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중소기업 기술로드맵 조회결과

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소형풍력발전기
* 발행 년도 : 2016년
1. 기술로드맵

소형풍력발전기 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위

- 정의 : 국내 신재생에너지 설비 인증관련 법과 설비 인증기관인 한국에너지공단 인증 기준에 의해 회전자 면적 200m2 이하 정격용량 30kW미만을 소형 풍력발전기로서 정의하며 용도상으로 독립전원용 또는 계통연계형으로 구분

- 범위 : 소형 풍력발전기의 핵심부품은 블레이드, 발전기, 전력변환장치 및 연계장치, 지지 타워로 구성

3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망
  • 2014년 말까지 전 세계적으로 누적설치대수가 최소한 945,000대가 설치되었으며 872,000대가 설치되어 7.8% 성장률을 보인 2013년도에 비해 8.3% 증가
  • 전 세계적으로 가장 큰 시장인 중국과 미국의 경우 신규설치대수가 2013년도에 비해 각각 10%와 1%의 성장률을 나타내었고 가장 높은 성장률을 보인 영국은 단지 2% 성장률을 보인 2013년도에 비해 무려 19% 성장하였음
  • 중국은 지속적으로 소형풍력분야를 선도하고 있으며 신규설치대수가 2013년 9,000대에서 2014년에 64,000대를 추가하여 2014년 말까지 누적설치대수가 689,000대에 이르며 누적설치대수에서 전 세계시장의 72%를 점유하고 있음
  • 미국은 신규설치대수에서 2013년 2,700대에서 2014년 1,600대로 감소하였고 총 누적설치대수는 159,300대로 중국다음으로 두 번째로 큰 소형풍력시장이지만 중간용량의 소형풍력시장에서는 중국에 앞서가고 있음
  • 영국의 소형풍력시장은 2012년 11월 도입된 신규 FIT가격 하락정책의 영향으로 2013년에는 불과 500대가 신규로 설치되는데 불과하였지만 2014년에 2,237대의 신규설치가 이루어져 회복세를 보였고 유럽, 중국, 아시아등과 같은 해외시장에 2,614대를 수출하는 성과를 보임
  • 이탈리아에서 2014년에 1,160대가 설치되어 71%의 급속한 성장을 보여고 독일, 캐나다, 일본, 아르헨티나 등 중간크기의 시장에서 8,500대에서 16,000대 정도의 시장이 형성되고 있음
  • 소형풍력터빈 중 수평축풍력터빈이 현재까지 소형풍력 시장의 74%를 차지하고 있으며 18% 정도가 수직축풍력 디자인을 채택하고 있다.
  • 소형풍력시장은 발전차액지원제도(Feed in Tariff)의 시행여부에 따라 시장형성이 크게 영향을 받고 있음
  • 발전차액지원제도를 가장 적극적으로 추진하던 영국의 경우 2013년 12월 기준단가를 대폭 축소함에 따라 시장이 크게 위축된 반면 일본은 후쿠시마원전사고 이후 2015년부터 20kW이하의 제품에 대한 기준단가를 크게 높이고 시장 확대를 도모하고 있음
  • 일본에서 발전차액지원사업을 추진하려면 ClassNK인증을 받아야 하며 현재까지 인증을 받은 모델은 14개이고 대부분 2015~2016년도에 집중되었음
[ 소형풍력발전기 분야의 세계 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억달러, %)
제품 시장현황 및 전망
구분주요품목‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR('13~'15)
세계시장 블레이드 1,740 1,950 2,340 2,714 3,148 3,652 16
발전기 1,160 1,300 1,560 1,797 2,070 2,385 15.2
구동제어계 870 975 1,170 1,357 1,574 1,826 16
지지구조타워 2,030 2,275 2,730 3,167 3,674 4,262 16
중형 풍력 발전 시스템 17,800 20,500 23,600 27,140 31,211 35,893 15
소형 풍력발전기 310 350 400 460 529 607 14.9
합계 (상기6개품목) 23,910 27,350 31,800 36,635 42,204 48,618 15.2
풍력시장 규모 60,000 69,000 79,000 91,000 104,832 120,766 15.2
[ 소형풍력발전기 분야의 국내 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억원, %)
제품 시장현황 및 전망
구분주요품목‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR('13~'15)
국내시장 블레이드 52 63 75 90 108 130 20.1
발전기 35 42 50 60 72 87 20.1
구동제어계 26 32 38 46 55 66 20.1
지지구조타워 61 74 88 106 127 153 20.1
중형 풍력 발전 시스템 520 600 720 865 1,039 1,248 20.1
소형 풍력발전기 9.4 12.2 16 21 27 36 30.7
합계 (상기6개품목) 703 823 987 1,188 1,429 1,719 20
4. 기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • 소형풍력발전기 기술의 지난 7년(‘10~’16) 간 출원동향12)을 살펴보면 2011년 이후로 감소하는 추세를 보임
  • 국가별 출원비중을 살펴보면 미국 37.3%로 최대 출원국으로 소형풍력발전기 기술을 리드하고 있으며, 일본이 28.2%, 한국 26.7%, 유럽 7.8% 순으로 특허 점유
소형풍력발전기 세계동향

(2) 국내동향

  • 국내 출원인 동향을 살펴보면 대기업은 삼성중공업의 출원건수가 가장 높게 나타났으며, 중소기업에서는 주식회사 헵시바의 출원건수가 높게 나타남
  • 기업 이외의 주요출원인을 살펴보면 전자부품연구원, 한국건설기술연구원, 한국해양과학기술원등 연구소/공공기관의 출원이 다수 나타났으며, 대학은 군산대학교, 전북대학교, 인하대학교의 출원이 높은 것으로 분석됨
5. 핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산․학․연 전문가로 구성된 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정
  • 핵심기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성 (10)을 고려하여 평가

[ 소형풍력발전기 분야 핵심기술 ]

핵심요소기술 선정
분류핵심기술개요
소형풍력터빈 부품 및 시스템 설계기술 소형풍력 터빈 최적화기술 소형풍력터빈 핵심요소부품간의 최적화를 통한 최대성능 구현기술
소형풍력 터빈 설계기술 고효율 및 고신뢰성을 갖는 소형풍력터빈 핵심부품및 시스템 설계기술
고효율 저코깅토크 영구자석형 동기식발전기의 개발기술 소형풍력터빈의 초기기동을 높이기 위한발전기코깅토크 저감기술과 고효율 영구자석형 동기식발전기 설계 및 개발기술
진동, 소음방지 및 저감기술 소형풍력터빈 출력시 발생되는 고유진동수 회피기술과 소음 방지 및 저감기술
소형풍력터빈 제어 및 전력변환기술 소형풍력터빈 ESS연계 배터리 충전 및 제어회로장치 풍력터빈의 출력과 제어기능이 탑재된 배터리 Charger와 DC입력을 받는 ESS 연계기술
로터 고속회전제어 기능 포함하는 전력변환장치개발 발전기 demanded torque의 제어를 통한 로터 회전속도 제어기능을 포함한 고효율 전력변환장치 기술
전력변환시스템 소형풍력발전기의 출력을 수용가에 요구에 따라 안정적으로 공급하기 위한 전력변환기술
성능평가기술 소형풍력 터빈 성능평가기술 다양한 형태를 갖는 소형풍력터빈의 출력성능, 내구성, 안전설계, 안전기능 등에 대한 성능평가기술