이슈 분석 : 일본, 2014년 주목할 만한 혁신기술 동향

미쓰이물산 전략연구소에서는 에너지, 환경, 재료, 생활과학 등 11개 분야 173개 영역에 대한 기술혁신동향을 분석하고 2014년 특히 주목해야 할 기술분야로 5개 분야를 선정

○ 수소에너지, 풍력발전, 가상발전소, 사물인터넷, 그래핀 등 5개 분야에 대한 기술동향을 분석하고 향후 기술개발 및 활용 시 고려사항을 제시

5개분야 기술동향 주요 내용

･

① 이차에너지로서의 수소

○ 도요타 자동차에서 2015년부터 일반인을 위한 수소연료전지 자동차의 판매개시가 예정되어 있어 수소 이용에 대한 기대가 높아지고 있으며 세계 각국에서 재생에너지의 도입이 진행되어 에너지 저장용도로 수소에너지 주목

○ 현재 세계 수소의 약 96%가 화석원료로부터 생산되고 있어 비용절감과 CO2를 배출하지 않는 깨끗한 수소 제조기술이 필요

② 대형화되는 해양 풍력발전

○ EU의 경우 풍력발전의 신설 설비용량이 전체 전력설비용량의 30% 이상을 차지하고 있으며 영국에서는 해상의 강풍을 이용하여 2020년까지 40GW 이상의 풍력 발전으로 국내 전체 소비전력의 약 1/3을 조달할 계획

○ 해양 풍력발전용 발전터빈의 구성부품 중 기어박스(gearbox)는 발전출력을 높이는 역할을 수행하지만 주요 고장 원인으로 꼽히고 있으며 해상에서 수리가 용이하도록 “기어리스(gearless)방식”의 발전터빈을 개발 중

※ 미츠비시중공업은 2010년 12월 영국 Artemis Intelligent Power사를 매수하여 기어리스 유압방식에 의한 7MW 대형풍차를 개발 중으로 2014년 가동을 목적으로 제조할 계획

○ 해양 풍력발전의 경우 육상에 비해 건설 및 보수비용이 높아지므로 발전용량을 높이는 것과 더불어 높은 신뢰성이 요구됨

③ 가상발전소 (VPP, Virtual Power Plant)

○ 재생가능 에너지 발전의 중요성은 한층 높아지고 있으며 국제에너지기구에서는 2034년 비중이 총 전력량의 31%에 달할 것으로 전망(IEA, 2013.11.)

○ 풍력이나 태양광 등 재생가능 에너지는 자연 상태에서 출력변동이 크고 전력 수요와 공급을 일치시키는 것이 어려우며 소규모의 분산전원 형태로 최적관리가 어려운 문제들이 존재

○ ICT를 활용하여 다수의 분산형 재생가능 에너지발전 설비를 포함하고 대규모 집중전원으로 관리하는 가상발전소 기술이 필요

④ 사물인터넷* (Internet of Things)

･

* 생활 속 사물들을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 환경

○ 데이터 해석기술의 고도화 및 비용절감으로 인해 빅데이터의 처리와 해석이 비약적으로 용이해지고 있으며 이미 세계적으로 150억 개의 사물인터넷이 존재하고 2020년에는 500억 개에 달할 것으로 예상

○ IC태그 식별기술, M2M(Machine to Machine)의 네트워크 기술 등 사물인터넷 구현을 위해 필요한 기술이 이미 존재하므로 향후 전체적으로 기기의 이용효율을 높이는 것이 과제

※ ｢사물의 네트워크와 클라우드를 융합하는 네트워크 서비스 기반｣에 관한 공동연구 실시(유럽위원회의 FP7를 통해 정보통신연구기구에서 추진(2013.4.1.)

⑤ 산업기반재료로서의 그래핀(Graphene)

･

○ 그래핀은 경량으로 전기나 열전도성이 높은 특징을 보유하고 있어 2004년 존재가 발견된 이래 차세대 전자기기 또는 산업용 재료 등 폭넓은 영역에서 활용되고 있으며 활발히 연구개발을 진행 중

※ 터치 패널, 액정 디스플레이, 유기태양전지, 유기 EL등에 사용되는 투명전극재료나 리튬이온전지의 흡착재료, 해수염수화용 분리막 등에 활용

○ 그래핀은 에너지 절약, 수출기기 등 많은 분야에서 실용화가 기대되며 각각 용도에 맞게 기술개발과 계측을 비롯한 고품질 양산기술 확립 필요

※ 경제산업성 주도로 나노탄소재료 실용화 프로젝트 추진 중(2014년 예산 15.4억 엔)

(결론 및 시사점) 미쓰이물산 전략연구소에서는 2014년 주목할 만한 기술 분야로 수소에너지, 풍력발전, 가상발전소, 사물인터넷, 그래핀 등을 선정

○ 에너지 저장 및 재생가능 에너지 생산, 사물인터넷, 나노탄소재료 등 글로벌 환경 변화에 대응하기 위한 이슈들이 포함

○ 향후 지속적으로 경제･사회적 이슈가 과학기술 분야에 미치는 영향을 파악하고 과학기술적 해결 방안을 제시하는 과정이 필요

출처: 미쓰이물산전략연구소(2013.12.16.)

http://mitsui.mgssi.com/issues/report/r1312jtm.pdf

http://www.mhi.co.jp/csr/csrreport/specialfeature/specialfeature02.html