21세기에 들어서서 새로운 신에너지원으로 각광을 받는 연료전지는 지구온난화의 영향으로 청정에너지를 더욱더 필요로 하는 에너지를 부상시켰다. 2000년을 기점으로 다양한 연료전지기술들이 다양한 응용분야에 기술개발이 이루어지고 있으며 2004년에는 11,000기 이상의 연료전지제품이 출시되는 등 급속한 발전을 거두고 있다. 특히 연료전지 제품의 시장화에 앞장서고 있는 수송용 연료전지는 차세대자동차의 대체 상품으로 지목받으면서 메이커 중심으로 상용화에 노력을 배가하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 연료전지의 전반적인 시장구조를 살펴보고, 특히 수송용 연료전지의 시장과 산업에 관하여 분석하고 틈새시장 진입을 위한 전략을 제시하였다.
바이오매스로부터 생산되는 수송용 바이오연료는 온실가스 저감과 지속가능하고 친환경적으로 석유제품을 대체할 수 있다. 수송용 바이오연료의 의무혼합과 보급 목표는 유럽연합, 미국 등의 많은 나라에서 발표하였고 정부의 정책에 의해 활성화되었다. 본 논문에서는 각국의 수송용 바이오연료 정책과 품질기준에 대해 논하겠다. 유럽연합의 바이오연료는 온실가스를 저감하는 정책으로 이동하였다. 미국은 RFS2 하에서 바이오연료의 품질기준을 설정하였고 연방 및 주 정부 수준에서 바이오연료를 촉진하는 정책을 펴고 있다. 한국은 휘발유에 산소 함량 기준으로 2.3%를 산화물로 허용하고 있으며 바이오디젤은 2015년 7월 31일부터 B2.5로 의무혼합하고 있다.
본 논문에서는 최근 목질계바이오매스를 원료로 한 수송용(transportation) 바이오연료의 국제적 상용화 기술의 흐름과 산업체 동향에 대하여 조사하였다. IEA, Bioenergy Task 39에서 집계한 수송용 바이오연료 관련 산업체에서 목질계 원료를 사용하는 산업체는 93개 업체였고, 그중에서 Commercial type의 산업체를 기준으로 생화학적 전환기술을 채택한 업체는 전체의 84%로 나타나 생화학적 전환공정이 목질계 바이오연료 분야의 주류 기술인 것으로 밝혀졌다. 생화학적 전환공정을 채택한 Commercial type 산업체의 주요 생산품은 바이오에탄올로서 연간 약 115만 5천 톤, 바이오오일은 약 12만 톤으로 전 세계의 수송용 연료에 혼입목표량을 대체하기에 매우 부족한 상황인 것으로 밝혀져 수송용 바이오연료 시장은 기술과 규모 면에서 기술개발과 상용화 노력이 더욱 요구됨이 시사되었다. 또한 pilot type의 산업체에서 생화학공정 및 열화학공정기술을 활용한 실험적 생산이 다수 진행되고 있어, 향후 목질계 원료에 의한 액체바이오연료 기술이 다양하게 실용화될 가능성이 큰 것으로 시사되었다.
산업자원부가 발표한 "수소경제 실현을 위한 장기 로드맵"을 근거로 본 연구에서는 우리나라에 연료전지 산업이 도입되었을 경우에 국내총산출의 변화 정도를 추정하였다. 동 계획에 따르면 2020년까지는 기술개발단계이며, 2020$\sim$2030년은 도입단계이며, 2030년부터는 상용화단계이다. 이를 토대로 우리나라의 경제성장률 전망, 산업구조 변화 전망 등 관련 정보들을 이용하면서 산업연관분석과 KEO-RAS법을 이용하여 연료전지가 수송용과 발전용에 보급된다는 계획이 추진되었을 2010년, 2020년, 2030년의 산업연관표를 추정한 후 국민경제 전체의 산출의 변화를 추정하였다. 그 결과 2020년경에는 약 0.6%, 2030년경에는 약 0.9%의 국내 총산출 효과를 유발할 것으로 추정되었다.
전 세계적으로 수소연료전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 이미 미국, 일본, 캐나다 등 선진국에서는 수송용, 가정 상업용, 휴대용 등 다양한 용도의 연료전지 기술개발 및 보급에 나서고 있다. 우리나라는 아직 연구개발 및 실증단계에 머물러 있다. 정부는 2012년까지 연료전지 자동차 3,200대, 가정용 1만기, 상업용 2,000기, 분산전원용 300기를 보급하다는 목표로 연료전지 보급을 추진하고 있다. 연료전지 전문가들은 이러한 보급을 통해 급속한 가격인하가 예상돼 경쟁력 있는 기술과 상품으로 거듭날 것으로 전망하고 있다. 특히 동양건설산업이 세계 최초로 경기도 남양주에 연료전지 공동주택을 2010년 준공할 예정이어서 건설업계의 연료전지 주택 보급 활성화의 계기가 될 것으로 예상된다. 연료전지 자동차의 경우 수소충전소가 필요하다. 이러한 점에서 중장기적으로 수소충전소 설비 건설 분야가 설비건설업계의 새로운 시장이 될 가능성을 기대해볼 수 있다. 이번 호에서는 연료전지 기술 및 동향, 시공사례를 살펴본다.
연로로부터 화학에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 연료전지(Fuel Cells)중 고체형 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)와 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는 효율이 높고, zero emission 가능성으로 차세대 수송용 전원으로 각광받고 있는 미래 환경친화적 에너지원이다. 수소와 산소(또는 공기)와의 반응을 이용한 것이 PEMFC이고, 수소를 연료로 쓰지 않고 액체상 메탄올을 직접 연료로 사용하는 것이 DMFC이다. (중략)
국내 소비 에너지의 대부분을 해외에 의존하는 실정에서 2004년 현재 배럴당 $35를 넘는 고유가로 인해 원유수입액이 국가 경제에 큰 부담이 되고 있을 뿐만 아니라, 수송용 연료 사용의 지속적인 증가에 따라, 특히, 인구가 밀집한 도심지의 대기오염도는 우려할만한 상황에 이르렀다. 국내 운행 자동차에 의한 석유 소비량은 전체 석유 소비량 중 30% 정도가 수송연료로 쓰이고 있고, 운행차량 중 약30%가 매연, 아황산가스 배출에 대한 기여도가 높은 디젤차량 이어서, 효율면에서 유리한 디젤엔진의 디젤 연료를 대체할 수 있는 초 청정연료에 대한 관심이 높아지고 있다.
수송용 에너지 수요변화에 대한 요인분석을 시도하고자 에너지 수요함수를 추정하고, 이에 따라 수요변화에 대한 각 요인별 기여도를 산출하였다. 여기서, 에너지 수요를 결정하는 요인으로 가격, 경기, 수송활동 및 연료전환 등의 변수를 채 택하였다. 기여도 분석 결과 나타난 시사점을 몇 가지로 요약할 수 있다. 1) 가격요인의 기여도는 최근의 경우보다 증대되고 경기요인의 기여도는 현재 수준보다 작아지는 것이 바람직하다. 2) 수송활동 요인의 +효과가 증대되는 시점에서 연료경제 향상 및 에너지절약적 교통체계 개선노력이 중요시되고 있다. 3) 연료전환요인의 휘발유로의 +효과가 커지고 있기 때문에 에너지 이용효율이 높은 대중 교통수단의 이용을 증대시키기 위한 정책적 노력이 지속되어야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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