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열병합 발전(Combined Heat and Power, CHP) 시장 개요
본 보고서는 열병합 발전(Combined Heat and Power, CHP) 시장의 규모, 점유율, 주요 기업 및 2025년부터 2030년까지의 성장 동향과 예측을 상세히 분석합니다. 연구 기간은 2020년부터 2030년까지이며, 2025년부터 2030년까지의 예측 데이터와 2020년부터 2023년까지의 과거 데이터를 포함합니다.
1. 시장 개요 및 주요 지표
열병합 발전 시장은 예측 기간 동안 연평균 7.5% 이상의 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 전망됩니다. 시장은 최종 사용자 부문(주거, 상업, 산업 및 공공), 유형(가스 터빈, 증기 터빈 및 기타 유형), 연료 유형(천연가스, 재생에너지 및 기타 연료 유형), 그리고 지역(북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미, 중동 및 아프리카)별로 세분화되어 분석됩니다.
주요 시장 지표는 다음과 같습니다:
* 연구 기간: 2020년 – 2030년
* 예측 데이터 기간: 2025년 – 2030년
* 과거 데이터 기간: 2020년 – 2023년
* 연평균 성장률(CAGR): 7.50% 이상
* 가장 빠르게 성장하는 시장: 북미
* 가장 큰 시장: 아시아 태평양
* 시장 집중도: 중간
2. 주요 시장 동향 및 통찰력
2.1. 천연가스 기반 연료 유형의 상당한 성장 예상
천연가스 산업은 지난 몇 년간 크게 성장했으며, 천연가스 연소는 다른 화석 연료에 비해 상대적으로 깨끗한 공정입니다. 열병합 발전은 특히 주 전력망에서 벗어나 있고 천연가스 연료를 쉽게 구할 수 있는 지역에서 열과 전력에 대한 지속적인 수요가 있는 시설에 매우 유용한 기술입니다.
천연가스 생산 및 관련 인프라에 대한 지원 증가와 천연가스 생산 가격 하락 등의 요인이 예측 기간 동안 CHP 시장에서 천연가스 연료의 성장을 견인할 것으로 예상됩니다.
* 주요 사례:
* 몬태나 대학교 (2021년 11월): 온실가스 배출량을 20% 이상 줄일 것으로 예상되는 새로운 열병합 발전 시설 착공에 들어갔습니다. 이 시설은 천연가스를 사용하여 두 개의 터빈을 통해 전기를 생산하고, 이 과정에서 발생하는 폐열은 캠퍼스 난방용 증기를 만드는 데 사용될 예정입니다.
* 대만 치아헛(Chia Hut) 열병합 발전소 (2021년 10월): 상업 운전을 시작했으며, 제너럴 일렉트릭(General Electric)이 공급한 7HA.02 가스 터빈으로 천연가스를 연료로 사용합니다.
* 미국 콜럼버스 시 잭슨 파이크(Jackson Pike) 공장 (2021년 9월): 3,010만 달러 규모의 열병합 발전 프로젝트가 승인되었습니다. 이 CHP 발전소는 현재 소각되는 폐수 처리 과정에서 발생하는 메탄을 연료로 사용하여 두 개의 증기 발생기를 가동하고, 이를 통해 공장 운영 및 난방에 필요한 전기를 생산할 계획입니다.
이러한 점들을 고려할 때, 천연가스 기반 연료 유형 부문은 예측 기간 동안 상당한 성장을 경험할 것으로 예상됩니다.
2.2. 북미 시장의 지배력 지속 예상
북미 지역은 열병합 발전 시장을 지배해 왔으며, 향후 몇 년간 이러한 지배력을 유지할 것으로 예상됩니다. 미국과 같은 국가의 경제 성장 및 에너지 안보에 있어 신뢰할 수 있고 회복력 있는 전력망은 매우 중요합니다. 이 지역의 전력망이 풍력 및 태양광과 같은 재생에너지원을 점점 더 많이 통합함에 따라, 이러한 간헐적인 발전 특성은 전력 시스템 운영에 어려움을 야기하고 있습니다. 전력 회사 및 기타 시스템 운영자들은 전력망을 안정적이고 안전하게 유지하기 위한 추가 전력에 대한 증가하는 즉각적인 필요성에 직면해 있습니다.
열병합 발전 기술은 제조 시설, 연방 및 기타 정부 시설, 상업용 건물, 기관 시설 및 지역사회가 에너지 비용과 배출량을 줄이고, 더욱 회복력 있고 신뢰할 수 있는 전력 및 열에너지를 제공하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
* 주요 사례:
* 몬태나 대학교 (2021년 11월): 새로운 열병합 발전 시설 착공을 통해 온실가스 배출량을 20% 이상 줄이고 연간 최대 200만 달러를 절약할 것으로 기대하고 있습니다.
* 미국 에너지부(DoE)의 오하이오 주립대학교 지원 (2021년 10월): 오하이오 주립대학교를 10개 연결 커뮤니티(connected community) 중 하나로 선정하여 향후 5년간 420만 달러의 보조금을 지원했습니다. 이 보조금은 105MW 열병합 발전소, 여러 중앙 냉각기 플랜트, 증기 플랜트, 65,000평방피트의 태양광 발전 설비, 29개의 전기차 충전소, 그리고 전력 구매 계약을 통한 50MW의 풍력 에너지 등 에너지 자산에 사용될 예정입니다.
* 캐나다 정부의 투자 (2021년 4월): 브리티시컬럼비아 전역의 9개 지역사회 주도 청정에너지 프로젝트에 840만 캐나다 달러를 투자한다고 발표했으며, 이 중 3개 프로젝트는 새로운 열병합 발전소 건설을 포함합니다.
* 캘리포니아 주 정부의 발전차액지원(FIT) 제도 개정 (2020년): 20MW 미만 CHP 장치 배치를 촉진하기 위해 FIT 제도를 개정했습니다. 이 FIT 가격은 천연가스 가격과 연동되어 일별 및 계절별로 조정됩니다. 캘리포니아는 또한 2030년까지 6.5GW의 새로운 CHP 설비 설치를 목표로 하고 있습니다.
이러한 요인들로 인해 북미 지역은 예측 기간 동안 전 세계 CHP 시장을 지배할 것으로 예상됩니다.
3. 경쟁 환경
열병합 발전 시장은 ‘중간’ 수준으로 분산되어 있습니다. 이 시장의 주요 기업으로는 제너럴 일렉트릭(General Electric Company), 가와사키 중공업(Kawasaki Heavy Industries Ltd), 보쉬 써모테크놀로지(Bosch Thermotechnology GmbH), 피스만 베르케 그룹(Viessmann Werke Group GmbH & Co. KG), 지멘스 에너지(Siemens Energy AG) 등이 있습니다.
4. 최근 산업 동향
* 유럽 위원회 (2021년 11월): 그리스의 22억 7천만 유로 규모의 국가 보조금 제도를 승인했습니다. 이 제도는 재생에너지 및 고효율 열병합 발전소의 전력 생산을 지원하며, 2025년까지 개방되고 보조금은 최대 20년간 지급될 수 있습니다.
* 독일 (2021년 6월): 최신 입찰 라운드에서 57.85MW 규모의 열병합 발전소 프로젝트를 선정했으며, 혁신적인 CHP 용량 부문에서는 25.37MW 규모의 제안이 채택되었습니다.
이 보고서는 복합 열 및 전력(Combined Heat and Power, CHP) 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 연구 범위, 시장 정의 및 연구 가정을 포함한 서론을 시작으로, 보고서는 상세한 연구 방법론과 핵심 요약을 제시합니다.
시장 개요 섹션에서는 2027년까지의 CHP 설치 용량 예측(GW 단위)을 다루며, 최근 동향 및 개발 사항, 정부 정책 및 규제 환경을 분석합니다. 시장 역학은 주요 동인(Drivers)과 제약 요인(Restraints)을 통해 심층적으로 탐구됩니다. 또한, 공급망 분석과 포터의 5가지 경쟁 요인 분석(공급업체 및 소비자의 교섭력, 신규 진입자의 위협, 대체재의 위협, 경쟁 강도)을 통해 시장 구조를 이해하는 데 도움을 줍니다.
시장 세분화는 여러 기준에 따라 이루어집니다.
* 최종 사용자 부문: 상업, 주거, 산업 및 유틸리티로 나뉩니다.
* 유형: 가스 터빈, 증기 터빈 및 기타 유형을 포함합니다.
* 연료 유형: 천연가스, 재생에너지 및 기타 연료 유형으로 구분됩니다.
* 지역: 북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미, 중동 및 아프리카 등 주요 지리적 시장을 분석합니다.
경쟁 환경 섹션에서는 합병 및 인수, 합작 투자, 협력 및 계약 등 주요 시장 참여자들의 전략적 활동을 조명합니다. 또한, 선도 기업들이 채택한 전략과 함께 MAN Diesel & Turbo SE, Centrica PLC, Caterpillar Inc., Mitsubishi Electric Corporation, General Electric Company, Kawasaki Heavy Industries Ltd., Bosch Thermotechnology GmbH, Viessmann Werke Group GmbH & Co. KG, FuelCell Energy Inc., Siemens Energy AG, Wartsila Oyj Abp, ABB Ltd, Aegis Energy Services LLC 등 주요 기업들의 프로필을 상세히 다룹니다.
보고서는 시장 기회와 미래 동향에 대한 통찰력을 제공하며, 특정 섹션 구매 옵션도 안내합니다.
이 보고서에서 다루는 핵심 질문과 답변은 다음과 같습니다.
* 현재 CHP 시장 규모: 예측 기간(2025-2030년) 동안 연평균 성장률(CAGR) 7.5% 이상을 기록할 것으로 예상됩니다.
* 주요 시장 참여자: General Electric Company, Bosch Thermotechnology GmbH, Siemens Energy AG, Kawasaki Heavy Industries Ltd., Viessmann Werke Group GmbH & Co KG 등이 주요 기업입니다.
* 가장 빠르게 성장하는 지역: 북미는 예측 기간(2025-2030년) 동안 가장 높은 CAGR로 성장할 것으로 추정됩니다.
* 가장 큰 시장 점유율을 차지하는 지역: 2025년에는 아시아 태평양 지역이 CHP 시장에서 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것입니다.
* 보고서 커버리지 연도: 과거 시장 규모는 2020년부터 2024년까지, 예측 시장 규모는 2025년부터 2030년까지를 다룹니다.
이 보고서는 2024년 10월 21일에 최종 업데이트되었습니다.
1. 서론
- 1.1 연구 범위
- 1.2 시장 정의
- 1.3 연구 가정
2. 연구 방법론
3. 요약
4. 시장 개요
- 4.1 서론
- 4.2 열병합 발전(CHP) 설치 용량 예측(GW 단위, 2027년까지)
- 4.3 최근 동향 및 발전
- 4.4 정부 정책 및 규제
- 4.5 시장 역학
- 4.5.1 동인
- 4.5.2 제약
- 4.6 공급망 분석
- 4.7 포터의 5가지 경쟁요인 분석
- 4.7.1 공급업체의 교섭력
- 4.7.2 소비자의 교섭력
- 4.7.3 신규 진입자의 위협
- 4.7.4 대체 제품 및 서비스의 위협
- 4.7.5 경쟁 강도
5. 시장 세분화
- 5.1 최종 사용자 부문
- 5.1.1 상업
- 5.1.2 주거
- 5.1.3 산업 및 공공
- 5.2 유형
- 5.2.1 가스 터빈
- 5.2.2 증기 터빈
- 5.2.3 기타 유형
- 5.3 연료 유형
- 5.3.1 천연가스
- 5.3.2 재생에너지
- 5.3.3 기타 연료 유형
- 5.4 지역
- 5.4.1 북미
- 5.4.2 유럽
- 5.4.3 아시아-태평양
- 5.4.4 남미
- 5.4.5 중동 및 아프리카
6. 경쟁 환경
- 6.1 인수 합병, 합작 투자, 협력 및 계약
- 6.2 주요 기업의 전략
- 6.3 기업 프로필
- 6.3.1 MAN Diesel & Turbo SE
- 6.3.2 Centrica PLC
- 6.3.3 Caterpillar Inc.
- 6.3.4 Mitsubishi Electric Corporation
- 6.3.5 General Electric Company
- 6.3.6 Kawasaki Heavy Industries Ltd
- 6.3.7 Bosch Thermotechnology GmbH
- 6.3.8 Viessmann Werke Group GmbH & Co. KG
- 6.3.9 FuelCell Energy Inc.
- 6.3.10 Seimens Energy AG
- 6.3.11 Wartsila Oyj Abp
- 6.3.12 ABB Ltd
- 6.3.13 Aegis Energy Services LLC
- *목록은 전체를 포함하지 않음
7. 시장 기회 및 미래 동향
열병합 발전은 하나의 에너지원에서 전기와 열을 동시에 생산하는 고효율 에너지 시스템을 의미합니다. 이는 Combined Heat and Power (CHP) 또는 Cogeneration으로도 불리며, 발전 과정에서 발생하는 폐열을 단순히 버리지 않고 난방, 온수 공급, 산업용 증기 등 유용한 열에너지로 회수하여 활용함으로써 전체 에너지 효율을 획기적으로 높이는 기술입니다. 일반적인 발전 방식이 연료 에너지의 약 30~40%만을 전기로 전환하고 나머지는 폐열로 버리는 반면, 열병합 발전은 전기와 열을 합쳐 70~90% 이상의 종합 효율을 달성할 수 있어 에너지 절약 및 온실가스 감축에 크게 기여합니다.
열병합 발전의 유형은 규모와 발전 방식에 따라 다양하게 분류됩니다. 규모별로는 대규모 지역난방 및 산업단지용, 중소규모 빌딩 및 공장용, 그리고 주택 및 소규모 상업시설을 위한 마이크로 열병합 등으로 나눌 수 있습니다. 발전 방식별로는 천연가스를 연료로 사용하는 가스터빈 방식이 가장 일반적이며, 배기가스의 폐열을 회수하여 열을 생산합니다. 증기터빈 방식은 보일러에서 연료를 연소시켜 증기를 만들고 이 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산한 후, 저압 증기나 온수를 열원으로 활용합니다. 내연기관 방식은 디젤이나 가스 엔진을 사용하여 전기를 생산하고 엔진의 냉각수 및 배기가스 열을 회수합니다. 이 외에도 가스터빈과 증기터빈을 결합하여 효율을 더욱 높이는 복합사이클 방식 등이 있습니다.
열병합 발전은 다양한 분야에서 폭넓게 활용됩니다. 가장 대표적인 용도는 아파트 단지나 주택가에 난방열과 온수를 공급하는 지역난방 시스템입니다. 또한, 공장이나 산업단지에서는 공정용 증기, 온수, 전력을 동시에 공급하여 생산 효율을 높이고 에너지 비용을 절감하는 데 기여합니다. 병원, 호텔, 백화점, 데이터센터, 대형 빌딩 등 상업용 및 공공용 시설에서는 자체 전력 및 냉난방 공급원으로 활용되어 에너지 자립도를 높이고 안정적인 에너지 공급을 가능하게 합니다. 나아가 농업 분야에서는 온실 난방 및 전력 공급에도 적용되어 농업 생산성 향상에 기여하고 있습니다.
열병합 발전과 관련된 기술들은 지속적으로 발전하고 있으며, 다른 에너지 기술과의 융합을 통해 시너지를 창출하고 있습니다. 고효율의 전기 및 열 생산이 가능한 연료전지는 분산형 전원으로서 열병합 발전과 결합되어 더욱 높은 효율을 달성할 수 있습니다. 생활 폐기물이나 산업 폐기물을 소각하여 발생하는 열을 활용하는 폐기물 에너지화 기술은 열병합 발전과 연계되어 자원 순환 및 에너지 생산의 두 가지 목표를 동시에 달성합니다. 스마트 그리드 및 마이크로 그리드 환경에서는 열병합 발전이 분산 전원으로서 계통 안정화 및 효율 향상에 중요한 역할을 수행합니다. 또한, 생산된 열을 저장하여 필요할 때 공급하는 열 저장 기술, 발전 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 환경 부하를 저감하는 탄소 포집 및 활용(CCUS) 기술, 그리고 인공지능(AI) 및 디지털 트윈 기술을 활용한 운영 최적화 및 예측 유지보수 등도 열병합 발전의 효율성과 지속가능성을 높이는 데 기여하고 있습니다.
열병합 발전 시장은 에너지 효율 증대 요구, 분산 전원 확대, 그리고 정부의 정책적 지원에 힘입어 성장세를 보이고 있습니다. 기후 변화 대응과 탄소 중립 목표 달성을 위한 전 세계적인 노력 속에서 열병합 발전은 고효율, 저탄소 에너지 시스템으로서 그 중요성이 더욱 부각되고 있습니다. 특히, 대규모 중앙 집중식 발전의 한계를 보완하고 송배전 손실을 줄일 수 있는 분산 전원의 필요성이 커지면서 열병합 발전의 역할이 확대되고 있습니다. 다만, 천연가스 등 연료 가격의 변동성과 대기 오염 물질 배출 규제 강화는 시장에 영향을 미치는 요인으로 작용하며, 친환경 연료 및 고효율 기술 도입의 필요성을 증대시키고 있습니다. 국내에서는 지역난방 보급 확대 정책과 맞물려 열병합 발전 설비의 도입이 꾸준히 이루어지고 있습니다.
미래 전망에 있어서 열병합 발전은 친환경 에너지 시스템으로의 전환에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 천연가스 외에 수소, 바이오매스, 암모니아 등 친환경 연료를 활용한 열병합 발전 기술 개발 및 상용화가 가속화될 것입니다. 특히, 수소 경제로의 전환에 발맞춰 수소 연료전지 열병합 발전 및 수소 터빈 열병합 발전 기술은 미래 에너지 시스템의 중요한 축이 될 것으로 예상됩니다. 또한, 마이크로 그리드, 스마트 시티 등 미래 분산형 에너지 시스템의 핵심 요소로서 열병합 발전의 역할은 더욱 확대될 것입니다. 인공지능, 사물 인터넷(IoT), 빅데이터 기술을 활용한 운영 최적화, 예측 유지보수, 그리고 에너지 관리 시스템과의 연동 강화는 열병합 발전의 효율성과 유연성을 극대화할 것입니다. 재생에너지의 간헐성을 보완하고 전력 계통 안정화에 기여하는 역할 또한 증대될 것이며, 궁극적으로 탄소 중립 목표 달성을 위한 필수적인 기술로서 열병합 발전의 위상은 더욱 높아질 것입니다.