[출처= 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2010년 2월호 특집 기사]

 

 

▲ 기존의 전통적 녹색기술에 IT, BT, NT 등 우리의 강점을 살린 기술을 융합하면 새로운 시장을 개척할 수 있다.

우리나라는 세계 10대 에너지 소비국으로서 2007년 기준 총 에너지의 97%를 해외수입에 의존하고 있으며 에너지원의 83%를 화석연료로 충당하고 있다. 이처럼 화석연료가 차지하는 비중이 높다 보니 온실가스 배출과 해수면 상승 등 지구 온난화와 에너지 고갈 문제에도 능동적으로 대처하지 못하는 실정이다.

우리나라의 경제성장률은 외환위기 이후 절반 이하로 뚝 떨어졌다. 성장률 대비 고용률 증가 또한 2007년 기준 독일·일본·프랑스가 성장률 2.1∼2.5% 대비 03∼1.7%의 고용률 증가를 이룬 반면 우리나라 성장률은 5.0% 대비 고용률 증가 0.1%에 그쳤다.

‘요소투입’ 위주의 기존 경제성장 방식은 환경적·경제적 측면에서 이미 한계에 도달했다는 증거이다. 이제 녹색산업은 선택이 아닌 필수이다. 지구온난화와 기후변화에 대처하면서 실업률 해소와 경제 성장의 시너지 효과를 기대해볼 만하다.

 

녹색기술 융합화 촉진시켜야

우리나라의 차세대 성장 동력인 녹색산업은 이제 눈앞에 닥친 현실이 됐다. 녹색기술 발전 전략으로 먼저, 녹색기술의 융합화를 촉진시켜야 한다. 기존의 전통적 녹색기술에 IT, NT 등 우리의 강점을 살린 기술을 융합하면 새로운 시장을 개척할 수 있다.

특히 세계 최고수준의 반도체 기술을 활용하여 반도체 제조 공정과 동일한 과정을 통해 양산되는 태양전지 기술 등이 선도적인 역할을 할 수 있다. 또한, 서로 다른 기존 기술들을 결합한 융합녹색기술을 통하여 기존기술의 한계를 극복할 수 있다.
예를 들어 유연한 유기태양전지를 자동차 창에 부착하여 자동차의 전원을 보조할 수 있는 태양전지 기술(IT, BT, NT 등의 융합기술) 확보 시 2019년 세계시장(12억 달러)의 58.5% 수준을 점유할 수 있을 것으로 전망된다.

이러한 녹색기술의 융합화를 촉진시키기 위해서는 융합녹색기술의 투자와 미래 녹색성장을 주도할 연구개발 프로그램 추진이 확대되고 융합연구 지원체계 구축 및 연구환경 조성 등의 지원이 필요하다.

이와 함께 창의적·도전적 녹색융합연구 지원강화 및 녹색융합기술 과제도출을 위한 기획 체제가 구축되어야 한다. 아이디어의 발굴부터 국제원천특허 확보까지 지원하는 전주기적 지원체계가 갖추어져야 한다.

미래 녹색성장을 주도할 연구개발 프로그램은 확대되어야 한다. 융합녹색기술 관련 사업단을 신설하여 장기적으로 융합녹색기술개발 확보에 주력, R&D 연구 과정에서 전략과 목표를 상시 보완할 수 있는‘Moving Technology Target 제도’를 도입할 필요가 있다.

새로운 시장창출이 가능한 융합녹색 원천 기술 개발을 위해 5년 내에 시장 창출이 예상되는 분야를 선별 지원하고, 성과가 사업화될 수 있도록 부처간 연계협조체제 구축하고, 융합녹색기술과 관련된 사업을 중점적으로 확대 추진해야 한다.

다양한 분야의 전문가들이 아이디어와 정보를 공유할 수 있는 네트워킹 및 커뮤니티 활성화를 위해 사이버 상에서의 원격공동연구 수행 및 정보공유 등을 지원하는‘e-R&D 플랫폼’을 구축하는 한편, 다양한 분야의 전문가가 한 장소에서 연구하여 시너지 효과를 창출할 수 있도록 출연(연)·대학간 이동연구를 제도화시켜 국내외 녹색융합 연구프로그램 참여를 활성화시키는 방안도 바람직하다.

 

태양전지 기술, 새로운 시장 창출

서로 다른 기존 기술들을 결합한 융합녹색기술의 예로 자동차 창에 붙일 수 있는 태양전지를 들 수 있다. 이는 연한 유기태양전지(Flexible organic solar cell)를 자동차 창에 부착하여 자동차의 전원을 보조할 수 있는 태양전지 기술이자 IT, BT, NT 등의 융합기술로 태양전지 신시장을 창출하고 있다.

UCSB(미국) 및 국내 광주과기원 팀이 세계최고의 발전효율 기술(6.5%) 보유하고 있다. 이 형태의 태양전지는 제작이 간편하고 잘 휘어지는 구조를 가지며 대량생산이 가능하여 매우 낮은 단가에 생산할 수 있으며, 다양한 곳에 장착이 가능하다.
유기태양전지는 RFID, Smart Card, e-Paper, 입는 컴퓨터, 생체내장 전지 등에 활용된다. 또, 유연한(flexible) 구조로 의류나 휴대용기기의 전력저장 장치로 사용되며, 건물의 지붕 및 창문, 차량의 창문 등 태양광을 이용하여 발전이 가능한 모든 분야에 활용된다.

세계시장 규모는 2019년 12억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되며, 슈퍼캐패시터, 태양전지, 열전반도체, 압전발전체 등 후방기술과의 융복합화 및 연계를 통해 자가발전 및 저장기능 전지를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

 

▲ 유기태양전지 자동차

식물의 잎에서 추출한 천연소재를 전해질로 삼아 배터리를 구성하여 액체와 접촉시 전류를 형성하는 친환경 배터리는 BT와 NT 등 기술 결합을 통한 배터리 신영역을 창출하고 있다. 물만으로 충전이 가능하고 전지에 사용된 엽록소는 천연소재를 이용하여 전해질을 구성함으로써 폐기 시에 환경부담을 경감시킨다. 친환경 배터리는 주로 소형 컴퓨터, MP3 player와 같은 각종 전자제품 등에 활용된다.

각종 전자기기에 사용되는 1회용 전지를 대체하여 반복 충전 가능한 친환경 전원 장치로 사용되며, 전원이 부족한 지역에서 액체를 이용해 충전함으로써 독립전원시스템으로 활용이 가능하다.

현재 시장은 형성되어 있지 않지만 기술 확보 시 2015년 220억 달러(2007년 77억 달러)에 이르는 2차 전지 시장의 많은 부분을 점유할 것으로 예상된다.

고효율 수소 제조 기술은 물을 원료로 열화학적, 생물학적, 전기분해 등의 방법을 통해 수소를 제조하는 기술로, 수소에너지는 실용가능성이 있으면서 환경·에너지 문제 해결의 유일한 대안으로 평가받고 있다.

수소제조기술은 연료전지의 연료로 다양한 부문에 활용이 가능하다. 무한한 자원인 물을 원료로 제조하며 사용 후 다시 물로 재순환할 수 있으며, 수소는 가스나 액체로 쉽게 수송이 가능하고 고압가스, 액체, 수소저장합금 등 다양한 형태로 저장이 용이하다.

향후 화석연료 사용 최소화 및 에너지 자립도 향상에 따라 미래 주요 수출 동력원으로 자리잡을 것으로 보여지며, 현재 시장이 형성되어 있지 않으나 2020년 약 1천400억 달러(140조원) 세계시장이 형성될 전망이다. 2040년까지 최종에너지의 15%를 수소로 대체할 경우 약 1조 7천억 톤의 CO₂ 절감효과도 기대된다.

▲ 식물의 잎에서 추출한 엽록소 배터리

녹색기술 기초연구 투자 확대돼야

또한 기초·원천 연구를 확대해야 한다. 2007년도 정부의 녹색기술 관련 R&D투자(9천억 원) 중 기초연구투자 비중은 17%(1천500억 원)이다. 2007년 정부 R&D 투자액(9조 5천745억 원) 중 녹색기술 관련 R&D투자 비중은 9.3%에 불과하다.

이처럼 기초연구보다는 응용연구(26%), 개발연구(57%)에 치중하여 녹색 기초원천기술 개발의 기반이 취약하다. 주요 선진국은 녹색시장 선도전략에 국력을 집중하고 있어 선제적·능동적 대응을 통한 미래경쟁력 제고가 시급하다. 이에 녹색기술 기초연구 투자가 확대돼야 한다.

정부 녹색기술 관련 R&D 투자 중 기초연구비중을 2007년 17%에서 2012년까지 35%로 확대하고 개인기초연구 중 녹색기술 분야 연구과제에 대한 인센티브 부여로 신진과학자 진입과 창의적 연구를 유도해야 한다.

녹색기술 관련 기초·원천 기술의 전략적인 확보가 중요하다. 기술수준이 낮은 국내 미약 기술, 세계적 초기 기술 분야에 대한 연구기획을 강화하고, 녹색기술 전담PM제도 도입으로 녹색기술 과제의 수행·검토 등 전주기적 관리 체계를 구축하는 한편, CO2 회수·처리기술(CCS) 등 현재 기술수준은 낮으나 미래 시장 파급효과가 큰 기술 개발에 중점적인 투자가 있어야 한다.

중장기적인 에너지 자립을 위한 미래형 에너지 개발 투자도 필요하다. 기존 원전의 성능, 경제성 및 안전성을 획기적으로 향상시킨 제4세대 원자로 기술(우라늄 이용률 100배 향상, 폐기물 95% 감축)과 최초 플라즈마 발생을 계기로 한국형 핵융합연구장치(KSTAR)를 활용한 핵융합 기초원천 기술을 개발해야 한다.

아울러 기후변화 대응 R&D의 기초·원천 연구를 확대해 선진국과의 기술격차 축소 및 기후변화 위기의 근원적인 문제해결을 위해 기초·원천연구 투자를 강화해야 한다.

이를 위해 신·재생에너지 에너지 효율화 분야 등 에너지·환경 분야 기초·원천연구 R&D사업을 확대 지원하고, 기후변화 예측·적응을 위한 기후변화 과학연구와 온실가스감축을 위한 기술 개발 프로그램의 균형 투자가 필요하다.

 

기존산업 그린화·신성장 동력화

특히, 기존산업 그린화 및 신성장 동력화가 필요하다. 우리나라 산업은 제조업 및 에너지 다소비 산업 비중이 높아 기후변화 대응을 위한 CO₂ 감축비용이 선진국에 비해 높은 수준이다. 이에 기존 산업을 저탄소 그린화함으로써 CO₂ 감축비용을 줄이고, 우리의 강점 기술을 활용하여 신성장동력이 될 녹색기술을 발굴해 나가야 한다.

친환경 에너지 저소비형 산업 구조 지향, 기존 산업 전반의 에너지 효율 개선 추진으로 에너지 절감, 온실가스 저감 등의 에너지 정책적 효과와 수입대체, 수출증가, 고용증대 등 산업 정책적 효과를 달성하고 에너지·환경관련 서비스 R&D 육성 및 서비스산업의 그린화를 통한 제조업의 환경친화적 전환기반을 제공해야 한다.

또한, 에너지 효율 혁신제품, 친환경 재료·소재 등 분야별로 단기간에 친환경산업 시장이 형성되는 단기 성장동력형 산업에 집중 투자하여 시장 형성에 대비해야 한다. 소재·재료 분야에서는 나노기술 등 세계적 수준의 기술을 활용하여 다른 산업의 기반이 되는 소재·재료 분야 신시장 영역을 발굴하고, 전력·에너지 분야에서 태양광, LED, 전력 IT 등은 세계 시장의 급성장에 맞춰 국내 연관 산업을 기반으로 육성 가능한 분야이므로, 산업화에 집중 지원해야 한다.

이와 함께 건설 분야에서는 건축기술의 친환경 요소기술을 추구하는 그린시티·홈·빌딩 기술을 집중 지원하여 친환경 건설 시장 선점하는 한편, 농식품 분야에서는 농식품 생산 전 과정을 그린화하기 위한 기술 개발을 강화하여 환경친화적 농식품산업에서의 경쟁력을 확보해나가야 한다.

기존 산업의 그린화를 통해 친환경 사업영역을 발굴함으로써 새로운 성장동력을 창출할 수 있다. 특히 실리콘계 태양전지는 반도체 공정을 활용하여 양산이 가능하기 때문에 국내 반도체 기술을 접목시 대규모 수입 창출이 기대된다.

 

녹색기술 핵심거점 육성 시급

녹색시장 선점을 위한 녹색기술 전문인력을 양성해 녹색기술 인프라를 구축해야 한다. 녹색기술 전문인력은 증가하는 수요에 비해 공급이 부족한 실정이다.

따라서 수요지향적 녹색기술 고급 전문인력을 유칟양성하기 위해 고등교육기관의 관련 전공 과정 지원 등 녹색기술개발 분야 연구인력 양성을 위한 프로그램을 마련하고, 특화전문대학원 설치 등 녹색기술 특성화 전문기관을 지원해야 한다.

또한, 녹색기술 전문인력에 대한 기술분야별·수준별 중장기 수요조사·예측을 강화하고, 현장형 교과과정 강화, 한국형 마이스터고 육성 등 녹색산업 수요를 반영하기 위한 맞춤형 인재양성을 확대해 나가야 한다.

아울러 녹색기술 관련 기술사 및 여성 전문인력의 활용을 확대할 필요가 있다. 녹색성장 관련 기술사 확대 및 해외진출을 지원, 여성과학기술단체 활동지원 등 여성 전문가를 양성하고 활용하는 방안을 마련해야 한다.

출연(연)을 녹색기술 개발을 위한 국가 미션 수행과 산·학·연 협력연구의 핵심 거점으로 육성할 필요가 있다. 연구협력 활성화 및 연구동향 공유를 위한 녹색기술개발 출연(연)협의회 구성·운영을 통해 협동연구사업 추진하고, 대학과 출연(연)이 공동으로 ‘공동연구센터(DRC)’를 설치하는 것이 바람직하다.

‘아시아기초과학연구원(ABSI)’의 전략적 연구분야에 녹색기술의 기초·원천연구 분야를 포함, 국제과학비즈니스벨트를 통한 세계적 녹색기술 기초연구의 거점을 조성해야 하며, Open-Lab 운영을 통한 이종 학문간 융합 연구 활성화 방안도 고려돼야 한다.

또한, 지역별 특성에 맞는 기술개발·시장형성을 위해 지자체, 기업, 녹색기술 특화대학, 연구소가 함께 하는 지역 클러스터와 국제과학비즈니스벨트 내에 녹색기술의 성과물을 직접 활용하고 기본적 내수시장을 형성할 수 있는 Test Bed 조성도 필요하다.

▲ 개발된 녹색기술의 상용화를 촉진시키기 위해서는 기술이전 및 사업화 지원책 마련이 필요하다. 입자분산성 측정장치 시스템.

기술 이전·사업화 지원 필요

개발된 녹색기술의 상용화를 촉진시키기 위해서는 기술이전 및 사업화 지원책 마련이 필요하다. 연구성과의 사업화 연계를 위한 후속연구 지원, 우수기술에 대한 기술요약정보를 제공하는 DB·정보망 구축·운영 등을 통해 R&D 성과 관리를 강화하는 한편, 우수기술의 창업프로그램 및 연구소기업 설립을 활성화시켜야 한다. 연구비 사용의 경직성을 해소하여 성과활용지원 투자를 유도하는 방안도 고려돼야 한다.

또한, 녹색기술 인프라 구축을 위해 미국, 일본 등 주요 녹색강국과 전략적 협력을 강화, 국제협력체계를 구축해 나가야 한다. 국제사회 문제 해결 기여 및 선진 원천기술 확보를 위해 녹색기술 관련 국제기구의 전략적 참여를 확대하고, 신재생에너지 대개도국 기술 이전·전수 등을 통한 녹색산업 해외진출 기반을 조성해야 한다.

이와 함께 세계적 녹색기술 기초·원천 연구기관 유치, 국제기술협력지도에 따른 세계최고 수준의 연구기관과 전략적 글로벌 공동연구 등을 통해 우수 연구기관 유치 및 공동연구를 강화해 나가야 한다.

해외우수 녹색기술인력 교류·활용도 확대해 나가야 한다. 녹색기술 해외 한인석학 활용 및 네트워크를 구축하고, 녹색기술 전문인력 국제교류를 활성화시킬 필요가 있다. 이를 위해 출연(연)별 중점 녹색기술 관련 해외전문가 우선 유치와 융합 녹색기술 전문가의 세계적 연구기관 파견이 요구된다.