탄소중립경제로의 길(1): 우리나라 기후테크 현황 및 특징

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탄소중립경제로의 길(1): 우리나라 기후테크 현황 및 특징

등록일2024.12.13조회수529키워드혁신 기후 기업 탄소중립경제담당부서경제연구원저자미시제도연구실 실장 이동원, 과장 성원·이인로·최이슬, 조사역 김동재, 금융통화연구실 과장 정성준, 거시경제연구실 과장 심세리, 부원장 조태형

 기후위기 해결 및 지속가능경제 구축을 위한 국제사회의 요구가 높아지는 가운데 탄소배출이 ‘0’인 탄소중립경제carbon neutral economy로의 전환 과정에서 기후테크climate technologies의 중요성이 부각되고 있다. 기후테크는 온실가스를 감축하고 기후변화에 적응하면서도 경제적 수익을 창출하는 기술이며 탄소중립 전환을 뒷받침하는 핵심요소이다. 기후테크 혁신은 탄소중립경제로의 전환 과정에서 경제활동의 위축을 최소화하고 새로운 성장동력을 창출할 기회를 제공한다.

표 1. 기후테크의 분류

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• 주 : 1)정부의 ｢탄소중립 100대 핵심기술｣(23.5월), 우리나라의 주력 기술분야, 기술 개발의 필요성(주력수출산업 활용, 핵심유망기술 등) 등을 고려하여 선정. 전체 기후테크 기술분야에 대한 세부내용은 IEA(2020)를 참고
• 자료 :IEA(2021)를 재구성

[특징 1] 전체 기후테크 혁신실적은 특허출원건수 기준 세계 3위로 상위권

 특허출원건수를 기준으로 주요국의 기후테크 혁신실적을 비교한 결과, 우리나라는 양적으로는 양호한 모습을 보였다. 미국 특허청에 등록된 특허자료를 분석해 보면, 2011~21년중 우리나라의 기후테크 특허출원건수는 세계 3위로 글로벌 상위 수준이었다. 또한 국가 규모를 고려한 인구 만명당 특허출원건수 기준으로도 우리나라는 1.6건을 기록해 룩셈부르크(3.0건), 일본(2.3건), 스위스(2.2건)에 이어 4위에 올라 상위권을 나타냈다. 뿐만 아니라, 미국 일본 등이 2010년대 초중반 이후 정체되거나 감소세를 보였으나 우리나라는 최근까지도 꾸준히 증가해 왔다.

 또한 기후테크 분야의 혁신실적이 다른 기술분야에 비해 빠르게 증가하며, 전반적으로 기후위기 대응 강화 흐름에 부합하는 모습을 보이고 있다. 국가별로 전체 기술분야 특허출원 중 기후테크가 차지하는 비중을 살펴보면, 10대 선도국 평균은 2001년 2.4%에서 2010년 4.0%로 늘어났다가 2021년에는 3.8%로 소폭 축소되었다. 반면 우리나라는 2001년 1.2%에서 2011년 3.0%, 2021년 5.0%로 꾸준히 확대되는 추세를 보였다.

그림 1. 2011∼21년 기후테크 특허출원건수

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• 주 : 1)미국 특허청 등록특허 기준
• 자료 :미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

그림 2. 국가별 전체 기술분야 특허출원건수 중 기후테크 비중

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• 주 : 1)미국 특허청 등록특허 기준
• 자료 :미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

[특징 2] 특정 기업과 기술에 기후테크 혁신실적이 크게 편중

 우리나라 상위 4개 기업의 기후테크 특허출원 비중은 72.1%(2021년 기준)로, 10대 선도국 평균치인 29.7%를 크게 상회한다.

 기술분야별로도 우리나라의 기후테크 혁신실적은 뚜렷한 편중 현상을 보였다. 2011∼21년 중 기후테크 특허출원건수를 기술분야별로 분석한 결과, ｢에너지 공급 분야｣에서는 재생에너지(7%), ｢에너지 사용여건 조성 분야｣에서는 2차전지(44%), ｢에너지 소비 분야｣에서는 전기차(7%) 및 정보통신기술(ICT, 7%)이 높은 비중을 차지하였다.

 주목할 점은 적극적인 혁신활동 촉진이 필요한 탄소 다배출 주력수출산업과 기후테크 핵심유망기술 분야에서 우리나라의 혁신실적이 크게 저조하다는 것이다. 정유, 화학, 철강 산업은 2023년 기준 통관수출 비중이 각각 8.2%, 7.2%, 5.6%로, 반도체(15.6%)와 자동차(11.2%)에 이어 주력수출산업으로 자리 잡고 있다. 그런데 2022년 기준 전체 산업의 온실가스 배출량에서 이들 산업이 차지하는 비중은 정유 10.6%, 화학 23.2%, 철강 35.5%에 달해 탄소 다배출 산업으로 꼽힌다. 그러나 우리나라는 화학, 정유, 철강 산업의 탄소저감기술이나 탄소 포집·활용·저장 기술CCUS 분야에서 글로벌 특허출원건수 기준 점유율이 여전히 낮은 수준에 머물러 있다.

• 그림 3. 국가별 상위 4개 기업의 기후테크 특허출원건수 비중

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  주 : 1) 미국 특허청 등록특허 기준

  자료 : 미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

• 그림 4. 2011∼21년 기후테크 특허출원건수의 기술분야별 구성비

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  주: 1) 미국 특허청 등록특허 기준

  주: 2) CCUS는 탄소 포집·활용·저장 기술을 의미

  자료 : 미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

• 그림 5. 2011∼21년 기후테크 특허출원건수의 글로벌 점유율

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  주 : 1) 미국 특허청 등록특허 기준

  주: 2) CCUS는 탄소 포집·활용·저장 기술을 의미

  자료 : 미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

[특징 3] 기후테크 혁신의 질적 수준은 미흡

 2011∼21년 중 국가별 기후테크 특허의 질적 평가지표를 비교 분석한 결과, 후속파급력(건당 피인용건수), 창의성, 범용성 등 질적 성과에서 미흡하였다.

 특히, 2차전지, 전기차, 재생에너지 등 주력 기술분야에서도 대부분의 질적 특허평가지표가 10대 선도국(특허출원건수 상위국) 중 하위권에 머물러, 양적 성과에 비해 질적 경쟁력이 크게 부족한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 우리나라의 기후테크 혁신이 새로운 상품이나 시장을 창출하는 파괴적 혁신보다 경쟁기업을 견제하거나 시장점유율을 방어하려는 점진적 혁신에 치중하고 있음을 시사한다.

그림 6. 2011∼21년 10대 선도국별 기후테크 특허의 질적 평가지표

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• 주 : 1)미국 특허청 등록특허 기준,
• 2)기후테크 특허출원건수 기준 상위 10개국,
• 3)건당 피인용건수는 5년 내 기준
• 자료 :미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

그림 7. 2011∼21년 우리나라 주력 기후테크 분야의 질적 특허평가지표

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2차전지

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전기차

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정보통신기술(ICT)

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재생에너지

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• 주 : 1)미국 특허청 등록특허 기준,
• 2)( ) 내는 각 기술분야의 특허출원건수 기준 상위 10개국 중 우리나라의 순위
• 3)인용수는 건당 피인용건수(5년 내)를 의미
• 자료 :미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

탄소중립경제로의 길(2): 과도한 편중과 질적 성과 미흡의 원인과 결과

등록일2024.12.13조회수516키워드기후테크 탄소중립경제 혁신담당부서경제연구원저자미시제도연구실 실장 이동원, 과장 성원·이인로·최이슬, 조사역 김동재, 금융통화연구실 과장 정성준, 거시경제연구실 과장 심세리, 부원장 조태형

전편에서는 우리나라 기후테크 혁신실적이 글로벌 상위권에 속해 있지만 특정 기업과 기술에 편중되었다는 점과 기후테크 혁신실적의 질적 한계를 지적했다.

기후테크 혁신실적이 특정 기업과 기술에 편중되고 질적 성과가 미흡한 데는 ① 중장기적 필요성보다는 단기적 성과가 우선시되고, ② 중장기적 시각의 제도적 유인이 부족하며, ③ 혁신자금 조달여건이 취약한 점과 연관되어 있다.

[원인 1] 중장기적 필요성보다 단기적 성과가 우선시

우리나라 기후테크는 2차전지·전기차·재생에너지 등 이미 상용화 단계에 진입했고 시장 성장세가 견조해 빠른 투자수익 회수를 기대할 수 있는 분야에 집중되었다. 이들 기술분야는 2022년에 기업 기후테크 연구개발비의 65%를 차지한 반면, 핵심유망기술인 CCUS는 1%에 불과했다. 또한 신기술 개발의 학술적 기반이 되는 기초연구에 대한 장기적 투자 부족도 10대 선도국에 못미치는 특허인용건수 등 질적 성과를 낮추는 요인으로 작용했다.

• 그림 1. 주요 기후테크의 기술성숙도
  (2024년 기준)

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  주 : 1) Technology Readiness Level

  자료 : IEA

• 그림 2. 기업 기후테크 연구개발비가 주력 기술산업에 편중

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• 그림 3. 우리나라 기후테크 특허의 건당 학술문헌 인용건수

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  주 : 1) 학술논문, 컨퍼런스 발표자료 등 비특허문헌 인용 건수

  주: 2) 10대 선도국은 기후테크 특허출원건수 기준 상위 10개국 의미

  자료 : 미국 특허청, OECD STI Micro-data Lab, 자체 시산

[원인 2] 중장기적 시각의 기후테크 혁신을 촉진할 제도적 유인이 부족

정부의 R&D 지원과 탄소가격 정책이 중장기적 시각의 기후테크 혁신을 충분히 유도하지 못하고 있다. 정부의 R&D 투자 중 저탄소에너지기술low-carbon energy technology에 대한 비중은 2011년 3.8%에서 2021년 2.9%로 감소했으며, 이는 중국 제외 10대 선도국 중 가장 낮은 수준이다. 또한 탄소세, 탄소배출권 가격, 에너지 소비세(유류세) 등을 포함한 유효탄소가격effective marginal carbon price은 2023년 기준 26.0유로/tCO2로, 10대 선도국 평균(64.7유로/tCO2)의 약 40% 수준에 머물러 있다. 우리나라는 탄소세를 도입하지 않고 2015년부터 배출권거래제를 시행하고 있으나, 2023년 기준 유효탄소가격에서 탄소배출권 가격이 차지하는 비중은 24.9%에 불과하다. 더욱이 대부분의 탄소배출권이 무상으로 할당되어, 기업들이 실질적으로 탄소배출 비용을 부담하지 않는 구조이다.

• 그림 4. 정부의 전체 R&D지출 중 저탄소에너지기술에 대한 비중

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  주 : 1) 2021년 기준

  주: 2) 11∼21년 기후테크 특허출원건수 기준 상위 10개국 중 통계자료가 없는 중국을 제외한 9개국 대상. 미국의 경우 15년 기준 수치

  자료 : IEA, OECD

• 그림 5. 국가별 유효탄소가격
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  주 : 1) 탄소세, 배출권 가격, 에너지 소비세(유류세) 등을 포함

  주: 2) 11∼21년 기후테크 특허출원건수 기준 상위 10개국 대상

  자료 : OECD

• 그림 6. 탄소배출권 무상할당 비중
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  주 : 1) 2021년 기준

  자료 : OECD

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[원인 3] 신생중소기업등의 기후테크 혁신자금 조달여건이 취약

우리나라의 녹색채권 발행규모는 2021년 이후 본격 증가했으며, 2016∼23년 중 GDP 대비 0.30%로, 10대 선도국 평균(0.57%)보다 크게 낮았다.또한 기후테크에 대한 벤처캐피탈 투자 규모도 같은 기간 GDP 대비 0.003%로, 10대 선도국(평균 0.019%) 중 일본에 이어 두 번째로 낮은 수준을 나타냈다.

• 그림 7. 글로벌 녹색채권 발행규모
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  자료 : World Bank Climate Bond Initiative

• 그림 8. 글로벌 기후테크1) 벤처캐피탈 투자규모
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  주 : 1) ｢Energy and green｣ 부문 기준

  자료 : IEA

• 그림 9. 2016∼23년 글로벌 기후테크1)신생벤처기업수의 국가별 구성

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  주 : 1) ｢Energy and green｣ 부문 기준

  자료 : IEA

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기후테크의 ｢선두 개척자｣first mover로 도약하기 위한 혁신정책 방향

➊ 정부의 R&D 지원 강화: 기업이 기술개발 성과를 충분히 보상받을 수 있도록함으로써, R&D 활동이 기후테크 중심으로 전환되도록 ｢유도된 혁신｣induced innovation을 촉진해야 한다. 특히 탄소 다배출 산업의 탄소저감기술과 탄소 포집·활용·저장 기술CCUS 등 개발 필요성이 높은 분야에 대한 지원을 확대해야 한다.

➋ 탄소가격제의 실효성 제고: 탄소배출 기업에 기후위기로 인한 피해비용을 부담하도록 함으로써, 기존에 탄소배출기술의 갱신에 치우친 「왜곡된 혁신」distorted innovation을 탄소저감기술 개발로 전환해야 한다. 탄소가격제로 확보된 세수는 저탄소기술 혁신을 위한 R&D 자금으로 환류되도록 제도를 설계해야 한다. 탄소가격제 실효성 제고는 EU 탄소국경조정제도CBAM 등 외국의 무역규제에 따른 세수 유출 가능성을 완화하는 데 도움이 될 것이다.

➌ 혁신자금 공급여건 확충: 기업이 기술 상용화 이전에 수익을 내지 못하는 「죽음의 계곡」valley of death을 효과적으로 건너갈 수 있도록 혁신자금 공급여건을 확충해야 한다. 이를 위해 투자회수시장secondary market(M&A, IPO 등) 확대, 정부벤처캐피탈의 역할 강화, 단기 투자회수를 지양하는 공공 인내자본patient capital제공 등 벤처캐피탈 투자 활성화 방안을 적극 추진해야 한다.

이러한 정책방안들은 상호보완적이므로 조화롭게 추진함으로써 기후테크 혁신을 효과적으로 촉진할 수 있다. 예를 들어, 탄소가격제는 정부의 R&D 지원 재원을 마련하는 데 기여할 수 있고, 반대로 탄소가격제로 발생하는 세수를 R&D 지원에 활용하면 기업의 반감을 완화하여 탄소가격제의 원활한 운영에 기여할 수 있다.

그림 10. 기후테크 혁신정책 간의 상호보완성

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｢선두 개척자｣first mover 도약으로의 잠재력

OECD 회원국을 대상으로 한 분석 결과, 정부의 R&D 지원 강화, 탄소가격의 실효성 제고, 벤처캐피탈 투자 활성화를 효과적으로 활용하면 우리나라가 기후테크 분야에서 ｢선두 개척자｣first mover로 도약할 수 있는 잠재력이 있는 것으로 나타났다.

기후테크에서 피인용건수로 가중한 특허출원건수는 혁신의 양과 질을 모두 반영한 지표로 볼 수 있는데 우리나라는 세계 7위로 미국 스위스 등 최상위국과 큰 격차를 보였다. 그러나 저탄소에너지기술에 대한 정부의 R&D 지출 비중을 10% 늘리면 8%, 유효탄소가격을 10% 인상하면 14%, 기후테크 벤처캐피탈 투자규모를 10% 확대하면 11% 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과에 비추어 볼 때, 정부 R&D 지원, 탄소가격 인상, 기후테크 벤처캐피탈 투자 모두를 40%씩 확대할 수 있다면 기후테크 혁신성과가 미국이나 스위스 등 최상위국 수준에 이르는 것으로 산출된다.

표 1. 각 정책을 40%씩 강화했을 때의 정책 변수 변화

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• 주 : 1)( ) 내는 10대 선도국 평균 대비 비율을 의미

그림 11. 국가별 피인용건수 가중 특허출원건수

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그림 12. 피인용건수 가중 특허출원건수에 대한 기후테크 혁신정책의 효과

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• 경제전망 핵심이슈·심층연구[24.11월 중장기 심층연구] 탄소중립경제로의 길 : 우리나라 기후테크의 현황과 과제2024.12.12
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