에너지 4.0시대 기술별 최신 동향분석 -IoT·AI·빅데이터·3D프린팅·에너지효율화

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제조사: 지식산업정보원

규격: 762쪽 (A4)

ISBN: 979-11-5862-069-1 (93500)

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각국 정부는 에너지정책 기본방향이 에너지 안보와 환경측면에서의 지속가능성, 접근성과 가격적정성 관점에서의 에너지 형평성이라는 점에 주목해야한다. 국내는 오랜 진통 끝에 8차 전력수급기본계획이 수립되었다. 정부 방침대로 2031년까지 신규 원전건설은 없으며, 석탄화력 2기는 가스발전으로 전환되었다. '재생에너지 3020' 계획도 공개되었는데 2030년까지 국가 전력생산의 20%를 태양광과 풍력 등 재생에너지로 채우기 위해 110조원을 투자, 63.8GW 청정에너지 설비를 확보한다는 내용이다. 이에 산업부는 2018년 미래에너지 전환과 재생에너지 3020 달성을 위해 첨단전력 인프라 구축, 분산전원 연관 산업 등에 전년 대비 116억원 증액된 4175억원의 투자를 밝히며 세계 에너지 시장의 흐름에 능동적으로 대응해 나아가기로 했다.

 

 

 

 세계는 지금 4차 산업혁명과 에너지혁명이 동시에 진행 중이며 에너지 분야에서도 디지털화를 촉진하는 ‘에너지 4.0’시대로 진입하고 있다. 에너지 4.0시대에는 에너지인터넷(IoE)을 통해 AMI, 수요반응, 에너지 프로슈머, 전력 소비와 저장 매체로서 그리드에 연결되는 전기자동차, 다양한 분산 에너지원과 에너지저장, 그리고 배전망 관리와 같은 에너지 분야의 핵심요소들이 능동적으로 통합 연계될 수 있다. 즉, 전기와 정보통신기술(ICT)을 활용해 전력망을 지능화하면 고품질의 전력서비스를 보다 효율적이고 투명하게 제공해 에너지이용 효율을 극대화할 수 있다. 국내기업들이 글로벌 시장을 선점하기 위해서는 기술개발 측면에서 지속적인 R&D투자도 중요하지만,  IoE 기반의 제품과 서비스를 연계한 킬러 애플리케이션과 비즈니스 플랫폼 모델 개발이 급선무이다.

 

 

 

 이에 본원 R&D정보센터에서는 4차 산업혁명 시대에 에너지산업의 잠재력을 높이는데 도움이 되고자 「에너지 4.0시대 기술별 최신 동향분석 -IoT·AI·빅데이터·3D프린팅·에너지효율화」를 발간하였다. 본서 1편에서는 미래에너지에 대한 전 세계적 정책동향과 주요 현황을 수록하였고, 2편에서는 기술 분야별 에너지효율화에 대한 연구동향과 활용사례분석을 수록 하였으며, 마지막 3편에서는 ‘에너지4.0’ 기술혁신 측면에서 IoT, CPS, 3D프린팅, 인공지능/빅데이터를 활용한 에너지신산업 동향과 최근 각광받고 있는 분산발전 주요사례를 수록하였다. 모쪼록 본서가 학계·연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

 

제 1편 미래 에너지정책과 신재생에너지 현황분석
제 1장 국내외 에너지정책 현황과 원자력산업 동향
1. 국내외 에너지구조 현황과 정책동향
1) 국내
(1) 신정부의 에너지 정책
가. 친환경 미래에너지 발굴·육성
나. 미세먼지 걱정 없는 쾌적한 대기환경 조성
다. 탈원전 정책으로 안정하고 깨끗한 에너지로 전환
라. 신기후체제에 대한 견실한 이행체계 구축
(2) 제8차 전력수급기본계획
가. 8차 전력수급기본계획 초안
나. 전기차 보급 영향 제한적
(3) 신재생 에너지 확대 영향
가. 신재생 3020, 투자 촉진 매커니즘 필요
나. 수요반응(Demand Side Response)
다. 신재생 확대와 계통안정
라. 전력시장 변화 전망
2) 국외
(1) 독일 에너지전환 정책
가. 독일 에너지 정책 변화 추이
나. 에너지전환 정책의 주요 성과
다. 에너지전환 정책의 딜레마
라. 에너지전환 정책의 개선방향
(2) 영국 스마트 에너지(전력) 혁명
가. 에너지효율성, 에너지 및 전력 관련 최근 동향
나. 영국 스마트 에너지(전력) 혁명의 추진 전략
(3) 미국 신행정부의 에너지 및 기후정책 변화
가. 미국최우선에너지계획
A) 미국 내 화석연료 개발 확대와 에너지독립 추구
B) 에너지산업 관련 규제 해소
C) 에너지정책과 환경정책의 동반추진
나. 에너지분야 행정명령 등 대통령 직권 조치와 의미
A) 에너지독립과 경제성장에 관한 행정명령
B) 에너지인프라와 관련한 직권조치
다. 에너지 관련 연방정부 부처 인선 및 예산안
A) 에너지관련 부처 인선
B) 에너지관련 주요 부처 예산안
(4) 러시아 ‘에너지전략 2035’ 추진동향
가. ‘에너지전략 2035’
나. 러시아 원유 및 가스 발전 전략
(5) 일본 에너지 정책 전망
가. 전력 · 가스시장 자유화
나. 원전 재가동 및 해외 수출 가속화
다. 기후변화정책
라. 재생에너지 지원제도 개편
마. 정유업계 재편
바. 안정적인 해외 자원 확보
(6) 중국 에너지믹스 개편과 석탄의존도 감축정책
가. 중국 에너지정책 방향
나. 중국의 주요 에너지계획
다. 석탄의존도 감축정책
A) 석탄의존도 감축 배경 및 13.5계획의 석탄산업 구조조정 계획
B) 발전부문 전원구성 개편 및 규제 강화(전력부분 13.5계획)
2. 주요국 원자력산업현황과 탈원전(탈핵) 대응방안
1) 국내 원자력산업 주요현황
(1) 국내 핵발전 현황
(2) 국내 원전관리 현황
가. 후쿠시마 사고 이전의 중대사고 규제
나. 후쿠시마 사고 후속조치
A) 후쿠시마 후속조치
B) 문제점
다. 사고관리계획서의 제출
A) 원자력안전법의 개정 (2015.6.22.)
B) 사고관리계획서의 주요 내용
라. 문제점
(3) 국내 원전 주요 고려사항
가. 국제 동향
나. 국민 수용성
다. 기술 현황
(4) 국내 원전 안전설비 보강 방안
가. 심층방어
나. 다중방벽의 보호
A) 핵연료
B) 원자로용기
C) 격납건물
다. 핵심대응설비 보완
A) 핵연료 비상냉각수 주입
B) 격납건물 비상살수
C) 소내 비상대응 시설
D) 비상전원 설비
E) 종합평가
(5) 정부의 선택과 탈핵의 경로
가. 국내 현황
나. 신고리 5·6호기 건설 재개 방침과 에너지전환(탈원전) 로드맵 확정
2) 국가별 원자력 주요동향
(1) 원전 확대 또는 유지 국가
가. 미국
A) 의회 입법 활동
B) 미국 에너지부 동향
C) 예산
D) 웨스팅하우스社 파산보호 신청
E) 원전 조기 폐로
F) 유카마운틴 프로젝트
나. 프랑스
A) 신정부 출범과 원자력 정책
B) 원자력안전 규제
다. 영국
라. 일본
A) 가동 중 원전 현황
B) 재가동 원전 현황
C) 신규 원전 현황
D) 향후 원전 용량 추정치
마. 중국
A) 원전 가동 현황
B) 산업체 합병
(2) 축소 또는 폐지 국가
가. 스위스
나. 독일
A) 독일의 탈원전 정책
B) 탈원전 정책의 영향
다. 대만
(3) 기타
가. 남아프리카공화국
나. IAEA
다. 사우디아라비아
라. 아르헨티나
마. 인도
제 2장 국내외 신재생에너지 주요현황
1. 미래사회 에너지 혁신전망
1) 미래 에너지 이용개발 환경
(1) 에너지 수요량의 지속적 증가
(2) 신기후체제 발효에 따른 저탄소 및 저소비 에너지시대 개막
(3) 과학기술혁신으로 에너지시스템의 경쟁구조 변화
2) 미래 에너지 혁신 방향
(1) 단기 전망
(2) 중장기 전망
2. 국가별 신재생에너지 산업 주요이슈와 지원제도 동향
1) 한국
(1) 신재생에너지 중심 에너지정책
가. 국내 신재생에너지 보급 확대
나. 신재생 3020 이행계획
(2) 신재생 3020 정책 방향성
가. 민간자본 유치
나. FIT 재도입 및 발전원별 일부 REC 가중치 상향
다. 계획입지제도 도입
라. 연구개발을 통한 신규 복합 단지 조성 및 투자 비용 절감
마. 제도변경
바. 신재생에너지 공급자의 의무 확대
2) 미국
(1) 트럼프 행정부 이후 정책 리스크 확대
3) 중국
(1) 신규 발전소 설치 제한 및 보조금 축소
4) 일본
(1) FIT제도 개선 배경
(2) FIT제도 개선 내용
가. 인가제도 개선
나. 효율적이고 균형 잡힌 재생에너지 전원 개발
다. 향후 FIT제도 개선 방향성
5) EU
(1) 신재생에너지 보급･확대 목표
가. EU의 신재생에너지 공급목표
나. EU의 신재생에너지 보급 확대를 위한 법적 체계
다. EU 의회･집행위원회 역할 및 결정의 구속력
라. 주요 EU국가의 신재생에너지 공급목표
(2) 신재생에너지 보급 촉진 지원제도 유형
(3) 독일의 신재생에너지 지원제도
가. 발전차액지원제도(FIT)
나. FIP(Feed-in Premium)제도
다. 직접 거래제도
라. 기술개발 지원정책 및 조세･재정정책(ITC 및 PTC 등)
(4) 프랑스의 신재생에너지 지원제도
가. 프랑스의 FIT 및 FIP 제도 유형
나. 프랑스 FIT 및 FIP 적용 대상
다. 기술개발 지원정책 및 조세･재정정책(ITC 및 PTC 등)
(5) 영국의 신재생에너지 지원제도
가. 재생에너지 공급의무제도(Renewable Obligation, RO)
나. 장기차액거래 제도(Contract for Difference, CfD)
다. 영국의 FIT제도
라. 기술개발 지원정책 및 조세･재정정책(ITC 및 PTC 등)
(6) 스웨덴의 신재생에너지 지원제도
가. 전력인증제도(Electricity Certificate System)
나. 국가 간 전력시장 연계
다. 기술개발 지원정책 및 조세･재정정책(ITC 및 PTC 등)
6) 아세안
(1) ASEAN의 신재생에너지 보급･확대 목표
가. ASEAN의 REmap 목표 및 신재생에너지 기여도 전망
나. 발전부문 전원구성
다. 산업 및 빌딩부문
라. 수송부문
(2) ASEAN 국가의 신재생에너지 활용 목표 및 지원제도
가. ASEAN 회원국별 신재생에너지 보급･확대 목표
나. ASEAN 국가별 신재생에너지 지원제도
A) 태국
B) 인도네시아
C) 말레이시아
D) 필리핀
E) 베트남
3. 수소에너지 산업 주요동향
1) 수소에너지의 가치사슬 및 산업전망
(1) 수소에너지 가치사슬 구조
(2) 수소에너지의 전망
2) 주요국의 수소산업 현황 및 발전전략
(1) 미국
(2) 독일
(3) 일본
(4) 한국
가. 국내 수소산업의 현황분석
A) 연료전지
B) FCEV
C) 인프라
나. 국내 수소산업의 발전전략
3) 국내외 수소에너지 시장동향 및 전망
4) 수소에너지 기술개발현황 및 보급현황
(1) 미국
가. 기술개발 현황
나. 보급현황
(2) 일본
가. 기술개발 현황
나. 보급현황
(3) 독일
가. 기술개발 현황
나. 보급현황
(4) 영국
(5) 한국
가. 기술개발 현황
A) 미래창조과학부 사업
B) 산업통상자원부 수소연료전지사업단 및 한국에너지기술평가원
C) 원자력 수소사업
D) 해양과학기술원(KIOST), 한국해양과학기술진흥원(KIMST)
E) 산업체 및 지자체
나. 보급현황
5) 수소에너지 표준화 동향
4. 풍력발전 산업 주요동향
1) 풍력발전 효율성
(1) 경제성
(2) 효율성
2) 국내외 기술개발 현황 및 업체동향
(1) 풍력 로터허브
가. 기술개발 트렌드
A) 제품의 고신뢰성의 요구
B) 정밀가공장비의 대형화
C) 경량화 및 구조설계기술
D) 가격경쟁력확보 및 중형풍력터빈 기술요구
나. 해외업체 기술개발동향
다. 국내업체 기술개발동향
라. 기술인프라 현황
(2) 소형풍력발전기
가. 기술개발 트렌드
A) 상업발전용 소형 풍력터빈 기술 및 저가화
B) 소형 풍력터빈의 독립형기술 및 융복합기술
C) 소형 풍력 최적화 엔지니어링 기술개발
나. 해외업체 기술개발동향
다. 국내업체 기술개발동향
라. 기술인프라 현황
(3) 해상풍력발전
가. 국외 기술개발동향
A) 유럽 해상풍력발전 현황
B) 그 외 국가 해상풍력발전 현황
나. 국내 기술개발동향
3) 국내외 풍력산업 현황
(1) 세계 산업 현황
(2) 국내 풍력산업 동향
4) 국내외 풍력산업 시장동향과 전망
(1) 세계 시장
(2) 국내 시장
5. 태양광발전 산업 주요동향
1) 태양광발전 기술개발 동향
(1) 태양광 기술개발의 필요성
(2) 기술개발 트렌드
가. 태양광 발전시스템
A) 독립계통형 태양광 모듈 어레이 최적화 설계 기술
B) 고효율화 태양전지 전력변환 제어시스템
C) 태양광발전시스템의 전력변환기기의 국산화
D) 지역 및 환경 맞춤형 태양광발전시스템 발굴
나. 태양광 공정장비
A) 저가격화(cost down) 태양전지 제조 장비
B) 태양광 공정장비 국산화
C) 관련 반도체, 디스플레이 등 우수한 기술 활용 가능
(3) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외업체동향
나. 국내업체동향
(4) 국내 기술 인프라현황
(5) 페로브스카이트 태양전지 핵심기술 동향
가. 고효율화 기술
나. 소자구조 기술
A) 감응형 구조 (Sensitized Structure)
B) 메조 구조 (Meso-Superstructure)
C) 이중층 구조 (Bi-layer structure)
D) p-i-n 소자 구조
다. 박막 제어기술
라. 페로브스카이트 광흡수층 물질제어 기술
마. 안정성 확보기술
A) 수분 안정성
B) 광 안정성
C) 열 안정성
바. 대면적화 기술
사. 친환경 소재기술
아. 플렉서블화 기술
3) 국내외 태양광산업 동향
(1) 세계 태양광시장 동향
가. 중국
나. 미국
다. 신흥시장
(2) 태양광 제품 가격 동향
가. 폴리실리콘
나. 웨이퍼 & 태양전지
다. 모듈
(3) 태양광 발전단가
가. 미국
나. 영국
다. 독일
라. 중국
마. 인도
(4) 국내 태양광산업 동향
(5) 중장기 태양광 시장전망
6. 주요국 신재생에너지 관련 특허동향 분석
1) 특허청별 출원 동향
2) 기술 경쟁력 동향
(1) 전체 관점
(2) 한국 관점
3) 기술별 주요 출원인 점유율 분석
(1) 신재생에너지 분야 주요출원인별 보유특허 포트폴리오 현황
(2) 신재생에너지 분야의 구간별 출원동향
(3) 신재생에너지 분야 상위 출원인별 출원동향
(4) 신재생에너지 분야 한국출원인 현황

 

 

 

제 2편 에너지효율화 분야별 동향분석
제 1장 국내외 에너지효율화 정책 및 소재산업 동향
1. 세계 에너지효율 주요동향
1) 세계 에너지효율 현황
(1) 최근 에너지효율 동향
(2) 부문별 에너지원단위 개선 성과
2) 에너지효율 개선 성과의 요인
(1) 국내외 에너지 효율 정책
가. 한국
A) 에너지기본계획
B) 에너지기술개발 계획
C) 에너지이용 합리화 기본계획
나. 미국
A) Building America
B) Solid-state Lighting(SSL) Research and Development
C) Advanced Manufacturing Office(AMO)
다. 일본
A) New Sunshine Project
B) Cool Earth 50 프로그램
C) Energy Conservation Technology Strategy(ECTS)
라. EU
A) Strategic Energy Technology Plan
B) Energy Efficiency Directive(EED)
C) 2030 Energy Strategy
(2) 에너지효율 규제
가. 수송부문
나. 건물부문
다. 산업부문
3) 국내외 에너지 효율 R&D 투자동향 및 시장진화 방향
(1) 주요국 R&D 투자 지출 동향 및 비교
(2) 부문별･기술별 주요국 에너지 효율 R&D 지출 현황
가. 주요국의 부문별 에너지 효율 R&D 현황
나. 주요국의 세부 기술별 에너지 효율 R&D 현황
(3) 세계 에너지효율 시장 투자 증가
(4) 에너지효율 시장 다각화
4) 세계 에너지효율 분야별 전망
(1) 에너지효율 잠재량
(2) 부문별 에너지효율 전망
가. 건물부문
나. 수송부문
다. 산업부문
(3) CO2 감축량
(4) 투자
5) 국내 에너지효율 시장(Energy Efficiency) 시범사업
(1) 사업목적
(2) 사업개요
가. 사업 대상
나. 사업규모 및 분야
다. 사업분야
(3) 사업절차
(4) 사업구도(안)
(5) 사업계약 및 투자비 상환
(6) 사업 참여조건
(7) 기본금 및 성과금 지급 기준
가. 지급금액(대기업 기준)
나. 지급금액(대기업 외 사업장 및 계량전송장치 사전설치 사업장 기준)
6) 에너지자원 및 에너지 효율화 관련 특허동향 분석
(1) 특허청별 출원동향
(2) 기술 경쟁력 동향
가. 특허 활동 지표
A) 전체 관점
B) 한국 관점
C) 요약
나. 주요시장 확보 지표
A) 전체 관점
B) 한국 관점
C) 요약
다. 기술별 주요 출원인 점유율 분석
A) 전체관점
B) 한국관점
2. 에너지효율화⦁경량화소재 산업 주요동향
1) 에너지 다소비산업의 재료효율성
(1) 방법론
(2) 에너지 다소비부문의 영향
(3) 정책 제안 및 비용
2) 차세대 석탄화력 발전플랜트 소재 주요동향
(1) 석탄화력 발전플랜트 소재 연구개발 동향
가. 국내 동향
나. 해외 동향
A) 미국
B) 일본
C) 유럽
다. 국내외 선도기관
(2) 산업 및 시장동향
가. 국내 시장규모 및 전망
나. 국내 기업현황
다. 해외 시장규모 및 전망
A) 석탄화력 발전플랜트 시장
B) 내열소재 시장
라. 해외 기업현황
3) 수송기기용 경량화 소재 주요동향
(1) 자동차 경량화 소재 연구개발 동향
가. 국내 기술개발 동향
A) 알루미늄 주조재 및 주조 부품 개발 현황
B) 자동차용 알루미늄 압출재 및 판재 기술 개발 동향
C) 자동차용 마그네슘 압출재 및 판재 기술 개발 동향
D) 자동차 경량화관련 기술 지원현황
나. 해외 자동차 경량화관련 지원 프로그램
A) 미국
B) 일본
C) 유럽
(2) 항공기용 경량소재 연구개발 현황
가. 국내외 기술 개발 동향
나. 항공기용 알루미늄 합금기술
다. 항공기용 타이타늄 합금기술
라. 미래 항공기 개발을 위한 경량소재개발 동향
A) 알루미늄-리튬합금의 개발
B) 초고강도 7XXX계 합금의 개발
C) 초소성 성형용 타이타늄 판재
D) 3D 프린팅을 이용한 타이타늄 부품 제조
(3) 기타 수송기기 경량화 기술동향
가. 철도 차량의 경량화
나. 선박의 경량화
(4) 국내외 선도기관
(5) 산업 및 시장 동향
가. 국내 시장규모 및 전망
나. 국내 기업동향
다. 해외 시장규모 및 전망
라. 해외 기업 동향
4) 핵융합 소재 주요동향
(1) 핵융합 소재 연구개발 동향
가. EU
나. 일본
다. 미국
라. 기타국가(중국, 인도, 한국)
(2) 국내외 선도기관
(3) 산업 및 시장 동향
(4) 미래의 연구방향 및 정책 제언
제 2장 에너지효율화 기술 분야별 주요동향
1. 건물에너지효율화 관련 주요동향
1) 건물에너지관리시스템(BEMS) 기술동향
(1) BEMS 개요와 주요 기술
(2) 기술개발 트렌드
가. BIPV 기술
나. 게이트웨이 및 컨트롤러 제작 기술
다. 데이터 통신기술, 개방형 프로토콜 및 인증체계
라. 건물에너지 서비스 기술
(3) IoT기반의 개방형 BEMS 시스템 기술동향과 설치사례
가. 개방형 IoT 기반의 센서연동 기술동향
나. 개방형 IoT 연동사례
A) 에너지 분야 적용사례
B) 물류 및 자동차 분야 적용사례
다. IoT기반 개방형 BEMS 시스템
A) IoT 기반 개방형 BEMS 시스템의 구조
B) IoT 기반 빌딩환경 모니터링용 센서플랫폼
C) 센서데이터 수집용 Concentrator 시스템
D) REST 서비스 제공을 위한 Mashup 서버개발
(4) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외업체동향
나. 국내업체동향
다. 기술인프라 현황
(5) 건물에너지 정보 네트워킹 및 모니터링기술 특허분석
가. 연도별 출원동향
나. 국가별 출원현황
다. 주요출원인 분석
라. 국내 출원인 동향
(6) 건물에너지관리시스템 표준화 동향
2) 건물에너지관리시스템(BEMS) 시장동향 및 전망
(1) 국내 시장 동향
(2) 해외 시장 동향
(3) BEMS 시장 전망
3) 제로에너지건축물 주요현황
(1) 개요
가. 제로에너지건축물 개념
(2) 제로에너지건축물 국외 동향
가. 유럽연합
나. 미국
다. 일본
(3) 국내 주요사업 내용 및 추진현황
가. 선도형 제로에너지빌딩 시범사업
나. 제로에너지건축물 인증제도
(4) 국내 제로에너지건축물 관련 개선과제
가. 제로에너지건축물 인센티브의 실효성 제고
나. 건축물 에너지성능 인증제도의 차별화
다. 기존 건축물에 대한 제로에너지건축 적용방안 모색
(5) 국내외 제로에너지건축물 시장동향
가. 국내
나. 국외
(6) 제로에너지 빌딩(Net-Zero Energy Building, ZEB)구현 최신설비 시스템 동향
가. ZEB를 위한 어프로치 방법과 디자인 수법
나. 에너지 소비량 삭감을 위한 도입 기술
A) 자연환기의 이용
B) 자연채광 시스템 및 고효율 LED
C) BEMS, 에너지 소비실태의 가시화
D) 퍼스널 공조의 도입
E) 폐열이용 냉난방의 도입
F) 태양광 발전
4) 국내외 공장에너지관리시스템(FEMS) 효율화 현황
(1) FEMS 개념과 중요성
(2) 국내외 FEMS 사례분석
가. 국내사례
나. 해외사례
(3) 국내 에너지절감 관련 현황과 FEMS 시장 전망
(4) 시사점
2. 산업폐열 활용발전 산업 기술동향
1) 산업폐열 활용발전 주요동향
(1) 산업폐열
가. 산업폐열 재활용의 필요성
나. 산업폐열의 유형
다. 산업폐열 활용 유형
A) 폐열을 활용한 발전
B) 지역난방
C) 히트펌프
(2) 산업폐열 활용 발전방식
가. 물-증기발전
나. 유기랭킨 발전(ORC : Organic Rankine Cycle)
다. 초임계 이산화탄소 발전
(3) 산업폐열 활용 발전현황 및 시장
가. 세계시장 및 국가별 동향
A) 미국
B) 일본
C) 유럽
나. 산업폐열 활용 국내 발전현황
(4) 산업폐열 활용 발전시장 확대를 위한 필요 기술
가. 산업폐열 활용 종합엔지니어링 기술
나. 산업폐열 활용 발전시스템 엔지니어링 기술
다. 운영 및 유지보수 기술
(5) 산업폐열 이용 발전계통 설계를 위한 엔지니어링 기술개발
가. 산업폐열 이용 발전기술 비즈니스 모델
나. 산업폐열 이용 발전계통 설계를 위한 엔지니어링 기술개발
2) 고효율 히트펌프 주요동향
(1) 히트펌프 종류
가. 태양열원 히트펌프
나. 지열원 히트펌프
다. 바이오매스 히트펌프
라. 스팀 히트펌프
(2) 히트펌프 산업환경
가. 산업 특징
나. 산업의 구조
다. 경쟁환경
A) 세계현황
B) 국내현황
C) 전후방산업 환경
(3) 기술개발 동향
가. 국내 기술동향
나. 해외 기술동향
다. 주요 업체별 기술개발 동향
A) 해외 업체동향
B) 국내 업체동향
C) 기술인프라 현황
(4) 특허동향
가. 연도별 출원동향
나. 국가별 출원현황
다. 주요출원인 분석
라. 국내 출원인 동향
제 3장 에너지 하베스팅 연구동향과 활용사례
1. 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 연구동향
1) 에너지 하베스팅 기술의 개요
(1) 에너지 하베스팅 기술
(2) 에너지 하베스팅 기술의 장점 및 한계
2. 에너지 하베스팅 기술동향 및 개발사례
1) 압전발전 시스템 기술동향 및 개발사례
(1) 최신연구동향 및 사례
(2) 압전재료 최신연구동향과 활용방안
가. 압전에너지 하베스팅을 통한 심박 조정
나. 생체 모방형 인공 모세포 역할을 하는 청각센서
다. 체내 기관의 움직임을 통한 에너지 하베스팅
2) 마찰전기 에너지하베스팅 기술동향 및 개발사례
(1) 최신연구동향
가. 마찰전기를 이용한 에너지 하베스팅 소자의 다양한 작동 모드
나. 접촉면의 형상에 따른 마찰전기 에너지 하베스팅 소자의 전력 변화
(2) 마찰 전기를 이용한 에너지 하베스팅의 응용사례
가. 마찰 전기를 이용한 파력 에너지 하베스팅 기술
나. 마찰 전기 에너지 하베스팅을 이용한 자가 발전 센서와 건강관리 시스템
3) 열전발전(변환) 시스템 기술동향 및 개발사례
(1) 열전변환 기술
(2) 열전변환 기술의 적용
가. 발전용
나. 신재생에너지 기반 에너지 하베스팅
(3) 열전변환 기술의 필요성
(4) 열전변환 기술 응용현황
가. 열전냉각 응용 현황
A) 열전 냉장고
B) 전자제품 방열
C) 자동차 냉난방 공조
D) 가정용 냉난방 공조
E) 기타
나. 열전발전 응용 현황
A) 에너지 효율 향상
B) 휴대용 전원
C) 융복합 발전
D) 무선통신의 발전
E) 스마트 팩토리 (Smart factory)
(5) 열전소재 및 모듈 연구 현황
가. 저온용(상온~300℃) 열전소재 및 모듈
A) Bi-Te계 열전소재 기술
B) 非 Bi-Te계 열전소재 기술
C) 저온용 열전 모듈 기술
나. 중·고온용 열전소재 및 모듈
A) Skutterudite계 열전소재기술
B) Silicide 계 열전소재기술
C) Half-Heusler계 열전소재 기술
D) PbTe계 열전소재 기술
E) Oxide계 열전소재 기술
F) 중·고온용 열전발전 모듈 기술
(6) 열전소자의 시장동향과 전망
4) 페로플루이드를 이용한 에너지하베스팅 기술동향 및 개발사례
5) 스털링엔진 기술개발동향
3. 에너지 하베스팅 기술의 경제성 비교
4. 에너지하베스팅 시장 동향 및 전망

 

 

 

제 3편 에너지산업 기술혁신 Energy 4.0 동향분석
제 1장 사물인터넷(IoT) 활용기반 에너지산업 주요동향
1. 에너지산업의 4차 산업혁명 이슈
1) 4차 산업혁명 선도산업의 필요성
2) 4차 산업혁명의 특징과 에너지산업의 선도 산업 유망성
(1) 4차 산업혁명의 특징과 선도산업 조건
(2) 전력산업의 유망성
가. 전력산업의 최근 추세와 데이터 시스템 구축의 필수불가결성
나. 우리나라 에너지산업 구조의 강점
3) 에너지산업의 4차 산업혁명 대응 방향
(1) 분산전원 활성화에 초점을 맞춘 시스템의 구축
(2) 추진전략의 주요 방향
(3) 정책과제
4) 에너지 분야의 기술 혁신 : Energy 4.0
2. 사물인터넷(IoT)을 통한 미래에너지산업 주요동향
1) 사물인터넷 주요동향
(1) IoT 실현을 가져온 3개 분야 이노베이션
가. 센서 이노베이션
나. 통신네트워크 이노베이션
다. 컴퓨팅 이노베이션
(2) IoT의 계층구조 및 생태계
가. IoT의 계층 및 기능 구조
A) 센서
B) 통신 네트워크
C) IoT 플랫폼
D) 어플리케이션
나. IoT 관련 주요 플레이어 구성
A) 제품･기기
B) 전자 부품･모듈
C) 통신 네트워크
D) IoT 플랫폼/어플리케이션
(3) 사물인터넷 표준화 동향
(4) 사물인터넷 시장 규모 및 전망
2) 에너지산업의 사물인터넷 활용가치
(1) 사물인터넷의 주요 기능
가. 원격 점검, 자산 추적 및 첨단 제어
나. 예측적 유지보수
(2) 에너지산업부문 사물인터넷 활용 가치
3) 사물인터넷의 에너지활용분야 및 사례
(1) 스마트그리드
가. 스마트미터
A) IoT(Internet of Things : 사물인터넷) 기반 계량 시스템
B) 원격검침 기술의 분류 및 특징
C) 유선식 원격검침기술
D) 무선식 원격검침기술
E) 전력 검침기술
F) 가스 검침기술
G) 수도 검침기술
H) 난방/온수검침기술
I) 주요 제조사별 기술 개발 현황
J) 국내 스마트계량기 기반 통합 원격검침 기술동향
K) 해외 스마트계량기 기반 통합 원격검침 기술동향
나. 수요반응
다. 버추얼파워플랜트(Virtual Power Plant)
라. 신재생에너지 활용
마. 발전·송전부문
(2) 석유·가스
(3) 가정에너지관리
가. 스마트 홈 IoT를 위한 분산형 데이터베이스 아키텍처 관련연구
나. 스마트 홈 IoT 서비스의 구성요소와 데이터
다. 분산 가능성에 따른 데이터 분류와 영역 분할
라. City Area의 분산 데이터베이스
마. City Area RethinkDB 클러스터 구축 정책
(4) 네트워크 조명(connected lighting)
4) 사물인터넷을 통한 에너지산업 발전방향
(1) 사물인터넷의 보안 강화
(2) 빅데이터 활용 역량 강화
(3) 다양한 이해관계자의 시장참여 촉진을 위한 정책 신뢰도 제고
(4) 소비자 수용성 확보
(5) 미래수요 인력 양성
5) 전력 및 에너지 분야 사물인터넷 표준 동향
(1) 관련연구
가. CoAP
나. LWM2M
다. oneM2M
(2) 에너지 IoT 시스템 구성
가. 시스템 구성
나. 시스템 계층 구조
다. 식별자
라. 보안
(3) 에너지 IoT 시스템 호환성 테스트 시나리오
가. 테스트 구성
나. 테스트를 위한 Object 및 Resource
다. 테스트 절차
A) 게이트웨이 리소스 등록 및 조회
B) 디바이스 리소스 등록 및 조회
C) 게이트웨이 리소스 등록 업데이트
D) 디바이스 리소스 등록 업데이트
E) 게이트웨이 리소스 값 주기적 보고
F) 정보조회
6) 전기에너지와 사물인터넷 보안기술 동향
(1) 국내외 사물인터넷 보안기술 동향
(2) 전기에너지 사물인터넷 보안기술 동향
가. AMI 시스템 보안
나. 배전지능화시스템 보안
다. 기기 보안인증 시스템
라. 이상징후감시시스템
제 2장 CPS/3D프린팅 활용 에너지산업 주요동향
1. 사이버물리시스템(CPS) 기술 연구동향
1) 사이버 물리 시스템의 역할
2) 사이버 물리 시스템 서비스 동향
(1) 로봇 및 챗봇을 이용한 고객 응대
(2) 스마트그리드
(3) 교통시스템
3) 사이버 물리 시스템의 향후 개선사항
4) 국외 테스트베드 구축현황
(1) CPS 구조 및 참조모델
가. ISA/IEC-62443
나. NIST SP 800-82
다. NIST CPS Framework
(2) 국외 테스트베드 구축 현황
가. 미국 NSTB(National SCADA Testbed)
나. 미국 NIST ICS Cybersecurity Performance Testbed
다. 유럽 SCADA Lab 테스트베드
라. 일본 CSSC
(3) 국외 테스트베드 기술 연구 동향
가. 테스트베드 구축 분야 및 목적
나. 테스트베드 구성
A) 운영 계층
B) 제어 계층
C) 물리 계층
다. 테스트베드를 활용한 사이버공격 관련 연구
2. 3D프린팅 산업 주요동향과 에너지부문 활용가능성
1) 개요
(1) 정의
(2) 기술의 분류
2) 3D프린팅 기술동향
(1) 최신 개발동향
가. 기술트렌드 및 이슈
나. 신개념 3D 프린터 개발현황
A) 접착제 분사 방식 프린터
B) 복합 가공 방식 프린터
C) 탄소섬유 프린터
D) 100배 빠른 프린터
E) 전기·전자회로 프린터
다. 산업용 3D 프린팅 기술의 진화
(2) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외업체동향
나. 국내업체동향
(3) 국내 3D프린팅 기술 수준 현황
3) 주요 산업의 3D프린팅 활용현황 및 전망
(1) 3D프린팅 활용현황
(2) 주요 산업의 3D프린팅 활용 전망
(3) 3D프린팅 전력·에너지 분야에서의 활용
가. 태양전지의 적층
나. 유연한 태양전지
다. 에너지 솔루션 제공
라. 혁신적 에너지 소자 및 부품
A) 발전용 터빈 핵심 부품
B) 열교환기용 고방열 부품
C) 스마트 금형
D) 전동기용 고효율 코어 부품
E) 차세대 에너지 변환/저장 소자
4) 3D프린팅 특허동향
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원현황
(3) 주요출원인 분석
(4) 국내 출원인 동향
5) 국내외 3D프린팅 표준화동향
(1) 국제 표준화동향
가. ISO TC261(Additive Manufacturing)
A) WG(Working Group) 구성 현황
B) IS(International Standard) 제정 현황
C) ISO TC261 표준화 추진 구조(전략)
나. ASTM F42(Additive Manufacturing)
다. SASAM 프로젝트
라. 적층제조(AM) 관련 국제표준화 단체 및 그룹
A) ISO/TC 61
B) ISO/TC 106
C) ISO/TC 119
D) ISO/TC 172/SC9
E) ISO/TC 184/SC4
F) ISO/IEC JTC1/SC 28
G) IEEE Industry Standard Technology Org. Printer Working Group
H) DICOM
I) 3D PDF Consortium
J) Khronos Group
K) ECMA International
(2) 국내 표준화동향
6) 국내외 3D프린팅 시장동향
(1) 3D프린팅 글로벌 시장규모
(2) 국내 시장현황 및 전망
(3) 3D프린팅 세부 시장동향
가. 산업용 시장
나. 개인용 시장
제 3장 인공지능(AI)/빅데이터 활용 에너지산업 주요동향
1. ICT 융복합 기술분야별 주요동향
1) 인공지능 주요동향
(1) 인공지능의 이해
(2) 국내외 인공지능 기술개발 동향
가. 언어 인지·처리 기술
나. 시각 인지·처리 기술
나. 추론/학습기술
라. 감성 지능
(3) 인공지능 기술 적용 사례
가. 비서 서비스
나. 의료 서비스
다. 헬스케어
라. 자율주행 서비스
마. 지능형 제조업(스마트팩토리)
바. 지능형 감시 서비스
사. 금융업
(4) 국내외 인공지능 투자현황
가. 미국
나. 중국
다. 일본
라. 한국
(5) 인공지능 산업분석(PEST 분석)
가. 정책적 기반
나. 경제적 기반
다. 사회적 기반
라. 기술적 기반
(6) 국내외 인공지능 시장현황
가. 세계 시장
나. 국내 시장
2) 빅데이터 주요동향
(1) 빅데이터 산업동향
가. 산업 특징
나. 산업 구조
다. 경쟁환경
라. 전후방산업 환경
(2) 빅데이터 기술동향
(3) 주요업체별 기술개발동향
가. 해외업체동향
나. 국내업체동향
(4) 빅데이터 특허동향
가. 연도별 출원동향
나. 국가별 출원현황
다. 주요출원인 분석
라. 국내 출원인 동향
(5) 빅데이터 시장현황 및 전망
가. 세계시장
나. 국내시장
2. 국내외 ICT 기반 에너지 빅데이터 인프라 현황
1) 에너지 빅데이터 정의 및 활용가능성
2) 에너지 빅데이터 인프라 현황
(1) 해외 에너지 빅데이터 인프라 현황
가. 미국 그린버튼(Green Button)
나. 영국 DCC(Data Communications Company)
다. 일본 대규모 HEMS 정보기반정비사업
라. 중국 Green Horizon
(2) 국내 에너지 빅데이터 인프라 현황
가. 전력 빅데이터 센터(공공)
나. 민간 에너지미터 데이터
3. 국내외 전력회사 빅데이터/디지털화 추진동향
1) 국외 동향
(1) ABB
(2) 지멘스
(3) 제너럴일렉트릭
(4) Exelon
(5) Con Edison
(6) E.ON, RWE, Engie
(7) 빅데이터 적용 원자력발전소 동향
(8) 비에너지기업의 전력산업 플레이어
2) 국내 동향
(1) 한전, 인공지능 기반 전력R&D 통합 플랫폼 구축 착수
(2) GE, 한전과 빛가람 에너지 밸리 내 HVDC 전력산업 인프라 구축 협약 체결
(3) 전력분야 드론 활용사례
4. 통신업체 인공지능 빅데이터 에너지플랫폼 사업동향
1) 배경
2) 클라우드와 이종 데이터
3) 통신사업자별 에너지 플랫폼 사업 전략 비교
5. 국내외 에너지수요관리 주요동향과 빅데이터 활용방안
1) 국내외 에너지수요관리 산업 기술동향
(1) 개요
(2) 산업동향
가. 이슈
A) 환경오염 문제로 인한 에너지 규제 강화
B) 기존 전력시스템의 한계
C) 수용가의 직류 가전기기 증가 및 분산전원 연계 증가
D) 수용가의 직류 가전기기 증가 및 분산전원 연계 증가
E) 전 세계 송배전 설비 교체 수요 증가 및 스마트그리드 산업 투자 확대
(3) 핵심 플레이어 동향
가. 유럽
나. 중국
다. 한국
(4) 기술동향
가. 신·재생에너지 지능형 전력망의 전기자동차 충전 시스템 적용 추세
나. DC배전 분야의 기술개발 활발
다. AC 마이크로그리드 대비 각광받는 DC 마이크로그리드
2) 국내외 수요자원시장 동향
(1) 수요자원시장 개요
(2) 주요 국가별 현황 비교
가. 미국
A) PJM
B) ISO-NE
C) ERCOT
나. 캐나다
A) ontario
B) Alberta
다. 유럽
A) 영국
B) 프랑스
C) 벨기에
D) 싱가폴
(3) 국내 수요자원시장 동향
가. 개념과 도입배경
나. 운영방법과 성과
3) 국내 에너지 수요관리부문 빅데이터 활용방안
(1) 일반적인 빅데이터 활용 프로세스
(2) 에너지 수요관리정책의 효과분석 및 정확성제고
(3) 에너지소비통계 작성
4) 국내 인공지능/빅데이터 기반 에너지수요관리 적용 최신사례
(1) 광주과학기술원
(2) LS산전
(3) 포스코ICT
(4) 'KT-MEG센터(에너지관제센터)'
제 4장 국내외 분산발전 주요동향과 구축사례
1. 분산발전 및 분산자원 중개 기술 시장동향
1) 분산발전의 중요성
(1) 기술개발의 중요성
(2) 분산발전의 정의
(3) 소규모 분산자원 중개 기술 범위
2) 기술개발 동향 및 최신 트렌드
(1) E-프로슈머 인프라 기술
가. 에너지프로슈머 등장 및 의의
나. 개인 간 거래 기반 주요국 동향
A) 독일
B) 일본
C) 미국
다. 에너지협동조합 기반 주요국 동향
A) 영국
B) 한국
C) 미국
D) 독일
라. 국내 에너지 프로슈머 사업의 동향
A) 프로슈머 이웃 간 전력거래 실증사업
B) 소규모 전력중개 사업
(2) 수요자원 거래플랫폼
(3) 다양한 에너지원의 활용
(4) IT 환경
3) 주요업체별 기술개발동향
(1) 해외업체동향
(2) 국내업체동향
가. LG
나. 한국전력공사
다. 한화큐셀
라. SK그룹
4) 특허동향
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 출원현황
(3) 주요출원인 분석
(4) 국내 출원인 동향
5) 분산자원 발전분야 시장동향 및 전망
(1) 세계시장
(2) 국내시장
2. 마이크로그리드 산업동향
1) 마이크로그리드 기술현황
(1) 마이크로그리드 개요
가. 정의
나. 유형
(2) 마이크로그리드 주요기술
2) 국내외 마이크로그리드 동향
(1) 국내동향
가. 울릉도
나. 나주시 농공산단
다. 서울대학교 캠퍼스
(2) 해외동향
가. 미국
나. EU
A) Grid 4 EU
B) NiceGrid 마이크로그리드 프로젝트 (Utility Microgrid)
C) IssyGrid (City Microgrid)
D) Reflexe (Industrial VPP and Microgrid)
다. 일본
A) 스마트 커뮤니티 마이크로그리드
B) 미·일 공동 하와이 마우이섬 실증 사업
C) 일본 나고야 츄부 대학교 (中部大學) 마이크로그리드
D) 오키나와 전력의 난도 10개 섬 마이크로그리드 실증사업
라. 중국
마. 인도
바. 브라질
사. 러시아
3) 글로벌 마이크로그리드 시장동향
3. 에너지 클라우드 등장과 전력산업 환경변화
1) 에너지 클라우드 출현의 배경과 특징
2) 에너지 클라우드의 전환에 따른 트렌드
3) 에너지 클라우드에 대한 유틸리티의 대응방안
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