2030년 무탄소 선박 상용화… 친환경 선박 기자재 국산화율 90% 이상으로

정부가 2030년 국가온실가스감축목표(NDC) 달성을 위해 우선 주력 기술을 대상으로 ‘4대 권역별 CCU 플래그십 프로젝트’를 추진한다.

특히 2030년까지 무탄소 선박을 상용화하고 친환경 선박 기자재 국산화율 90% 이상을 달성하는 것을 목표로 하는 기술 개발 전략을 수립했다.

과학기술정보통신부는 19일 국가과학기술자문회의 산하 ‘탄소중립기술특별위원회’ 제8회 회의를 개최, 탄소중립 선박·제로에너지건물·태양광 분야 ‘탄소중립 기술혁신 전략 로드맵’과 ‘CCU 기술 고도화 전략’을 발표했다.

이에 이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술 고도화 전략을 추진하고자 주력기술에 대해서는 4대 권역별 CCU 플래그십 프로젝트(예타)를 추진하고, 산업전략기술을 육성하기 위해서는 민·관 공동투자를 지원한다.

또한 미래혁신기술에 대해서는 국책연구 및 출연(연) 간 연구역량을 결집하고 차세대 신산업에 대해서는 제도적 기반을 조성할 방침이다.

정부는 이번 로드맵을 탄소중립 분야 정부 R&D 투자를 위한 청사진으로 활용할 예정이며, 기술 및 정책 변화를 반영해 주기적으로 개정·보완해 필요한 지원이 적시에 이루어질 수 있도록 할 계획이다.

특히 최근 탄소 감축을 위한 국내외 정책 변화에 대응하기 위해 기술 개발이 시급한 탄소중립 선박, 제로에너지건물, 태양광의 3개 분야 기술혁신 로드맵을 제시했다.

탄소중립 선박은 무탄소 연료를 사용하거나 저탄소 연료 사용에 따른 CO2를 처리해 순 탄소배출이 0인 선박을 말한다.

국제해사기구(IMO)가 신조선 환경규제에 더해 올해부터 현존선 환경규제를 본격 시행해 글로벌 해운시장 탄소중립 추세가 가속화되고 있는 상황에서 신속한 기술 개발이 요구되고 있다.

이에 무탄소 선박을 상용화하고 친환경 선박 기자재 국산화율은 90% 이상 달성하고자 탄소중립 선박의 핵심 기자재 기술 내재화와 함께 기술 개발 단계부터 해상 조건에서의 실증과 연계해 선박 탑재를 위한 실적(Track record)을 확보할 계획이다.

먼저 기존의 화석연료를 사용하던 선박용 내연기관을 대체해 LNG나 메탄올 등의 저탄소 연료 또는 암모니아, 수소 등 무탄소 연료를 사용하는 내연기관 및 핵심 부품 기술을 내재화하기 위한 연구개발을 지원한다.

또한 수소나 암모니아 등 무탄소 연료를 사용하는 연료전지 또는 배터리를 전기추진 선박의 발전원으로 사용하기 위한 기술로, 연료전지와 배터리를 선박에 적용해 충분한 운항 거리를 확보하고 안전하게 활용하기 위한 대용량화 설계 및 최적화 기술을 개발할 예정이다.

특히 반도체 차단기, 전력변환장치, 추진 전동기 등 전기추진시스템 성능 확보를 위한 핵심 부품 기술 내재화를 추진한다.

선박의 최적 선형 설계 기술, 마찰 저감 기술 등 운항 때 필요한 에너지를 저감하기 위한 에너지 효율 향상 기술도 개발한다.

제로에너지건물 분야는 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량을 2018년 대비 30% 이상 감축을 목표로 수립했다.

이를 위해 건물 외피 및 설비, 신재생에너지 융합, 건물 데이터 기반 건물 에너지 관리 등 전방위적인 기술혁신 계획을 추진한다.

특히 국내 건물 중 기축 건물이 95%를 차지하는 여건을 고려해 적정비용으로 건물의 효율적인 에너지 관리가 가능하게 할 수 있는 기술에 집중했다.

이에 따라 건물 외피에서 손실되는 에너지를 최소화하기 위한 조명·차양·단열 기술과 함께 기존 건물에 활용할 수 있는 리트로핏 기술을 개발한다.

현재의 화석연료 기반 냉방·난방 및 급탕 설비를 히트펌프 기반으로 전기화하고 체계적인 관리를 통해 건물 내 열원 설비를 최적으로 운전하기 위한 제어 기술도 개발한다.

이와 함께 건물 연계형 신재생에너지를 활용해 건물의 전기·열에너지 자립률을 높이고, 나아가 커뮤니티 단위에서 건물 간에 잉여 에너지를 공유할 수 있도록 해 최적 운영이 가능하게 하는 기술을 개발한다.

디지털 트윈 기반 건물 자율 운전 기술, 가상 센서 등 ICT 기술을 활용해 개별 건물에서 생산·운영·소비되는 에너지에 관한 데이터를 수집·분석·진단해 에너지를 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 기술을 개발한다.

한편 태양광 발전은 광기전력 효과(Photovoltaic effect)를 이용해 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 기술이다.

다만 친환경 에너지 전환을 위해 태양광 보급이 크게 확대되었지만, 앞으로는 발전 효율을 높여 경제성을 확보함으로써 차세대 시장을 선점하기 위한 선도적 기술 개발이 필요한 시점이다.

이에 석탄, LNG 등 화력발전을 감축하고 태양광 등 재생에너지를 확대하는 기조하에 올해 초 재생에너지 보급 전망을 실현가능한 수준으로 재정립했다.

나아가 비용효율적이고 주민 수용성을 높이며 국내 산업발전과 함께하는 재생에너지 보급이 이루어질 수 있도록 합리적인 재생에너지 정책방향을 설정하고 이에 필요한 기술 개발을 추진할 계획이다.

먼저 차세대 소재인 페로브스카이트를 실리콘 태양전지에 적층해 다양한 파장을 흡수함으로써 효율을 극대화하는 탠덤(tandem) 기술을 활용해 초고효율 태양전지(효율 약 36% 이상)를 개발하는 것을 목표로 한다.

더불어 사용처를 다양화하기 위해 경량화 및 대면적화에 장점을 가진 박막 기반 태양전지의 탠덤화 등 고효율화를 통해 다양한 사용처에 적용 가능하면서도 효율을 높일 수 있는 태양전지의 개발도 병행한다.

태양광 설치공간에 제약이 큰 국내 여건을 고려해 건물, 영농, 수상, 수송 등으로 태양광 사용처를 다변화하기 위한 시스템 기술 개발과 함께 시스템 적용에 기초가 되는 경량형, 투광형 등 다기능 태양광 기술을 개발한다.

이밖에도 태양광 보급 확대에 따라 기대수명이 도래한 태양광 폐모듈을 소각·매립하지 않고 재사용·재활용하는 기술을 개발해 자원순환 체계 구축을 뒷받침한다.

◆ 이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술고도화 전략(안)

‘4대 권역별 CCU 플래그십 프로젝트’에 따라 서부권에는 화학, 생물, 광물화 등 다양한 산업과 CCU 기술을 육성하는 CCU 실증 플랫폼 구축한다.

남부권은 지역의 강점인 화학산업과 주로 연계하고, 동남권에서는 기존 철강 산업과 연계하여 제철 과정에서 배출되는 이산화탄소로 메탄올을 생산하거나 슬래그로 대체 건설 소재를 생산한다.

중부권에서는 지역 특화산업인 시멘트 산업과 연계하여 레미콘 배출 이산화탄소로 건설 2차 제품 생산을 지원할 계획이다.

향후 기대되는 시장가치나 기업 수요에 비해 현재는 미성숙한 기술은 기대수요를 산정하여 빠르게 육성하며 민·관 공동투자를 적극적으로 장려한다.

아울러 출연(연), 대학, 협회 등이 참여한 CCU 기술지원단을 운영해 기술정보 DB 제공, 기술 교류, 기술 매칭 등 기업지원을 강화할 계획이다.

특히 미래지향적이고 도전적인 차세대 CCU 기술을 지원하기 위해 신규 국책연구과제를 기획할 방침이다.

신규 과제는 초기에 잠재력이 높은 기술 분야를 폭넓게 지원하되, 기술개발 단계마다 상용화 가능성을 평가하여 지원을 집중시키는 토너먼트형으로 운영한다.

더불어 국가 CCU 중점연구실을 지정해 분야별 세계 최고 수준의 선도 기술 확보와 체계적인 국제협력연구와 인력양성을 추진한다.

이와 함께 제도적 기반을 조성하기 위해 관계부처와 협의해 CCUS 통합법안을 마련하고, CCU 기술 국가표준을 수립하기 위해 기술 인증을 포함해 사업화 연계를 위한 기술 표준화 연구지원 및 관련 기관 간 협력을 촉진한다.

주영창 과기정통부 과학기술혁신본부장은 “그동안 국가적 목표 달성을 위한 명확한 목표와 시한을 제시하는 임무지향 탄소중립 R&D 체계를 통해 탄소중립 R&D의 기반을 마련해 왔다”고 설명했다.

이어“이제는 탄소중립 분야에서도 세계를 무대로 최고에 도전하는 차세대 혁신 기술을 확보할 수 있도록 정책적으로 지원해 나가겠다”고 강조했다.

한편 정부는 이번에 수립한 이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술고도화 전략(안)에 따라 ‘4대 권역별 CCU 플래그십 프로젝트’의 예비타당성조사 대상 여부를 검토하고 후속 절차를 빠짐없이 추진해 탄소중립 달성을 위한 CCU 기술개발을 지원할 예정이다.