신재생 에너지 기술 및 시장분석

<제목 차례>

제1장 태양열 1
1. 태양열 발전 3
1.1 태양열 발전 기술 4
1.2 태양열 발전소 건설 현황 10
2. 기타 태양열 이용 분야 12
2.1 조리 12
2.2 냉방 15
2.3 온수 활용 18
2.4 해수 담수화 19

제2장 태양광 21
1. 태양전지 기술 21
1.1 태양전지의 원리 21
1.2 태양전지의 종류 24
2. 태양광 비즈니스 26
2.1 세계 태양광 시장 현황 및 전망 26
2.2 세계 태양광 관련 추진 사업 35
2.3 한국의 태양광 시장 현황 및 전망 39
2.4 한국의 태양광 관련 추진 사업 41
2.5 태양광 관련 기업들 44
2.6 국내 태양광 비즈니스의 향후 과제 50

제3장 풍력 55
1. 풍력 발전 기술 55
1.1 풍력 발전기의 구성 55
1.2 풍력 발전기의 분류 57
2. 풍력 발전 비즈니스 61
2.1 세계 풍력 발전 시장 현황 및 전망 61
2.2 한국의 풍력 발전 산업 현황 및 전망 64
2.3 세계 풍력 발전 추진 사업 70
2.4 한국의 풍력 발전 추진 사업 75
2.5 풍력 발전 산업 전망 81
2.6 풍력 발전의 새로운 시도들 84
2.7 풍력 발전의 확대를 위해 풀어야할 과제 89

제4장 지열 93
1. 지열 이용 기술 93
1.1 지열 이용의 장단점 93
1.2 고온 지열의 이용 ? 난방, 지열 발전 94
1.3 저온 지열의 이용-냉난방 95
2. 지열 발전 비즈니스 98
2.1 세계 지열 발전 시장 현황 및 전망 98
2.2 한국의 지열 에너지 산업의 현황과 전망 103
2.3 지열 발전 기술 동향 108
2.4 지열 에너지의 문제점 및 해결과제 110

제5장 해양 에너지 114
1. 조력 발전 114
1.1 조력 발전의 종류 114
1.2 조력 발전의 장단점 117
1.3 세계 조력 발전 현황 118
1.4 한국의 조력 발전 현황 120
2. 파력발전 124
2.1 파력 발전의 종류 124
2.2 파력 발전의 장단점 125
2.3 파력 발전 현황 125
2.4 한국의 파력 발전 현황 126
3. 온도차 발전 127
3.1 온도차 발전의 종류 127
3.2 온도차 발전의 장단점 127
3.3 온도차 발전의 현황 127
3.4 한국의 온도차 발전 현황 128

제6장 수소 에너지와 연료전지 131
1. 수소 에너지의 기술 131
1.1 수소 에너지 기술 원리 131
1.2 수소 에너지의 장단점 136
2. 수소 에너지 비즈니스 137
2.1 수소 에너지 산업 현황 137
2.2 수소 에너지 산업의 단점 극복 139
3. 수소 연료전지 142
3.1 수소 연료전지 자동차 산업 142
3.2 다른 연료전지들 143

제7장 바이오 에너지 146
1. 바이오 에너지 생산 기술 146
1.1 바이오 연료의 종류 148
1.2 바이오매스를 그대로 이용하는 방법 150
1.3 바이오 에너지 기술 요소 151
2. 바이오 에너지 비즈니스 153
2.1 세계 바이오 에너지 시장 현황 및 발전 계획 153
2.2 한국의 바이오 에너지 산업 157
3. 바이오 에너지 산업이 풀어야할 과제 163

제8장 폐기물 재활용 166
1. 재활용의 필요성 166
2. 재활용 방법 168
2.1 폐기물을 수선 보완해서 재활용하는 방법 168
2.2 폐기물 중에서 유용한 성분을 추출해서 재이용하는 방법 169
2.3 가연성 폐기물을 폐기물 에너지로 재이용하는 방법 170
3. 폐기물 재활용 산업 171
3.1 세계 각국의 폐기물 재활용 정책 171
3.2. 폐기물 재활용 산업 현황 및 전망 173

제9장 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 179
1. CCS 기술 179
1.1 이산화탄소 포집, 수송, 저장 기술 179
1.2 CCS 기술의 문제점 182
1.3 이산화탄소를 포집하는 다른 기술 183
2. CCS 비즈니스 185
2.1 세계 각국의 CCS 산업 현황과 전망 185
2.2 한국의 CCS 산업 현황과 전망 188

제10장 핵융합 194
1. 핵융합 기술 194
1.1 핵융합의 원리 194
1.2 핵융합의 장단점 196
1.3 핵융합의 해결과제 198
2. 핵융합 기술 개발 현황 200
2.1 세계의 핵융합 기술 개발 현황 200
2.2 한국의 핵융합 기술 개발 현황 202

제11장 신재생에너지 향후 전망 206
1. 신재생에너지 시장 전망 206
1.1 세계 신재생에너지 시장 전망 206
1.2 한국의 신재생 에너지 시장 전망 214
2. 신재생 에너지 경쟁력 비교 221
2.1 기술적 측면 221
2.2 상용화 측면 223
2.3 투자 측면 224

<표 차례>

표 1-1. 태양 에너지 이용 기술의 장단점 2
표 1-2. 태양열 이용 기술 분류 2
표 2-1. 태양전지의 종류 24
표 2-2. 한국 태양광 발전 확산 로드맵 40
표 2-3. 2013년 기준 세계 10대 태양전지 생산업체 44
표 2-4. 한국의 태양전지 관련 기업들의 밸류 체인 46
표 3-1. 풍력 발전기의 분류 57
표 3-2. 풍력 발전기의 분류 58
표 3-3. 한국의 풍력 발전기 시스템 개발 현황 66
표 3-4. 한국 풍력 발전 기술 수준 67
표 3-5. 한국의 풍력 발전 기술의 단계적 개발 목표 68
표 3-6. 한국의 연도별 설비용량 및 발전량(2015년기준) 68
표 3-7. 한국의 풍력 발전 설비의 지역별, 연도별 설치 현황 75
표 3-8. 연도별/지역별 풍력발전 이용률 84
표 3-9. 2015년 상번기 완공된 육상풍력설비 91
표 4-1. 지열이용의 장단점 93
표 4-2. 세계 지열 에너지 부존량 추정 98
표 4-3. 지열분야 기술개발 기본계획 104
표 4-4. 지열에너지 개발을 위한 설비 종류에 따른 시공방법과 문제점 110
표 5-1. 조력 발전의 장단점 117
표 5-2. 한국의 조력 발전 현황 121
표 5-3. 파력 발전의 종류 124
표 5-4. 파력 발전의 장단점 125
표 5-5. 온도차 발전의 종류 127
표 5-6. 온도차 발전의 장단점 127
표 5-7. 한국의 해양에너지 장기 개발목표 129
표 6-1. 수소 에너지의 기술 개발 내용 135
표 6-2. 수소 에너지의 장단점 136
표 7-1. 바이오 에너지 기술 활용을 위한 기술 요소 152
표 7-2. 국가별 바이오 연료 생산 현황(2011년기준) 154
표 7-3. 중국의 바이오 에너지 생산 관련 구체적 목표 156
표 7-4. 한국의 바이오에너지 이용 현황(2006년) 158
표 8-1. 2010년 기준 폐기물 에너지 이용현황 170
표 8-2. 한국의 폐기물 기술개발 기본계획 172
표 8-3. 해외 기업 재활용 실행 174
표 8-4. 국내 기업 재활용 실행 176
표 10-1. 핵융합의 장단점 197
표 10-2. 원자력 발전과 핵융합 발전의 비교 198
표 11-1. 연도별 공공기관 신재생에너지 공급의무비율(%) 216
표 11-2. 제이콥슨 교수의 신재생 에너지 비교 222
표 11-3. CMEA가 투자한 클린 테크놀로지 기업 225

<그림 차례>
그림 1-1. 태양열 발전 시스템 3
그림 1-2. 홈통형 집광기 모습 4
그림 1-3. 홈통형 집광기 모습 4
그림 1-4. 접시엔진 집광기 5
그림 1-5. 전력타워집광기 (a) Barstow, California; Solar One 6
그림 1-6. 전력타워집광기 (b) Daggett, California; Solar Two 6
그림 1-7. 전력타워집광기 (c) Albuquerque, New Mexico; SNL; National Solar Thermal Test Facility 7
그림 1-8. 평판형 집열판 구조 8
그림 1-9. 미국 네바다 주 용융염(Molten Salt) 중앙 타워 10
그림 1-10. 파라볼 태양열 조리기1 12
그림 1-11. 파라볼 태양열 조리기2 12
그림 1-12. 셰플러 조리기와 원리1 13
그림 1-13. 셰플러 조리기와 원리2 13
그림 1-14. 물-브롬화리튬 혼합냉매를 사용하는 흡수식 냉동기의 구조 15
그림 1-15. 제올라이트 16
그림 1-16. 실리카겔 17
그림 1-17. 주택의 태양열 이용 모식도 18
그림 1-18. 플라즈모닉 블랙 골드 메타필름 19
그림 2-1. 태양광 발전 시스템 21
그림 2-2. 태양광발전 22
그림 2-3. 태양전지의 모식도 22
그림 2-4. 태양전지의 세대별 장단점 25
그림 2-5. 태양과 발전 수요 예측 26
그림 2-6. 세계 태양광 시장 전망 27
그림 2-7. 세계 태양전지산업 성장 전망 27
그림 2-8. 전 세계 지역별 태양광 누적설치 현황 및 전망 29
그림 2-9. 세계 태양광 시장 점유율 변화 전망치 30
그림 2-10. 중국의 주요 태양광 기업 매출 31
그림 2-11. 중남미 지역 2013~2016년 태양광 발전설비 증설 현황 및 전망 31
그림 2-12. 2015년까지 태양광 발전 단가 감소 추이 33
그림 2-13. 2025년까지 태양광 발전 단가 예상 추이 34
그림 2-14. 데저텍(DESERTEC) 프로젝트 35
그림 2-15. 우주 태양광 발전 36
그림 2-16. 세계유일의 태양광 발전 마을 일본 ‘팰타운 죠사이노모리’ 37
그림 2-17. 수상태양광 발전 방법 38
그림 2-18. 한국 태양광 시장 규모 39
그림 2-19. 경북 상주시 오태저수지 3메가와트 수상 태양광 발전소 42
그림 2-20. 세계 태양광시장 제품단계별 중국 점유율 45
그림 2-21. 한화큐셀 진천 셀 공장 47
그림 2-22. 한화큐셀이 출시한 고효율 태양광 모듈 큐플러스에 적용된 퀀텀셀 기술 51
그림 2-23. 수상 태양광 사업 현황과 정책적 고려사항 52
그림 3-1. 풍력 발전기의 구성 모식도 55
그림 3-2. 풍력 발전기의 구조 59
그림 3-3. 풍력 발전기의 원리 59
그림 3-4. 2014-2019년 세계 풍력 시장 전망 61
그림 3-5. 2013-2014년 각국 별 풍력 발전 현황 62
그림 3-6. 한국 풍력 설비 및 발전현황 65
그림 3-7. 소형 풍력발전기 70
그림 3-8. 덴마크 Rejsby Hede 풍력 단지 72
그림 3-9. 다레데스하임(Dardesheim) 풍력 발전 단지 전경 73
그림 3-10. 제주 행원 풍력 발전 단지 78
그림 3-11. 서남해 해상풍력 사업 3단계 계획 80
그림 3-12. 세계 풍력 발전기 제조 상위 10위 나라 81
그림 3-13. 세계 풍력 발전기 제조업체 상위 10위 82
그림 3-14. 부유식 풍력발전시설의 모식도. 86
그림 3-15. 소형풍력발전기 87
그림 3-16. 디지털 윈드 팜 개념도 88
그림 4-1. 저온 지열 냉난방 시스템 96
그림 4-2. 밀폐형 지중 열교환 장치 97
그림 4-3. 세계 주요 국가의 지열발전 설비용량 99
그림 4-4. 미국 임페리얼 습증기 지열발전소 99
그림 4-5. 호주 Cooper Basin에서 EGS 기술에 의한 증기 생산 100
그림 4-6. IEA 지열발전 로드맵 101
그림 4-7. 세계 지열발전설비 증가 예상 추이 101
그림 4-8. 한국의 지열발전 시장 103
그림 4-9. EGS 지열발전 개념도 104
그림 4-10. 한수원이 넥스지오 포항지열발전 등과 포항에 짓는 지열발전소 시추현장도 105
그림 4-11. 지열냉난방시설의 활용 모식도 106
그림 4-12. 공동주택 지열냉난방시스템 적용 106
그림 4-13. 제로에너지 빌딩 개념도 112
그림 5-1. 블레이드 방식 조력발전기1 115
그림 5-2. 블레이드 방식 조력발전기2 116
그림 5-3. 영국 MCT tidal farm 116
그림 5-4. 프랑스 라 랑스 조력발전설비 118
그림 5-5. 시화호 조력 발전소 120
그림 5-6. 전남 을돌목 조력발전 실증시설 121
그림 5-7. 시화호 조력발전소 모습 122
그림 5-8. 가로림 조력발전 입지 현황 123
그림 5-9. 파력 발전 모형도 124
그림 5-10. 용수시험파력발전소 126
그림 6-1. 수소 에너지 기술 131
그림 6-2. 수소에너지 변환 및 이용 133
그림 6-3. 전력망과 연료전지의 전력 이용 효율 비교 135
그림 6-4. 일본의 연료전지 시장현황 138
그림 6-5. 대구 수소스테이션 139
그림 6-6. 하이기어의 현장식 수소발생시스템 140
그림 6-7. 톨루엔에서 수소를 95퍼센트 이상 추출하는 촉매 140
그림 6-8. 국내 수소 연료전지 자동차 시장전망 143
그림 6-9. 메탄올 연료전지 144
그림 7-1. 바이오매스 형태와 이를 이용한 각종 에너지 생산 예 146
그림 7-2. 바이오 에너지 기술 분류 147
그림 7-3. 독일 징엔의 바이오가스 이용시설 150
그림 7-4. 나무찌꺼기로 만든 연료용 팰랫 150
그림 7-5. 나무 팰랫 보일러 151
그림 7-6. 세계 바이오에너지 시장규모 153
그림 7-7. 바이오 에탄올 파일럿 플랜트 158
그림 7-8. 바이오디젤 혼합 의무 비율 159
그림 7-9. 국내 바이오 디젤 보급 실적 및 계획 160
그림 7-10. 바이오부탄올 생성원리 161
그림 7-11. 바이오 연료(액체연료)의 대상특허 출향 동향 162
그림 8-1. 폐기물 에너지화 166
그림 8-2. 독일의 폐기물 종류별 재활용 비율 167
그림 8-3. 치코백 168
그림 8-4. RDF로 제조된 고형 연료 170
그림 8-5. 독일의 순환경제형 생산시설 175
그림 9-1. 이산화탄소 포집?저장 기술 179
그림 9-2. 이산화탄소 포집 기술의 저장과정 180
그림 9-3. 모세관 현상 181
그림 9-4. 이산화탄소 저장방법 182
그림 9-5. 이산화탄소 누적배출량 순위와 CCS 의존도 전망 185
그림 9-6. 캐나다 웨이번 유전에서의 CCS 기술 적용 187
그림 9-7. 광촉매 원리 188
그림 9-8. 전력연구원에 구축한 CO2 변환 농축 모듈시스템 시험설비 189
그림 9-9. 이산화탄소 해양저장 개념도 189
그림 9-10. 분리막 기술을 이용한 CO2 포집시스템 공정도(a) 190
그림 9-11. CO2 분리막 생산설비(b) 191
그림 9-12. 탄소포집이용(CCU) 모식도 192
그림 10-1. 핵융합과정 194
그림 10-2. 핵융합에너지로 전기를 생산하는 발전원리 195
그림 10-3. 토카막과 스켈러레이터 196
그림 10-4. 세계 각국의 핵융합 기술 개발 계획 201
그림 10-5. KSTAR 내부 202
그림 10-6. 초전도체 기법을 적용한 한국형 핵융합 실증로 203
그림 10-7. KSTAR 주 장치실 전경 204
그림 11-1. 석유자원 생산량 전망 206
그림 11-2. 피크오일 207
그림 11-3. 1990년대 이후 배럴당 국제유가 추이 및 주요 산유국별 석유개발 생산비용 208
그림 11-4. 그리드 패리티(grid-parity) 209
그림 11-5. OECD NEA가 전망한 2020년 평균 균등화전력비용 210
그림 11-6. 세계 에너지원 별 비중 변화 추이 211
그림 11-7. 2013년도 기준 한국의 발전원가 212
그림 11-8. 세계 신재생에너지 시장 추이, 투자 추이 214
그림 11-9. 국가별 신재생 에너지 비중 215
그림 11-10. 1차 에너지 공급량 비율 216
그림 11-11. 국내 신재생에너지 공급 추이 216
그림 11-12. 한국의 에너지 신산업 3개년 계획 217
그림 11-13. 2017년 에너지신산업 고용창출 효과 218
그림 11-14. 발전 공기업 신재생 에너지 사업 현황 219
그림 11-15. 한국의 에너지 신산업 투자금액 (단위: 조 원) 220