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목차
요약 12
제1장 사업 개요 및 조사방법 83
제1절 사업 개요 83
1. 사업 추진배경 및 경위 84
2. 사업 목적 및 내용 87
제2절 조사방법 90
1. 사업의 특징 90
2. 항목별 조사방법 90
제2장 기초자료 분석 94
제1절 발전플랜트의 개념 94
1. 발전플랜트의 정의 및 범위 94
제2절 초임계 CO₂ 발전시스템 및 연구동향 97
1. 초임계 CO₂ 발전기술의 정의 97
2. 초임계 CO₂ 발전기술의 특징 100
3. 초임계 CO₂ 발전시스템의 연구동향 108
4. 초임계 CO₂ 발전시스템의 산업동향 115
제3장 기술적 타당성 분석 120
제1절 기술개발계획의 적절성 120
1. 기획과정의 적절성 120
2. 사업목표의 적절성 130
3. 구성 및 내용의 적절성 143
제2절 기술개발 성공가능성 152
1. 기술추세 분석 152
2. 기술수준 분석 167
제3절 기존 사업과의 중복성 182
1. 사업수준의 중복성 182
2. 과제수준의 중복성 183
제4장 정책적 타당성 분석 186
제1절 정책의 일관성 및 추진체제 186
1. 상위계획과의 부합성 186
2. 사업 추진체제 및 추진의지 196
제2절 사업 추진상의 위험요인 202
1. 재원조달 가능성 202
2. 법·제도적 위험요인 207
제5장 경제적 타당성 분석 216
제1절 비용 추정 216
1. 개요 216
2. 연구개발사업비의 적절성 219
3. 시설 구축비용의 적정성 225
4. 10MW 실증시스템 구축비용 주관부처와 연구진 검토 결과 비교 236
5. 총사업비 및 총비용 추정 242
제2절 편익 추정 245
1. 사업계획서 편익 검토 245
2. 편익 추정의 기본방향 246
3. 편익 추정 결과 254
제3절 경제성 분석 256
제6장 종합분석 및 결론 257
제1절 AHP를 이용한 종합분석 257
1. AHP 기법을 활용한 종합분석의 개요 257
2. 종합평가 결과 258
제2절 결론 및 정책제언 263
1. 결론 263
2. 정책 제언 266
참고문헌 267
부록 273
부록 1. 종합평가를 위한 AHP 설문지 275
부록 2. 특허 검색식 및 핵심특허목록 287
〈표 1-1〉 발전방식에 따른 비교 85
〈표 1-2〉 동 사업 목표의 세부사항 88
〈표 1-3〉 동 사업의 사업내용 및 총사업비, 국고, 민자 규모 89
〈표 2-1〉 국내 에너지원별 발전설비 현황 (2013.12 기준) 94
〈표 2-2〉 쉘-튜브형 열교환기와 PCHE 열교환기의 크기 비교 105
〈표 2-3〉 초임계 CO₂ 발전기술 미국 기술개발 현황 111
〈표 2-4〉 초임계 CO₂ 발전기술 국내 기술개발 현황 114
〈표 2-5〉 초임계 CO₂ 발전기술 국내 민간 R&D 역량 119
〈표 3-1〉 기획연구진(추진단) 구성 121
〈표 3-2〉 세부과제 내 핵심기술, 구성기술 도출결과 123
〈표 3-3〉 기술수요조사 응답자 구성 126
〈표 3-4〉 과제선정 평가항목 127
〈표 3-5〉 동 사업 연구범위 기획절차 128
〈표 3-6〉 사업목표의 적절성 평가질문 구성 130
〈표 3-7〉 주관부처가 제시한 사업계획서에 기반한 논리모형 131
〈표 3-8〉 국내 전력수급 현황 132
〈표 3-9〉 사업계획서에서 제시한 동 사업의 비전 및 목표 133
〈표 3-10〉 동 사업의 세부과제별 시장진입 기술수준 목표 134
〈표 3-11〉 동 사업의 세부과제별 성과지표 134
〈표 3-12〉 동 사업을 통해 진출 가능한 목표시장 및 육성기업 후보 136
〈표 3-13〉 동 사업을 통해 창출 가능한 에너지산업 매출 및 일자리 규모 137
〈표 3-14〉 글로벌 선도기업 육성 후보군 138
〈표 3-15〉 세부과제 내 핵심기술, 구성기술 도출결과 및 기술개발전략 140
〈표 3-16〉 구성 및 내용의 적절성의 평가질문 구성 143
〈표 3-17〉 산업플랜트부문의 설계요율의 예시 145
〈표 3-18〉 동 사업의 최종 개발목표 146
〈표 3-19〉 세부과제별, 세세부과제별 목표 설정 및 지표 147
〈표 3-20〉 기술개발 성공가능성의 분석 항목 152
〈표 3-21〉 특허검색 DB 및 검색범위 153
〈표 3-22〉 초임계 CO₂ 발전시스템 특허분석대상 기술 분류 154
〈표 3-23〉 발전 분류별 상대수준 및 격차기간 168
〈표 3-24〉 특허경쟁력 지수별 측정방법 175
〈표 3-25〉 국가별 특허 경쟁력지수 결과(1995~2014) 175
〈표 3-26〉 과거 10년간(1995~2004) 특허 경쟁력지수 결과 176
〈표 3-27〉 최근 10년간(2005~2014) 특허 경쟁력지수 결과 176
〈표 3-28〉 출원인별 전체 시장점유율(CR4) 분석 179
〈표 3-29〉 한국의 시장점유율(CR4) 분석 179
〈표 3-30〉 미국의 시장점유율(CR4) 분석 180
〈표 3-31〉 일본의 시장점유율(CR4) 분석 180
〈표 3-32〉 유럽의 시장점유율(CR4) 분석 180
〈표 3-33〉 허쉬만-허핀달 지수(HHI) 분석결과 181
〈표 3-34〉 동 사업 관련 유사중복 대상 사업 및 과제 184
〈표 4-1〉 상위계획과의 부합성 조사 결과 195
〈표 4-2〉 상위계획과의 부합성 평점 195
〈표 4-3〉 특수목적 법인(SPC) 운영수익 추정 200
〈표 4-4〉 동사업의 전체 투입예산 규모 202
〈표 4-5〉 전력산업기반기금의 연구개발예산 추이 203
〈표 4-6〉 참여기업의 투자예상액 203
〈표 4-7〉 세부기술별 참여 희망기관 204
〈표 4-8〉 사업참여의향서에 근거한 민간기업의 참여정보 및 투자 예상금액 206
〈표 4-9〉 중앙행정기관 및 참여기업의 연구개발비 출연·부담 기준 207
〈표 4-10〉 초임계 CO₂ 발전시스템 기술개발 사업별 WTO규범 합치성 충족 여부에 대한 종합 평가 212
〈표 5-1〉 사업내용별 소요예산 217
〈표 5-2〉 세부과제별 연차별 소요예산 218
〈표 5-3〉 제1세부과제의 세세부과제 연차별 소요예산 219
〈표 5-4〉 초임계 CO₂ 발전시스템 기반기술 분야 유사과제 정부연구비 비교 220
〈표 5-5〉 제2세부과제의 세세부과제 연차별 소요예산 221
〈표 5-6〉 제2세부과제 핵심기기개발 분야 유사과제 정부연구비 비교 222
〈표 5-7〉 용량보정으로 인한 핵심기기 산정 결과 223
〈표 5-8〉 제4세부과제 핵심기기개발 분야 유사과제 정부연구비 비교 224
〈표 5-9〉 초임계 CO₂ 10MW 발전시스템 구축시설 개요 225
〈표 5-10〉 10MW 초임계 CO₂ 발전시스템 실증시설 소요예산 추산표 227
〈표 5-11〉 용지보상비 산정 결과 230
〈표 5-12〉 기자재비 비용 산정 결과 230
〈표 5-13〉 토목공사 비용 산정 결과 231
〈표 5-14〉 건축공사 비용 산정 결과 231
〈표 5-15〉 기계공사 비용 산정 결과 232
〈표 5-16〉 전기공사 비용 산정 결과 233
〈표 5-17〉 산업플랜트부문의 요율 234
〈표 5-18〉 전면 책임감리비 요율 234
〈표 5-19〉 시설부대경비 산정 결과 235
〈표 5-20〉 10MW 실증시스템 시설구축비용 결과비교 237
〈표 5-21〉 10MW급 실증플랜트 총 운영비 산정 결과 240
〈표 5-22〉 10MW 실증시스템 시설구축비용 결과비교 240
〈표 5-23〉 총사업비 추정 242
〈표 5-24〉 총비용 추정 244
〈표 5-25〉 사업주체가 제시한 비용편익 분석 결과 246
〈표 5-26〉 발전열원별 증기터빈 시장규모(발주량) 247
〈표 5-27〉 발전용량별 증기터빈 시장규모 247
〈표 5-28〉 발전열원별 2차계통의 건설단가 비중 248
〈표 5-29〉 발전열원별 증기터빈 시장규모(발주량) 250
〈표 5-30〉 사업기획서와 본 보고서의 편익 계산 차이점 비교 253
〈표 5-31〉 동 사업의 대상시장별 편익(명목가치) 규모 추정 254
〈표 5-32〉 동 사업의 연차별 편익규모 및 총편익 추정 255
〈표 5-33〉 동 사업 비용편익 분석 결과 256
〈표 6-1〉 동 사업의 AHP 평가항목 및 내용 259
〈표 6-2〉 AHP 평가항목별 가중치 261
〈표 6-3〉 동 사업에 대한 AHP 결과 262
〈표 6-4〉 예비타당성조사 결과 265
[그림 1-1] 초임계 CO₂ 발전기술 개념 84
[그림 1-2] 초임계 CO₂ 발전기술의 장점 85
[그림 1-3] 동 사업의 목적 87
[그림 1-4] 사업계획서에 제시된 동 사업의 사업내용의 도식 89
[그림 2-1] 에너지원과 발전방식 95
[그림 2-2] 일반적인 화력 및 원자력 발전방식의 구성 95
[그림 2-3] 증기(vapor power)터빈을 이용한 발전플랜트의 기본구성 96
[그림 2-4] 초임계 CO₂의 기초 물성치 97
[그림 2-5] 초임계 CO₂의 상변화 과정 97
[그림 2-6] 초임계 CO₂의 특성 98
[그림 2-7] 초임계 CO₂ 발전시스템의 작동 원리 100
[그림 2-8] 인쇄기판형 열교환기의 형태 및 내부구성 101
[그림 2-9] 터빈 입구온도에 따른 파워 사이클의 효율 102
[그림 2-10] 열원별 온도 범위에 따른 초임계 CO₂ 전력변환 효율 102
[그림 2-11] 초임계 CO₂ 사이클용 터보기기 wheel의 크기 103
[그림 2-12] Turbo-Alternator 압축기 (125kW급, 75,000rpm) 104
[그림 2-13] 10MW급 증기력 터빈과 초임계 CO₂ 발전용 터빈의 비교 105
[그림 2-14] 미국 에코젠(Echogen) EPS100 모델과 기존 HRSG 시스템과의 크기 비교 106
[그림 2-15] Feher의 150kW 초임계 CO₂ 사이클 발전 시스템 개념도 108
[그림 2-16] 미 해군 원자력 연구소(KAPL) 실험장치 109
[그림 2-17] 샌디아 국립연구소(SNL) 실험장치 및 실험 데이터 110
[그림 2-18] 아르곤국가연구소(ANL) 시스템 설계 및 실험장치 110
[그림 2-19] 한국원자력연구원 초임계 CO₂ 발전시스템 종합실험장치 113
[그림 2-20] 에코젠의 250kW급 초기 테스트 데모 시스템 115
[그림 2-21] 에코젠이 실증 완료한 EPS100(8MW급) 시스템의 개략도 116
[그림 2-22] GE의 초임계 CO₂ 폐열재생 시스템개념 117
[그림 2-23] GE Marine이 개발하여 시판 중인 폐열재생발전시스템 117
[그림 3-1] 기술개발계획의 적절성 평가항목별 의미 120
[그림 3-2] 사업기획 추진체계도 123
[그림 3-3] 미국 에코젠 EPS100 소개 브로셔 타이틀 149
[그림 3-4] 10MW 실증시스템 설계, 제작, 시공, 운전 관점에서 세부과제 간 연계활동 151
[그림 3-5] 실증플랜트 건설-운용 기간과 세부 1, 2, 4과제들과의 연계활동 151
[그림 3-6] 기술 성장단계 모형 153
[그림 3-7] 초임계 CO₂ 발전시스템분야의 전체 동향 155
[그림 3-8] 초임계 CO₂ 발전시스템분야의 시장국별 동향 155
[그림 3-9] 초임계 CO₂ 발전시스템분야 기술성장단계 156
[그림 3-10] 초임계 CO₂ 발전시스템분야 출원 동향 158
[그림 3-11] 초임계 CO₂ 발전시스템분야 출원건수 158
[그림 3-12] 기반기술 분야의 세부기술별 출원동향 및 건수 159
[그림 3-13] 핵심기기의 세부기술별, 연도별 출원건수 160
[그림 3-14] 설계·건설·운영의 세부기술별, 연도별 출원건수 161
[그림 3-15] 주요시장국 내·외국인 특허출원 현황 162
[그림 3-16] 연도별 주요시장국 내·외국인 특허출원 현황 162
[그림 3-17] 중분류 기술의 주요시장국별 특허추세 163
[그림 3-18] 기반기술의 주요시장국별 특허추세 163
[그림 3-19] 핵심기기의 주요시장국별 특허추세 164
[그림 3-20] 설계·건설·운영의 주요시장국별 특허추세 164
[그림 3-21] 특허점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석(중분류) 165
[그림 3-22] 특허점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석(소분류) 166
[그림 3-23] 초임계 CO₂ 발전시스템 주요출원인 분석 결과 169
[그림 3-24] 기반기술의 특허청별 주요출원인 170
[그림 3-25] 핵심기기의 특허청별 주요출원인 170
[그림 3-26] 설계·건설·운영의 특허청별 주요출원인 171
[그림 3-27] 초임계 CO₂ 발전시스템 주요시장국별 주요출원인 172
[그림 3-28] 주요출원인 주요시장국별 역점 및 공백분야 173
[그림 3-29] 지수별 연도 구간별 추이 비교 176
[그림 3-30] 구간별 기술순환주기(TCT) 변화추이 177
[그림 3-31] 세부기술의 구간별 기술순환주기(TCT) 변화추이 177
[그림 3-32] 출원인 국적별 특허활동지수(AI) 결과 178
[그림 4-1] 제3차 과학기술기본계획의 추진전략 및 목표 187
[그림 4-2] 에너지기본계획의 주요 내용 188
[그림 4-3] 제2차 에너지기본계획의 6대 중점과제 189
[그림 4-4] 제7차 전력수급기본계획의 기본방향 190
[그림 4-5] 제6차 산업기술혁신계획의 핵심추진전략 191
[그림 4-6] 제1차 산업융합발전기본계획의 비전과 목표 192
[그림 4-7] 미래성장동력사업계획에 제시된 동 사업의 목표와 추진전략 193
[그림 4-8] 4대 분야 13대 산업엔진 프로젝트 194
[그림 4-9] 동 사업의 추진체계 197
[그림 4-10] 특수목적 법인(SPC) 구조 198
[그림 4-11] 특수목적법인(SPC)의 설립 및 기술개발 결과물의 이전 계획 199
[그림 4-12] 특수목적법인(SPC) 운영 전략 199
[그림 4-13] 실증플랜트 유지/보수/운영 비용 및 소유권 설정 계획 201
[그림 4-14] WTO 보조금협정에 따른 규율대상 보조금의 체크리스트 209
[그림 5-1] 10MW 실증 플랜트 대상부지 226
[그림 5-2] 고정운용비의 정의 및 세부항목 238
[그림 5-3] 변동운영비의 정의 및 세부항목 239
[그림 5-4] 플랜트 고정/변동운영비 추정 요율 239
[그림 5-5] 가스터빈 시장규모 249
[그림 5-6] 가스터빈 복합발전 플랜트 건설비용 250
[그림 5-7] 가스터빈 Class별 시장점유율 추이 251
[그림 6-1] AHP 수행절차 258
[그림 6-2] 동 사업의 예비타당성조사 의사결정 계층구조 259
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