를 돌·모래·금속 등의 매체에 저장하는 방식을 말합니다. 아직 초기 기술이지만 낮은 비용으로 장기간 에너지저장이 가능할 것으로 기대받습니다.

　

3️⃣ 전력망

위원회는 무탄소에너지 중심 전력공급 체계의 안정성 확보 차원에서 전력망 기술의 중요성을 강조했습니다. 이에 ▲지능형 송·배전 시스템 ▲실시간 전력 거래 온라인 플랫폼 ▲경제적 전력망 통합 운영을 목표로 관련 기술을 개발한다는 계획입니다.

여기에는 직류 송배전 운영기술과 P2X(Power to X) 전력거래 모델, 한국형 배전만 운영모델 도입 등이 포함됐습니다. P2X는 재생에너지 기반 전력을 다른 형태의 에너지로 전환해 사용·저장·활용하는 시스템을 말합니다. 잉여 재생에너지를 수전해해 수소 형태로 저장하는 V2G(Power to Gas)가 대표적입니다.

　

🏭 산업｜열에너지·공정가스 등 저탄소화 집중

4️⃣ 에너지통합시스템

한국 정부는 2030년까지 산업 부문 온실가스 배출량을 2018년 대비 11.4% 감축하겠단 목표를 제시한 바 있습니다. 위원회는 이를 위해 산업계에서도 주요 배출원인 열원 생산 부문을 탈탄소화하는데 주력할 계획입니다.

먼저 산업용 고온·초저온 히트펌프 기술로 친환경 냉매 전환과 열생산 온도 확대, 핵심부품 원천기술 확보를 추진합니다. 또, 다양한 에너지원를 연계 운영하는 복합 에너지 변환 및 수요관리 기술개발에도 나섭니다.

마지막으로 저온 장기·중고온·초고온 열저장 소재 및 기술도 개발합니다. 이를 통해 건물·산업·발전 부문의 친환경 열에너지 수급에 안정성을 확보하는 것이 목표입니다.

　

5️⃣ 산업 일반

제조업 전반에서 산업 공정·설비를 탈탄소화하기 위한 혁신기술을 개발한다는 내용입니다. 탄소집약적 공정인 보일러·공업로·냉매를 저탄소·무탄소화하는 것을 목표로 합니다. 구체적으로 수소·암모니아 혼소(30%)·전소(100%) 기술과 친환경 냉매 개발이 포함됩니다.

반도체·디스플레이의 경우 생산에 사용되는 공정가스를 지구온난화지수(GWP)가 낮은 가스로 대체합니다.

사용된 공정가스 처리 기술과 탄소배출 저감 효과 모니터링 기술개발도 포함됐습니다. 이미 전기 기반의 산업공정용 전동기·전력변환기의 경우 에너지효율화를 통해 탄소집약도를 낮출 계획입니다.

그린디지털 전환을 위해 ‘한국형 그린데이터센터’를 구축한다는 목표도 담겼습니다. 기존 데이터센터의 대다수는 화석연료 기반의 전력을 사용해 환경영향이 부정적이라는 비판을 받습니다.

이에 위원회는 데이터센터 전력사용효율(PUE)을 2020년 기준 1.78 수준에서 2030년 1.2x, 2050년 1.0x 수준으로 낮춘단 계획을 세웠습니다.

이를 위해 ▲하드웨어·소프트웨어 초저전력·최적화 기술 확보 ▲차세대 액침냉각 전환 및 인공지능(AI) 기반 완전 자동제어 ▲AI·디지털트윈 기반으로 운영 최적화 등을 세부 목표로 제시했습니다.

　

♻ 친환경｜대체플라스틱·금속회수·탄소흡수원 방점

6️⃣ 환경

위원회는 탄소중립 달성을 위해 친환경 혁신 소재, 자원 순환, 탄소흡수 증진·관리 등 환경 분야의 혁신기술 개발도 중요하다고 설명했습니다.

우선 친환경 플라스틱 소재의 생산·자원화·자원순환·인증 기술을 확보해 나간단 계획입니다. 기존 석유계 플라스틱은 화석연료를 원·연료로 사용해 탄소집약도가 높습니다. 이를 생분해성 바이오 플라스틱과 재생가능한 자원으로 만든 리누어블(재생) 플라스틱으로 대체한다는데 주요 방점이 찍혔습니다.

고효율·저탄소 금속자원 확보를 위해 첨단 전자제품과 에너지저장장치의 금속자원 회수 기술도 단계적으로 확보해 나갈 계획입니다.

이뿐만 아니라 갯벌·해조류 등 신규 탄소흡수원도 확충하는 등 자연 기반의 탄소흡수 증진 관리 기술도 확보한다는 내용이 담겼습니다.