Ⅰ. 에너지 산업 동향 23 1. 국내외 신재생에너지 산업 동향과 전망 23 1-1. 신재생에너지 23 1) 개요 23 2) 신재생에너지의 정의 및 기술 범위 24 1-2. 발전원별 신재생에너지 28 1) 태양광 28 2) 태양열 31 3) 풍력 33 4) 연료전지 36 5) 수소 39 6) 바이오에너지 41 7) 폐기물에너지 43 8) 석탄가스화ㆍ액화 44 9) 지열 46 10) 수력 48 11) 해양 50 1-3. 국내외 신재생 정책 동향 51 1) 미국(캘리포니아) 51 2) 일본 52 3) 중국 52 4) 뉴질랜드 53 5) 캐나다 53 6) 그리스 55 7) 네덜란드 57 8) 노르웨이 62 9) 덴마크 64 10) 독일 67 11) 러시아 73 12) 스웨덴 76 13) 스위스 81 14) 스페인 83 15) 오스트리아 91 16) 이탈리아 93 17) 포르투갈 98 18) 폴란드 100 19) 헝가리 106 20) 사우디아라비아 108 21) 아랍에미리트 112 22) 이란 115 23) 이스라엘 117 24) 국내(대한민국) 125 1-4. 산업이슈 및 동향 128 1) 산업이슈 128 2) 핵심플레이어 동향 133 1-5. 시장동향 및 전망 142 1) 세계 시장 분석 142 1-6. 기술 동향 및 이슈 147 1) 기술 동향 147 2) 기술 개발 이슈 148 1-7. 핵심기술 리스트 153 2. 기술 테마별 분석 158 2-1. 대기오염 물질 처리 소재 및 공정 158 1) 개요 158 2) 범위 및 분류 161 3) 산업환경 및 시장환경 분석 170 4) 기술개발 현황 183 5) 특허 동향 분석 185 6) 연구개발 목표 설정 190 7) 핵심요소기술 심층분석 192 2-2. 태양광 발전 모듈 및 장치 198 1) 개요 198 2) 산업 및 시장 분석 201 3) 기술 개발 동향 209 4) 전략제품 기술로드맵 220 2-3. IoT기반 공장 에너지 관리 시스템 223 1) 정의 및 범위 223 2) 필요성 224 3) 가치사슬 225 4) 산업 및 시장 분석 226 5) 기술개발 이슈 231 6) 기업분석 238 2-4. 초고용량 커패시터 243 1) 개요 243 2) 필요성 245 3) 용도별 분류 246 4) 산업 및 시장 분석 248 5) 시장환경 분석 252 6) 기술개발 동향 254 7) 기업 분석 256 8) 기관 기술개발 동향 259 9) 특허동향 분석 263 2-5. 미활용열 에너지 활용 시스템 265 1) 정의 및 필요성 265 2) 산업 및 시장 분석 269 3) 시장환경 분석 271 4) 기술개발 이슈 275 5) 기업 분석 276 6) 기관 기술개발 동향 282 7) 특허동향 분석 283 2-6. 폐기물 고형연료화 286 1) 정의 286 2) 필요성 288 3) 산업 및 시장 분석 290 4) 시장 분석 294 5) 기술개발 동향 300 6) 기업 분석 303 7) 특허 동향 309 2-7. 레독스 흐름전지(Redox Flow Battery, RFB) 311 1) 정의 311 2) 필요성 313 3) 산업 및 시장 분석 315 4) 기술개발 이슈 321 5) 기업 분석 323 6) 기관 기술개발 동향 326 7) 특허 동향 327 8) 전략제품 기술로드맵 329 2-8. 이차전지 전해질 333 1) 정의 333 2) 필요성 334 3) 산업 및 시장 분석 336 4) 기술개발 동향 340 5) 기업 분석 342 6) 기관 기술개발 현황 345 7) 특허 동향 346 8) 전략제품 기술로드맵 348 Ⅱ. 하이브리드 에너지 기술개발 계획 355 1. 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 355 1-1. 개요 355 1) 정의 및 필요성 355 1-2. 산업 및 시장 분석 359 1) 산업 분석 359 2) 시장 분석 363 3) 기술개발 이슈 366 4) 생태계 기술 동향 369 5) 국내 연구개발 기관 및 동향 373 6) 특허 동향 376 7) 전략제품 기술로드맵 378 2. 제4차 에너지기술개발 계획(‘19~’28) 383 2-1. 수립 배경 및 추진 경과 383 1) 수립 근거 383 2-2. 대내외 에너지 환경변화 385 2-3. 에너지 기술개발 성과 및 평가 389 1) R&D 투자 389 2) R&D 체계 390 3) R&D 성과 391 2-4. 비전 및 전략 392 2-5. 제4차 에너지기술개발계획의 중점 추진과제 394 1) 에너지전환을 뒷받침할 R&D 투자 강화 394 2-6. 국가적 역량결집을 위한 R&D 체계 구축 402 2-7. 신산업 창출을 위한 R&D 기반 강화 408 2-8. 미래 지향적 에너지 R&D 저변 확대 415 2-9. 기대효과 419 표목차 Ⅰ. 에너지 산업 동향 23 〈표1-1〉 신재생에너지의 정의 및 기술 범위 24 〈표1-2〉 에너지저장장치 분류 25 〈표1-3〉 국내 신재생에너지 분류 27 〈표1-4〉 태양광의 특징 29 〈표1-5〉 태양열 시스템 분류 33 〈표1-6〉 풍력발전시스템 분류 34 〈표1-7〉 전해질 종류에 따른 연료전지의 종류 37 〈표1-8〉 기술별 기술개발 내용 40 〈표1-9〉 바이오에너지의 특징 41 〈표1-10〉 바이오에너지 기술의 분류 41 〈표1-11〉 폐기물 신재생에너지의 종류 43 〈표1-12〉 석탄가스화ㆍ액화 발전시스템의 특징 44 〈표1-13〉 석탄가스화ㆍ액화 발전시스템의 기술 분류 45 〈표1-14〉 소수력발전 시스템 구성도 48 〈표1-15〉 해양발전 시스템의 종류 및 입지조건 50 〈표1-16〉 주요국 수요차원 시장 개요 133 〈표1-17〉 미국 수요 반응의 단계별 특징 134 〈표1-18〉 유럽의 수요자원 시장 참여를 위한 4단계 135 〈표1-19〉 신재생에너지 세계 시장규모 및 전망 144 〈표1-20〉 고효율 수소생산시스템 핵심기술 153 〈표1-21〉 건물 일체형 태양광 발전시스템 분야 핵심기술 153 〈표1-22〉 해상풍력 구조물 및 부품개발 분야 핵심기술 154 〈표1-23〉 중소형 수소 액화 저장 시스템 핵심기술 154 〈표1-24〉 수소충전용 장비 및 부품 핵심기술 155 〈표1-25〉 수소 연료전지시스템 기술 155 〈표1-26〉 태양광 발전 모듈 및 장치 분야 핵심기술 156 〈표1-27〉 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 분야 핵심기술 156 〈표1-28〉 비폭발성 액상유기수소운반체 핵심기술 157 〈표1-29〉 미활용열 이용/발전 시스템 분야 핵심기술 157 〈표1-30〉 VOCs 처리 기술의 종류 및 특성 164 〈표1-31〉 대기오염 물질처리 소재 및 공정기술 제품분류 관점 기술범위 166 〈표1-32〉 대기오염 물질처리 소재 및 공정기술 공급망 관점 기술 범위 169 〈표1-33〉 질소산화물 센서의 산업구조 170 〈표1-34〉 NDIR 가스센서의 기술방식에 따른 특징 172 〈표1-35〉 VOCs 처리 기술 산업구조 173 〈표1-36〉 질소산화물 센서 시장규모 및 전망 175 〈표1-37〉 가스센서 시장규모 및 전망 175 〈표1-38〉 질소산화물 센서 시장규모 및 전망 176 〈표1-39〉 가스센서 시장규모 및 전망 176 〈표1-40〉 VOCs 처리 기술의 종류 및 특성 177 〈표1-41〉 세계 VOCs 회수 및 저감 시장규모 및 전망 179 〈표1-42〉 세계 VOCs 가스센서 시장규모 및 전망 179 〈표1-43〉 국내 VOCs 회수 및 저감 시장규모 및 전망 180 〈표1-44〉 국내 배기관용 VOCs 촉매 컨버터 시장 규모 및 전망 180 〈표1-45〉 주요특허 리스트(1) 187 〈표1-46〉 주요특허 리스트(2) 187 〈표1-47〉 주요특허 리스트(3) 188 〈표1-48〉 대기오염 물질처리 소재 및 공정 분야 핵심요소기술 연구 목표 191 〈표1-49〉 1차 에너지 기준 및 발전량 기준 신재생에너지 비중 목표 및 실적 200 〈표1-50〉 글로벌 발전 수요 중장기 추이 및 전망 205 〈표1-51〉 태양광 발전 세계 시장규모 및 전망 206 〈표1-52〉 태양광 모듈 세계 시장규모 및 전망 207 〈표1-53〉 태양광 발전 국내 시장규모 및 전망 208 〈표1-54〉 태양광 발전 모듈 제조기업별 동향 211 〈표1-55〉 글로벌 태양광 발전 시장의 주요 기업 개발 현황(2019~2020년) 215 〈표1-56〉 태양광 발전 모듈 및 장치 주요 연구조직 현황 217 〈표1-57〉 태양광 발전 모듈 핵심기술 선정 프로세스 220 〈표1-58〉 태양광 발전 모듈 및 장치 분야 핵심기술 220 〈표1-59〉 태양광 발전 모듈 및 장치 기술개발 로드맵 221 〈표1-60〉 태양광 발전 모듈 및 장치 핵심기술 연구목표 222 〈표1-61〉 IoT융합 공장용 에너지 관리 시스템 분야 산업구조 225 〈표1-62〉 IoT융합 공장용 에너지 관리 시스템 용도별 분류 226 〈표1-63〉 에너지관리시스템 세계 시장규모 및 전망 230 〈표1-64〉 국내 에너지 관리 시스템 시장규모 및 전망 230 〈표1-65〉 슈퍼커패시터의 용도별 분류 246 〈표1-66〉 슈퍼커패시터의 제품별 관점 기술 범위 247 〈표1-67〉 슈퍼커패시터 세계 시장규모 및 전망 252 〈표1-68〉 슈퍼커패시터 국내 시장규모 및 전망 253 〈표1-69〉 국내 탄소 소재의 수입 의존도 254 〈표1-70〉 초고용량 슈퍼커패시터 관련 선행연구 사례 262 〈표1-71〉 미활용에너지 종류 266 〈표1-72〉 세계 폐열회수 시스템 시장의 원동력 270 〈표1-73〉 폐열회수 세계 시장규모 및 전망 273 〈표1-74〉 폐열회수 시스템 국내 시장규모 및 전망 275 〈표1-75〉 SIEMENS AG의 주요 제품 제공 현황 277 〈표1-76〉 General Electric의 주요 제품 제공 현황 277 〈표1-77〉 Econotherm U.K.의 주요 제품 제공 현황 278 〈표1-78〉 Amec Foster Wheeler의 주요 제품 제공 현황 278 〈표1-79〉 Mitsubishi Heavy Industries Ltd.의 주요 제품 제공 현황 279 〈표1-80〉 고형연료 품질등급제 판정기준 291 〈표1-81〉 폐기물 고형연료 세계 시장 규모 및 전망 294 〈표1-82〉 미국 폐기물 에너지 자원화 설비 현황 297 〈표1-83〉 폐기물 고형연료 제조 국내 시장규모 및 전망 297 〈표1-84〉 폐기물 고형연료 제조 및 이용시설 현황(2020년) 298 〈표1-85〉 바나듐 레독스 플로우 배터리 세계 시장규모 및 전망 317 〈표1-86〉 세계 에너지저장장치 시장규모 및 전망 319 〈표1-87〉 핵심기술 선정 프로세스 330 〈표1-88〉 차세대 바나듐 배터리 핵심기술 330 〈표1-89〉 차세대 바나듐 배터리 기술개발 로드맵 331 〈표1-90〉 차세대 바나듐 배터리 핵심기술 연구목표 332 〈표1-91〉 전해질 및 첨가제 세계 시장규모 및 전망 338 〈표1-92〉 전해질 및 첨가제 국내 시장규모 및 전망 339 〈표1-93〉 전해질 핵심기술 선정 프로세스 349 〈표1-94〉 전해질 분야 핵심기술 349 〈표1-95〉 전해질 기술개발 로드맵 350 〈표1-96〉 전해질 분야 핵심 요소기술 연구 목표 351 Ⅱ. 하이브리드 에너지 기술개발 계획 355 〈표2-1〉 세계 태양광 인버터 시장 전망 365 〈표2-2〉 국내 태양광 인버터 시장 전망 366 〈표2-3〉 인버터의 종류와 장단점 367 〈표2-4〉 국내 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 관련 선행연구 사례 375 〈표2-5〉 국내 선행연구(정부/민간) 375 〈표2-6〉 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 주요 연구조직 현황 376 〈표2-7〉 핵심기술 선정 프로세스 379 〈표2-8〉 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 분야 핵심기술 379 〈표2-9〉 가정용/중소형요 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 기술개발 로드맵 381 〈표2-10〉 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 핵심기술 연구목표 382 〈표2-11〉 R&D 사업화 실패 주요 원인 392 〈표2-12〉 공통핵심기술 예시 및 관련 연구기관 403 〈표2-13〉 한계돌파형 R&D 목표 기준설정 예시 404 〈표2-14〉 에너지 실증단지 유형 408 〈표2-15〉 시험인증센터 예시 409 〈표2-16〉 에너지공기업의 사업화 지원 방안 411 〈표2-17〉 생태계 분석 및 기획연계 예시(풍력 분야) 412 〈표2-18〉 에너지 빅데이터 플랫폼 구성 기술 412 〈표2-19〉 해외 빅데이터 활용 사업화 모델 413 〈표2-20〉 에너지산업 융복합 클러스터 유형 415 〈표2-21〉 분야별 중점 협력국가(예시) 417 그림목차 Ⅰ. 에너지 산업 동향 23 〈그림1-1〉 태양광발전시스템 구성도 30 〈그림1-2〉 태양열의 시스템 구성 32 〈그림1-3〉 풍력발전시스템(Geared Type) 34 〈그림1-4〉 (풍력) 회전축방향에 따른 구분 35 〈그림1-5〉 (풍력) 운전방식에 따른 구분 36 〈그림1-6〉 연료전지의 반응과정(예) 36 〈그림1-7〉 연료전지 발전시스템 구성도 37 〈그림1-8〉 수소에너지 시스템 40 〈그림1-9〉 바이오에너지 변환 시스템 42 〈그림1-10〉 석탄가스화ㆍ액화 시스템 구성도 45 〈그림1-11〉 지열 시스템 구성도 46 〈그림1-12〉 지열기술 46 〈그림1-13〉 소수력발전시스템 구성도 48 〈그림1-14〉 해양 발전 시스템 구성도 50 〈그림1-15〉 2035년 신재생 보급률 11% 달성 세부 추진 과제 125 〈그림1-16〉 국가 온실가스 총배출량 및 증감률 128 〈그림1-17〉 마이크로그리드 에너지관리시스템 구성도 130 〈그림1-18〉 미래 통합적 지능형 전력 시스템 구조 130 〈그림1-19〉 2030 NDC 목표설정 여건 비교 132 〈그림1-20〉 2030 NDC 부문별 주요 감축 방안 132 〈그림1-21〉 미국의 지역별 수요반응 프로그램 진행 현황 135 〈그림1-22〉 유럽의 수요반응 현황 맵 137 〈그림1-23〉 업스트림 및 재생에너지 부문에 대한 투자 전망 143 〈그림1-24〉 에너지원별 세계 전력 생산 변화 시나리오 144 〈그림1-25〉 전력믹스 전망 145 〈그림1-26〉 발전부문 투자 전망(~’50년) 146 〈그림1-27〉 프랑스 Jupiter 1000 프로젝트 149 〈그림1-28〉 전기분해에 의한 수소발생 장치 152 〈그림1-29〉 대기오염 물질 제거 공정의 계통도 161 〈그림1-30〉 SCR 촉매 반응기 및 탈질 설비 163 〈그림1-31〉 VOC 촉매 소각 처리 공정 및 설비 164 〈그림1-32〉 소수성 고실리카 제올라이트 흡착제 개발을 통한 VOCs 흡찰착 증진 165 〈그림1-33〉 각종 촉매 및 충진물 소재의 형태 166 〈그림1-34〉 세계 가스 센서 시장규모 175 〈그림1-35〉 VOCs 가스 센서 시장 규모 180 〈그림1-36〉 공장 내 폐열회수 연도별 출원 동향 185 〈그림1-37〉 공장 내 폐열회수 국가별 출원 현황 186 〈그림1-38〉 신재생에너지 전략분야 내 태양광 발전 모듈 및 장치 198 〈그림1-39〉 태양광발전시스템 구성도 199 〈그림1-40〉 글로벌 인버터 시장 점유율 203 〈그림1-41〉 세계 태양광 수요현황 및 전망 205 〈그림1-42〉 시나리오별 글로벌 태양광 수요 장기 추이 및 전망 206 〈그림1-43〉 국내 태양광 시장 현황 및 전망 207 〈그림1-44〉 p-type 및 n-type 태양전지 효율 증가 동향 209 〈그림1-45〉 웨이퍼 type별 시장점유율 예측 및 기술별 셀 생산비율 210 〈그림1-46〉 단결정 VS 다결정 태양광 모듈 비율 동향 214 〈그림1-47〉 상위 10개사 및 국가별 모듈 생산현황 214 〈그림1-48〉 FEMS 구조도 223 〈그림1-49〉 부문 및 에너지원별 에너지 소비 기여도 224 〈그림1-50〉 스마트그리드 구성요소 229 〈그림1-51〉 한국전력의 AMI (Advanced Meter Infrastructure) 조직 232 〈그림1-52〉 포스코 ICT의 고효율 장비 238 〈그림1-53〉 누리플렉스의 발전설비 및 신재생에너지 모니터링 241 〈그림1-54〉 초고용량 슈퍼커패시터 243 〈그림1-55〉 초고용량 커패시터 저장 메카니즘 244 〈그림1-56〉 신재생에너지원의 전력품질 확보 모식도 245 〈그림1-57〉 슈퍼커패시터 구성 및 핵심기술 246 〈그림1-58〉 슈퍼커패시터의 계층적 분류 247 〈그림1-59〉 슈퍼커패시터 적용 자동차 250 〈그림1-60〉 스마트 전력 전송 및 운송에서의 고용량 커패시터 활용방안 255 〈그림1-61〉 재생에너지원 전력발전의 불안정 출력 평준화 256 〈그림1-62〉 초고용량 슈퍼커패시터 연도별 출원 동향 263 〈그림1-63〉 초고용량 슈퍼커패시터 국가별 출원 현황 264 〈그림1-64〉 신재생에너지 전략분야 내 미활용열 이용/발전 시스템 267 〈그림1-65〉 미활용열 이용/발전 시스템 구성도 268 〈그림1-66〉 폐열회수 세계 주요 지역에 관한 시장 조사 273 〈그림1-67〉 폐열을 활용해 수소를 생산할 수 있는 Bloom Energy의 전해조 276 〈그림1-68〉 폐열 활용 발전 기술을 개발 중인 포스코에너지의 자원순환 시설 280 〈그림1-69〉 석유화학 TPA 공정폐열회수 저위열원(70~110℃)을 활용한 이산화탄소(CO2) 절감형 흡수식냉동기 통합운영기술 개념도 280 〈그림1-70〉 미활용열 연도별 출원 동향 284 〈그림1-71〉 미활용열 국가별 출원 현황 285 〈그림1-72〉 폐기물 고형연료 제조 공정 287 〈그림1-73〉 폐기물에너지에서 폐기물 고형연료의 위치 288 〈그림1-74〉 폐기물 종류별 발생 추이 289 〈그림1-75〉 코로나19 이후 생활폐기물 재활용 쓰레기 품목별 통계 290 〈그림1-76〉 폐기물 고형연료 세계 시장 현황 294 〈그림1-77〉 폐기물 고형연료의 유럽 시장 현황 296 〈그림1-78〉 폐기물 고형연료 국내 생산 및 수입 현황 299 〈그림1-79〉 전 세계 도시ㆍ지역의 순환경제 도입 전략영역 응답 결과 300 〈그림1-80〉 고형연료제품 품질최초검사 절차 302 〈그림1-81〉 VCR 시스템이 적용된 캐나다 바이오연료 플랜트 프로세스 303 〈그림1-82〉 폐기물 고형연료화 연도별 출원 동향 309 〈그림1-83〉 폐기물 고형연료화 국가별 출원 현황 310 〈그림1-84〉 레독스 흐름전지의 구성 요소 311 〈그림1-85〉 VRFB 스택의 구성 및 바나듐 활성 물질 312 〈그림1-86〉 이차전지 전략 분야 내 바나듐 레독스 플로우 배터리 위치 312 〈그림1-87〉 주요 용도별 ESS의 성장 예상 314 〈그림1-88〉 이차전지 기반 ESS의 장단점 분석 316 〈그림1-89〉 바나듐 레독스 플로우 배터리의 가격 전망 318 〈그림1-90〉 레독스 플로우 배터리의 적용 분야별 세계시장 예측 319 〈그림1-91〉 세계 ESS 분야별 시장규모 및 전망 320 〈그림1-92〉 RFB의 지역별 누적 설치 현황 321 〈그림1-93〉 차세대 바나듐 배터리 기술 분야 연도별 출원 동향 329 〈그림1-94〉 차세대 바나듐 배터리 기술 분야 국가별 출원 현황 330 〈그림1-95〉 이차전지용 전해질 333 〈그림1-96〉 리튬이온전지의 4대 핵심소재 구성 334 〈그림1-97〉 2018년 전해질 공급업체별 판매 규모 337 〈그림1-98〉 전해질 연도별 출원 동향 346 〈그림1-99〉 전해질 국가별 출원 현황 348 Ⅱ. 하이브리드 에너지 기술개발 계획 353 〈그림2-1〉 신재생에너지 전력분야 내 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 356 〈그림2-2〉 가정용/중소형용 태양광 ESS대응 하이브리드 인버터 356 〈그림2-3〉 가정용/중소형용 태양광 ESS 대응 하이브리드 인버터 구성 358 〈그림2-4〉 스트링 인버터 구성 360 〈그림2-5〉 전력최적화(인버터+파워 옵티마이저) 구성 361 〈그림2-6〉 마이크로 인버터 구성 362 〈그림2-7〉 글로벌 PV 인버터 기업 점유율 363 〈그림2-8〉 2021년 가장 큰 성장이 기대되는 태양광 인버터 용량 365 〈그림2-9〉 배터리 추가 비용 추정 (4시간 주기 수준, 넥스트에라 자체 추정 368 〈그림2-10〉 신재생 연계 ESS 시장 규모 추정 368 〈그림2-11〉 ESS대응 하이브리드 인버터 기술 연도별 출원 동향 376 〈그림2-12〉 ESS대응 하이브리드 인버터 기술 국가별 출원 현황 378 〈그림2-13〉 에너지 R&D 투자 현황 389 〈그림2-14〉 (R&D) 분야별 기술수준 391 〈그림2-15〉 제3차 에너지기본계획 비전 및 중점과제 394 〈그림2-16〉 R&D 추진전략(1) 395 〈그림2-17〉 R&D 추진전략(2) 397 〈그림2-18〉 R&D 추진전략(3) 399 〈그림2-19〉 R&D 추진전략(4) 400 〈그림2-20〉 일반과제와 플래그쉽 프로젝트 402 〈그림2-21〉 에너지 융합 기획 프로세스 예시 405 〈그림2-22〉 다부처 협력사업 (예시) 406 〈그림2-23〉 R&D 단계별 규제개선 방안 414 〈그림2-24〉 기대효과 1, 기대효과 2 419 〈그림2-25〉 기대효과 3, 기대효과 4 420