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기후변화, 위기를 기회로 만드는 일본의 친환경 스타트업

  • 2021-09-08
  • 일본
  • 도쿄무역관
  • 김소정

- 일본 정부, 2030년까지 신재생에너지 비중 대폭 확대 계획 발표 -

- 친환경 에너지분야 스타트업의 연간 자금조달액 3년간 2.7배 증가 -

- 수소 에너지, 차세대 배터리, 인공지능 등 최첨단기술 활용, 에너지 문제 해결 나서 -

 

 

 

일본의 신재생에너지 전력 생산 현황


일본 정부는 지난 20218, 2030년까지 신재생에너지 비중을 36~38%까지 확대하겠다는 목표를 담은 에너지 기본 계획 수정안을 발표했다. 2020년 일본의 전력 구성비는 화력 74.9%, 원자력 4.3%, 신재생에너지 20.8%, 신재생에너지 비중이 2019년(18.5%) 대비 2%p 증가하긴 했으나 여전히 화력에너지가 전체 발전량의 70% 이상을 차지하고 있다. 이번 수정안에 따르면 2030년까지 전체 전력 생산량 중 화력에너지를 41%까지 감소시키고 원자력 20~22%, 신재생에너지 36~38%로 신재생에너지를 최우선적으로 확대 도입하겠다는 방침이다.


2014~2020년 일본의 전력 생산 비중 추이

자료: 일본 환경에너지정책연구소(ISEP)


2020년 일본의 발전원별 전력 구성비

자료: 일본 환경에너지정책연구소(ISEP)


해당 발표 이후 각 산업계에서는 정부의 신재생에너지 도입 확대 목표에 대해 대책이 불명확하고 타당성이 부족하다고 지적하고 있다. 태양광과 풍력은 발전량이 고르지 못해 수급이 불안정하며, 수급이 비교적 안정적인 해상풍력 도입에는 시간이 소요되는 등 신재생에너지의 전면 도입에 난관이 예상된다.


일본의 신재생에너지 업계에 등장한 스타트업


이러한 상황 속에 인공지능(AI), 빅데이터 분석, 차세대 배터리 등의 최첨단 기술을 활용해 신재생에너지가 가진 과제를 해결하려는 일본의 친환경 스타트업이 시장의 주목을 받고 있다. 스타트업 데이터베이스를 운영하는 for Startup사에 따르면 친환경 에너지 분야 스타트업의 2020년 연간 자금조달액(융자 및 회사채에 의한 조달포함) 815억 엔(45개사)에 달했다. 금액 기준으로 2017298억 엔(41개사)으로부터 3년 만에 약 2.7배 증가했다. 같은 시기 전체 산업의 성장률은 1.9배였다. 특히 대기업 출신 경험이 풍부한 인재가 스타트업 창업에 뛰어들면서 대기업 중심이었던 기존의 재생에너지 산업계에 변화를 일으키고 있다.


이산화탄소를 전혀 배출하지 않고 높은 에너지 효율을 내는 신수소에너지의 실용화에 도전하는 '클린플래닛', 기존의 리튬이온 배터리보다 지속시간이 길고 발화위험이 낮은 차세대 배터리를 개발하는 'AC 바이오드', 인공지능을 활용해 전력 수급 불균형 문제 해결에 도전하는 '디지털그리드' 등 친환경 에너지 분야에서 주목받는 일본의 스타트업들을 소개한다.


1) 양자 수소 에너지로 탄소제로 실현을 꿈꾸는 클린플래닛

 - 기업명: 클린플래닛 (Clean Planet)

 - 홈페이지: www.cleanplanet.co.jp

 - 사업 내용: 양자수소 에너지 개발 및 실용화


수소는 재생에너지를 저장·운송할 수 있을 뿐만 아니라 태양광 및 풍력과 더불어 향후 화력 발전이나 원자력 발전을 대체할 새로운 신재생 에너지원으로써 각광을 받고 있다. 2021년 설립된 클린플래닛은 기존의 수소 에너지에 비해 에너지 출력 효율이 좋고 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는 양자 수소 에너지를 개발하는 스타트업이다. 2021 8월 기준 기업가치가 12985000만 엔으로, 일본 스타트업 시가총액 6위의 유니콘 기업이기도 하다. 클린플래닛은 기존 수소 에너지에 비해 수소 1단위당 에너지 출력이 높은 '양자 수소 에너지'의 개발 및 상용화를 통해 전력 비용을 현재의 10분의 1로 절감하는 것을 목표로 하고 있다.


양자 수소 에너지 기술 원리

자료: NEDO 에너지·환경 신기술 선도 프로그램 2017


클린플래닛에 따르면 구리나 니켈 등 가격이 저렴한 금속을 촉매로 수소원자를 융합시켜 발열 반응을 일으키면 에너지 밀도는 가솔린의 1000배 이상에 달한다. 향후 식품이나 의약품 공장의 열원으로의 활용이 예상되며 2025년에는 산업계에 10kW의 발전장치 납입을 추진할 계획이다.  


2) 안정성과 지속성을 동시에 잡은 차세대 배터리 개발 기업 AC 바이오드

 - 기업명: AC 바이오드(AC biode)

 - 홈페이지: www.acbiode.com

 - 사업 내용: 친환경 모빌리티 및 축전용 교류 전지 및 부속 회로 연구 개발

 

리튬이온 배터리는 재생에너지를 저장하는 수단일 뿐만 아니라 전기차(EV) 등의 친환경 모빌리티, 방위산업, 항공·우주 분야에 이르기까지 다방면에 걸쳐 활용된다. 그러나 리튬은 매장량이 적은 희소 자원으로 생산 단가가 높아 아직 보급이 충분히 이루어지지 못하고 있는 상황이다AC 바이오드는 배터리의 제조 단가를 낮추고 에너지 효율은 높인 교류 배터리를 개발하는 기업이. ‘교류 배터리는 직류 대신 교류로 배터리를 충전하고 방전하는 배터리로, 직류인 리튬이온 배터리보다 지속력이 30% 길고 부품 수량도 적어 생산 단가를 낮출 수 있다. 전극 간의 전위가 직류전지보다 낮기 때문에 부담이 적고 발화의 위험성도 낮다.


교류 배터리 기술 원리


자료: AC 바이오드 공식 홈페이지
 

AC 바이오드는 기술력을 인정받아 에너지 분야에서 세계 최대 규모의 벤처캐피털인 네덜란드의 EIT InnoEnergy로부터 일본 기업 최초로 투자 유치에 성공했다. 해당 사는 2021년 이내에 드론형 전지를 개발해 실증 실험을 진행한 후 재생에너지를 저장하기 위한 배터리로써 활용할 것이라고 밝혔다.  

 

3) 인공지능 전력 거래소로 전력 수급 불균형 문제 해결에 나선 디지털그리드

 - 기업명: 디지털그리드(Digital Grid)

 - 홈페이지www.digitalgrid.com

 - 사업 내용: 인공지능 기반 전력 직거래 플랫폼 제공


태양광 등의 재생에너지 공급에는 기후나 일조량 변동에 따른 불안정성으로 인해 전력 생산자와 수요자 간의 전력 거래에 많은 인력과 비용이 투입된다. 그 결과 판매관리비가 과도하게 부풀어 올라 재생에너지로 생산한 전력 가격이 증가하는 악순환이 반복돼 왔다.


디지털그리드는 전력 생산자와 수요자가 자유롭게 전력을 거래할 수 있는 전력 거래소 시스템을 구축해 재생에너지 전력 수급 불균형 문제를 해결하고자 하는 스타트업이다. 해당 사가 개발한 인공지능(AI)이 기상 정보를 분석해 발전량을 예측하고 전력 수요자가 전력을 필요로 하는 시간에 전력을 공급한다. 전력 수급 관리뿐 아니라 고객 대응(CS) 등의 업무까지 AI를 활용해 자동화함으로써 전력 거래 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 디지털그리드에 따르면 자사의 전력 거래 시스템을 활용하면 전력 요금을 최대 30%까지 삭감 가능하다.


디지털그리드의 전력 거래 시스템 구조

자료: 디지털그리드 공식 홈페이지


재생에너지를 낮은 비용에 안정적으로 조달하고자 하는 일본 대기업이 디지털그리드의 기술을 높이 평가해 소니, 교세라, 히타치 제작소 등으로부터 투자를 받는 데 성공했다. 202012월부터 교세라 사택과 사내 시설에서 태양광으로 생산한 전력을 디지털 그리드의 시스템을 통해 요코하마시의 사무소에 공급하는 실증실험을 추진하고 있다. 교세라 관계자는 디지털그리드의 전력거래 시스템 기술에 큰 기대를 건다며 실험 종료 후 기술 도입도 검토하고 있다고 밝혔다. 


재생에너지는 일조량이나 토지의 확보 과제 등으로 인해 전력 생산처와 사용처가 다른 경우가 많다. 입지에 상관없이 안정적인 전력 융통이 이루어지면, 수급 불균형의 차이를 메꾸고 재생에너지 보급 확대의 길이 열릴 수 있다. 디지털 그리드의 비즈니스모델은 지금까지 전력 대기업이나 일본 도매 전력 거래소(JEPX)가 과점해온 전력 거래 시장의 판도를 바꿀 가능성이 있다.


시사점


전 세계적으로 신재생에너지 사업에 대한 투자가 집중되면서 한국도 신재생에너지 분야에서 투자 영역을 넓혀나가고 있다. 2021년 발표된 한국전력 전력통계 속보에 따르면, 한국의 지난해 신재생에너지 설비 용량은 총 20.9GW, 전년대비 약 30% 증가했다. 또한 지난해 10월 정세균 전 국무총리 주재로 열린 2차 수소경제위원회심의에서 2022년부터 수소경제 확대를 위해 전력시장에 수소연료전지로 생산한 전력의 일정량 구매를 의무화하는 것으로 의결됐다.


이런 상황 속 국내에서도 신재생에너지 관련 스타트업이 속속들이 등장해 새로운 에너지 시장 생태계를 창출하고 있다. 전국 곳곳에 흩어진 태양광·풍력 발전소를 하나의 발전소처럼 통합·관리하는 가상 발전소 개발 기업 브이젠’, 발화 위험이 없고 용량이 커 ESS(에너지 저장시스템)에 사용될 수 있는 바나듐 배터리를 개발한 스탠다드에너지’, IT와 인공위성 빅데이터를 활용해 태양광 발전량을 예측하는 해줌등 친환경 에너지 분야에서 혁신적인 기술로 변화를 이끌어가는 스타트업들이 시장에서 큰 주목을 받고 있다.


한편, 아직 실증실험 단계의 기술이 많고 제조 단가나 전력 요금의 절감을 지속적으로 실현할 수 있을지는 미지수다. 환경·에너지 분야의 기술 개발은 초기 투자 비용이 막대하고 실증기간이 장기간 소요되며, 시장의 성장성을 예측하기 어렵기 때문에 지속적인 사업 추진을 위해서는 많은 어려움이 따른다. 스타트업과 대기업 간 접점을 늘려 재생에너지 분야의 오픈 이노베이션을 촉진시켜 진입장벽을 낮추는 한편, 스타트업이 안정적인 재생에너지 인프라로 구축할 때까지 정부에서도 장기적인 관점에서 기업을 지원하는 방안과 제도를 마련할 필요가 있다.



자료: 닛케이신문, 일본 환경 에너지 정책 연구소, 벤처스퀘어, 클린플래닛 등 각 사 홈페이지 참조 KOTRA 도쿄 무역관 자료 종합


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