산업통상자원부, 환경부, 국토교통부 등 정부부처는 1월25~27일 ‘정부R&D사업 부처 합동설명회’를 통해 2022년 R&D정책방향을 제시했다. 정부는 2022년 R&D로 탄소중립이라는 시대적 과업을 달성하기 위해 각 온실가스 배출분야별 저감방안을 마련한다.
산업부는 2050 탄소중립 2030 국가온실가스감축목표(NDC) 이행을 위한 에너지 전환분야, 산업공정 혁신 등에 집중한다.
환경부는 탄소흡수, 순환경제, 그린에너지 등으로 저탄소사회 전환을 가속화하고 국민 삶의 질 향상을 위한 환경안전 확보에 주력한다.
국토부는 스마트시티 등 혁신성장을 가속화하고 건축 에너지저감, 신재생에너지 확산 등으로 탄소중립 달성에 기여한다는 계획이다.
산업·에너지 혁신역량 극대화
산업부는 발빠른 친환경·디지털 혁신으로 미래경쟁력을 강화하고 체계적인 공급망 관리와 첨단산업 육성으로 경제안보를 실현, 산업·에너지의 유기적 연계로 혁신역량을 극대화하는 것을 2022년 R&D 기본방향으로 설정했다.
이를 위해 △탄소중립 혁신전환 본격화 △글로벌 제조강국 위상 강화 △공급망 안정화 및 경제안보 실현을 기본골자로 분야별 세부 추진과제를 설정하고 △탄소중립 대전환 △산업 디지털전환 △핵심소재 공급망 안정 △혁신성장 신산업 등 R&D 주요분야별 투자목표를 제시했다.
‘고집적 데이터센터 에너지효율 향상 솔루션 개발 및 실증’ 과제의 연구기간은 48개월이며 총 연구개발비는 103억원 내외로 1차연도는 13억원가량이 지원될 방침이다.
이번 과제는 고집적·고발열 데이터센터에 적용할 수 있는 차세대 고효율 냉각솔루션의 개발과 적용, 신재생에너지 및 입지 환경조건을 활용하는 고효율 에너지관리기술을 개발하고 실증하는 내용이다. 에너지집적도 4.5kW/m³ 이상의 데이터센터를 대상으로 냉각·공조부분 전력효율지수(pPUEHVAC+Cooling) 1.25 이하를 달성해야 한다.
‘고효율·친환경 기준 강화 대응 가스엔진 기반 히트펌프 개발’ 과제의 기간은 48개월이며 총 연구개발비는 150억원 내외로 1차연도는 30억원가량이 지원될 방침이다.
이번 과제로 가스를 이용한 냉난방기술의 고도화를 통해 고효율·저공해 GHP를 개발해 대도시에서 발생하는 온실가스(CO₂, CH₄) 및 미세먼지를 감축할 수 있는 차세대 도시형 GHP시스템 기술을 확보한다. 목표 배기가스량은 △NOx 10ppm △CO 60ppm △THC 60ppm 이하이며 성적계수는 △냉방 1.45 △난방 1.70 △한랭지 1.06 이상을 확보할 방침이다.
‘산업용 보일러 운전데이터 구축 및 효율향상 기술개발 및 실증’ 과제의 기간은 48개월이며 총 연구개발비는 58억6,000만원 내외로 1차연도는 8억6,000만원가량이 지원될 방침이다.
이번 과제는 설치된 지 3년이 지나 검사원이 현장에서 직접 계측장비를 통해 성능을 점검하는 산업용 가스보일러를 대상으로 실시간 운전데이터 구축 및 최적 운전효율 서비스 기술을 개발한다. 우선 산업용 보일러의 체계적 효율관리를 위한 보일러의 종류, 규모, 공정 등 분류체계를 마련하고 효율진단 및 운전 가이드라인을 위한 데이터 표준을 개발한다.
특히 운전데이터에는 보일러 효율점검용으로 △증기압력 △부하율 △연료소비량 △공기유량 △급수량(증발량) △급수온도 △외기온도 △배기가스온도 등이 포함되며 성능점검용에는 △O₂ △CO △NOx △공연비 등이 포함된다. 기타점검용으로 △on/off △수위상태 △본체온도 △부하별 연소시간 △농축 브로우 시간 △점화횟수 △화염전류값 △댐퍼값 △화염상태 등이 포함될 예정이다.
‘산업공정용 열공급을 위한 태양열 융합 열공급시스템 개발 및 스마트O&M시스템 구축 기술개발’의 연구기간은 4년 이내로 총 80억원의 정부지원연구개발비가 지원된다.
이번 과제를 통해 산업공정에 활용할 수 있는 태양열융합 열공급 설계·시스템 구축, 산업공정열 공급을 위한 태양열 핵심 기자재의 내구성, 신뢰성 향상 기술개발 및 산업공정열 공급시스템의 스마트O&M 서비스플랫폼을 개발한다.
산업공정용 열공급을 위한 태양열융합 열공급 설계 및 시스템을 구축하기 위해 태양열·히트펌프·온수가열탱크 융합시스템 최적설계 및 열공급 기술과 공정 잉여폐열과 태양열열원을 이용한 냉난방 및 공조시스템 연계기술을 개발한다.
‘재생에너지 출력제한을 이용한 P2Heat 기술개발’은 열에너지 중심의 전환·저장·활용시스템 구축 등 섹터커플링 기술개발 고도화와 건물, 상업, 농·수산업 부문의 섹터커플링기술 도입으로 에너지이용 합리화, 효율화 및 탈탄소화를 추진하기 위해 마련됐다.연구기간은 4년 이내로 총 106억원의 정부지원연구개발비가 투입되며 1차연도에는 21억원이 지원된다.
이번 과제의 최종목표는 재생에너지 초과전력을 활용하는 히트펌프, 축열조, 보일러 연계시스템 운영을 통한 플러스 수요반응자원 등록 및 활용시스템을 구축하는 것이다.
‘집단에너지 연계 전기보일러 구동 전력·열 변환 및 저장기술개발’의 연구개발기간은 4년 이내로 총 93억원의 정부지원연구개발비가 지원된다.
이번 과제의 최종 목표는 5MW 이상 전기보일러와 집단에너지시스템을 연계하는 전력·열간 에너지변환 및 저장, 활용기술 개발이다. 이를 통해 변동성재생에너지 출력제한 및 과전압 해소 등 전력계통 유연성 제고를 통한 공급의 신뢰성·안정성을 향상하고 전기의 품질을 유지할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 열에너지 중심 전환·저장·활용시스템 구축 및 주·보조시스템 연계 운영기술이 개발될 전망이다.
주요 연구내용은 △전력계통 유연성 확보용 MW급 전기보일러의 Pilot Plant 건설 △집단에너지 연계 P2eB(Boiler) 실증운영 데이터 취득시스템 구축 △상변화물질을 이용한 에너지저장 기술개발 및 실증 △지역에너지 자립을 위한 열·전기 통합관리 플랫폼 실증 등으로 구성됐다.
‘직접 암모니아 연료용 SOFC 개발’의 연구기간은 36개월 이내로 45억원 규모의 정부지원연구개발비가 지원된다. 이번 과제는 암모니아를 연료전지로 직접 활용하는 무탄소 고효율 SOFC 핵심기술개발하는 것으로 국내 연료전지산업의 경쟁력 제고로 이어질 것으로 기대된다.
암모니아를 연료로 직접 활용하는 연료전지는 추가적인 처리비용을 감소할 수 있으며 다수의 장소에 분산형으로 설치함에 따라 전력수급 안정도를 높일 수 있다. 또한 암모니아 연료를 분해장치 등의 전처리 장치없이 직접연료를 사용해 발전하는 SOFC 기술개발로 암모니아 외 LOHC 등으로 연료범위를 확장할 수 있다.
환경부, 탄소중립 이행기반 마련 박차
환경부는 ‘환경기술 혁신으로 지속가능한 녹색사회 견인’을 2022년 환경R&D 추진전략 비전으로 설정하고 △탄소중립 이행기반 마련 △녹색인프라 강화 △환경 안전사회 구축 등 3대 추진전략과 △기후변화 예측 고도화 △온실가스 감축으로 기후변화 완화 △자원순환성 제고를 통한 순환경제 활성화 △통합물관리를 위한 물순환 및 수생태계 보전 △수자원 및 수재해 대응 △국토환경 생태계서비스 가치 향상 △환경성질환 및 환경유해인자 스마트관리 △국민체감 청정공기 및 실내공기질 관리 등 8대 중점영역을 설정했다.
환경부 2022년 환경R&D는 △비이산화탄소 온실가스 저감 사업화연계기술개발 △폐자원활용 에너지전환 실증기술 개발사업 등 18개 환경기술개발사업로 구성됐다.
‘5HP급 친환경냉매(GWP 10 이하) 사용 냉장장치 시스템 기술개발’ 과제의 총 연구개발기간은 4년 이내로 정부지원 연구개발비는 23억원 내외로 책정됐다.
과제의 과학·기술적 목표는 친환경 자연냉매나 Low GWP 냉매를 사용하는 냉장장치의 사용기술을 개발하는 것이며 산업·경제적 목표는 친환경 자연냉매나 Low GWP 냉매를 사용하는 5HP급 쇼케이스의 제작기술을 개발하는 것이다.
이를 위해 △초임계 영역에서 열역학적 해석 △CO₂ 냉매 사용 시 Gas-Cooler 특수설계 제작 △압축기 유니트 제작과 쇼케이스의 테스트베드 제작 및 설치 △자동운전자동제상 및 냉방능력 모니터링시스템과 고장진단 기능 실증 △에너지효율 향상을 위한 부품, 배관, 소재, 제어기술, 제상기술, 안전운영 등 시스템 기술개발 등이 추진된다.
‘미활용 복합 바이오매스 활용 에너지전환 실증기술개발’과제의 연구개발기간은 5년 이내로 총 340억원의 정부지원 연구개발비가 지원된다. 이번 과제를 통해 80톤/일 규모 복합 미활용 바이오매스 활용 통합 바이오가스 플랜트가 구축될 것으로 기대된다.
이를 위해 △동·식물성 잔재물 등 미활용 복합 바이오매스 활용 바이오가스 생산을 위한 요소기술 개발 및 실증화 △바이오가스 내 온실가스 포집 및 고순도화 기술개발 등이 진행된다. 성능목표로는 △메탄 회수율 97% 이상 △CO₂ 회수율 95% 이상 △1년 및 90% 이상 연속운전 기간 및 가동률 확보 등이 제시됐다.
국토부, 성장·미래·안전·환경 ‘키워드’
올해 국토교통R&D는 △4차 산업혁명 대응 혁신성장 가속화 △기술융합을 통한 주력산업 활력제고 △사람중심의 안전생활 편익증진 △미래지향적 기술촉진 및 연구기반 조성 등 4대 추진전략에 따라 집중투자하고 탄소중립·디지털뉴딜 등을 2대 특별과제로 삼아 정부정책을 지원한다.
국토교통부는 2022년 국토교통 R&D예산으로 전년대비 7.2% 증가한 6,331억원을 편성, △기후변화대응 △건설·SOC △플랜트 △도시건축·공간정보·스마트시티 △교통물류 △철도 △항공 △기반구축 등 8개 기술분야 100개사업에 투자한다.
‘디지털 국토정보 기술개발 사업’을 통해 국토부는 고정밀·고품질의 3차원 디지털 국토정보에 동적정보를 연계, 국가 공간정보를 고도화하기 위한 핵심기술을 개발한다. 올해 신규로 추진되는 이번 과제는 국가 공간정보 고도화 및 구축효율화 기술개발 등을 진행하며 2022~2026년 654억1,700만원이 투입된다.
기술개발에는 △국가측위인프라 고도화 및 실내·외 고정밀 모바일 적용기술 개발 △클라우드 소싱기반의 국토정보 자동갱신을 통한 국가공간정보 구축 효율화 기술개발 △비공간·비정형 정보의 국토정보 자동맵핑을 통한 국가공간정보 고도화 기술개발 △고정·이동플랫폼 기반 동적 주제도 구축기술 개발 등이 포함된다.
‘공기액화 기반 에너지저장 및 활용시스템 기술 개발’ 은 2050년 탄소중립사회의 실현과 제로에너지시티 구현에 필요한 2MW, 6MWh급 핵심기술개발 및 실증을 추진한다. 올해 신규 추진되는 이번 과제는 2022~2026년 정부지원금 259억3,100만원이 투입된다.
이번 R&D를 통해 공기액화 핵심기술인 △액화공정 △극저온 콜드박스 △냉열저장장치 등이 개발되며 액체공기 에너지 저장·발전·활용기술, 테스트베드 구축 및 운영기술이 개발·실증될 예정이다.
‘RE100 기반의 수소 시범단지 인프라 기술개발’은 재생에너지 발전단지의 에너지를 균질화하며 안정적·경제적인 RE100 구현을 위한 인프라 기술을 개발하고 실증하는 과제다.
2022~2025년 268억9,300만원을 투입해 에너지저장·공급시스템과 수소기반 공급형 가상발전소 출력제어 등 기술개발을 신규로 추진한다. RE100시스템은 재생에너지, 수전해, ESS 등 핵심설비 연계모델을 도출하고 RE100 인프라시스템 기본구조를 설계한다.
또한 출력안정화 제어를 위해 출력제어 기반 재생에너지 발전·저장·활용을 연계하는 기본구조를 설계한다. 이와 함께 물리적 RE100달성을 위해 구축비용을 최소화한 에너지거래플랫폼 모델 개발도 추진된다.
‘건물에너지 디지털진단 및 설계’ 과제를 통해 2050 탄소중립 정책지원을 위해 신속·정확한 건물에너지 성능을 진단하는 디지털 기술, 건물에너지 자동설계기술 등을 개발한다. 2022~2026년 222억8,200만원이 투입된다.
이번 과제는 디지털데이터를 기반으로 건축물의 종합적인 성능을 고려한 건축물 에너지 성능진단 기술개발과 디지털 진단결과를 활용해 건축물 그린리모델링 상세설계를 지원하는 도구개발 및 실증이 포함된다.
‘스마트시티 인프라 AIoT 핵심기술 개발’ 과제는 AI기반 스마트시티 구현과 5G·IoT 활성화를 위해 도시인프라 정밀모니터링 및 디지털트윈 등 혁신기술의 기반이 되는 AIoT(AI+IoT) 핵심기술을 개발·실증해 고도화하는 R&D다.
2022~2025년 244억9,000만원이 투입되는 이번 과제는 스마트시티 초대규모 AIoT 핵심기술 개발·실증을 통해 세계 최고수준의 기술경쟁력을 확보하고 지자체에 확산하는 체계를 마련하기 위해 추진된다.
과제에는 △초대규모·초고밀도 AIoT 통합네트워크 및 엣지플랫폼 등 공통활용기술의 기초개발 △실증지자체 분석을 통한 AIoT Use Case서비스 발굴·설계 및 통합실증네트워크 인프라 설계 등이 포함된다.
산업통상자원부, 환경부, 국토교통부 등 정부부처는 1월25~27일 ‘정부R&D사업 부처 합동설명회’를 통해 2022년 R&D정책방향을 제시했다. 정부는 2022년 R&D로 탄소중립이라는 시대적 과업을 달성하기 위해 각 온실가스 배출분야별 저감방안을 마련한다. 
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