에너지 자원 확보, 해양수산 기술 혁신 및 핵융합 에너지 개발을 위한 국가별 정책과 기술 동향 doc_id PCY_201808091030000601_6

한편 미 연방정부 에너지부(DOE, Department of energy)를 통해, 희토류 등의 핵심광종(Critical materials) 선정 및 신규 에너지혁신 연구거점으로 Critical Materials Institute를 2013년도에 설치, 희유금속 전주기 기술 개발에 2017년까지 1억 2000만 달러를 투자하였다. 유럽의 경우 Horizon 2020(2014~2020)에서 6대 분야인 기후변화 및 자원 효율성, 원자재 분야에 31.6억 유로를 투자하고 있다. 또한, ‘EU 에너지 로드맵 2050’을 통해 셰일가스가 에너지 전환에 중요한 역할을 할 것임을 강조하였으며, 영국의 경우 2018년 셰일 개발을 위한 수압파쇄(프래킹)를 시도할 것이라고 발표하였다. 국가과학기술표준분류체계에 따른 자원탐사･개발 분야는 크게 자원조사･탐사, 석유･가스개발, 광물자원개발 등으로 나뉜다. 실용단계에서의 광물자원 탐사･개발은 일반적으로 탐사, 탐광, 개갱, 채광, 복원의 5단계로 구분할 수 있다. 이 중에서 탐사분야는 다시 광상조사, 지화학탐사, 지구물리탐사 및 시추탐사 등으로 구성된다. 국내 금속광의 자급률은 0.4% 수준에 불과해 수요의 대부분을 수입에 의존하고 있다. 광종별 자급률은 금광 9.4%, 은광 1.4%, 연광 0.3%, 철광 0.4%, 아연광 0.2% 등으로 매우 낮은 상황이다. 그나마 비금속광의 자급률은 77%로 국내 생산을 통해 수요의 대부분을 충당하고 있다. 따라서 국가 산업경제 수요를 감안할 때, 해외자원 탐사･개발 및 관련 기술 확보가 무엇보다 중요하다고 할 수 있다. 그러나, 해외자원개발 투자는 대상국가의 안정성을 고려해야 하고, 투자에 따른 수익창출에 장기간이 소요되는 특성을 감안하여야 하는 어려움이 항상 내재하고 있다. 해외자원개발 분야에 있어서 2017년은 문재인 정부 출범과 더불어 새로운 국면에 접어든 해로 기록될 것이다. 새 정부 출범 6개월 만에 산업통상자원부는 해외자원개발 실태와 문제점을 정확히 파악하는 한편 이를 해결할 근본적인 대책마련이 시급하다고 판단하고 민간중심의 ‘해외자원개발 혁신 TF‘를 출범시켰다. 저유가 기조와 과거 정부 자원외교 등으로 답보상태에 빠진 해외자원개발사업을 살펴보는 동시에 자원공기업의 중장기 재무관리와 부채 감축 계획 등 구조조정 방안도 수립한다는 계획이다. 선박을 만드는 조선(造船) 기술은 관련 기자재를 포함해 선박의 설계, 생산, 운영, 유지･ 보수에 적용되는 지식 기반형 종합엔지니어링 기술이다. 우리나라는 1970년대 초에 본격적으로 세계 조선 시장에 진출하여 유럽 등 선진 국가에 비하여 짧은 기간에 일본을 제치고 세계 1위 조선국으로 도약하였다. 또한, 전･후방 산업 연관 효과는 물론 기술 파급 효과가 크고, 기술, 기능 인력 등 각종 분야의 전문인력이 요구되는 고용 창출형 산업이며, 현재 우리나라의 대표적인 주력 산업이다. 해양플랜트는 해저 석유 및 가스자원을 시추, 생산, 저장, 처리하기 위해 사용되는 일체의 구조물을 일컫는 용어로 사용되어 왔으나, 최근에는 자원을 특정하지 않고 모든 해양자원과 에너지를 개발 및 이용하기 위한 구조물 전체를 포괄하는 의미로 사용되고 있다. 협의의 개념인 오일과 가스 관련 해양플랜트는 해저 자원을 탐사, 시추, 생산하기 위한 해상플랫폼, 해저생산처리시스템, URF(Umbilical, Riser, Flowline), 상부(topside) 플랜트로 구성되며, 이를 설계, 건조, 운반, 설치･시운전, 운영 및 해체하는 것을 해양플랜트 산업이라고 한다. 방사능 오염수와 원전 해체시 배출되는 폐기물 중 가장 처리하기 어려웠던 방사성 세슘을 광물 형태로 침전시키는 기술을 세계 최초로 개발하였다. 고가의 흡착제로 흡착하던 기존 방식은 제거율이 낮고 다량의 폐흡착제가 방사성폐기물로 남는 문제가 있다. 반면 본 기술은 방 사선에 강한 미생물을 선별 및 배양하여 생물학적 반응을 통해 세슘이온을 크리스탈 결정체로 만드는 독창적 기술로 세슘을 99% 이상 제거할 수 있다. 현재 국내 특허 등록을 마치고 미국 및 일본에도 출원한 상태로, 기업체에 기술 이전 계약을 체결하였다. 영구 정지된 고리1호기를 우리 기술로 안전하게 해체하기 위한 핵심기술 실용화 사업이 본격적으로 시작되었다. 한국원자력연구원과 국내 주요 원자력 전문기업은 핵심기술 실용화 최종 협약을 체결, 연구원에서 개발한 기술을 기업체에 이전하여 공동으로 검증하고 실용화 및 상용화할 예정이다. 이번 사업은 기술을 보유한 연구원과 실제 해체를 수행할 산업체가 협력 할 수 있는 플랫폼을 구축했다는 의의와 함께, 우리 기업이 자체 기술로 세계 원전 해체시장에 진출할 수 있는 발판을 마련한 중요한 의미를 지니고 있다. 먼저 법･제도적인 측면에서 보면 2017년에 시행된 주요 해양수산 법률로는 해양수산과학 기술육성법, 국제항해선박 등에 대한 해적행위 피해예방에 관한 법률, 수중레저활동의 안전 및 활성화 등에 관한 법률, 해양환경보전 및 활용에 관한 법률, 세월호 선체조사위원회의 설치 및 운영에 관한 특별법등이 있다. 2017년 해양수산분야 국가 R&D 예산(연구기관 지원금 포함)은 총 5,935억 원 규모로서 2016년 5,723억 원 대비 약 3.7%가 증액되었다. 기술한 바와 같이 해양수산부는 제4차 산업혁명에 적극 대응하기 위해 기획연구 뿐만 아니라 본 사업에서 빅데이터, 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), ICT, 첨단 BT 등에 집중투자 함으로써 해양에서의 새로운 기술혁신을 기반으로 한 “제조해양”을 실현하고자 하고 있다. 다음 표는 미래유망 해양수산 분야 20대 기회영역이다. 유럽연합(EU)은 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor, 이하 ‘ITER’) 연장 등의 외부 환경 변화에 따라 기존 “핵융합에너지 전기생산 로드맵”을 수정(2016) 하고, EUROfusion을 중심으로 DEMO(Demonstration fusion power plant, 이하‘DEMO’) 건설을 위한 8대 기반기술 개발 미션을 추진하는 등의 공격적인 정책을 추진하고 있다. 호라이즌(Horizon) 2020 프로그램을 통해 2014~2018년까지 총 30.7억 유로(ITER 23.6억 유로, EUROfusion 7.1억 유로)를 투자할 예정이며, 자장핵융합(토카막형)의 대표적인 연구장치인 JET(Joint European Torus)의 국제화 전략을 통한 D-T(중수소-삼중수소) 실험 추진 및 W7-X(독일, 스텔러레이터) 운영을 통한 장시간 플라즈마 운전 기술개발의 가속화를 추진하고 있다. JET는 현재 유일하게 중수소(D)-삼중수소(T)를 이용한 핵융합 반응 실험이 가능한 장치로 ITER 건설 연장에 따라 당초 계획(2020년)보다 5년을 연장하여 운영 할 계획이다. 미국은 유럽연합(EU)과 함께 지난 50년간 세계적으로 가장 많은 핵융합 연구개발 투자를 진행하였다(2017년 기준 9억 달러). 대표적인 핵융합 연구장치로는 DⅢ-D(GA社), NSTXU(PPPL)를 운영하고 있으며, 최근 실험연구 효율화를 위해 C-MOD(MIT) 장치를 폐쇄 (2016)하였다. 한편 최근 록히드 마틴(자기경방식, 2024년 상용화 목표), 트라이 알파(선형 역자장방식, 2027년 상용화 목표) 등 산업계의 핵융합에너지에 대한 관심 및 투자가 고조되고 있는 특징이 있다. 현재 DEMO(Demonstration fusion power plant, 이하 ‘DEMO’) 개발에 대한 구체적 로드맵은 없으나, NSTX-U를 통해 ST(Spherical tokamak) 기반의 FNSF(Fusion Nuclear Science Facility) 건설을 계획하고 있으며, 미국 에너지부(DOE, Department of Energy)는 핵융합 재료 연구와 연소 플라즈마에 대한 예측 기술 확보를 목표로, Exsascale computing 프로그램 하에서 핵융합로 개발과 관련한 거대전산모사 시스템 개발 등을 추진 중이다.