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  1. 2009/11/12 저탄소 연료 기술 전국시대, 누가 승리할까?
글로벌 컨설팅 회사 액센츄어가 최근  ‘과학에 배팅하라: 수송연료시장의 변혁을 주도할 혁명적 기술’이라는 보고서를 내놨습니다.

보고서를 통해 향후 5년간 기존 수송연료를 대체하고 온실가스 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 혁신 기술을 선정하고, 기술의 성공적인 상용화를 위해서는 정부의 적극적인 정책 지원이 필수라고 제언했는데요.

친환경이 화두인 지금 적절한 타이밍에 나온 보고서인듯 합니다. 흥미있으신 분들을 위해서 요약본을 포스팅힙니다.

액센츄어는 이번 보고서에서 유전자 변형 바이오 연료, 전기 자동차 출현 및 현존하는 연료 자원 중 온실가스 배출량 및 가솔린, 디젤 시장에 가장 즉각적인 영향을 끼칠 수 있는 12개 혁신 기술을 ‘진화 단계의 기술(Evolutionary)’, ‘대변혁을 가져올 기술(Revolutionary)’ 및 ‘시장 판도를 바꿀 게임체인저(The Game Changer)’의 세 그룹으로 구분, 선정했다.

‘진화 단계의 기술’로 차세대 내연기관, 차세대 농업기술, 폐기물의 연료화, 해양 스크루버를, ‘대변혁을 가져올 기술’로 합성생물학, 부탄올, 바이오 원유, 녹조류 기반 바이오 연료, 항공 바이오 연료를, ‘게임체인저’에 속하는 기술로 플러그인 하이브리드 전기 차량, 충전기술, V2G(Vehicle to Grid)를 선정했다.

하지만 액센츄어는 현재 12개의 기술이 개발 단계에 있다고 하여 모두 성공적으로 상용화 될 수는 없다고 역설했다. 상용화 가능성을 높이기 위해 정책적인 지원으로 ▲의무비율 혼합 제도, 세금 인센티브 또는 직접 투자를 통한 초기 설비투자에 대한 보증, ▲주요 이슈(지적 재산 보호, 합성생물학, 배터리 기술, 바이오 연료 생산에 필요한 물과 에너지의 효율적인 사용법 등)에 대한 명확한 정책과 가이드라인 제공, ▲단기적인 실용적 솔루션 지원 확대(장기적인 혁신의 연결고리 역할을 할 내연기관의 연비 개선 가이드라인 및 폐기물의 연료화 등) 등을 꼽았다.

이번 보고서의 저자이자 액센츄어의 녹색성장전략 담당 파트너인 멜리사 스타크(Melisa Stark)는“정부와 정책 결정자의 지원이 지금 가장 절실하다. 지금까지 과학기술은 자체적으로 눈부신 발전을 해왔지만, 이제부터는 정부가 직접 관여하여 녹색 기술 상용화를 촉진시켜야 한다. 정책 담당자는 유전자 변형이나 지적 재산 소유권 등과 같은 현안에 대해 명확히 판단하고, 필요한 정책적 결정을 신속히 내릴 수 있도록 혁신 기술을 충분히 인지하고 있어야 한다. 재정적인 지원과 소비자 인센티브 또한 필요하다”라고 밝혔다.

보고서의 3가지 주요 시사점을 요약하면 다음과 같다.

획기적 대체에너지 기술만 기다리기 보다는 현재 있는 기술로 우선 상용화 및 효율성 증대를 이뤄야 함

초경량 차량 개발, 연료 분사 장치 혁신, 전력 손실을 최소화하는 장치 혁신 등을 통해 기존 차량엔진의 효율성을 높일 수 있다. 또한 폐기물의 연료화는 특히 쓰레기 매립의 한계가 드러난 북유럽에서는 더욱 중요한 연료원이 될 것이다. 이를 위해서는 관련 법률 제정과 금융 인센티브가 필수적이다. 그리고 농업에 있어서는 유전자 변형으로 옥수수와 설탕수수 생산성이 획기적으로 증가하고, 농업 프로세스 혁신과 기술개발로 물과 에너지 소비는 줄고 있다. 수확량이 낮은 지역에 이러한 기술을 적용할 수 있다.

유전 공학에 대한 정책 지원은 차세대 바이오 연료 개발에 필수 요소임

유전 공학을 이용하면 생산되는 에너지의 밀도가 높은 반면, 적은 양의 물과 에너지를 필요로 하고, 연료로 활용이 가능하도록 쉽게 분해되어 차세대 바이오 연료의 원료를 생산할 수 있다. 사탕수수로 만든 디젤 및 부탄올은 현재 디젤과 휘발유의 대체 연료다. 해조류는 대두 대비 25배의 에너지를 생산할 수 있지만 상용화까지 10년은 족히 걸릴 것으로 예상된다. 액센츄어 보고서에 따르면 해조류를 활용한 바이오 연료 생산 비용은 리터당 미화 2~9 달러로 품종의 다양성, 재배 및 수확 비용의 절감은 여전히 풀어야 할 과제이다. 유전 공학은 수확량을 높이고, 재배 및 수확 비용을 획기적으로 낮출 수 있는 주요 방편이다.

배터리 비용과 각종 제약들로 지연되고 있는 전기 자동차 기술

플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 엔진은 기존 전통 연료를 대체할 수 있는 가장 유력한 기술이지만 제도적인 인센티브 없이는 높은 초기 투자 비용과 현존하는 배터리 성능의 한계로 전격 수용에는 아직까지 어려움이 많다. 공공 충전 인프라는 전기자동차 시장의 성장에 지대한 영향을 미치며, 전 세계적으로 협의된 기술 표준 및 스마트그리드 기술의 접목이 필수다. V2G(Vehicle-to-Grid)는 사용 중이 아닌 차량으로부터 에너지를 전력망에 되돌리는 기술이다. 이 기술의 완벽한 상용화를 위해서는 플러그인 하이브리드 차량 또는 순수 전기자동차가 대규모로 확산되어야 하기 때문에 앞으로 15년 이상은 걸릴 것으로 예상된다.
멜리사 스타크 파트너는 “플러그인 하이브리드 전기 차량 엔진이 기존 전통 연료를 대체할 수 있는 가장 유력한 기술임에 틀림없지만, 비용, 성능 또는 배터리 안전성 면에서 개선되어야 하는 부분이 많은 것도 사실이다. 전기자동차에 있어 배터리의 역할은 바이오 연료에 있어서 공급 원료와도 같다. 안정적인 배터리 원료의 공급, 공급망 최적화 그리고 안전성측면에서의 난점은 우리가 해결해야 할 숙제다. 예를 들어, 리튬은 가격이 비싸고 가연성이 높으며, 리튬의 대량 생산은 소수의 국가에서만 가능하다”고 말했다.

액센츄어는 새로운 수송연료시장에 진출하는 기업에게 다음 사항을 제언했다.

-    과학자와 기술자를 책임자급에 두어 기술 개발뿐만 아니라 기술간 장단점, 상충관계에 대한 확실한 이해를 바탕으로 견실한 규제 및 정책 지원이 중요
-    배터리 산업, 전력산업 그리고 자동차 산업간 협력 관계와 같은 산업을 넘나드는 여러 분야의 협력 증진
-    프로젝트 관리 능력 개선 및 공급망 최적화를 통해 비용을 감소시키고 마진을 증가시켜 최종적으로 상용화 촉진
-    바이오 연료의 공급원료 가격과 플러그인 하이브리드 전기 차량의 전기 수요 수준 등 미성숙 시장의 가격 변동성을 완화시키기 위해 위기 관리 능력을 증진시키는 것 또한 중요

액센츄어는 또한 신기술 발전은 기후 변화에 따른 각 지역별 대응에 따라 집중하는 영역이 달라질 것이라고 덧붙였다. 대부분의 기술이 각 지역에서 광범위하게 활용 가능하게 되더라도 브라질이 사탕수수 연료, 한국과 일본이 전기자동차, 중국과 미국이 모든 연료 옵션 개발에 박차를 가하듯이 지역별로 행태가 다르게 나타나게 될 것이다.


보고서 전문: http://www.accenture.com/Global/Services/By_Industry/Energy/R_and_I/Betting-on-Science.htm

** 12개 혁신 기술에 대하여
진화단계의 기술(Evolutionary)
•    차세대 내연기관: 우수한 기술력을 보유한 벤처 기업들과 자동차 업체의 노력은 자동차 내연 기관의 효율성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 발판을 만들었다. 인프라 확충 및 인센티브가 필요한 전기자동차에 비해 기존 내연기관의 효율화를 통한 연비 개선은 인프라 관련 추가 투자 비용 없이 빠른 속도로 전개될 수 있다.
•    차세대 농업 기술: 차세대 농업 기술은 아직 초기단계지만, 유전자 변형 농작물 재배 기술의 발전과 더불어 생산 비용, 에너지, 용수 사용, 온실 가스 배출량 절감을 위한 1세대 바이오 연료 산업의 혁신은 차세대 농업 기술의 큰 발전 가능성을 보여준다. 가장 어려운 단계는 고비용을 초래하는 원료 분해(deconstruction) 단계로서, 사전 처리 기술 및 효소 관련 비용을 낮춰야 하는 과제를 안고 있다. 이러한 원가 절감과 더불어 공급 원료 수확부터 생산 단계까지 전 시스템이 최적화 되어야 효과적인 개선이 가능하다.
•    폐기물의 연료화: 폐기물을 활용한 연료는 중요한 공급 원료 중 하나로, 현재 실험실에서 널리 활용되고 있고, 상용화 파일럿 단계에 있다. 해당 기술 개발을 위한 정책적 지원은 소규모 입법지원과 인센티브 정도다. 폐기물 연료 공정의 대규모 상용화가 이루어지면, 저비용, 저탄소 배출 재생 연료로 활용 가능하고, 쓰레기 매립지 감소라는 환경 이슈에 대한 대안이 될 수 있다.
•    해양 스크루버: 해양 스크루버를 통한 유황성분 정제 기술은 정유 시설의 업그레이드를 통해 얻을 수 있는 값비싼 저유황 원유 사용의 대안을 제공한다. 저유황 연료로의 단순 교체를 통한 온실가스 배출 감축보다 경제적이며, 효과 또한 훨씬 크다. 관련 기술의 발전 가능성 및 상용화 가능성은 크나 해수를 이용한 자연 정제 기술과 담수 및 화학제품을 활용한 인공 정제 기술 중 어느 솔루션이 더 적합한지는 아직 밝혀지지 않았다.
대변혁을 가져올 기술(Revolutionary)
•    합성생물학: 사탕수수를 원료로 디젤을 생산할 수 있는 합성생물학은 최근 1-2년간 비약적으로 발전하며 기술 상용화 가능성을 매우 높였다. 사탕수수를 원료로 생산하는 에탄올 방식과 비슷하게 발전시킨다면 비용적인 측면 및 풍부한 사탕수수 확보가 가능하다는 점에서(야자수, 콩, 유채 등 일반적인 바이오디젤 공급 원료 대비) 디젤 시장에서 성장 가능성이 매우 크다.
•    부탄올: 부탄올 연료는 가솔린과 가장 비슷한 에너지 구성요소를 가지고 있어 현존하는 연료 파이프라인 활용 등 기존 인프라의 활용이 가능하고 가솔린과 어떤 비율로도 혼합이 가능하다는 점에서 발전 가능성이 높다.
•    바이오 원유: 바이오 원유는 무한한 성장 가능성을 안고 있는 동시에 여러 가지 해결 과제를 지닌 영역이다. 현존하는 정유 및 유통 시스템에 최소의 추가 투자만으로도 가능한 바이오 원유의 이점은 명확하다. 바이오 원유 기술에 대한 불확실성 또한 존재하지만, 적정 수준의 투자를 통해 수송 원료의 변혁을 가져올 혁명적인 기술로 거듭 날 수 있다.
•    녹조류 기반 바이오 연료: 기술적으로 녹조류 기반 바이오 시장은 다양한 변동요소들로 분할되어 있다. 녹조류 기반 바이오 연료의 생산성은 높지만, 복잡성과 비용 또한 높다. 상용화가 되기까지 10년 이상 걸릴 것으로 예상된다.
•    항공 바이오 연료: 탄소 배출량을 크게 줄이고, 다양한 기술적 문제점을 상당 부분 극복해 왔기 때문에 항공 바이오 연료 기술에 대한 전망은 긍정적이다. 원료 공급 제약 및 수송차량의 바이오 연료 수요 경쟁에 직면하여 어느 정도 규모까지의 상용화가 가능할지 미지수다.
시장 판도를 바꿀 게임체인저(The Game Changer)
•    플러그인 하이브리드 전기 차량(PHEVs): 정부와 업계의 관심 증가 추세를 보았을 때, PHEVs는 향후 5년 내 수송연료시장에 가장 큰 영향을 미칠 기술 중 하나다. PHEVs는 적은 운영 비용이라는 장점을 가지고 있지만, 높은 배터리 비용과 접근성의 한계는 지속적인 발전을 위해 극복해야 할 문제다.
•    충전기술: 충전기술은 효율적인 에너지 소비뿐 아니라 소비자에게 낮은 비용의 심야 전력을 활용할 수 있는 혜택을 제공한다. 또한 충전 기술은 전기자동차의 보급에 지대한 영향을 끼친다. 전세계 다수의 도시들이 충전소 시설을 적극 확충할 것임을 밝힌 바 있다. 충전시장의 성장은 플러그인 전기 차량의 보급과 정책 결정자와 기업이 어떤 형식으로 PHEVs와 EVs의 성장을 위한 인센티브를 재정, 관리하느냐에 크게 의존할 것으로 보인다.
•    V2G(Vehicle to Grid): 현재 진행중인 데모 프로젝트를 볼 때 V2G 기술도 구현이 가능할 것으로 예상된다. 아직 초기 단계이지만, V2G는 기존 수송 연료 시장 및 전력 시장의 수요, 공급에 큰 변화를 일으킬 것으로 예상된다. V2G의 성장에는 전기차 시장의 발전, 다양한 산업분야와의 협력, 그리고 소비자의 인식 변화 등이 주요 변수가 될 것이다.

2009/11/12 09:59 2009/11/12 09:59