국토교통 rnd 중장기 전략(총괄본) by 이화진

경기도 안양시 동안구 시민대로 286 (관양동 1600) 송백빌딩 2~6F TEL (031) 389-6313 www.kaia.re.kr

CONTENTS 1. 추진 개요 1.1 추진배경 1.2 추진경과 및 방향 1.3 전략의 성격 및 범위

1 4 6

2. 미래전망 및 여건 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

미래사회 국토교통 국토교통 국토교통 시사점

전망 부문 창조경제 여건 부문 국민행복 여건 부문 기술개발 여건

9 17 23 26 41

3. 비전 및 전략 수립 3.1 3.2 3.3 3.4

전략수립 프레임 전략 및 중점 프로젝트 비전 및 전략 10대 중점 프로젝트(Value Creator 2.0)

43 46 61 62

4. R&D 사업현황 및 추진방향 4.1 4.2 4.3 4.4

국토교통 R&D 특징 및 사업 현황 R&D 사업 추진방향 투자 확대 및 효율화 방안 연구성과 활용 촉진 방안

195 198 201 203

5. 기대효과 5.1 경제･사회적 측면

205

5.2 과학･기술적 측면

208

별 첨 국토교통 R&D 주요 성과 2040 국토교통 200대 미래 유망기술

211 217

표

목

차

[표2-1] 도시화율 및 청년고용률 추이 ························································································· 9 [표2-2] 전세계 인구 증가율 및 고령화 진행 전망 ······································································ 9 [표2-3] 2013년 경제 성장률 전망 ··························································································· 11 [표2-4] 글로벌 메가트랜드에 따른 국토교통 부문 대응방향 ····················································· 16 [표2-5] 건설업체 기업 경영상황 ······························································································· 19 [표2-6] 국내 및 해외건설 수주액 비교 ····················································································· 20 [표2-7] 우리나라 건설산업의 글로벌 경쟁력 ············································································ 21 [표2-8] 국가별 GDP(달러) ········································································································ 23 [표2-9] 국가별 1인당 GDP(달러) ····························································································· 23 [표2-10] 우리나라 도시환경 여건 ····························································································· 24 [표2-11] 태풍, 호우로 인한 피해 규모 ····················································································· 24 [표2-12] 연도별 정부 및 국토교통 R&D 예산 현황 ································································· 34 [표2-13] 국토교통 주요분야 최고기술국 대비 상대 기술수준 ·················································· 36 [표2-14] 최고기술국 대비 특허, 논문 기술경쟁력 ···································································· 37 [표3-1] 4대 핵심전략 ················································································································ 43 [표3-2] 문헌분석 ······················································································································· 48 [표3-3] 중점분야별 정의 ··········································································································· 49 [표3-4] 국가중점과학기술별 연관정책 ······················································································· 52 [표3-5] 세계 장대 교량 현황 ···································································································· 63 [표3-6] 해외 장대터널 중 대구경 TBM의 적용사례 ································································· 65 [표3-7] 분야별 용역비 내용(P사 L프로젝트의 경우) ································································· 71 [표3-8] 담수화 기술별 장/단점 ································································································· 81 [표3-9] 오일샌드 채굴기술별 소요비용 비교 ············································································ 84 [표3-10] 증류식 담수화 설비 가동 현황 ··················································································· 86 [표3-11] 물산업 해외수주 현황 ································································································ 91 [표3-12] 국내 기업 수주 주요 담수화플랜트 프로젝트 ····························································· 91 [표3-13] 화석연료의 발전비율의 장기전망 ··············································································· 92 [표3-14] 비전통 오일 매장량 추정 ··························································································· 93 [표3-15] 세계 주요 석탄자원 및 CBM 자원 ············································································ 94 [표3-16] 미국의 GSP 서비스 중단 시 우리나라의 경제적 손실액 추정 ································ 100 [표3-17] 해외 주요 프로젝트 ·································································································· 105 [표3-18] 주요 국가별 협력연구 동향 ······················································································ 106 [표3-19] 주요 자동차 관련업계의 스마트카 기술동향 ···························································· 107 [표3-20] ITS 단위서비스 경쟁력 ····························································································· 109 [표3-21] 해외 ITS 사업 수주 현황 ························································································· 110 [표3-23] 자동차･도로 ITS 서비스 분야별 소요예산 ································································ 113 [표3-24] 자동차･도로 ITS 투자예산 ························································································ 114 [표3-25] 최근 10년간(2001∼2010) 국내 항공사고 원인 ····················································· 127 [표3-26] 사업별 U-City 추진 현황 ························································································· 134 [표3-27] U-City 건설사업 현황(2013.3 기준) ······································································· 134 [표3-28] U-시범도시사업의 효과 ···························································································· 136

[표3-29] 공공기관 V world 지도데이터 활용 계획 ······························································· 138 [표3-30] U-City 시장 규모 전망 ···························································································· 138 [표3-31] 공간정보산업 세계시장규모 및 점유율 ····································································· 140 [표3-32] 공간정보 산업규모 현황 ··························································································· 141 [표3-33] 국내 공간정보산업 시장규모(공간정보 플랫폼 포함) ··············································· 141 [표3-34] 사물 인터넷 서비스 시장규모 ·················································································· 147 [표3-35] 각국의 하천관리 및 재해대비 현황 ·········································································· 157 [표3-36] 국가별 연간 물산업규모 ··························································································· 160 [표3-37] 국내 물산업 시장규모 ······························································································ 161 [표3-38] 국내 치수능력 증대사업 투자 현황 및 계획 ···························································· 161 [표3-39] 수자원에너지 기반의 물순환 도시 관련 산업의 국내 시장규모 전망 ······················ 164 [표3-40] 주택의 에너지 사용량 비교 ······················································································ 173 [표3-41] 국내･외 모듈러 주택의 비교 ···················································································· 174 [표3-42] 친환경 저에너지 건축 기술 세계시장 및 국내생산 전망 ········································· 175 [표3-43] 기준연도 기술별 시장규모(2012) ············································································ 176 [표3-44] 건축물 리모델링 시장의 성장추이 및 전망 ······························································ 179 [표3-45] 세계 국가별 고속철도 현황(2009년 기준) ······························································ 182 [표3-46] 국내 경량전철 시스템엔지니어링 적용 현황 ···························································· 186 [표3-47] 철도 세계 시장 규모 전망 ······················································································· 188 [표3-48] 철도 국내 시장 규모 전망 ······················································································· 188 [표3-49] 고속철도 시장의 분야별 규모 ·················································································· 189 [표3-50] 도시철도 시장의 분야별 규모 ·················································································· 191 [표4-1] 타부처와의 차별성 ······································································································ 196 [표4-2] R&D 사업현황 ············································································································ 197

그 림 목 차 [그림1-1] 국토교통 R&D 중장기 전략 성격 ················································································ 6 [그림1-2] 국토교통 R&D 중장기 전략 범위 ················································································ 7 [그림1-3] 신규범위의 추가 ·········································································································· 8 [그림2-1] 유비쿼터스 사회의 진화 ···························································································· 10 [그림2-2] 2013년 전세계 이상기후 발생 분포도 ····································································· 11 [그림2-3] 국내 에너지소비구조(左), 에너지원별 보유량 및 소비량(右) ···································· 12 [그림2-4] 일자리 여건 ··············································································································· 17 [그림2-5] 취업자 수 추이 ········································································································· 17 [그림2-6] 취업자 수 현황 ········································································································· 18 [그림2-7] 취업자 증감률 ··········································································································· 18 [그림2-8] 세계 건설시장 규모 전망(조 달러) ··········································································· 19 [그림2-9] 교통투자와 경제성장과의 관계 ·················································································· 22 [그림2-10] 교통산업 내 부가가치 현황 ···················································································· 22 [그림2-11] 우리나라 행복지수 평가결과 ··················································································· 23 [그림2-12] OECD 34개 회원국 행복 순위 ··············································································· 23 [그림2-13] 도시 특성과 범죄율의 관계 ···················································································· 25 [그림2-14] 범죄 유형별 발생 추이 비교(1990∼2010년) ························································ 25 [그림2-15] 교통사고 발생건수 ·································································································· 25 [그림2-16] OECD 가입국가 교통사고 현황 비교 ····································································· 25 [그림2-17] 국내 연구개발비 추이 및 GDP 대비 비중 추이 ····················································· 26 [그림2-18] 우리나라 재원별 연구개발비 현황 ·········································································· 27 [그림2-19] 주요국 재원별 연구개발비 비중 ·············································································· 27 [그림2-20] 우리나라 주체별 연구개발비 현황 ·········································································· 28 [그림2-21] 주요국 주체별 연구개발비 비중 ·············································································· 28 [그림2-22] 우리나라 개발단계별 연구개발비 현황 ··································································· 29 [그림2-23] 주요국 개발단계별 연구개발비 비중 ······································································· 29 [그림2-24] 연도별 R&D 투자 재원 현황 ·················································································· 30 [그림2-25] 2014년 정부 R&D 투자 현황 ················································································ 30 [그림2-26] 연도별 국토교통 분야 연구개발비 및 우리나라 총 연구개발비 추이 ····················· 30 [그림2-27] 국토교통 분야 연구개발비와 우리나라 총 연구개발비의 재원별 비중 ···················· 31 [그림2-28] 연도별 국토교통 분야 연구개발비 주요 재원별 비중 추이 ····································· 31 [그림2-29] 국토교통 분야 연구개발비와 우리나라 총 연구개발비 주체별 비중 ······················· 32 [그림2-30] 국토교통 분야 연구개발비 및 우리나라 총 연구개발비 주체별 연평균 증가율 ······ 32 [그림2-31] 연도별 국토교통 분야 자체사용 연구개발비 기술개발 단계별 비중 추이 ·············· 33 [그림2-32] 국토교통 분야 연구개발비 흐름분석 ······································································· 33 [그림2-33] 국토교통 분야 기술수준 ·························································································· 35 [그림2-34] 국토분야 기술수준 ·································································································· 36 [그림2-35] 교통분야 기술수준 ·································································································· 36 [그림2-36] 국토교통 분야 특허･논문기술경쟁력 ······································································· 37 [그림2-37] 국토교통 분야 기술경쟁력 현황 ·············································································· 38 [그림2-38] 국토분야 기술수준 ·································································································· 39

[그림2-39] 국토분야 특허･논문기술경쟁력 ··············································································· 39 [그림2-40] 교통분야 기술수준 ·································································································· 40 [그림2-41] 교통분야 특허·논문기술경쟁력 ················································································ 40 [그림3-1] 핵심전략의 기본 방향성 ···························································································· 44 [그림3-2] 국토교통 R&D 중장기 전략의 핵심전략 도출 ··························································· 45 [그림3-3] 해외건설 수주액의 지역별･공종별 분석 결과 ··························································· 57 [그림3-4] 해외수출 유망상품 ···································································································· 57 [그림3-5] 자율주행자동차･시스템 세계시장 규모 ······································································ 58 [그림3-6] 국내･외 준공연도별 장대교량 최대 주경 간 추이 ···················································· 63 [그림3-7] 건설･운영 중인 주요 해저터널 ················································································· 65 [그림3-8] 1960년 이후 초고층 건축물(Megatall Building) 건설 현황 ··································· 66 [그림3-9] 전산해석기술을 이용한 풍응답 해석 ········································································· 67 [그림3-10] 스테인레스 철강을 활용한 에너지 절약형 외피설계 ··············································· 68 [그림3-11] Burj Kalifa에 적용된 SHM기술 ············································································· 68 [그림3-12] 일본 Tokyo Sky Tree의 제진장치 ·········································································· 69 [그림3-13] 일본 Gakuen Spiral Tower에 적용된 제진시스템 ················································ 69 [그림3-14] 3대 해저터널 제원 ·································································································· 70 [그림3-15] 해외 장대교량 시장 규모 ························································································ 72 [그림3-16] 세계 초장대교량 시장 규모 ···················································································· 72 [그림3-17] 해외 장대교량의 준공개수 변화 및 시장점유율 ······················································ 73 [그림3-18] 중국의 국토개발계획 ······························································································· 73 [그림3-19] 연도별 해외지하도로 연장 및 건수 증가 추이 ······················································· 74 [그림3-20] 전세계 TBM 제작시장 규모 ···················································································· 74 [그림3-21] 국내 TBM 시장현황 ································································································ 75 [그림3-22] 용도별 국내 Shield TBM 적용 현황 ······································································ 75 [그림3-23] 2013년 완공된 높이 200m 이상 초고층 건물의 지역/용도/구조재별 통계 ·········· 76 [그림3-24] 도시별-국가별 높이 200m 이상 초고층 건물 완공 건수(2013년) ························ 77 [그림3-25] 2013년 완공된 UAE 초고층 건물 사례 ································································· 77 [그림3-26] 높이 200m 이상 초고층 건물 수/건립 추세 및 2014∼2015년 전망 ·················· 78 [그림3-27] 해수담수화 방식 ······································································································ 80 [그림3-28] 담수화 기술별 시장점유율 현황 및 전망 ································································ 82 [그림3-29] 2006년부터 2012년까지 계약된 기술별 담수화 처리량 ········································ 82 [그림3-30] 담수화 기술 패러다임 변화에 따른 공정별 중요도 ················································· 83 [그림3-31] 자원이송망 건설 및 계획현황 ················································································· 83 [그림3-32] 이송망 건설사업의 비용구조 ··················································································· 86 [그림3-33] 해수담수화시장 전망 ······························································································· 89 [그림3-34] 공정별 구성비율 ······································································································ 90 [그림3-35] 누적기준 세계 담수화 처리량 ················································································· 90 [그림3-36] 에너지원별 수요전망 ······························································································· 92 [그림3-37] 유가 변동에 따른 비 재래형 석유시장 규모 예측 ·················································· 93 [그림3-38] 지역별･기업별 해저 파이프라인 및 컨트롤 시장 전망(2012∼2016년) ················ 94 [그림3-39] 전세계 가스하이드레이트 분포도 ············································································ 95 [그림3-40] 글로벌 석유 및 가스 파이프라인 시장 전망(2012∼2022년) ································ 96 [그림3-41] 거리 및 용량별 에너지 수송방법 ············································································ 96 [그림3-42] 위성항법시스템 ······································································································· 98 [그림3-43] GBAS 및 SBAS 개념도 ·························································································· 99

[그림3-44] [그림3-45] [그림3-46] [그림3-47] [그림3-48] [그림3-49] [그림3-50] [그림3-51] [그림3-52] [그림3-53] [그림3-54] [그림3-55] [그림3-56] [그림3-57] [그림3-58] [그림3-59] [그림3-60] [그림3-61] [그림3-62] [그림3-63] [그림3-64] [그림3-65] [그림3-66] [그림3-67] [그림3-68] [그림3-69] [그림3-70] [그림3-71] [그림3-72] [그림3-73] [그림3-74] [그림3-75] [그림3-76] [그림3-77] [그림3-78] [그림3-79] [그림3-80] [그림3-81] [그림3-82] [그림3-83] [그림3-84] [그림3-85] [그림3-86] [그림3-87] [그림3-88] [그림3-89]

전 세계 위성항법 시장 규모 ················································································ 100 전 세계 위성항법장비 시장 규모 추이 ································································· 101 2012∼2021년 글로벌 GNSS 활용부분의 수익예상 ··········································· 101 2012∼2021년 글로벌 GNSS 활용시장 분포추세 ··············································· 102 국내 위성항법 시장 규모 ······················································································ 102 Intelligent Cooperation System ········································································ 104 스마트카(편의부문) 적용모델 예시 ······································································· 111 ITS 관련 시장 분야 ······························································································ 112 세계 ITS 시장 규모 ······························································································ 112 아시아･태평양 지역 ITS 시장 규모 ······································································ 113 스마트카 세계 시장 전망 ······················································································ 115 자율주행 자동차 시장 전망 ·················································································· 115 국내 스마트카 시장규모 추이 ··············································································· 116 미국･유럽의 M&A를 통한 항공 산업의 거대 기업화 ··········································· 118 항공기 관련 시장규모 ··························································································· 122 국내 운용 중인 항공기 현황 ················································································ 123 2012∼2021년 종류별 무인기 시장 ···································································· 123 세계 UAV 예산전망 ····························································································· 124 세계 MRO 시장 규모의 전망 ··············································································· 125 2005∼2011년 항공사고 현황 ············································································· 126 국내 항공사고 발생현황 ······················································································· 126 민간항공기 국산화 기반 구축 추진단계 ································································ 127 공항운영기술 개발 주요과제 ················································································· 129 세계 스마트도시 프로젝트 분포 ··········································································· 130 세계 스마트도시 프로젝트의 대륙별 분포 현황 ···················································· 131 오픈 스트릿 맵 사용자(좌) 및 출처(우) 증가추이 ················································ 133 U-City 추진 현황 분포도(2012.12 기준) ···························································· 135 전국 U-City 추진 비율(2012.12 기준) ································································ 135 국내 지능형국토교통정보기술혁신사업 ································································· 137 스마트도시 주요 구성 부문별 시장규모 전망 ······················································· 139 U-City 시장 파급효과 ··························································································· 139 공간정보산업 시장규모 및 성장률 추세 ································································ 140 자산관리 체계 적용 전산시스템 개발(영국 등) ···················································· 143 수자원 시설물의 사용성능 지표 개발(미국) ·························································· 144 호주의 지능형 Infrasturucture 관리 시스템 ························································ 144 기후변화 대응 시설물 관리 대응 매뉴얼(일본) ···················································· 145 도시 지상시설물 실시간 관리 시스템 ··································································· 146 도시 지하시설물 실시간 관리 시스템 ··································································· 146 IoT 기반 국가기반 시설물 관리 개념도 ······························································· 147 사물간 지능통신으로 패러다임 변화 ····································································· 147 국내 RFID/USN 기기 및 서비스 시장 전망 ························································· 148 세계 RFID/USN 기기 및 서비스 시장 전망 ························································· 149 정밀점검 및 정밀안전진단 금액 ··········································································· 149 안전진단전문기관 수 ····························································································· 150 시설물 유지･보수공사 연간 시장규모(계약금액) ··················································· 150 연도별 유지관리 현황 ··························································································· 151

[그림3-90] 시설물 유지관리업체 등록수 ················································································· 152 [그림3-91] 도시 물순환 개선 사례 ························································································· 154 [그림3-92] 각국의 지능형 워터그리드 추진 현황 ··································································· 155 [그림3-93] 연평균 강수량과 1인당 강수량 ············································································· 157 [그림3-94] 우리나라 수자원 이용현황 ···················································································· 158 [그림3-95] 국내 빗물관리 시설 도입 현황(시설용량) ····························································· 158 [그림3-96] 지능형 수자원관리 개념도 ···················································································· 160 [그림3-97] 세계 상수도망 시장 현황 및 전망 ········································································ 162 [그림3-98] 국내 상수시장 현황 및 전망 ················································································ 162 [그림3-99] 세계 하수도망 시장 현황 및 전망 ········································································ 163 [그림3-100] 국내 하수시장 현황 및 전망 ·············································································· 163 [그림3-101] 영국과 미국의 National Water Grid 구상 ······················································· 164 [그림3-102] 스마트 Water Grid의 시장전망 ········································································· 164 [그림3-103] 신흥국의 스마트 Water Grid 적용 현황 ··························································· 165 [그림3-104] 태국 물관리사업 입찰참여 국내업체 ·································································· 165 [그림3-105] 헬스케어 서비스 변화 ························································································· 167 [그림3-106] 홈케어 구성도 ····································································································· 167 [그림3-107] 세계 제로에너지 빌딩의 구현 수준 ···································································· 168 [그림3-108] 독일의 패시브 하우스 ························································································· 169 [그림3-109] 모듈러 건축시스템의 다양화 추세 ······································································ 169 [그림3-110] 기능성 건강주택 ································································································· 171 [그림3-111] 스마트홈 발전단계 ······························································································ 171 [그림3-112] 고령친화적 헬스케어 스마트홈 구성 ·································································· 172 [그림3-113] 파주 운정지구의 ‘U-헬스케어’ 서비스 개념도 ····················································· 172 [그림3-114] 건물 에너지 등급(연간 사용 에너지 기준) ························································· 173 [그림3-115] 2011∼2035 제로에너지건물시장 전망 ····························································· 175 [그림3-116] 기준연도 기술별 시장규모(2012) ······································································ 176 [그림3-117] 에너지효율건물 국내 시장규모 전망 ·································································· 177 [그림3-118] 애플리케이션별 국내 시장규모 전망 ·································································· 177 [그림3-119] 전세계 스마트 헬스케어 시장규모 ······································································ 178 [그림3-120] BASS 모형의 의한 모듈러 시장예측 결과 ·························································· 179 [그림3-121] 도시철도차량 증가 ······························································································ 183 [그림3-122] Urban Rail Market : Percent Revenue Forecast-Frost&Sullivan Scenario ·· 184 [그림3-123] 속도 및 환경에 무관한 국산화 무선통신기반 열차제어시스템 ··························· 187 [그림3-124] 국가별 철도시장 점유율 ····················································································· 188 [그림3-125] High Speed Rail Market : Demand Analysis(World), 2010 and 2020 ···· 189 [그림3-126] 2010∼2020년 사이 유럽에서의 고속철도차량 전망(2010년 기준) ················· 190 [그림3-127] 2010∼2020년 사이 아시아-태평양 지역에서의 고속철도차량 전망(2010년 기준) ··· 191 [그림4-1] 생산체계 및 실용화 단계 ························································································ 195 [그림4-2] 최적 구조물 개발을 위해 설계, 재료, 시공 및 유지관리 등 전주기적 연구 종합 ·· 196 [그림4-3] 미래 인류의 삶을 위한 과제 ··················································································· 198 [그림4-4] 국토교통 R&D 투자 예상액 ···················································································· 201 [그림4-5] VC 2.0 투자비중 분석 그래프 ··············································································· 202

1. 추진 개요 1.1

추진배경

국토교통 산업의 성장 패러다임 변화 요구 증가 ∙높아지는 세계 경제의 불확실성 및 우리나라 잠재 성장률 급락 우려에 따른 국토교통 산업 성장한계 극복 및 산업 경쟁력 향상을 위한 국가 차원의 선제적 투자 필요 - 글로벌 경제위기 상황에서 국가 경쟁력 강화를 위해서는 과학 기술의 전략적 육성 지원이 필요함 ※ OECD는 2031~2050년 간 잠재 성장률이 세계 평균 2.4%, OECD 평균 1.9%, 미국 2.1%, EU 1.4%, 일본 1.3%인데 비해 우리나라는 1%로 OECD 회원국 중 최하위 전망

- 과거 국가 초성장기의 국토교통 산업은 경제성장의 견인차 역할을 수행했으나, 2000년 이후 低성장세 및 기여도 둔화가 고착화되는 상황 ※ 2010∼2012년 건설투자는 외환위기 직후인 1998∼2000년과 더불어 건설투자 통계가 발표된 1970년 이후 최장 기간 감소세

- 양적 규모가 줄더라도 지속적으로 부가가치를 창출하여 국가경제에 기여하기 위해서는 기술경쟁력 강화를 통한 질적 성장 모멘텀 필요 ∙세계 국토교통 시장규모의 지속적 확대와 산업간 융･복합, 미래형 산업기반 구축 등을 통해 글로벌 시장 선점 필요 사회적 패러다임 변화에 선제적으로 대응할 수 있는 국토교통 R&D 중장기 전략 필요 ∙국민의 생명과 재산을 확실하게 보호하는 안전중심의 사회적 패러다임 변화에 선제적 대응이 가능한 국토교통 과학기술 육성이 필요 - 기후변화와 에너지 고갈 등으로 미래사회에 대한 불안요소가 급증함으로 인해 국민 삶의 안전성 강화 필요 ※ 매년 자연재해로 인적･물적 피해 발생, 이를 복구하는데 많은 비용과 시간이 소요되며 최근 10년간(2000~2009) SOC 복구비용은 피해액의 약 2.2배 수준

국토교통 R&D 중장기 전략

1. 추진 개요 ∙삶의 질에 대한 만족을 중시하는 사회적 니즈가 확대됨에 따라 국민 생활편리 및 복지에 직접적으로 기여할 수 있는 기술 역량 강화 및 시급성 증대 ※ 2012년 행복지수(Quality of life, IMD) 평가결과 우리나라는 59개국 중 22위

창조경제 시대를 이끌어갈 국토교통 기술 역할 재정립 ∙창조경제 실현을 뒷받침하고 국토교통 기술의 역할과 방향성을 정립하기 위한 창조적 국토교통 R&D의 체계적이고 지속적인 추진 필요 - 세계경제는 실물중심 산업경제에서 정보, 지식 중심의 지식경제로전환 하였으며, 최근 창조경제로의 패러다임 전환에 대한 논의가 가속화됨 ∙산업간 융합과 과학기술을 바탕으로 한 창의적인 국토교통 산업 구축으로 고부가가치 산업을 발굴하고 일자리 창출을 기대 ※ 창조산업은 국가경제의 평균 GDP 성장을 상회하는 유망산업이고 고용창출 효과가 크며, 부가가치 비중은 EU 3.5%, 영국 2.9%인 반면, 고용비중은 EU 3.8%, 영국 5.14%를 보이는 노동 집약도가 높은 산업

선진국은 국토교통 기술에 대한 투자확대 및 국가간 동반협력 강화를 통하여 시장지배력을 유지하고 있음 ∙미국, 일본, EU 등 주요국은 글로벌 환경의 급변에 따른 주요 이슈의 해결을 위한 과학기술 투자확대를 지속하고 있음 - 국내 국토교통 기술개발을 위하여 글로벌 국가들과 동반협력기반을 마련할 필요성 발생 ∙주요 선진국의 R&D 전략 추진방향은 경쟁력 혁신 프레임워크, 지역 개발사업, 창의산업 발굴 및 국가간 협력성 증대와 같은 목표아래 진행 ※ 미국은 경쟁력 강화계획(American Competitiveness Initiative)을 통해 위상 회복을 시도하고 있으며, EU는 제7차 프레임워크의 협력, 창의 외에 경쟁력 혁신 프레임워크, 지역개발사업 등 다각적인 면으로 연구개발에 투자

정부의 주요 정책방향을 반영한 국토교통 R&D 중장기 전략 수립 필요 ∙창의성을 경제의 핵심가치로 두고 고부가가치, 일자리, 새로운 성장엔진을 창출하는 창조경제가 新정부의 주요 정책기조로 등장 ※ 창조경제 구현 정책의 일환으로 지속적인 경제성장과 삶의 질 향상을 위해「제3차 과학기술 기본계획」수립하여 과학기술 역할 제시

국토교통과학기술진흥원

- 과학지식을 기반으로 창조적 혁신을 확대하기 위해 융･복합기술 개발을 본격화하고 개방형 혁신 체제로 R&D 정책의 패러다임을 가속화하는 방향으로 정부 정책기조 강화 ∙추격형 R&D에서 미래선도형 R&D로의 전환, 중소기업 R&D 역량강화, 초우량 인재양성과 브레인웨어 융합기술의 성장동력화 강조 ∙제3차 과학기술기본계획의 변경에 따른 상위계획에 정합한 국토교통 R&D 중장기 전략의 수립 필요성 대두 - 경제, 사회, 정책적 패러다임 변화를 반영하여 혁신도약형 연구개발, 연구개발 재도전 기회 제공, 삶의 질 향상을 위한 연구개발, 기술이전 및 사업화, 일자리 창출 등 시책이 강화된 과학기술 전략의 상위정책 발표 ∙국가경제정책 및 과학기술 역할에 부합하는 새로운 기술개발전략 수립을 통해 국토교통 생태계 전반에 도전성과 창의성 제고 필요 ‘박근혜 정부’에서 과학기술 역할 ∙아이디어와 창의력이 미래를 선도하는 창의형 연구개발이 촉진될 수 있도록 국가 과학기술 혁신역량 강화 ※ 과학기술이 신산업을 창출하여 창업 및 사업화로 신속하게 연결되며, 아울러 사회이슈 해결에 기여하는 체계 구축

국토교통 R&D 중장기 전략

1. 추진 개요 1.2

추진경과 및 방향

가. 유관계획 수립경과 (건설교통기술혁신로드맵) 건설교통 부문 국가경쟁력 확보, 미래수요 창출형 사업추진을 위한 10년 단위 중장기계획 수립･추진(2006) ∙기초･요소기술에서 상용화까지 완결성 있는 대형 실용화과제(VC-10)를 발굴･추진하였고, 각 과제들이 연차별로 마무리 단계에 이름 ∙기술･시장동향 및 새로운 정책환경 등을 반영하여 국토교통 R&D를 대표할 만한 신규 브랜드 과제 발굴･추진 필요성 제기 (제2차 건설교통 R&D 중장기 계획) 5년 단위 제1차 중장기 계획이 마무리됨에 따라, 2013∼2017년 중점 추진할 R&D 과제 발굴(2012.6) ∙국토교통 각 분야의 R&D 사업별로 기술개발 필요성이 인정되는 과제들을 발굴하였으나, 창조경제와의 부합성 제고 필요 (국토교통 창조경제기술 로드맵) 2040 미래기술 예측조사결과를 바탕으로 국토교통 장기 기술발전방향 검토･정리(2013.7)

나. 중장기 전략 수립방향 (글로벌 관점) 글로벌 R&D 정책분석을 통해 주요 선진국과의 거시적 관점에서 동일한 방향성으로 국토교통 R&D 중장기 전략 수립 ∙주요 선진국의 R&D 정책이 반영된 국토교통 R&D 중장기 전략의 수립으로 글로벌 동반협력을 강화하고 국토교통 산업의 글로벌 경쟁력을 확보 (정책 및 R&D 관점) 국토교통 R&D 중장기 전략은 정부 정책방향과 R&D 환경변화에 부합될 수 있는 기본방향으로 구성 ∙국내･외 정책방향을 분석하여 국토교통 R&D 중장기 전략의 비전을 제시하고, 주요 R&D 기술분야 선정은 정책방향과 정합성을 유지하여 중장기 전략 추진의 탄력성을 확보

국토교통과학기술진흥원

∙국토교통 R&D 중장기 전략은 R&D 환경 및 패러다임의 변화에 따른 전략 수립의 필요성이 대두됨에 따라 환경변화를 적극 반영한 중장기 전략을 수립 (국내 과학기술정책 관점) 정부의 국정목표와 국토교통 관련 국정과제를 충실히 반영하여 과학기술 혁신정책을 체계적으로 추진하기 위한 국토교통 R&D 중장기 전략 기본방향 정립 ∙현 정부의 국정기조인 국민행복, 창조경제 중심으로 중장기 전략의 주요 기틀을 마련 ∙과학기술의 연구개발 트렌드 변화에 부응하는 국토교통 R&D 중장기 전략 수립으로 기술개발 실현가능성 및 기대효과 향상 - 시장, 기술, 산업 등 환경변화 분석으로 기대되는 향후 10년의 R&D 환경의 주요 변화양상을 각 R&D 기술 분야에 구체적으로 반영

국토교통 R&D 중장기 전략

1. 추진 개요 1.3

전략의 성격 및 범위

가. 전략의 성격 국토교통 R&D 중장기 전략은 사회･정책･기술적 패러다임 변화와 환경변화에 유동적으로 대응하기 위한 계획으로 전략성이 강화된 개방형 전략 ∙과학기술을 기반으로 창조적 혁신을 확대하기 위해 융･복합 기술개발을 본격화하고 개방형 혁신 체제로 R&D 패러다임 가속화 창조경제 실현을 위한 국토교통 R&D의 지속가능한 역할 증진을 위해 10년 단위 (2014~2023)의 비전, 목표 및 방향을 제시 ∙국토, 교통분야 R&D 추진방향 및 중점 실천과제를 제시하여 미래 국토 공간 조성을 위한 국토교통 R&D의 역할과 책임을 제시 [그림1-1] 국토교통 R&D 중장기 전략 성격

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나. 전략의 범위 창조경제, 국민행복 실현을 위한 중점 프로젝트를 발굴하고 현행 국토교통 R&D 사업체계 내에서의 추진전략 및 목표 제시 ∙미래 국토교통 기술을 대표할 대표브랜드 기술 도출 및 핵심전략별 실천과제를 마련하여 전략의 구체성과 추진 당위성 확보 [그림1-2] 국토교통 R&D 중장기 전략 범위

내용적 범위 국토교통 산업의 R&D 환경분석과 전문가 FGI(Focus Group Interview) 조사를 통한 중점 R&D 기술분야 도출 ∙국토교통 산업의 성장을 촉진하기 위해 중점 R&D 기술분야를 기반으로 하는 국토교통 R&D 대표 브랜드 기술분야 도출

국토교통 R&D 중장기 전략

1. 추진 개요 국토교통의 주요 R&D 사업별 중장기 전략의 로드맵을 기획함으로써 공공 및 민간의 연구개발 이정표 제공 ∙주요 R&D 사업별 중장기 투자방향 수립 - 핵심전략, 정책추진목적, 기술특성별 중장기 투자방향 수립 ∙주요 R&D 사업별 중장기 투자계획 마련 - 국토교통 R&D 중장기 전략 추진을 위한 예산투자 계획을 구체적으로 수립하여 향후 R&D 실행의 추진기반을 마련

시간적 범위 국토교통 R&D 중장기 전략은 목적, 조사기관, 전략범위, 투자금액, 투자기간 등에 따라 10년(2014~2023)에 대한 중장기적 시간범위를 제시하며, 전반 5년과 후반 5년으로 이분화된 중기와 장기 전략으로 구성 국토교통 R&D 중장기 전략은 R&D 환경의 패러다임 변화에 따라 연동계획(Rolling Plan)으로 발전 추진 ∙2014년 수립되는 시점의 사회 정책적 변화양상에 적극 대응할 수 있는 전략으로 구성됨에 따라 R&D 현황에 대한 내용 구성의 폭이 넓음 [그림1-3] 신규범위의 추가

국토교통과학기술진흥원

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 2.1

미래사회 전망

가. 글로벌 메가트렌드 인구구조 변화･도시 집중 ∙저출산･고령화 지속에 따라 인구 감소, 경제 양극화 및 잠재 성장률 저하 등으로 도시･지역간 인프라 및 생활 격차 확대로 복지 비용의 증가 ∙삶의 질 향상과 공간 활용 극대화를 만족하는 메가시티 출현 및 ICT 기반의 네트워크 도시 확대 [표2-1] 도시화율 및 청년고용률 추이

(단위 : %)

구분

1960

1970

2012

국내 도시화율 변화 추이

39.1

50.1

91.0

청년고용률(2012)

OECD 평균 : 50.9

한국 : 40.4

* 출처 : 국토교통부, 한국은행(2012) [표2-2] 전세계 인구 증가율 및 고령화 진행 전망 구분

2000

2010

2020

인구 증가율(%)

1.3

1.1

0.9

인구(억 명)

65세 이상 인구 비중(%)

6.8

7.6

9.3

* 출처 : 박현수 등, 삼성경제연구소, ‘위기 이후세계 경제 질서의 변화와 대응’(2012)

과학기술 발달 및 지식 기반 산업 확대 ∙지식 집약적 고부가가치 산업의 중요성이 부각됨에 따라 무형자산의 가치 증가로 무형자산 (지식재산권, 브랜드 등)확보에 주력 ∙지식 집약적 고부가가치 산업 중심으로 재편 전망에 따라 지식 축적형 산업 육성에 투자 확대

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 사회의 모든 분야에서 ICT･BT･NT 등 과학기술과의 융･복합 진행 ∙정보통신기술, 생명공학, 나노기술, 문화기술 등 기술융합을 기반으로 새로운 혁신 기술 출현 및 융합기술의 미래 경쟁력 주도 전망 ∙ICT 기반의 선택적 융합을 통해 신개념 기술, 제품과 신산업 창출 강화 [그림2-1] 유비쿼터스 사회의 진화

* 출처 : 한국정보화진흥원(2012)

글로벌 경쟁 심화 ∙글로벌화로 국가･기업 간에 무한 경쟁이 이루어짐에 따라 생산성･효율성에 중점을 두고, 가격･기술 경쟁력 확보 주력

국토교통과학기술진흥원

∙선진국과 신흥국의 경제성장 동반 침체 및 투자부진의 악순환으로 인한 글로벌 경제 저성장을 극복하고자 자국의 정치･경제적 위상 확보 노력 ∙글로벌화 및 개방화에 따라 기술적･제도적 무역장벽 제거로 다국적 기술이전 증가 및 국가 경쟁력 확보 주력 [표2-3] 2013년 경제 성장률 전망

(단위 : %)

국가

4월

7월

국가

4월

7월

세계

3.3

3.1

아시아 45개국

6.6

6.0

신흥국

5.3

5.0

중국

8.2

7.6

선진국

1.3

1.2

인도

6.0

4.7

유로존

-0.4

-0.6

말레이시아

5.3

4.3

한국

4.0

3.7

태국

4.9

3.8

* 출처 : IMF(2013)

* 출처 : ADB(2013)

에너지･기후변화 등으로 환경 이슈가 증가 ∙지구 온난화 심화, 이상기후 현상 증가 및 경제발전에 따른 대기, 토양, 지하수 오염 등 환경오염 심화 ∙환경오염, 기상이변, 물부족 등에 따른 환경안보의 중요성 부각 및 쾌적한 생활환경에 대한 욕구 증대 ※ 국내 자연재난 피해현황(인명/재산) : (2008) 11명/637억원 → (2012) 16명/1조 892억원 [그림2-2] 2013년 전세계 이상기후 발생 분포도

* 출처 : 기상청, 이상기후 보고서(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 에너지･자원 확보 경쟁 ∙전세계적 화석 에너지 고갈 및 신흥국 중심의 자원 수요급증 등으로 국가 간 에너지･광물자원 확보 경쟁 심화 ∙지속가능한 경제활동의 패러다임 전환과 태양열, 풍력 등 신재생･대체에너지 및 이용 효율화 기술 개발 가속화 ※ 2035년 세계 에너지 수요 1/3 이상 증가 예상(세계에너지전망, 2012) [그림2-3] 국내 에너지소비구조(左), 에너지원별 보유량 및 소비량(右)

* 출처 : 삼성경제연구소(2012)

재난･재해･테러 등으로부터 국민을 보호하는 국가 역할 강화 ∙인구 증가, 기술 발전, 기후 변화 등에 따른 새로운 안보 이슈 등장 및 재해･재난의 대형화 추세 ∙사회적 위험성 증대는 안전한 삶의 욕구 증대 및 대테러 방지기술, 방재기술 등 관련 기술･산업 발전을 촉진

국토교통과학기술진흥원

나. 글로벌 메가트랜드에 따른 국토교통 부문 대응방향 도시화 및 고령화 등 인구구조 변화에 따른 국토공간 재편 ∙급속한 도시화로 인한 구도시 공간 비효율화, 환경 및 삶의 질 저하에 대응한 금융제도･정책과 병행한 도시형태 다변화 ∙도시인구 증가와 지속적 도시화에 대응할 수 있는 안전한 도시의 보급이 가능하도록 공간 활용을 극대화하는 메가시티 구축 및 초고층 빌딩 기술 필요 ∙초고령 사회 진입으로 경제활동 인구 감소 및 주거복지를 고려한 도시 인프라 확대 - 고령화가 가속화되면서 고령자, 장애자 등 사회적 약자에 대한 Door to Door Transit 교통 기술 및 힐링 주택과 같은 주거 편의 제공 기술 필요 ∙저출산과 독신가구 증가 등 사회 환경의 변화에 따라 다양한 가족구성이 등장하고 그에 따라 개별적인 수요자의 요구에 대응하는 다품종 소량생산 방식의 다양한 주택에 대한 요구 증가 - 주택의 일부를 공장에서 생산하고 현장에서 조립하는 모듈러주택, 고도의 공간집적을 통해 좁은 면적의 부지에도 설치가 가능한 모바일주택 등과 같은 소형 주택 기술 필요 창의적 기술의 등장 및 전통적 국토교통 기술과 첨단 과학기술의 융･복합화 ∙도시간, 지역간 이동이 활성화됨에 따라 더 빠르고 효율적으로 안전하게 이동할 수 있는 첨단교통 시스템 등장 및 신 교통수단의 보급 확대 - 무인조종 자율비행 항공기술이 적용되는 여객기 및 자가용 항공기는 물론 교통수단의 개인화 전망에 따른 개인항공차량 기술 필요 - 대륙간 더 빠르고 효율적으로 안전하게 이동할 수 있는 교통수단이 필요할 것으로 예상되어, 초고속 수송철도 기술 발전 필요 ∙ICT 기술융합을 통한 지능형 교통체계, 사회기반시설 및 주택 등 자동화 및 지능화 - 도로상태 진단, 운영, 제어가 가능한 무선종합관제 시스템 실용화, 초고속 이동 철도시스템의 고정밀, 고신뢰성 첨단 모니터링, 스마트 주택 등의 사물통신 기반 인프라 자동관리 기술 발전 필요 ∙도로, 건축물, SOC시설물 및 초경량 교통시스템 등에 나노 카본소재 등 첨단 경량신소재 적용 증대

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 - 건자재의 기능성 표면처리, 나노 카본튜브 등의 신소재를 이용한 물성화 기술 및 자가치유 건설재료 개발 필요 ∙컴퓨터 및 정보통신 기술을 기반으로 정밀시공, 극한조건 작업 등 건설지원 로봇, 건설 또는 유지보수 작업 위한 근력보강용 입는(Wearable) 로봇 등장 - 해저터널, 극지대 및 화재현장 작업 등 위험환경에서 사용 가능한 사회 안전 로봇 기술의 지능화 및 자동화 필요 세계시장 통합에 따른 교류 산업의 다양화 및 수단의 고도화 ∙동토, 극한지 등 미개척지 개발과 탐사, 개발 등 글로벌 투자, 협력의 활발한 전개 - 극한조건의 플랜트 시설운용, 생산성 및 안전성 확보를 위한 스마트센서, 원격유지관리, 모듈러설계 및 OTS(Operator Training System) 기술수요 증가 대응을 위한 글로벌 TOP 플랜트 기술 발전 필요 ∙신흥 건설시장의 주력 상품인 도시건설을 위한 사회기반시설의 해외 수출 - 폭발적으로 성장하고 있는 신흥 건설시장의 주력 상품인 주택, 건축물, 교통, 물 등이 패키지화된 도시단위의 사회기반시설의 정비 프로젝트 수요 대응을 위한 기술 발전 필요 ∙국가간 연계･협업을 위한 주요 시설 및 교통시스템 등의 글로벌 표준화 추진 - 교통망, 정보통신망 등 주요 국가 인프라의 연계 및 주요 교통수단의 세계 시장 판매 확대를 위한 국제표준화 필요 ∙경제활동 및 영역의 확대를 지원할 스마트 물류수송시스템 개발 등 운송수단(철도, 도로, 항공) 발달 - 아진공 튜브 등 공기저항 극소화 기술 등이 적용된 튜브열차 등 신개념 초고속 수송열차 도입 전망 지구 온난화 및 에너지 수요 증가에 따른 시설･교통수단 고효율화 ∙에너지･자원 절감을 위한 친환경 건축물 및 탄소제로 도시의 건설 확대 - 건물의 냉난방, 조명 등 유지관리를 위해 에너지 부하를 감소시키는 주요 설비의 효율 향상 및 자가발전이 가능한 Passive House 기술 보편화 필요 - 2종 이상의 에너지원을 활용하는 하이브리드 엔진을 장착한 철도 및 항공 수단 개발 등 글로벌 선도 교통기술 개발 필요

국토교통과학기술진흥원

∙세계적으로 증가되는 자원 수요에 의하여 자원이 무기화되고 있으므로 셰일가스 등 비전통 에너지 자원 확보를 위한 플랜트 건설 확대 - 온실가스 배출공정, 운영기법, 지열, 태양열 등 신재생 에너지원 복합이용기술 공정계통 및 개발 수요 증가에 대응하는 플랜트기술 발전 필요 ∙지구 온난화로 인한 기후변화 영향은 수재해, 안정적 물공급 등 물관리 전반에 가장 위협적인 요인으로 작용 ※ 글로벌 미래연구 싱크탱크인 ‘밀레니엄 프로젝트’의 ‘2011년 미래 보고서’에 따르면 2025년에 전세계 인구의 절반이 물부족으로 고통 받게 될 것이라고 전망

- 수자원과 에너지 간에 상호 보완적인 조치를 통해 기후변화에 따른 수자원 및 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 신재생에너지 생산 및 기존 물관리 시설 고도화를 통한 분산형 물관리 개발 요구가 확대 안보 및 안전과 관련한 국토교통 기술 대응 ∙남북대화 공동기구 조성 등 한반도 평화체제 구축으로 인하여 남북한 교류가 증가하고 있어 사회경제적 통합 가능성 증가 - 한반도 통일 시 북한의 도로, 철도, 항만, 전력망 교체에만 천문학적 예산이 소요되고, 북한 주민 이동으로 인한 주택 수요와 비용을 해결하기 위한 단기간 대량 생산이 가능한 소형 조립식 주택 수요 대응 필요 - 급격한 통일 발생 시 기본적인 생활 영위를 위한 기존의 SOC 건설속도보다 2배 이상 빠른 건설기술 확보를 위한 기술 발전 필요 ∙지구 온난화에 의한 기후변화 가속화로 홍수･지진 등 복합 재해의 대형화･광역화 - 재해예측, 사전경보 시스템 건설 등 기존 SOC 성능향상 및 토지이용, 기반시설 구축 등 종합적 ･선제적 안전관리 대응 기술 필요 ∙도시화･인구집중 등으로 차량증가, 노후 주택 증가 등 안전 환경이 갈수록 악화되고 대형 안전사고가 빈번히 발생하여 국민의 안전 중시 인식 증가 - 자동차 및 네트워크 시스템 기반 차량간, 차대보행자 충돌, 재난상황 등에 예방적이고 능동적 대처가 가능한 자율주행도로 등과 같은 첨단안전 시스템 구축 기술 필요

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 국내외 경제･사회･정책 트렌드에서 보듯이 국가정책 대응방향은 “창조경제”와 “국민행복”으로 귀결 ∙국토교통 부문도 이러한 기본방향에 맞춰 R&D 중장기 전략을 수립하고, 사업 추진 과정에서 환경･기술 트렌드도 적극 반영할 필요 [표2-4] 글로벌 메가트랜드에 따른 국토교통 부문 대응방향 구분

미래 이슈

미래 키워드

경제

글로벌 경제, 정세 대비

경쟁, 금융위기, 보호무역, 통일

사회

인구･사회 변화에 대비

고령화, 저출산, 양극화

정책 국민안전 보장

재난재해, 테러안보

기후변화 및 환경 에너지･자원 고갈 대비

탄소거래, 연료･물 부족, 자원전쟁

기술

과학기술 융･복합 및 발전 추세

국토교통과학기술진흥원

지식기반 융･복합 (문화, ICT 등)

대응방향 ∙산업 고부가가치화 및 신산업 육성 ∙해외진출 및 세계시장 점유율 제고

창조경제

∙복지 지향 주택･교통 및 도시공간 창출 ∙재난재해 대응 및 국가 기간 시설물의 선제적 안전관리

국민행복

∙탄소저감형 건설기술 및 교통체계 개발 ∙에너지 생산･절약형 건축･교통 및 자원 개발･재활용

∙센싱, 3D 증강현실 및 ICT･BT･NT 등 첨단기술과 전통적 국토교통 기술의 융합

R&D 사업내역에 반영

2.2

국토교통 부문 창조경제 여건

가. 일자리 여건 국토교통 산업은 GDP 중 높은 비중을 차지하고, 상대적으로 큰 취업계수를 갖고 있으므로 일자리 창출의 Key 산업임 ※ 건설업･운수업은 전체 GDP 대비 9.2%, 취업자 수 12.6%, 사업체 수 14.3% [그림2-4] 일자리 여건

취업자 수의 추이를 보면 IMF 이후 서서히 증가하다가 2000년대부터는 350만명 수준으로 정체 [그림2-5] 취업자 수 추이

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 ∙2012년 전산업의 취업자수1)는 2,468만 천명이고, 건설업은 177만 3천명으로 전산업 대비 7.0%, 운수업은 138만명으로 5.6%, 부동산업은 48만 6천명으로 2%의 비중을 차지 - 2012년 전산업의 취업자수는 2011년 대비 43만 7천명이 증가하였고, 건설업은 2만 2천명, 운수업은 4만 8천명 증가 [그림2-6] 취업자 수 현황

* 출처 : 통계청 자료(2014) 재구성

- 취업자수의 증감률을 보면 건설업은 전년대비 1.3%의 증가했고, 운수업은 전년대비 3.6%의 증가 [그림2-7] 취업자 증감률

* 출처 : 통계청 자료(2014) 재구성

노동 집약적인 산업 특성으로 인해 임금 수준은 월 200만원 미만인 근로자가 약 40% 차지(건설업 36.2%, 운수업 39.3%) 1) 2012년 누적 취업자수

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나. 산업여건 건설산업 *

(대내여건) 국내 건설시장은 2008년 이후 건설투자･수주 가 지속 하락하는 등 건설경기 장기 침체 상황 * (건설투자) (2008) 153.9조원 → (2010) 153.4조원 → (2011) 146.2조원 → (2012) 143조원 → (2013) 152.8조원 * (건설수주) (2008) 103.9조원 → (2010) 89.8조원 → (2011) 95.3조원 → (2012) 86.8조원 → (2013) 74.7조원

∙또한 수주경쟁 심화 등으로 건설업체의 영업 이익률이 급격히 감소하는 등 기업 경영상황이 전반적으로 악화 [표2-5] 건설업체 기업 경영상황 구 분

건 설 업

全산업(韓銀)

2007

2008

2009

2010

2011

2012

매출액증가율(%)

13.6

19.6

7.7

3.6

8.1

5.9

4.98

매출액순이익률(%)

6.4

3.1

1.7

2.2

1.4

0.4

3.57

* 출처 : 종합건설업체(10,132개사) 재무제표 분석 결과(건설협회)

(대외여건) 2014년 세계 건설시장은 전년대비 9.1% 성장하여 10조 달러를 넘을 것으로 추정되며 2017년까지 연평균 8.5% 성장 예상 [그림2-8] 세계 건설시장 규모 전망(조 달러)

* 출처 : Global Insight(2013.9)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 *

∙이 중 외국 업체에 개방된 세계 건설시장은 2014년도 8천억 달러 내외로 추정 (세계 건설시장의 8~10%)되며, 안정적으로 성장할 것으로 전망 * 개방된 해외건설시장 규모(백억 달러, 추정) : (2013) 73 → (2014) 80 → (2015) 88

∙실제 국내기업의 해외건설 수주액도 지속 확대되어 2015년 전후에는 해외건설 수주액이 국내 수준을 상회할 전망 [표2-6] 국내 및 해외건설 수주액 비교 구

분

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

국내건설수주액 (조원)

112

103

109

해외건설수주액 (조원, 1달러=1,100원)

(경쟁력) 우리나라 건설산업의 글로벌 경쟁력을 건설 인프라 및 건설기업역량 부문으로 나누어 *

평가 한 결과 21개국 중 7위 기록(한국건설기술연구원, 2013) * 주요 평가지표

- (인프라 경쟁력) 건설시장의 규모･성장률･안전성, 건설리스크, 건설제도 및 인프라 - (기업역량) 건설기업의 시공, 설계 및 가격 경쟁력 ∙종합 평가결과는 3년 연속 미국이 1위, 중국이 2위를 차지하고, 독일･영국 등 유럽 국가들이 3∼6위 차지 ∙특히 건설기업 역량 부문 경쟁력은 시공･설계･가격별로 편차가 큼

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[표2-7] 우리나라 건설산업의 글로벌 경쟁력 구분

1. 시공경쟁력

2. 설계경쟁력

3. 가격경쟁력

순위

국가명

점수

국가명

점수

국가명

점수

U.S.A.

3.57

U.S.A.

3.34

India

0.29

Spain

3.32

Netherlands

2.34

Egypt

0.29

Germany

2.89

Portugal

2.15

China

0.28

S.Korea

2.81

U.K.

2.06

Turkey

0.25

China

2.80

Turkey

2.05

S. Korea

0.23

Italy

2.68

Germany

2.05

Portugal

0.23

Portugal

2.61

Italy

2.01

Greece

0.22

France

2.55

Austria

2.01

U.A.E.

0.20

Austria

2.37

France

1.97

Italy

0.19

Sweden

2.20

India

1.88

Spain

0.18

Turkey

2.15

Denmark

1.85

Netherlands

0.15

U.K.

2.09

Canada

1.85

Ireland

0.15

Greece

2.08

Greece

1.84

France

0.14

Netherlands

2.01

Japan

1.81

Japan

0.14

Japan

1.78

Spain

1.81

U.K.

0.14

Ireland

1.72

U.A.E.

1.75

Germany

0.13

Denmark

1.60

Ireland

1.65

Austria

0.13

U.A.E.

1.55

Egypt

1.62

Sweden

0.11

Canada

1.34

S.Korea

1.60

U.S.A.

0.07

India

1.16

China

1.24

Denmark

0.05

Egypt

0.98

Sweden

1.12

Canada

0.04

(당면과제) 건설기업의 수익 창출 구조를 선진국형으로 전환하여 안정적 성장을 꾀하지 않는다면, 국가경제에 미치는 타격이 매우 큼 ∙따라서, “국내 → 해외”, “시공 → 설계･엔지니어링”, “대기업 → 중소기업”으로 전환이 필요하며 이를 위해 건설기술 혁신에 주력

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 교통산업(교통 SOC 건설 및 운송 포함) (대내 여건) 그간 도로, 철도, 공항 등 교통 SOC 건설이 국가 경제성장을 견인하였으나, 최근 적정 투자를 유지해야 하는 성숙기에 진입 ※ 실제 2009년을 기점으로 교통 부문 엔지니어링 회사들의 수주실적 감소 [그림2-9] 교통투자와 경제성장과의 관계

[그림2-10] 교통산업 내 부가가치 현황

∙또한 운송 분야가 부가가치 창출에서 차지하는 비중이 지속적으로 증가함에 따라, 향후에는 운송 효율성과 경쟁력이 더욱 중요해짐 ※ 교통시설의 축적 역사가 짧고, 자동차 급증 및 도로편중 등으로 최근에는 막대한 물류비용(2010년 131조원) 및 교통혼잡비용(2010년 29조원) 발생 *

(경쟁력) 우리나라의 교통체계 경쟁력은 중위권 수준

* IMD 경쟁력 평가(2014) : 60개국 중 국가경쟁력(26위), 도로밀도(23위), 철도밀도(24위)

(당면과제) ‘건설+운영’ 시대 진입에 따른 부작용(교통산업 위축)을 최소화하고, 산업의 지속 발전을 위해 新교통전략 수립 필요 ∙ICT 기술 융･복합을 통해 교통체계 효율성을 극대화하는 등 교통운영 및 유지관리와 관련하여 국내 교통 신시장 창출 *

∙또한, 철도･항공 등 교통시설의 운영･관리를 위한 부품･장치･SW 등 핵심기술의 국산화 를 통해 기술수입국에서 수출국으로 전환 노력 * (철도) 분야별 부품 국산화율은 차량(80.4%), 궤도토목(77.4%), 전철(100%), 통신(44.4%) (항공) 4인승 소형항공기(부품 국산화율 89.3%) 외에는 전량 수입에 의존

국토교통과학기술진흥원

2.3

국토교통 부문 국민행복 여건

(국민행복지수) 그간 국가를 평가하는 주요 잣대로 GDP를 사용, 최근에는 삶의 질에 중점을 두고 국민행복지수도 평가하는 추세 ∙2012년 우리나라 경제규모는 1.2조 달러로 세계 15위이나, 1인당 GDP는 2.4만 달러로 기업소득 제외시 실질 국민소득은 높지 않음 [표2-8] 국가별 GDP(달러) 순위 1 2 3

국가명 미국 중국 일본

[표2-9] 국가별 1인당 GDP(달러) GDP 16조 7,243억 8조 9,393억 5조 72억

순위 1

1조 8251억

1조 1,975억

⋮ 10

캐나다 ⋮

대한민국

국가명 룩셈부르크 ⋮ 미국 ⋮ 일본 ⋮ 대한민국

1인당 GDP 110,573 52,839 39,321 23,679

∙한편, 국민의 행복지수를 평가하는 다양한 방법론이 있는데, 우리나라의 행복지수는 경제규모에 비해 낮은 것으로 나타남 - 영국 신경제재단이 발표한 GNH(Gross National Happiness)는 143개국 중 68위(2012), OECD가 2011년부터 도입한 행복지수(Better Life Index*)는 34개국 중 26위 * OECD가 주거, 소득, 안전, 건강, 삶의 만족도, 환경 등 11개 지표를 바탕으로 행복지수 평가 → 1위(호주), 2위(캐나다), 3위(스웨덴), 7위(미국), 19위(일본) [그림2-11] 우리나라 행복지수 평가결과

* 출처 : OECD(2012)

[그림2-12] OECD 34개 회원국 행복 순위

* 출처 : OECD(2012)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 (국토교통 부문 여건) 국민 행복지수에 영향을 미칠 수 있는 도시 및 주거･교통 등 각 분야별 환경 및 여건을 검토 ∙(도시환경) 우리나라는 인구의 90.2%가 도시에 거주하는 데다, 대도시에 대한 밀집도가 높음 [표2-10] 우리나라 도시환경 여건

(단위 : 명, %)

구 분

2009년

2010년

2011년

2012년

도시화율

89.51

89.63

90.08

90.19

도시인구

44,549,555

45,278,434

45,699,311

45,949,412

농촌인구

5,223,590

5,237,232

5,034,973

4,998,860

* 출처 : 국가통계포털(2012)

- 이 중 생활인프라*가 가장 잘 구축된 서울시의 경우에도 삶의 질은 세계 221개 도시 중 76위 수준에 불과(MHR Consulting, 2012) * (생활인프라) 주민 생활편의를 증진하고, 삶의 질을 유지･향상시키기 위해 필요한 시설로서, 교통 / 공원 / 복지 / 의료 / 보육 / 문화 / 유통･공급 / 문화 / 방재시설 등

- 한편, 기후변화 영향으로 폭우･폭설･강풍 등이 일상화됨에 따라 인구와 기반시설이 집중된 도시에서 재해가 점차 대형화･다양화 ※ 최근 10년간(2003∼2012) 우리나라 1일 100mm 이상 집중호우 발생빈도는 385회이며, 국내 홍수 피해액은 총 10조 330억원(연평균 1조 33억원) [표2-11] 태풍, 호우로 인한 피해 규모 구 분

계

한강

낙동강

금강

영산･섬진강

기타하천

400

134

158

이 재 민(명)

255,226

132,898

28,307

5,985

9,164

78,872

100,330

22,744

23,638

6,011

5,904

42,033

사

망(명)

피해액 (억원)

* 피해액은 당해연도 가격기준이며, 태풍, 호우의 총계임 * 출처 : 소방방재청, 재해연보(2013)

- 교량･터널, 노후된 댐･제방, 철도 인프라 및 건물 등이 이상 기후 발생시 붕괴･파손 등 잠재적 위험요인이 될 가능성 상존 ※ 20년 이상 노후 교량 6,150개소, 제방 보강 및 신설 필요구간이 47.8%(15,052km), 준공 후 30년 이상 노후건축물이 동수 기준으로 34.4%

- 또한, 도시지역에서의 범죄도 지속 증가되어, 국민들의 안전에 대한 욕구도 점차 증대

국토교통과학기술진흥원

[그림2-13] 도시 특성과 범죄율의 관계

[그림2-14] 범죄 유형별 발생 추이 비교(1990∼2010년)

∙(주거여건) 주택공급은 2008년 기준으로 100%를 넘어 양적 부족 문제는 거의 해소(2012년, 전국 102.7%, 수도권 99.0%) - 다만, 저출산･고령화에 따른 인구･가구구조 변화, 소득･생활수준 변화 등에 따라 다양한 주택유형 수요 발생이 예측됨 - 한편, 개보수 등의 관리가 필요한 주택 재고 수 및 경과연수가 오래된 주택 구성비율이 모두 크게 증가 ※ 경과연수 16∼30년 주택이 2005년 245만호(19.6%) → 2010년 498만호(35.8%)

∙(교통여건) 교통사고 발생추이가 점차 줄어들고 있긴 하나, 인구 10만 명당 사망자수는 10.5명으로 OECD 평균 6.8명의 1.5배 수준 [그림2-15] 교통사고 발생건수

[그림2-16] OECD 가입국가 교통사고 현황 비교

* 출처 : 도로교통공단, 교통사고 통계요약(2013) * 출처 : 도로교통공단, 2011년 OECD 회원국 교통사고 비교(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 2.4

국토교통 부문 기술개발 여건

가. 우리나라 연구개발 투자 현황 ∙정부 R&D 투자 증가율은 둔화(2008년 13.1% → 2012년 6.3%)되고 있으나, 중점추진분야를 중심으로 R&D 투자규모 확대 기조는 지속 유지 ※ (2008)110,784억원 → (2010)137,014억원 → (2012)160,244억원 → (2014)177,428억원

(투자규모) 국내 연구개발예산 총 투자액은 2012년 기준 55조 4,501억원으로 2011년(49조 8,904억원) 대비 11.1% 증액 ∙2012년 국내총생산(GDP) 대비 연구개발비 비중은 4.36% 수준으로 세계 1위이며, 연구개발비 규모는 세계 5위권 수준 - 국내총생산(GDP) 대비 연구개발비 비중은 2011년 4.04%보다 0.32% 상승 ∙지난 5년간(2008∼2012년) 총 연구개발비는 연평균 12.6% 증가 [그림2-17] 국내 연구개발비 추이 및 GDP 대비 비중 추이

* 출처 : 국가기술통계(2014)

국토교통과학기술진흥원

(재원) 총 연구개발비 중 정부 연구개발비는 2011년 대비 6.3% 증가한 13조 8,221억원 수준으로 전체의 24.9% 수준 ∙주요국 정부연구개발비 비중은 미국 40.0%(2011년), 프랑스 38.9%(2010년), 영국 38.4% (2011년), 독일 30.5%(2010년) 등으로 우리나라에 비해 높은 수준 ∙경제회복과 함께 민간 R&D 투자가 대폭 증가하면서 국가 R&D 투자에서 점유하는 비중 또한 증대 ※ 총 연구개발 투자 중 민간 재원 비중: (2008) 72.9% → (2012) 74.7% [그림2-18] 우리나라 재원별 연구개발비 현황

* 출처 : 국가기술통계(2014) [그림2-19] 주요국 재원별 연구개발비 비중

* 출처 : 국가기술통계(2014)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 (주체별 사용) 기업체가 사용한 연구개발비는 43조 2,229억원으로 전체의 77.9% 규모 ∙기업체 연구개발비는 전년 대비 5조 396억원(13.2%) 증가하였으며, 연구기관 6조 9,503억원, 대학 5조 2,769억원 사용 ∙기업이 사용한 연구개발비 비중은 77.9%로 일본(77.0%, 2011년), 중국(75.7%, 2011년), 미국(68.3%, 2011년)보다 높은 수준 ∙반면, 대학이 사용한 연구개발비 비중은 9.5%로 중국(7.9%, 2011년)보다 높으나 일본(13.2%, 2011년), 미국(15.2%, 2011년) 보다 낮음 [그림2-20] 우리나라 주체별 연구개발비 현황

* 출처 : 국가기술통계(2014) [그림2-21] 주요국 주체별 연구개발비 비중

* 출처 : 국가기술통계(2014)

국토교통과학기술진흥원

(개발단계별 사용) 2012년 국내 기초 연구개발비는 2011년(9조 132억원) 대비 12.6% 증가한 10조 1,533억원 ∙기초 연구개발비 비중은 전체의 18.3%로 전년대비 0.2% 증가, 응용 연구개발비는 19.1%(10조 5,727억원), 개발 연구개발비는 62.6%(34조 7,242억원) 수준을 차지 [그림2-22] 우리나라 개발단계별 연구개발비 현황

* 출처 : 국가기술통계(2014) [그림2-23] 주요국 개발단계별 연구개발비 비중

* 출처 : 국가기술통계(2014)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 정부 R&D 투자 증가율은 둔화(2008년 13.1% → 2012년 6.3%)되고 있으나, 중점 추진분야를 중심으로 R&D 투자규모 확대 기조는 지속 유지 ※ (2008)11조 784억원 → (2010)13조 7,014억원 → (2012)16조 244억원 → (2014)17조 7,428억원 [그림2-24] 연도별 R&D 투자 재원 현황

[그림2-25] 2014년 정부 R&D 투자 현황

나. 국토교통 분야 연구개발 투자 현황 전 분야 연구개발 투자현황 (투자규모) 2012년 국토교통 분야 연구개발비는 2조 1,010억원으로, 2008년 이후 연평균 증가율 2%대 미만으로 정체 수준 ∙반면 우리나라 총 연구개발비2)는 연평균 12%대로 상승하고 있어 결과적으로 우리나라 총 연구개발비 대비 국토교통 분야 연구개발비 비중은 지속적으로 감소하고 있는 상황임 [그림2-26] 연도별 국토교통 분야 연구개발비 및 우리나라 총 연구개발비 추이

2) 우리나라 총 연구개발비는 “한국과학기술기획평가원, 2012년 연구개발활동조사(2012)" 참조

국토교통과학기술진흥원

(단위 : 억원)

(재원) 국토교통 분야 연구개발비의 재원 가운데 민간재원이 차지하는 비중은 69.0%, 정부 및 공공재원이 차지하는 비중은 31%로 나타났음 ∙우리나라 총 연구개발비의 재원별 비중3)과 비교해 볼 때 상대적으로 민간재원의 비중은 낮고, 정부 및 공공재원의 비중은 높은 것으로 나타났음 ∙하지만 국토교통 분야 연구개발비 중 민간재원 비중은 2009년 이후 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 반면 정부 및 공공재원은 지속적으로 감소하고 있는 추세임 [그림2-27] 국토교통 분야 연구개발비와 우리나라 총 연구개발비의 재원별 비중

(단위 : %)

[그림2-28] 연도별 국토교통 분야 연구개발비 주요 재원별 비중 추이

(단위 : %)

3) 우리나라 총 연구개발비의 재원별 비중은 “한국과학기술기획평가원, 2012년 연구개발활동조사(2012)" 참조

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 (주체별 사용) 국토교통 분야의 주체별 연구개발비 비중은 우리나라 주체별 연구개발비4) 비중과 유사하지만, 각 주체별 연구개발비의 연평균 증가율은 다소 상이한 모습을 보임 ∙우리나라 연구개발비의 경우 각 주체별로 꾸준한 상승을 하고 있는데 반해 국토교통 분야는 지속적으로 하락, 대학은 미미한 수준으로 상승, 기업체는 우리나라 연평균 증가율의 수준에는 못 미치나 5%대 소폭으로 상승하고 있는 것으로 나타남 [그림2-29] 국토교통 분야 연구개발비와 우리나라 총 연구개발비 주체별 비중

(단위 : %)

[그림2-30] 국토교통 분야 연구개발비 및 우리나라 총 연구개발비 주체별 연평균 증가율

(단위 : %)

4) 우리나라 주체별 연구개발비는 “한국과학기술기획평가원, 2012년 연구개발활동조사(2012)" 참조

국토교통과학기술진흥원

(개발단계별 사용) 2012년 국토교통 분야 자체사용 연구개발비 중 ‘개발’ 단계에의 사용 비중은 45%로 가장 높으나, 전반적으로 감소 추세 ∙반면 ‘상용화･실용화’ 단계에의 사용 비중은 22.7%로 꾸준히 증가하고 있음 [그림2-31] 연도별 국토교통 분야 자체사용 연구개발비 기술개발 단계별 비중 추이

(단위 : %)

[그림2-32] 국토교통 분야 연구개발비 흐름분석

* 연구개발비 재원 중 미기재 131억원 제외

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 정부재원 연구개발 예산 현황 (투자규모) 2007~2013년까지 정부 총 연구개발비 중 국토교통 분야 연구개발비는 2.9% 수준(2조 7,236억원) (증가율) 국토교통 R&D의 연평균 증가율은 3.6% 수준으로 국가 R&D 평균 증가율 약 10% 대비 1/3 수준 ※ (정부전체 R&D 예산) 2007년 9조 7,629억원 → 2014년 17조 7,428억원(연평균 9.0% 증) ※ (국토교통 R&D 예산) 2007년 3,277억원 → 2014년 4,117억원(연평균 3.3% 증) *

(사용주체) 최근 3년간 국토교통 R&D 수행 기관은 중소･중견기업 34.98% , 대기업 15.73%, 대학 21.50%, 출연(연) 22.83%순 * 중소기업청 외에 중소･중견기업에 R&D를 지원하는 비중이 가장 높은 부처임 [표2-12] 연도별 정부 및 국토교통 R&D 예산 현황 구

분

정부 전체 (A)

증가율

국토교통 전체 (B)

증가율

예산 비율 (B / A)

국토교통과학기술진흥원

(단위 : 억원)

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

97,629

110,784

123,437

137,014

148,902

160,244

171,471

13.5%

11.4%

11.0%

8.7%

7.6%

7.0%

3,277

3,460

3,924

4,092

4,310

4,159

4,014

5.6%

13.4%

4.3%

5.3%

△3.5%

3.4%

3.1%

3.2%

3.0%

2.9%

2.6%

2.3%

(단위 : 억원) 구

분

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

국토 R&D

1,411

1,464

1,879

1,851

1,849

1,746

1,380

교통 R&D

1,630

1,779

1,816

2,032

2,243

2,212

1,987

공통 R&D

236

217

229

209

218

201

647

다. 국토교통 부문 기술수준 국토교통 분야 세계 최고 기술수준 보유국인 미국 대비 국내 기술수준은 74.8%이고, 기술격차는 4.69년으로 전자･통신(3.0년)에 비해 상대적 낙후 ∙기술수준은 미국(100%), 독일(97.3%), 일본(96.3%), 프랑스(93.5%), 영국(92.5%), 한국 (74.8%), 중국(65.5%) 순 ∙기술격차는 미국(0년), 독일(0.6년), 일본(0.6년), 프랑스(1.4년), 영국(1.6년), 한국(4.69년), 중국(7.1년) 순 [그림2-33] 국토교통 분야 기술수준

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술수준조사보고서(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 [표2-13] 국토교통 주요분야 최고기술국 대비 상대 기술수준 구

분

(단위 : %, 년)

도시

건축

시설물

플랜트

수자원 철도교통 도로교통 항공교통

물류

전체

최고기술국

미국

일본

미국

독일

미국

한국기술수준

73.2

70.5

78.2

69.1

71.9

79.9

76.4

64.2

76.9

74.8

기술격차

5.1

5.5

5.1

5.5

6.8

4.2

4.0

5.9

4.7

* 최고기술국 경쟁력(100) 대비 국내 기술경쟁력 수준 및 기술격차를 나타냄

∙분야별로는 대부분 선진국 대비 70% 수준 이상이나, 플랜트, 특수구조물 및 항공분야의 기술수준은 70% 이하로 낮은 수준 ※ 플랜트의 경우, 자원개발플랜트의 기술수준은 최고 선진국 대비 50% 내외로 최근 대두되고 있는 에너지 확보 관련 국제경쟁에서 매우 취약 ※ 교통분야의 경우, 향공 관련 기술격차가 타분야 대비 높아 최근 증가하고 있는 항공수요 및 안전 문제 대응이 부족 [그림2-34] 국토분야 기술수준

[그림2-35] 교통분야 기술수준

우리나라의 특허기술경쟁력5)은 최고기술국 대비 46.1%로 주요 경쟁국6) 중 최하위 수준이며, 논문기술경쟁력 또한 최고기술국 대비 52.2%로 주요 경쟁국 중 하위 수준 ∙특허기술경쟁력은 미국, 일본, 독일 순으로 분석되었으며, 우리나라는 주요 경쟁국 중에서 전체 특허기술경쟁력이 하위 수준 5) 국토교통과학기술진흥원, 국토교통기술경쟁력분석 보고서(2013) 참조 6) 분석대상 국가는 한국, 미국, 일본, 독일, 프랑스, 영국, 중국의 7개국임

국토교통과학기술진흥원

∙논문기술경쟁력은 미국, 중국, 영국 순으로 분석되었으며, 우리나라는 주요 경쟁국 중에서 전체 논문기술경쟁력이 하위 수준 [그림2-36] 국토교통 분야 특허･논문기술경쟁력

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술경쟁력분석 보고서(2013)

∙도시, 터널, 항만, 도로교통을 제외한 철도 및 항공안전의 특허기술경쟁력은 중국에 추월된 상태임 [표2-14] 최고기술국 대비 특허, 논문 기술경쟁력 구

특 허

논 문

(단위 : %)

분

도시

건축

시설물

플랜트

수자원 철도교통 도로교통 항공교통

물류

전체

기술 경쟁력

40.2

33.1

74.1

44.9

64.6

53.8

63.0

5.5

18.7

46.1

순위

기술 경쟁력

13.9

73.1

59.4

91.9

33.2

38.6

38.7

15.6

57.6

52.2

순위

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술경쟁력분석 보고서(2013) * 최고기술국 경쟁력(100) 대비 국내 특허, 논문 경쟁력수준 및 조사대상 7개국 중 경쟁력 순위

∙분야별로 논문경쟁력의 경우 도시 및 수자원, 항공분야가 매우 취약하며 특허경쟁력의 경우 교통분야 전반에 걸쳐 매우 취약한 상황

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 [그림2-37] 국토교통 분야 기술경쟁력 현황

국토분야 세계 최고 기술수준 보유국인 미국 대비 국내 기술수준은 72.9%이고, 기술격차는 5.5년으로 평가 ∙기술수준은 미국(100%), 일본(95.5%), 독일(95.5%), 영국(91.6%), 프랑스(91.6%), 한국 (72.9%), 중국(60.2%) 순 ∙기술격차는 미국(0년), 일본(0.8년), 독일(1.2년), 영국(1.8년), 프랑스(1.9년), 한국(5.5년), 중국(8.5년) 순

국토교통과학기술진흥원

[그림2-38] 국토분야 기술수준

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술수준조사보고서(2013)

평균 기술경쟁력은 미국이 1위이며, 한국은 특허 53% 논문 57%로 평가 ∙전체 특허기술경쟁력은 미국, 일본, 영국 순으로 분석되었으며, 우리나라는 주요 경쟁국 중에서 중간 수준 ∙전체 논문기술경쟁력은 미국, 중국, 영국 순으로 분석되었으며, 우리나라는 주요 경쟁국 중에서 하위 수준 [그림2-39] 국토분야 특허･논문기술경쟁력

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술경쟁력분석 보고서(2013)

교통분야 세계 최고 기술수준 보유국인 미국 대비 한국의 기술수준은 77%이고, 기술격차는 3.7년으로 평가

국토교통 R&D 중장기 전략

2. 미래전망 및 여건 ∙기술수준은 미국(100%), 독일(100%), 일본(97%), 프랑스(96%), 영국(94%), 한국(77%), 중국(72%) 순 ∙기술격차는 미국(0년), 독일(0년), 일본(0.4년), 프랑스(0.9년), 영국(1.2년), 한국(3.7년), 중국(5.4년) 순 [그림2-40] 교통분야 기술수준

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술수준조사보고서(2013)

평균 기술경쟁력은 미국이 1위이며, 한국은 특허 38% 논문 45%로 평가 ∙전체 특허기술경쟁력은 미국, 일본, 독일 순으로 분석되었으며, 우리나라는 주요 경쟁국 중에서 최하위 ∙전체 논문기술경쟁력은 미국, 영국, 중국 순으로 분석되었으며, 우리나라는 주요 경쟁국 중에서 하위 수준 [그림2-41] 교통분야 특허・논문기술경쟁력

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 기술경쟁력분석 보고서(2013)

국토교통과학기술진흥원

2.5

시사점

창조경제･국민행복 실현을 위해 패러다임 전환 및 기술혁신 필요 ∙국토교통 산업이 성숙기에 진입함에 따라 창조경제･국민행복에 기여하기 위한 SOC 패러다임 전환은 필수이며, 기술혁신이 전제되어야 함 SOC 패러다임 전환 구분

기존의 SOC

미래의 SOC

주안점

성장 중심

삶의 질 향상

추진전략

SOC 신설

기존 SOC 개선

성격

하드웨어적 확충

소프트웨어적 지능화 및 효율화

시장 분석을 바탕으로 산업 육성, 일자리 창출 중심의 R&D 추진 ∙기술･분야 중심의 경직된 사업체계를 탈피하고, 시장･산업 분석결과를 반영하여 성과나 가치 중심의 개방형 융･복합 프로젝트 발굴 ∙또한 일자리 창출 효과를 감안하여 중소･벤처기업의 기술 아이디어 실현 및 사업화 중점 추진 필요 국민이 공감하고 체감할 수 있는 R&D 추진 ∙주거･교통 등 국민생활과 밀접한 분야이므로 보다 편리하고 안전한 국토공간 조성 및 국민복지 향상에 R&D가 기여할 수 있도록, - ‘현안･문제 해결’, ‘수요자’ 중심의 實事求是형 R&D 확대 필요 구체적･실천적인 계획 및 투자전략 제시 필요 ∙한정된 정부 예산범위 내에서 성과를 극대화하기 위해 기술력･경쟁력 및 계획의 구체성･실천성 등을 감안하여 최적의 투자전략 마련

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 3.1

전략수립 프레임

(기본방향) 메가트렌드 및 정책･동향 분석 등을 통해 “창조경제”와 “국민행복”을 중장기 전략의 기본방향으로 설정 *

∙(창조경제) 우리나라 경제의 잠재성장률 4% 유지 를 위해 국토교통 기술 경쟁력을 강화하고 지속적인 성장동력으로서의 역할 수행 * 80년대 9.1%에 이르던 잠재성장률이 2012년 3.8%대로 급락, 2031∼2050년의 잠재 성장률은 1%대로 OECD 국가 중 최하위권에 머물 것으로 전망

∙(국민행복) 재해･재난 등으로부터 국민생명과 재산을 보호하고, 생활편의 및 주거･교통 복지 증진에 국토교통 기술이 적극 기여 (핵심전략) 정치･경제･사회･기술 등 미래 변화방향을 예측하고, 국토교통 기술분야와의 연관도를 검토하여 4대 핵심전략 도출 [표3-1] 4대 핵심전략 방 향

4대 전략 글로벌 시장 선도

창조경제

국민행복

정

의

∙새로운 글로벌 시장에서 우위를 점할 수 있는 경쟁력 높은 기술 개발을 통해 국가 경쟁력 제고 및 창조경제 기여

융･복합 기반 신산업 창출

∙ICT 등 타분야 기술과 국토교통 기술의 창조적 융･복합을 통해 공공기반의 새로운 인프라 및 신시장 창출 기술

편리하고 안전한 국토공간 조성

∙재해･재난 등에 선제적 대응 및 국민 안전을 보장할 수 있는 공공기반의 안전한 국토공간 실현

국민 생활복지 향상

∙건강, 복지, 생활 불편 개선 등 국민의 일상생활 니즈 충족을 위한 국민생활 밀착 및 해법지향의 기술개발 촉진

∙핵심전략의 기본방향성은 효율성 및 안전성 강화, 중국 등 신흥경제권의 도시화･산업화, 기후변화에 따른 대형 자연재난 빈발, 과학기술의 급속한 발달 및 융･복합화 추세 등의 동향분석 결과에 기반함 - 첨단융합, 글로벌 경쟁력강화, 재해재난 대비기술, 보편적 복지형 국토 교통 등 4가지 방향성을 탐색

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-1] 핵심전략의 기본 방향성

PEST 분석을 통하여 정리된 첨단융합, 글로벌 경쟁력강화, 재해재난 대비기술, 보편적 복지형 국토교통 등 4가지 방향성을 통한 국토교통 R&D 중장기 전략의 4대 핵심전략 도출 ∙(방향성 1: 첨단융합) IT기술의 발전과 확산 등에 따른 기술 융･복합 가속화에 대응 ※ 세계 건설시장에서 IT융합 부분은 2012년 2,890억 달러 규모의 시장을 형성하고 있는 것으로 추정되며 국내 건설-IT부문의 세계시장 점유율은 18% 수준으로 2007년(2.3%) 이후 약 7.8배의 시장점유율을 기록

- 국토교통 기술간 융･복합을 통해 국토교통산업의 패러다임을 전환하여 시장을 선도하고 창조경제의 기반 마련 - 신산업을 창출하는 창조경제형 핵심전략 ▸(융･복합 기반 신산업창출) 도시시스템(주택, 건축물, 교통, 물 등)의 창조적 융･복합을 통해 기존 산업의 고부가가치화, 신산업 및 일자리를 창출하는 국토교통 산업생태계 조성 ∙(방향성 2: 글로벌 경쟁력강화) 기술표준화, 국토교통 통합시스템 구축 등을 통한 국토교통 글로벌 경쟁력의 강화 ※ 공공･토목부분의 SOC(Social Overhead Capital)는 국내외 경기 불황으로 인해 2012년 이후 연속 감소세를 지속하고 있으며, 이는 1997년 경제위기 이후 최장 기간

- 시스템 통합과 빅데이터 융합기반기술 등을 통한 새로운 공공인프라 기술의 다변화 및 다양성 확보로 글로벌 경쟁력 강화

국토교통과학기술진흥원

- 국토교통 산업의 경쟁력 제고를 위한 창조경제형 핵심전략 ▸(글로벌 시장선도) 다양한 산업과 기술, 인력을 접목하는 개방형 혁신을 통해 창조경제를 뒷받침하고, 빅데이터를 활용하는 공공기반의 새로운 인프라 기술 구현 ∙(방향성 3: 재해재난 대비기술) 재해재난, 사회적 테러 등에 안전한 국토공간 조성 ※ 국내 자연재해 피해 현황이 2008년 11명, 637억원에서 2011년 78명, 7,942억원으로 증가하고 있음에 따라 태풍, 호우 등 반복되는 자연재해, 사이버테러 등 인적･사회적 재난으로 막대한 인명 및 재산 피해 발생과 지진 등 미래 재난이 증가

- 기후변화에 따른 자연재해와 사회적 재난에 따른 인명피해 및 경제･사회적 손실 증가에 선제적 대응 역량 강화로 지속가능한 국토공간 실현 및 안전사회 구축 - 사회 안전성 증대를 위한 국민행복형 핵심전략 ▸(편리하고 안전한 국토공간 조성) 재해･재난 등에 선제적 대응 및 국민 안전을 보장할 수 있는 공공기반의 안전한 국토공간 실현 ∙(방향성 4: 보편적 복지형 국토교통) 국민 삶의 질 향상을 도모할 수 있는 친환경･생활 밀착형 국토교통 기술개발 ※ 버스, 지하철 등 대중교통 분야에서 저상버스 도입, 노약자･장애인용 승강기 설치 등 교통약자 편의증진 시설이 도입되었으며, 물류분야에서는 효율성 증진을 위해 RFID(Radio Frequency Identification), 2차원 바코드 및 WMS(Warehouse Management System) 도입이 진행되고 있음

- 국민 삶의 질 및 복지에 대한 요구 상승은 공공재인 국토교통 기술에 대한 역할과 책임 요구 - 생활밀착형 국토교통 기술인 국민행복형 핵심전략 ▸(국민 생활복지 향상) 건강, 복지, 생활불편 개선 등 국민의 일상생활 니즈 충족을 위한 국민생활 밀착 및 해법지향의 기술개발 촉진 [그림3-2] 국토교통 R&D 중장기 전략의 핵심전략 도출

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 3.2

전략 및 중점 프로젝트

가. 개요 국가 성장동력, 창조경제, 국토교통 기술경쟁력, 국민 삶의 질 향상 등 다방면의 사회･과학적 측면에서 국토교통의 가치를 새롭게 창출(Value Creator)하기 위한 중점 기술 프로젝트 ∙대내외 여건을 종합 분석하여 국가적 신성장동력 및 창조경제 실현가능성이 높은 중점 R&D 프로젝트를 도출 - 대표 브랜드기술 도출에 따라 국토교통 R&D 중장기 전략을 통한 기대효과의 입체적･효율적 달성 가능 - 대표 브랜드기술에 기반한 향후 국토교통 R&D 및 Post 기술의 파생 및 정책의 추진력 제고 ∙예상되는 R&D 성과를 토대로 중･장기적 안목에서 국토교통 기술전반의 기술경쟁력 견인 - 단기적으로는 국토교통 분야의 기술수준 성장을 견인하고, 장기적으로는 국민 삶의 질 향상에 기여 - 국토교통 R&D 중장기 전략의 비전 및 목표 달성과 동시에, 파급효과를 유발하고 가시적 성과를 창출 ∙국토교통 과학기술의 대중화 및 정책인지도 향상을 통해 국민적 관심도 증대 및 촉진으로 국토교통 R&D 정책의 국민적 지지 확보 - 국민 생활밀착형 대표기술을 중심으로 도출하여, 국민 삶의 질적 향상에 직접적으로 기여가능함을 가시적으로 확인할 수 있는 대표기술 Value Creator 2.0이란, 인문사회 및 IT는 물론 타 과학기술과의 융･복합을 통해 미래성장을 견인할 수 있는 기술 중심의 R&D 중점 브랜드기술이며, 기존의 Value Creator 보다 한 차원 진보된 전체 시스템을 최적화하는 기술 ∙2006년 수립한「건설교통기술혁신로드맵」의 핵심과제(VC 10)와의 연속성을 확보하기 위해 차기 브랜드 기술을 Value Creator 2.0(VC 2.0)으로 명명 ∙Value Creator 10은 단일 목적물 중심의 기술력 향상, 선진국 추격형 기술, 학제적･단편적 접근의 기술특성을 가짐

국토교통과학기술진흥원

∙Value Creator 2.0은 국토교통의 기술전반을 통합적으로 접근하여 신규시장을 창출할 수 있는 선점형 기술특성을 가짐 Value Creator 2.0은 미래 국토교통 R&D를 대표하는 중점 브랜드기술로서 “국민이 행복하고 세계로 도약하는 국토교통 기술 창조”의 비전달성 목표 ∙Value Creator 2.0 기술의 연구개발을 통하여 창조경제 실현을 위한 국토교통 R&D 중장기 전략 목표 및 비전 달성을 가속화 국가 상위계획에 부합하면서 동시에 국토교통 분야의 기술적 차별성을 확보한 Value Creator 2.0 도출을 통해 국토교통 R&D 중장기 전략 사업영역 및 집중 육성분야를 탐색 VC 2.0 개념

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 (도출방법) 2040 미래 유망기술 예측 및 국토교통 산업･시장･기술동향을 분석하고 전문가 의견, 국가계획과의 정합성 등을 고려하여 전략적 투자가 필요한 10대 중점 프로젝트 선정 VC 2.0 도출 프로세스

중점분야 도출 2040 미래기술예측조사의 200대 미래기술로부터 도출된 80대 미래 유망기술에 기반하여 본 국토교통 R&D 중장기 전략의 42개 중점분야 도출 ∙(Literature Review) 미래트렌드, 정책, 시장, 기술 및 연구개발 현황에 관한 문헌분석을 바탕으로 1차 중점분야 선정을 위한 전문가 검토 [표3-2] 문헌분석 구 분 미래사회 전망분석

∙STEEP(사회, 기술, 경제, 생태, 정치)분석을 통한 미래 거시 트렌드 분석

시장현황분석

∙산업전체 및 주요 분야별 국내외 시장현황분석을 통해 향후 시장성장성 비교분석

정책현황분석

∙국내외 정책현황분석으로부터 정책적 부합성 및 타당성 확보

기업현황분석

∙산업 및 주요 분야별 기업현황분석으로 해당 분야의 민간영역 규모 및 육성필요 기업형태를 분석

기술동향분석

∙특허동향 및 기술수준 분석을 통해 연구개발이 활발한 분야 및 기술격차해소를 위해 R&D 투자가 필요한 분야 탐색

연구현황 및 역량분석 종합분석

문헌분석(Literature Review)

∙공공/민간의 연구현황 및 역량분석을 통해 R&D 투자가 부족한 분야 방향성 정립 ∙PEST(정책, 경제, 사회, 기술) 분석을 통한 산업별 기본방향 도출

국토교통과학기술진흥원

∙(전문가 FGI 조사) 산학연 전문가로 구성된 FGI(Focus Group Interview)를 실행, 문헌조사 (Literature Review)결과를 통해 도출된 1차 중점분야 도출 결과에 대한 종합검토 실행 [표3-3] 중점분야별 정의 중점분야

정

의

설계엔지니어링 및 글로벌 표준화기술

∙사업의 타당성 조사, 기획, 설계, 분석, 구매, 조달, 시험, 감리, 시운전, 평가, 자문, 지도 등 건설사업관리 활동 및 이에 대한 글로벌 표준화

건설재료 개발 및 활용기술

∙SOC 시설물의 구조를 구성하는 콘크리트, 강재 등의 주요 재료에 대해 기존보다 성능이 우수하고 유지관리가 용이하며 친환경적인 고성능･다기능 신소재 및 복합재료를 개발하여 건설분야에 활용

시공자동화･효율화 및 특수구조물 구축기술

∙기계화, 자동화, 로봇기술 등 첨단기술을 건설분야에 도입하여 시공프로세스를 효율화하고, 미래형 신공간 창출을 위한 특수구조물(초장대 교량, 터널 등)을 구축하는 기술

재난･재해대비 시설물 ∙SOC 시설물의 효율적인 유지관리를 통해 사회적 비용을 절감하고, 건설 및 유지관리 및 건설안전 기술 자연재해를 예방･대비하기 위한 선제적 대응체계 구축 기술

안정적 수자원 확보

∙한정된 수자원을 효율적으로 활용하고 가용수자원의 시･공간적 불균형을 극복함으로써 물 부족으로 인한 국민 피해를 예방 또는 최소화하여 국민 물 복지를 극대화할 수 있는 기술

지능형 수자원 관리

∙기존 수자원 관리 시스템이 지니는 한계성 극복 및 관리 효율성 제고를 위해 ICT 등 첨단 기술과 융합된 지능형 수자원 관리 기술

지속 가능한 하천 관리

∙하천의 지속가능한 통합관리를 위한 자연친화형 하천조성 및 유역과 하천특성을 고려한 수리시설물의 설계･시공 및 유지관리 기술

기후변화 대응 수재해 예방

∙도시 및 유역을 대상으로 수재해 대응 및 방어시스템을 구축하고 기후변화에 따른 미래 수문･수자원 변동 및 극한 수재해에 유연하게 대응할 수 있는 사전 예방차원의 적응 기술

담수화 기술

∙해수나 저급수 등을 전처리, 증발, 막방식(역삼투, 정삼투, 나노필터, 막증발 등) 공정을 구성하여 담수를 생산하는 기술

10 가스･비전통 자원화 기술

∙가스･오일･비전통 에너지원 부존지역에 대한 채굴 원료의 처리･전환을 통하여 유용한 에너지원으로 활용하기 위한 기술

11 자원 이송 및 순환기술

∙원격지의 가스, 오일 등을 수요처로 이송, 지역 내 유틸리티(에너지, 물, 물질 등)의 생산･공급, 순환이용 기술로서 주로 장거리 배관계통이나 중계기지 및 핵심설비, 운영 및 유지보수 기술

플랜트건설 12 자원인프라기술

∙플랜트 건설사업의 효율적인 수행을 위한 설계･해석･사업관리, 원격 시공･운영, 친환경적인 발전시설의 핵심설비 탑재를 위한 기초･구조물, 단지 규모의 계획 및 건설과 운영, 개발기술의 활용성 제고와 중소기업의 글로벌 진출에 필요한 지원 기술

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [표3-3] 중점분야별 정의(계속) 중점분야

정

의

건축계획 및 디자인

∙건설기술 및 환경 변화에 신속하게 대처할 수 있는 선진국 수준의 국내 설계기준 및 시방서 마련, 한스타일 건축공간 창출을 위한 목조건축 및 한옥 기술력 강화

건축 환경 및 설비

∙거주자 쾌적성 향상을 위한 건축 환경･설비 기초원천 및 핵심기술 개발

건축재료･구조･시공

∙건설기술 및 환경 변화에 신속하게 대처할 수 있는 선진국 수준의 건축구조 첨단화 및 고부가가치화 기술

건축공정･운영･유지관리

∙안정적인 국가 에너지 수요 관리 및 건축 부문 온실가스 저감을 위한 건물에너지 통합 관리 기반 구축 기술, 통합발주 기반의 공정관리 핵심기술 및 국내 리모델링 및 해체시장 확대를 위한 해체 및 복원 기술 국산화

융･복합 건축

∙해외건설시장 진출 확대를 위한 미래 특수건축기술 확보로 고부가가치 신성장 동력 및 건설산업 일자리 창출

도시공간 계획 및 조성

∙도시환경 변화를 수용할 수 있는 도시 기획, 계획 및 설계, 시공, 운영관리 등 도시조성 과정 전반을 패키지화하는 도시공간 생활인프라 및 실행체계 구축

스마트 친환경 도시

∙첨단기술(ICT)과 친환경 및 생태 친화적 도시 조성기술을 융합한 지속가능한 스마트 도시 조성

도시 운영 및 관리

∙기후변화 대응을 위해 에너지 및 자원순환, 탄소저감 및 열환경 관리, 안전한 도시공간 조성 등 효율적인 도시 운영 및 관리 실현

도시재생

∙경제･사회･문화 등 도시의 종합적인 기능 회복을 통한 주거복지 실현 및 지역경제 활성화를 위한 기술개발 및 실증

지속가능한 복지주택

∙주거복지 사각지대 해소 및 살기 좋은 주거환경 조성을 위한 지속가능한 복지주택 기술

미래형 스마트주택

∙미래지향적 주거공간 창출을 위하여 융･복합 기술을 기반으로 에너지 사용관리, 건강관리, 재해･재난의 예방 및 대응 등이 가능한 미래형 스마트 주택 구현

수요자 맞춤형 주택

∙주택공급 중심에서 품질관리로 주택관리방향 전환 및 수요자의 다양한 요구에 대응 할 수 있는 수요자 맞춤형 주택 기술

자산가치 창출형 주택

∙주택의 생애주기 대응 유지관리 및 노후주택 리모델링을 통해 중고주택의 사용수명 연장 및 자산 가치를 향상 시킬 수 있는 자산가치 창출형 주택 기술

주택 인프라 기반구축

∙주택의 균등한 품질관리를 위한 주택표준화 기술과 선진 주거환경 조성을 위한 주택관련 인프라 구축

공간정보 인프라기술

∙국토공간정보를 효율적이고 체계적으로 생산 및 가공하기 위한 국토공간정보 인프라 기술

공간정보 응용기술

∙국토공간정보 기반기술과 데이터를 연계하여 시각화, 지식전달 및 의사결정을 지원하기 위한 국토공간정보 응용기술

공간정보 융합 서비스 기술

∙국민의 안전, 복지와 편의를 향상시키고 산업발전에 기여하는 다양한 국토공간정보 서비스 활용 및 융합 서비스 기술

국토교통과학기술진흥원

[표3-3] 중점분야별 정의(계속) 중점분야

정

의

사고없는 안전교통

∙"교통사고 최소화 및 사망자 Zero”의 목표를 달성하기 위하여 운전자-차량-도로환경을 고려한 사고예방 및 피해경감 기술

막힘없는 첨단교통

∙국민에게 막힘없는 도로주행환경을 제공하기 위하여 교통-차량-도로-통신 등의 융･복합을 통한 차세대 교통 기술

공해없는 청정교통

∙온실가스를 획기적으로 감축하기 위하여 친환경 도로 교통수단･운영체계 등 쾌적한 교통환경 제공기술

차별없는 복지교통

∙소득, 거주지역, 신체상태와 관계없이 국민 누구나 공정하고 편안하게 이용이 가능한 인간중심의 교통서비스

단절없는 물류교통

∙수송･하역･보관･포장 등 물류분야 프로세스 개선 및 물류에너지 감소 등을 통한 물류비용 최소화 기술

철도 수송력 향상 기술

∙철도의 대용량･고속화와 고밀도 철도 운행을 통한 철도 수송분담률을 향상시키고, ICT 등 타분야와의 융･복합 기술 및 신개념 철도 추진･제어 기술 개발을 통한 철도 산업･기술경쟁력 제고

철도 안전･편의 향상 기술

∙철도사고 발생을 원천 차단하여 철도안전을 확보하고, 철도 이용객 혼잡도･접근성을 개선하는 등 철도 이용의 편의성과 쾌적성 향상

철도건설･운영비 절감 기술

∙건설비 저감기술을 개발하여 경제적인 방법으로 철도망을 확충할 수 있도록 하고 유지보수비･에너지 절감 등 철도 운영 효율화

철도 소재･부품･장치 고도화 기술

∙철도 운영 및 유지보수 효율화를 위한 철도 핵심부품･장치의 설계 및 제작기술, 신뢰성 확보 기술

항공기 시스템

∙항공기 개발단계에서 설계･제작･인증 등 항공기 안전인증 기술을 확보하고, 개발 후 운항중인 항공기의 정비･수리･개조 등 운항안전 정비기술 확보

항공기 사고예방

∙세계 최고의 항공교통 안전수준을 달성하기 위해, 매년 사망사고가 발생하고 있는 민간 항공기 사고예방 기술

항행관제

∙안전하고 효율적인 항공기 운항을 관리･운영하기 위한 항공통신(C), 항공항법(N), 항공감시(S), 항공교통관리(ATM) 분야 기술

공항운영

∙공항을 이용하는 국민의 편의 증진을 위한 여객 처리 프로세스, 공항관리･ 운영 효율성 향상 및 안전성 보장을 위한 운영체계

국가중점 과학기술 추진과제 도출 국가 주요 정책과의 정합성 검토를 위해 제3차 과학기술기본계획 분석을 통한 국토교통 연관 정책 도출 ∙기본계획 중 국가전략기술개발 상의 120개 중점과학기술로 분류하여 신정부 주요 과학기술 정책에 Macro Targeting

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [표3-4] 국가중점과학기술별 연관정책 국가중점과학기술

중점분야 연관성 검토

지능형 교통시스템 기술

∙사고없는 안전교통, 막힘없는 첨단교통, 공해없는 청정교통, 차별없는 복지교통

지능형 물류체계 기술

∙단절없는 물류교통

첨단철도기술

∙철도수송력 향상 기술, 철도안전･편의향상기술, 철도건설･운영비 절감 기술, 철도소재･부품･장치고도화기술

ICT기반 친환경 도로 기술

∙사고없는 안전교통, 막힘없는 첨단교통, 공해없는 청정교통, 차별없는 복지교통, 단절없는 물류교통

첨단플랜트 원천기술

∙담수화기술, 가스･비전통 자원화 기술, 자원이송 및 순환 기술, 플랜트건설 자원인프라 기술

환경친화 자동차기술

∙공해없는 청정교통

스마트 자동차 기술

∙사고없는 안전교통, 막힘없는 첨단교통

미래형 유인항공기 기술

∙항공기시스템, 항공기 사고예방

지능형 무인 비행체 기술

∙항공기시스템, 항공기 사고예방

수자원 통합관리시스템 기술

∙기후변화 대응 수재해 예방, 담수화기술

기후변화 감시 예측 적응 기술 ∙지속가능한 하천관리, 기후변화 대응 수재해예방

지능형 건물제어기술

∙지속가능한 복지주택, 미래형스마트주택

서비스 로봇 기술

∙시공자동화/효율화 및 특수구조물 구축기술, 건축재료･구조･시공

고효율 에너지 빌딩 기술

∙설계엔지니어링 및 글로벌 표준화 기술, 건축환경 및 설비, 건축재료･구조･시공, 건축공정･운영･유지관리

슈퍼 건설재료 및 자재 기술

∙건설재료 개발 및 활용기술, 건축환경 및 설비, 건축재료･구조･시공, 지속가능한 복지주택

초고층 건물 건설 기술

∙설계엔지니어링 및 글로벌 표준화 기술, 건축계획 및 디자인, 건축공정･운영･유지관리, 융･복합건축

최첨단 인프라 구조물 건설 기술

∙설계엔지니어링 및 글로벌 표준화 기술, 시공자동화/효율화 및 특수구조물 구축기술, 주택인프라 기반구축

국토정보 구축 활용기술

∙철도건설･운영비 절감 기술, 공간정보 응용기술, 공간정보 융합서비스 기술, 단절 없는 물류교통, 항행관제, 공항운영

국토교통과학기술진흥원

[표3-4] 국가중점과학기술별 연관정책(계속) 국가중점과학기술

중점분야 연관성 검토

미래첨단 도시 건설 기술

∙설계엔지니어링 및 글로벌 표준화 기술, 도시공간계획 및 조성, 스마트 친환경도시, 도시운영 및 관리, 도시재생 주택인프라 기반구축

복합 지하 대공간 활용기술

∙건축계획 및 디자인, 건축재료･구조･시공, 융･복합건축

자연재해 모니터링 예측 대응기술

∙재난･재해대비 시설물 유지관리 및 건설안전기술, 기후변화 대응 수재해 예방

재난 정보통신 체계 기술

∙지속가능한 복지주택, 미래형 스마트주택, 주택인프라 기반구축, 공간정보 인프라기술, 공간정보 응용기술, 공간정보융합 서비스기술, 철도안전･편의향상기술, 항공기 사고예방

기반시설 기능 유지 및 복구 복원 기술

∙재난･재해대비 시설물 유지관리 및 건설안전기술, 철도건설･운영비 절감기술, 항행관제, 공항운영

사회적 복합재난 예측 대응기술

∙재난･재해대비 시설물 유지관리 및 건설안전기술, 기후변화 대응 수재해 예방, 사고없는 안전교통, 철도안전･편의향상 기술, 항공기 사고예방, 공항운영

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 VC 2.0 후보군 도출 국가중점과학기술 추진과제는 국가 상위계획으로, 특정산업별 거시적 트렌드를 반영한 기술군으로 국토교통 R&D 중장기 전략의 VC 2.0 후보군 도출을 위해 국토교통 산업에 대한 세부트렌드를 분석 및 반영 ∙이는 제 3차 과학기술기본계획과 국토교통 R&D 중장기 전략과의 정합성을 유지하면서 동시에 국토교통 산업의 세부적 동향을 반영하여 차별화된 VC 2.0을 도출하기 위함 VC 2.0 후보군 도출프로세스

국토교통 산업의 미시적 트렌드를 반영하기 위해 과학기술기본계획으로 도출된 산업군에 대한 국토교통 세부트렌드 키워드를 문헌조사 결과로부터 종합하여 Negative Screening 방식으로 주요 트렌드 키워드를 선별 ∙Negative Screening 방식으로 키워드 출현빈도, 시장성 및 기술영향도 기준으로 각 3단계에 걸쳐 평균값이하 키워드를 제거

국토교통과학기술진흥원

마이크로 트렌드 도출 프로세스 ∙Negative Screening 기준 - 1차 스크리닝 : 특허(IPC), 논문(Scopus)을 통한 빈도(Frequency)기준의 평균값이상 1차 선별 - 2차 스크리닝 : 시장성장성 및 시장규모를 통한 시장성(Market Prospects)기준의 평균값이상 2차 선별 - 3차 스크리닝 : 기술개발 시급성, 기술개발 파급성을 통한 기술영향도(Impact of Technology)기준의 평균값이상 3차 선별

VC 2.0 최종선정 국토교통 R&D 중장기 전략의 추진방향에 적합한 중점 브랜드기술로 도출하기 위해 4대 핵심 전략을 선정지표로 마련하여 전문가 AHP 평가를 통해 최종 10개의 VC 2.0 기술 분야를 도출 ∙4대 핵심전략이 반영된 선정지표를 통해 전략･목표･추진방향을 VC 2.0에 투영하여 10개 중점 브랜드기술을 통해 R&D 중장기 전략이 추구하는 최종목표 달성 ※ AHP(Analytic Hierarchy Process: 계층화 분석기법)는 의사결정시 고려할 평가항목들을 계층화 한 후, 평가항목 간 상대적 중요도와 평가항목별 대안의 적절성에 대해 쌍대비교를 통해 측정하여 종합적으로 판단하는 의사결정 기법 VC 2.0 선정지표 ∙4대 전략별 내용분석 후 이에 해당하는 선정지표를 기술 융･복합성, 신기술 경쟁력, 안전사회기반 기여도, 생활밀착형 기술도의 4가지 전략성 중심의 선정지표를 마련

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립

AHP 평가방법(예시) ∙선정지표별 가중치 분석을 통해 VC 2.0 관련 산업별로 차별화된 선정지표 기준을 반영할 수 있으며 최종 VC 2.0 기술도출의 타당성 제고

선정지표에 대한 가중치 결과를 반영하여 VC 2.0 후보군에 대한 선정지표별 평가점수와 가산하여 Total Score 기준의 최종 VC 2.0 10대 중점 브랜드기술 도출 VC 2.0 후보군 Total Score 산정(예시) ∙AHP 평가를 통해 산출된 가중치와 평가점수를 가산하여 최종 종합점수기준으로 상위 10개를 VC 2.0 기술분야로 최종 도출 VC 2.0 후보군

산업 분야

대륙간 초고속 수송철도 도어투 도어 트랜짓 철도 3060 철도 생활시스템 소닉 트레인 분산형 물관리 LID 기반 물순환도시 물산업 메가시티 워터그리드 대체수자원 확보기술 ⋮ ⋮

국토교통과학기술진흥원

안전사회기반 기술 생활 밀착도 기여도 가중치 평가점수 가중치 평가점수 가중치 평가점수 가중치 평가점수 0.23 3 0.27 3 0.28 2 0.22 4 0.23 2 0.27 2 0.28 4 0.22 5 0.23 2 0.27 2 0.28 1 0.22 3 0.23 3 0.27 1 0.28 1 0.22 3 0.15 3 0.33 4 0.26 4 0.26 4 0.15 3 0.33 2 0.26 2 0.26 3 0.15 4 0.33 2 0.26 2 0.26 3 0.15 2 0.33 1 0.26 2 0.26 4 ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ 기술 융･복합성

신기술 경쟁력

종합 점수

선정 여부

2.94 3.22 1.94 1.90 3.85 2.41 2.56 2.19 ⋮

OK OK

⋮

나. 중점 프로젝트 도출 글로벌 시장 선도 분야 (현황) 해외건설 수주액(1965.1∼2014.3)의 지역별･공종별 분석 결과, 중동･아시아 지역의 플랜트, 토목(도로 등) 및 건축이 대부분을 차지함 ∙최근 칠레 BHP 복합화력 프로젝트(4.4억 달러, 삼성ENG)와 Chacao 교량(3.3억 달러, 현대건설)을 수주하는 등 지역･공종도 다양화되는 추세 [그림3-3] 해외건설 수주액의 지역별･공종별 분석 결과

(시장전망) 주요 건설사 대상으로 설문조사한 결과 CEO가 뽑은 해외 수출 유망 분야는 플랜트, 도로･교량, 철도･전철, 신도시･주택 順 [그림3-4] 해외수출 유망상품

(단위 : %)

∙에너지･자원 확보를 위한 플랜트 수요(2020년까지 연 6%대 성장 예상(산업연구원, 2010)) 및 신흥국 도시인구 증가*에 따른 인프라 수요는 지속 증가 전망 * 신흥국 도시인구 : 3억명(2005) → 25억명(2009) → 51억9000만명(2020)(삼성경제연구소, 2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 (중점 프로젝트) 기술경쟁력을 가진 선진국과 가격경쟁력을 가진 중국 사이에서 시장 우위를 점하기 위해 기술개발 틈새전략 필요 ∙(플랜트) 석유･가스 등 경쟁이 치열한 기존 플랜트 시장보다는 기술수준이 유사한 분야에서 선도적 기술을 선점하여 글로벌 Top 지향 ∙(토목･건축) 터널･교량, 초고층빌딩 등 시공에 강점을 지닌 메가 스트럭쳐 부문에서 부가가치가 큰 설계･엔지니어링 기술 확보에 주력

융･복합 신산업 창출 기반 조성 (현황) SOC 건설･운영 및 부동산 등에 국한되었던 국토교통 산업이 ICT 등 첨단기술 활용 및 융･복합을 통해 새로운 산업으로 확장 추세

(시장전망) 위성 촬영정보와 지리정보를 활용한 실내･외 공간정보 및 GPS 위성정보에 의한 실시간 위치정보 연계로 파생시장 확대 ∙공간정보 수집 및 DB 구축을 위한 GIS 산업은 물론, 공간정보 빅데이터를 분석･가공･활용 및 위치기반 서비스 산업이 커짐 ∙또한, GPS 및 사물간 통신에 의한 위치정보를 바탕으로 교통수단의 효율적 운행･관제가 가능해지면서 첨단 교통시장 증대 [그림3-5] 자율주행자동차･시스템 세계시장 규모

* 출처 : Published 3Q, NAVIGANT RESEARCH(2013)

국토교통과학기술진흥원

(중점 프로젝트) 지식 기반의 새로운 일자리가 창출될 수 있도록 기존 산업 첨단화 및 국내시장 창출을 위한 기반기술 확보에 주력 ∙(위성항법) 위성기반으로 실시간 위치정보를 1m 이내로 보정하는 GPS 보정 및 응용기술 개발 후, 한국형 위성항법체계 구축 검토 ∙(도로교통) 차량 간, 차량-도로 간 통신 및 위치정보 빅데이터의 효율적 관리를 통해 안전하고 막힘이 없는 자율주행도로 구현 ∙(항공교통) 항공기 안전･인증･정비 관련 국내 산업을 촉진하고, 안전하고 정밀한 항공 관제기술로 개인 항공교통시대 대비

안전하고 편리한 국토공간 조성 (현황) 국민소득 증대로 안전･편의 등 삶의 질 제고에 대한 욕구가 커지고, 각종 공공 서비스에 대한 기대치가 높아지고 있으나, ∙도시화 및 인구밀집으로 인해 자원의 효율적 배분･관리 문제는 물론, 안전과 편의를 저해하는 각종 사회문제 발생 ∙또한, 이상기후 현상과 맞물려 도시침수, 토사재해, 가뭄 등 재난･재해 발생 위험 및 피해규모가 커지고 있어 대책 마련 시급 (기술동향) 도시내 각종 시설물과 자원 등을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 ICT, 센싱, 빅데이터 등 첨단기술 적극 활용 ∙복잡한 도시의 기능들을 센싱을 통해 실시간 모니터링함으로써 사고를 예방하고, 사고 발생시에도 자동 응급 복구 시행 ∙또한, 수자원 등 도시 내 자원･에너지 등을 순환･재활용하고, 사람･사물의 실시간 흐름을 빅데이터로 관리 (중점 프로젝트) 도시･국토 공간이 안전하고 편리해질 수 있도록 첨단기술을 활용하여 도시와 시설물 자동관리, 수자원의 안정적･효율적 관리 도모 ∙(국토･도시공간) 교통물류 최적화, 자원･에너지 순환･재활용, 사고･재해 상황 실시간 관리 등 스마트하고 친환경적인 도시･국토 구현 ∙(인프라 관리) 사물통신을 기반으로 시설물 성능･안전성을 실시간 모니터링하고, 자동으로 유지보수하여 안전사회 구현 ∙(물관리) 도시 내 수자원을 자급자족하고, 재해를 예방하기 위해 분산형 물관리 추진

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 국민 생활복지 향상 (현황) 그동안 국토교통 부문의 “복지”는 주택과 도로･철도 등 교통 인프라를 충분하게 구축･ 공급하는 것에 의의를 두었으나, ∙이제는 국민 누구나가 쾌적하고 건강한 환경에서 거주하고, 시간･공간적으로 제약받지 않도록 생활 인프라의 질적인 측면도 중시 (시장전망) 투자 대상으로서의 주택에 대한 관심이 점차 줄어들고, 주택 자체의 성능･품격･문화 등을 중시함에 따라, ∙획일적인 아파트보다는 다양한 유형의 신규 주택과 노후주택의 성능 개선에 대한 수요가 증가할 것으로 전망 ∙한편, 대중교통 분야는 친환경적이고, 노약자･장애인도 불편 없이 이용 가능하며, 보다 빠르고 편리한 서비스 제공을 기대 (중점 프로젝트) 주거･교통은 국민 생활복지의 가장 기본 요소이므로 국민이 기대하는 서비스 수준을 제공하기 위한 기술개발에 주력 ∙(주택) 주택이 거주자에게 가장 편안하고, 활력을 주는 공간이 될 수 있도록, 성능･친환경성 등을 제고한 맞춤형 주택 기술개발 ∙(교통) 대중교통 분야 중 친환경 교통수단인 철도･도시철도를 도시 간, 도시 내 안전하고 편리한 생활교통시스템으로 자리매김 ∙아울러 철도 건설･유지관리 비용을 최소화하는 등 경제성을 확보함으로써 국민가계의 교통비 부담 완화

국토교통과학기술진흥원

3.3

비전 및 전략

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 3.4

10대 중점 프로젝트(Value Creator 2.0)

가. TOP 메가 스트럭처 추 진 목 표

토목･건축기술의 정점인 메가 스트럭처(초장대교량, 장대 복층터널, 초고층 빌딩 등)를 설계에서부터 시공까지 자력 건설하고, 효율적인 유지관리 기술을 개발하여 글로벌 시장 진출

현황 (세계) 건설기술이 발달함에 따라 전 세계적으로 교량･터널･빌딩 등의 구조물의 장대화･고층화 ･대형화 및 복합화가 가능 ∙(교량) 세계적으로 주경간이 1km가 넘는 현수교･사장교 지속 증가

험버교 (영국, 1,410m,1981년)

아카시대교 (일본, 1,991m, 1998년)

수통대교 (중국, 1,088m, 2008년)

스톤컷터교 (홍콩, 1,018m, 2009년)

- 현재 공용 중이거나 시공 중인 최장의 현수교는 일본 아카시대교(1,991m)이며 최장의 사장교는 중국 수통대교(1,088m)임

국토교통과학기술진흥원

[그림3-6] 국내･외 준공연도별 장대교량 최대 주경 간 추이

* 출처 : 한국지반공학회지(2012) [표3-5] 세계 장대 교량 현황 순위

교

량

국 가

준공시기

주경 간 거리

아카시대교

일본

1998년

1,991m

시오우먼교

중국

2009년

1,650m

그레이트벨트 이스트교

덴마크

1998년

1,624m

이순신대교

한국

2012년

1,545m

룬양교

중국

2005년

1,490m

험버교

영국

1981년

1,410m

장엔교

중국

1999년

1,385m

칭마교

홍콩

1997년

1,377m

베라자노교

미국

1964년

1,298m

골든게이트교(금문교)

미국

1937년

1,280m

* 출처 : 한국건설기술연구원(2012)

▸미국의 Modjeski and Masters, Inc.는 교량 100년 수명 사용성 한계상태 설계기술, Solutions International은 바닥판의 건전성 평가기술, NaBro는 HPS 활용 강교량 및 하이브리드 교량 설계 기술 개발 ▸호주의 Maunsell Australia Pty Ltd.는 교량 장수명 설계 기술 개발 ▸EU의 FIB는 교량 장수명을 위한 콘크리트 내구성, 중성화, 염해 설계기술 개발

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 ∙(터널) 대심도 복층터널, 장대 해저터널 등 다수 건설 또는 건설 중 - 보상비가 많은 부분을 차지하는 일반도로와 달리 건설비가 적게 들어 스페인과 미국, 일본, 프랑스, 중국, 노르웨이 등에서 대심도 도로가 활발히 도입되고 있음 ▸미국 보스턴 ‘빅딕(Big Dig)’, 노르웨이 세계 최장 터널(24.5 km) 등 일부 국가에서 대심도 도로를 건설해 활용하고 있음

유로 해저터널 (영-프, 해저 38km, 1994년)

Strait 복층 해저터널 (터키, 5.4km, 2016년)

Shouxihu 복층터널 (중국, 4.4km, 2014년)

Double Deck 터널 (네덜란드, 2.0km, 2016년)

- 세계의 장대터널의 굴착공법 중 TBM공법은 산악터널의 60%이상, 도심터널의 80%이상, 하･해저터널의 80%이상으로 현재 시공 중이거나 계획 중인 장대터널은 대부분 TBM 공법으로 시공되고 있음

국토교통과학기술진흥원

[표3-6] 해외 장대터널 중 대구경 TBM의 적용사례 구 분

개소

도심지 도로터널

2개소

산악도로 터널

하저도로 터널

국명

터널명

TBM직경

터널연장

비

고

스페인

M30

Ø15.2m

3.65km

2007년 중공

프랑스

A86

Ø11.6m

5.5km

시공중 2010년까지 단계별 개통

대만

Pinglin

Ø11.8m

12.9km

2004년 준공

일본

Hida

Ø12.8m

10.7km

2008년 준공

Chongming Ø15.4m

9.0km

2008년 준공

2개소

1개소

중국

* 출처 : 한국건설기술연구원, 기계화･자동화 터널건설을 위한 TBM 기술개발 기획연구(2012)

- 전 세계적으로 해저터널 건설수요 증가에 따른 관련 프로젝트가 증가하고 해저터널 건설을 위한 인공섬 건설 기술도 병행하여 증가하는 추세 ▸영국과 프랑스를 연결하는 유로터널, 덴마크-스웨덴을 연결하는 4km의 해저터널 드로그덴을 비롯 중국도 자체기술로 Xiamen East 완공(2010)하였고, 우리나라도 대우건설이 거가대교의 침매터널을 시공함 ▸대만해협 터널(125∼170km), 베링 터널(103km), 지브롤터 터널(42.7km), 일본･러시아 해저터널(42km), 한･중 해저터널(198∼374km), 한･일 해저터널(220km) 등 국내외 대규모 해저터널 시공 계획 [그림3-7] 건설･운영 중인 주요 해저터널

* 출처 : 경기개발연구원(2012)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 ∙(빌딩) 200m 이상 초고층 빌딩 764동, 300m 이상도 70동에 이름

제 1 세계 무역 센터 (뉴욕, 541m, 104층, 2013년)

알베이트 타워 (메카, 601m, 120층, 2012년)

상하이 타워 (상하이, 632m, 121층, 2014년)

부르즈 칼리파 (두바이, 828m, 163층, 2010년)

- 토지이용의 효율성을 높이며, 도심지의 공동화 현상을 해결하고, 새로운 도심 거주유형에 대응하기 위해 세계적으로 초고층 건축물에 대한 수요가 날로 높아지고 있음 [그림3-8] 1960년 이후 초고층 건축물(Megatall Building) 건설 현황

국토교통과학기술진흥원

- 20세기 초고층 건축물은 풍하중의 영향을 최소화할 수 있도록 건물의 형태를 3T(Twisted, Tapered, Tilted, and Freeform)로 만드는 비정형 초고층 건축물 형태이며, 기존 초고층 건축물에 적용되던 구조시스템을 새로운 형태에 적합하도록 변형하여 적용하고 있음 - 초고층 건물 형상에 공기역학적 원리를 도입, 설계 초기 단계부터 횡력에 효율적으로 저항하는 시스템을 체계적으로 적용하기 위해 풍동 실험이 아닌 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션을 적용하는 형태 탐색 연구가 최근 주목 받고 있음 ▸즉 항공우주산업, 기계공학 등의 분야에서 널리 적용되던 PBTO(Performance-Based Topology Optimization, 성능 기반 위상 최적설계 : 구조부재의 최적 배치를 자동 산출), FAM(Fluid-based Aerodynamic Modification) 기법 등을 구조 시스템 설계에 도입하고자 하는 경향이 있으며, 이를 위해 다양한 형태 최적화 전략, Mesh-morphing 알고리즘, 위상 최적화 함수 등이 제안되고 있음 [그림3-9] 전산해석기술을 이용한 풍응답 해석

* 출처 : Using Computational Fluid Dynamics To Optimize Tall Building Design, http://www.ctbuh.org/ Kareem, A. et al.(2014)

- 초고층 외피를 단순한 기후 차단에서 나아가 에너지 절약을 위한 Active Membrane으로 활용한 사례들이 전 세계적으로 각종 수상 실적과 함께 국제적으로 주목받고 있음 - 부식에 저항력이 강한 스테인레스 스틸을 초고층의 이중 외피 파사드로 활용, 단순 이중 외피에서 나아가 컴퓨터로 제어되는 적극적 설비 시스템이 통합된 스킨, 또는 최소한의 설비 시스템을 갖추고 메쉬, 천공 시트 등의 반투과성 막으로 구성하는 등의 기법들이 활용되고 있음

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-10] 스테인레스 철강을 활용한 에너지 절약형 외피설계(좌로부터 San Francisco Federal Building, 41Cooper Square, Abu Dhabi’s Capital Gate Tower)

* 출처 : The Use of Stainless Steel in Second-Skin Façades, CTBUH Journal, Issue3(2013)

- 초고층 구조물 건전도 모니터링 분야의 기술은 구조물의 안정적인 유지관리를 위해 필수적으로 요구되는 기술로, 모든 초고층 건물의 건축주에 의해 요구되는 기본적인 사항이라 할 수 있음 ▸Burj Kalifa에도 센서를 사용한 구조건전도 유지관리 기술(Structural Health Monitoring)이 적용되고 있음 [그림3-11] Burj Kalifa에 적용된 SHM기술

* 출처 : Ahmad Abdelrazaq, International journal of High-rise buildings, Vol.1, No.1, Validating the Structural Behavior and Response of Burj Khalifa : Synopsis of the Full Scale Structural Health Monitoring Programs(2012.3)

국토교통과학기술진흥원

- 일본의 Tokyo Sky Tree 타워에서는 RC 계단 구조체를 철골조의 엘리베이터 및 설비 샤프트가 둘러싸고, 이를 다시 스틸 트러스 파이프들이 둘러싸는 코어 구조체 적용됨 ▸내부의 RC 구조체는 125m 이상 높이에서 스틸 트러스 구조체와 분리되는데 이 부분에서의 RC 실린더 구조체 무게가 제진장치로 작용, RC 실린더와 철골 프레임 사이에 오일 제진장치 설치하여 지진하중 총 40% 감소 - 일본의 Mode Spiral Tower에는 구조물의 진동제어를 위한 제진시스템이 설치되어 있고 외부 기둥들은 높은 압축･인장강도를 받으므로 변형을 흡수하기 위해 4∼7개 층 마다 댐퍼를 설치, 건물 전체 총 26개소에 설치하고 건물 최상층에도 댐퍼 설치 [그림3-12] 일본 Tokyo Sky Tree의 제진장치

[그림3-13] 일본 Gakuen Spiral Tower에 적용된 제진시스템

* 출처 : Trends In The Structural Design Of High-Rise Steel Structures in Japan, http://www.cncscs.org/ Kobori, T(2011)

- 결론적으로 초고층과 관련한 최근의 기술 동향은 구조적 성능과 에너지 효율 향상을 목표로 하는 건물 형상 제어 관련 기법들을 3D기반 모델러를 사용하여 프로젝트 초기 설계 단계에서부터 보다 적극적으로 통합･반영하기 위한 방법론 제안 경향이 강했음 - 또한, 특화된 고부가 엔지니어링 기술로 에너지 절감형 외피, 모니터링 기술, 지진 및 바람응답 제어용 제진장치 등이 적용되고 있음 (우리나라) 2008년부터 초장대 교량 연구를 추진하면서 이순신대교를 자력 건설(2013, *

1,540m) 하였고, 세계 6번째 현수교 기술 자립국이 됨 * 종전에 건설한 영종대교, 광안대교, 서해대교, 남해대교 등은 설계기술은 물론, 기술과 자재･장비 등을 외국에 의존하여 건설

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 ∙터널의 경우 독일, 미국 등 6개국만이 원천기술을 보유한 굴착식 TBM* 공법을 개발 (2010∼2014년, 커터헤드 원천기술 확보 단계) * TBM(Tunnel Boring Machine) 공법은 발파를 이용한 굴착공법(NATM)에 비해 친환경적이고 고속화 시공이 가능하여 도심･해저･산악지역 터널에 적용 가능(2000년대 이후 초장대 터널의 80%가 TBM 공법으로 시공)

- 국내에서는 직경 4.4m급 TBM의 제작 및 율촌 해저터널 공사 적용으로 40억원(총 공사비의 약 15%) 비용절감 가능 - 그러나, 국내에는 아직 대심도 터널이나, 고심도 초장대 해저터널 등의 시공실적은 전무함 - 정부는 국제 철도시대에 대비해 한국, 중국, 일본을 연결하는 한중해저터널, 한일해저터널 필요성을 연구 중이며 타당성 검토 [그림3-14] 3대 해저터널 제원

* 출처 : 경기개발연구원(2012)

국토교통과학기술진흥원

∙부산 위브더제니스(301m), 제2롯데월드타워(555m) 등 초고층 빌딩의 경우 시공은 국내 기업이 하고 있으나, 부가가치가 큰 설계(디자인･구조설계 등)･엔지니어링은 테클라(핀란드) 등 외국 기업이 담당 - 국내 건설 산업의 해외진출 또한 단순시공 분야를 중심으로 이루어지고 있으며, 기술집약적 고수익 분야인 핵심엔지니어링 해외진출은 거의 전무한 상태여서 국내 시장마저 해외에 의존하고 있는 실정임 - 글로벌 225개 건설업체의 2010년 평균 수익률은 7.8%(미국 ENR)이나, 국내 건설업체의 2012년 영업 이익률은 3.1%에 불과 ▸아래의 표와 같이 국내 P사의 L 초고층 프로젝트에 소요된 분야별 용역비 내역을 살펴보면, 총 용역비의 약 83%에 해당하는 기술료를 해외에 지불 [표3-7] 분야별 용역비 내용(P사 L프로젝트의 경우) 용역분야 및 항목 수 구분

설계 및 구조 (건)

재료 및 시공 (건)

기계 및 설비 (건)

에너지 및 친환경(건)

계(건)

금액 (억원)

해외

350

국내

총계

424

* 출처 : 쌍용건설, 초고층 건축물 기술개발 현황과 발전 방향(2011)

시장전망 (교량) 중국 등 동북아를 중심으로 신규 교량건설 수요가 증가하고 있고, 북미･유럽 지역은 노후 교량 대체 사업이 활발 ∙전 세계에서 건설 중인 초장대 교량은 약 30여개로 50조원 규모에 달함

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-15] 해외 장대교량 시장 규모

* 출처 : 한국건설기술연구원(2012)

∙세계 초장대 교량 관련 시장은 2001∼2010년에 비해 2011년 이후 2.5배 이상 성장할 것으로 기대하였으며, 과거 중국이 전체 시장의 45%를 차지한데 비해, 향후 유럽이 34% 시장을 차지할 것으로 예상됨 [그림3-16] 세계 초장대 교량 시장 규모

(단위 : 조원)

* 출처 : 초장대교량 사업단 자료 기반 재구성, 국토교통과학기술진흥원 R&D성과조사분석 보고서(2013)

∙해외 장대교량 준공 추이를 보면 1990년대 이후 지속적으로 건설되고 있으며 1990년대 이후로 주경간장이 증가하고 있는 추세임 ∙해외 시장에서 가장 큰 규모를 차지하는 대륙은 동북아이며 그 다음은 유럽, 북미의 순서로 주로 선진국에서 많이 건설되고 있음

국토교통과학기술진흥원

[그림3-17] 해외 장대교량의 준공개수 변화 및 시장점유율

* 출처 : 한국지반공학회지(2012)

∙특히 중국은 국토개발계획상 2020년경 400m 이상 장대교량 100여개 구축 예정 [그림3-18] 중국의 국토개발계획

∙미국은 60만개 교량 중 약 25%인 16만개가 구조적 결함 및 노후화(연방 도로교통부), 네덜란드도 약 4만 개의 교량 중 10년 내 1,000여개 개보수 필요(TNO) ∙국내의 연간 교량 건설시장은 약 3조원 정도이며, 20년 이상 노후교량이 6,000개소에 달해 보수비용도 약 3천억원에 이름

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 (터널) 교통혼잡 완화, 친환경 공간 조성 등을 목적으로 지하도로(터널) 건설이 증가 추세이며, *

대륙간 해저터널 도 일부 시공･계획 중 * 영불해협 터널 등 기존 5개 해저터널의 평균 공사비는 약 100억 달러이나, 시공･계획 중인 해저터널(50km 이상의 장대터널)은 약 300∼1,200억 달러 규모 [그림3-19] 연도별 해외지하도로 연장 및 건수 증가 추이

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 대심도 교통･물류 네트워크 구축 기술(2012)

∙현재 시공 중이거나 계획 중인 국내외 장대터널은 대부분 경제성과 효율성이 우수한 TBM(Tunnel Boring Machine) 공법으로 시공되고 있음 - 세계 시장의 약 40%를 점유하고 있는 독일의 Herrenknecht사의 연도별 매출 추이가 지난 5년간 평균 22%씩 꾸준히 증대하고 있음 - 이를 감안하여 매년 약 22%씩 TBM 시장 규모가 확대될 것으로 가정하면 2015년에는 전 세계 시장규모는 약 17조 8,407억원 정도로 추정할 수 있음 [그림3-20] 전세계 TBM 제작시장 규모

* 출처 : 한국건설기술연구원, 기계화･자동화 터널건설을 위한 TBM 기술개발 기획연구(2012)

국토교통과학기술진흥원

∙1985년 구덕 수로터널에 처음으로 Open TBM이 적용된 이래로 시공 또는 설계가 완료된 TBM 시공현장은 Open TBM 36건, Shield TBM 35건으로 총 71건의 TBM이 적용 또는 계획되었음 ∙Shield TBM은 1987년에 부산 광복동 전력구 공사에서 약 1km의 터널 시공에 처음으로 적용된 후, 1995년부터 도심지 터널구간에 적용사례가 급증하여 현재까지 총 45건이 국내에서 시공되었거나 추진 중임 [그림3-21] 국내 TBM 시장현황

* 출처 : 한국건설기술연구원, 기계화･자동화 터널건설을 위한 TBM 기술개발 기획연구(2012)

∙2010년까지의 실적을 파악해 보면 상하수도의 적용은 감소하고 전력구와 지하철의 적용이 점차 증가하고 있음을 알 수 있음 [그림3-22] 용도별 국내 Shield TBM 적용 현황

* 출처 : 한국건설기술연구원, 기계화･자동화 터널건설을 위한 TBM 기술개발 기획연구(2012)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 (초고층 빌딩) 초고층 빌딩 완공은 2008∼2009년 금융위기 여파 이후 매년 감소 추세였으나, 2013년 이후 증가세 회복 전망 ∙(200m 이상 완공) 2011년 81건 → 2012년 73건 → 2013년 53건 → 2014년 90건 → 2015년 105건 ∙거시적 관점에서 2000년 이후 초고층 건물의 완공은 여전히 증가 추세라 할 수 있음 - 2000년부터 2013년 사이 높이 200m 이상 건물의 수는 261개에서 830개로 증가, 318% 증가율 - 2011년 81개 건물 완공에 반해 2012년에는 69개 건물 완공 기록, 약간의 감소를 보였으나 2013년 이후 전반적 증가 추세를 회복 중에 있는 것으로 전망 [그림3-23] 2013년 완공된 높이 200m 이상 초고층 건물의 지역/용도/구조재별 통계

* 출처 : Safarik, D. et al, Year in Review : Tall Trends of 2013(2014)

∙아시아에서 초고층 건물의 완공 건수는 2013년에 53건으로 전 세계 완공 건수의 74%, 2012년에 35건으로 전체의 53%에 달함 - 아시아에 현재 전 세계 상위 초고층 건물 100개 중 45개 건물 위치 - 2013년 초고층 건물이 가장 많이 건설된 국가는 중국으로 2013년 완공된 높이 200m 이상의 초고층 건물 중 50%가 중국에 위치 - 2013년 한국은 아시아에서 중국 다음으로 많은 초고층 건물 건설 기록, 이는 고양시에 건설된 두산 위브더제니스 단지의 8개 초고층 주상복합 건물의 건설에 기인

국토교통과학기술진흥원

[그림3-24] 도시별-국가별 높이 200m 이상 초고층 건물 완공 건수(2013년)

* 출처 : Safarik, D. et al, Year in Review: Tall Trends of 2013(2014)

∙중동에서는 2013년 높이 200m 이상 초고층 건물 12개 건립, 전 세계 완공 건수의 총 16% 차지, 이는 2012년의 16개 건립, 전 세계 완공 건수의 총 24%에서 감소한 수치 [그림3-25] 2013년 완공된 UAE 초고층 건물 사례

Cayan Tower, Dubai

The Gate Shams Abu Dhabi, Residential Tower 1, 2, and 3, connected via sky bridge

∙현재 건설이 진행 중인 프로젝트들에 근거, 2014년에는 총 90개, 2015년에는 총 105개의 초고층 건물이 건설될 것으로 예상(CTBUH)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 ∙2014년에는 높이 200m 이상 건물이 약 65∼90개, 300m 이상 건물(supertall)이 약 7∼13개, 2015년에는 200m 이상 건물이 약 70∼105개, 300m 이상 건물이 약 8∼15개, 600m 이상 건물이 1개(Shanghai Tower, 632m)일 것으로 예측 ∙이를 초고층 건물의 총 누적 집계로 환산할 때 2014년에는 총 919개, 2015년에는 총 1,024개에 달할 것으로 예측 [그림3-26] 높이 200m 이상 초고층 건물 수/건립 추세 및 2014∼2015년 전망

* 출처 : Year in Review : Tall Trends of 2013, Safarik, D. et al(2014)

국토교통과학기술진흥원

기술개발 방향 *

(교량) 초장대 교량 기술을 고도화하고, 초경량 고강도 신소재 를 개발･활용하여 주경간 2km 이상의 교량 설계시공 기술 개발 * 인장강도 1,000MPa급 초고강도 강재, 압축강도 200∼300MPa급 콘크리트, 고품질 고성능 Precast Prestress 콘크리트 등

∙또한, 교량의 유지･보수 등을 감안하여 교량의 수명 연장을 위한 모듈러 교량 및 부분 교체기술 등 개발 (터널) TBM 핵심 설계･부품 기술의 고도화 및 터널 건설 최적화 기술과 더불어 대심도 *

복층터널, 해저터널 기술 등 개발 및 실증

* 대심도 지하 또는 고수압 환경에서 성능과 안전성 구현 필요

(초고층 빌딩) 세계적으로 초기 단계인 ICT 3D 기반의 설계기술을 바탕으로 비정형 구조물의 설계 자동화 기술 개발은 물론, ∙건축재료, EV와 같은 설비 최적화, 에너지 절감기술 등 핵심 엔지니어링 기술 및 로봇 기반 자동화 시공기술 개발

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 나. 글로벌 TOP 플랜트 건설기술 추 진 목 표

2006년 이후 해외건설 수주 60% 이상을 점유하는 플랜트건설의 시장 다변화 및 부가가치 제고를 위해 담수화, 가스･비전통 자원, 자원 이송･순환 등 미래유망 플랜트의 기획, 설계, 공정, 시공 및 운영･유지관리 등 전주기적 핵심 건설기술 추진

현황 (세계) 기후변화에 따른 물 부족, 에너지 수요·공급 불균형 심화, 국제적인 청정생산체계 요구 등의 영향으로 각 국에서 담수화, 비전통 자원 및 극한지 자원 개발, 자원이송, 자원순환 플랜트건설 기술을 적극 개발 ∙(담수화 플랜트) 고성능 막 개발, 시설의 대형화(이스라엘 Soreq 50만㎥/일 등) 및 에너지 저감기술 적용 등을 통해 경제성 확보 노력 중 - 해수담수화 플랜트 시장은 역삼투 공정을 중심으로 EPC(Engineering, Procurement & Construction)보다는 지역적 상황에 따른 경제성과 운영 및 유지관리(O&M) 기술이 중요시 될 것으로 전망 ▸담수화 방식은 대표적으로 증류식(thermal 방식)과 분리막(멤브레인 방식)방식으로 대별되며 에너지 소모량과 비용 부담이 적은 막분리 공정 도입이 확대되는 추세 [그림3-27] 해수담수화 방식[증발법(左), 역삼투법(右)]

* 출처 : 한국수출입은행(2014)

국토교통과학기술진흥원

▸정삼투 공정은 운전에 필요한 수리학적 압력이 낮거나 적고, 다양한 오염물질을 제거할 수 있으며, 역삼투 공정에 비하여 막오염 발생이 적음 ▸정삼투 공정에 대해서는 정삼투 막과 모듈의 제조에 있어 가장 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 유도용액의 개발이 현재 시점에서는 현장적용에 가장 큰 이슈가 되고 있음 [표3-8] 담수화 기술별 장/단점 방 식

MSF*

MED

역삼투압

하이브리드

장

점

단

점

∙大 규모 장치 설치 용이 ∙높은 순도의 물 생산 가능(高 reliability)

∙에너지 소비량 高 ∙부식 방지 필요 ∙부분부하 운전 어려움

∙中 규모에 효율적 ∙높은 순도의 물 생산 가능 ∙폐열이용 유리

∙부식 방지 필요 ∙高 투자비 및 운영비 요구

∙에너지 소비량 低 ∙운영 편의성 高 ∙高 경제성 및 여과성 특성에 따라 발주 多

∙低 내구성 막 사용 시 플랜트 운영 효율성 급격히 하락 ∙高 전 처리 통해 막 보호 중요

∙플랜트 최적화를 통한 생산성 증대 ∙현재 simple hybrid(RO + MSF) ∙계절 별로 RO / Thermal 방식 switch 가능 ∙향후 FO 접목 시 기술 차별화 가능

* 출처 : LG경제연구원(2014) * MED(Multi-Effect Distillation : 다중효용법이라 불리는 증류방식으로 열원을 이용한 증류방식으로 MSF(Multi Stage Flash) 방식과 비슷하나 용기내 압력을 낮추는 방식을 이용하여 추가적인 열공급없이 다중 끓음현상을 유도

- 세계 담수화 플랜트 시장은 연평균 19.3% 성장 전망에 따라 기업에서는 정･역삼투 융합기술을 이용한 에너지 저감연구 증가 - 에너지 소비 및 기술 집약형 기술요구에 부응하기 위해 역삼투법으로 해수담수화 기술의 패러다임 변화 ▸2011년 기준 분리막을 이용한 역삼투압 방식이 69%를 차지하고 있으며, 역삼투압 방식과 결합한 하이브리드 방식이 10%를 차지함

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-28] 담수화 기술별 시장점유율 현황 및 전망

* 출처 : GWI, Global Water Market 2014(2013)

▸2006년부터 2012년까지 계약된 담수화 기술 중 역삼투압 방식이 가장 높은 비중을 차지하며, 담수화 방식의 표준으로 자리매김 하고 있음 [그림3-29] 2006년부터 2012년까지 계약된 기술별 담수화 처리량

* 출처 : GWI, Global Water Market 2014(2013)

국토교통과학기술진흥원

▸담수화 기술의 패러다임 변화로 부품･소재 분야의 기술력이 중요한 경쟁요소로 부상하고 있음 [그림3-30] 담수화 기술 패러다임 변화에 따른 공정별 중요도

* 출처 : 한국수출입은행(2014)

∙(가스･비전통 자원화 플랜트) 에너지, 특히 가스 수요의 지속적인 증가와 비전통 자원의 경제성 확보 등으로, 가스･비전통 자원(LNG, 셰일가스 등), 극한지(극지･동토 등)탐사･개발 증가 [그림3-31] 자원이송망 건설 및 계획현황

* 출처 : Pipeline & Gas Journal(2012)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 - 오일샌드, 메탄하이드레이트, 셰일가스 등 비전통원유 추출기술 및 동토지역에서 자원이송망 건설 시공자동화, 맞춤형 건설기계장비, 신뢰성 기반의 시공계획 등 관련 기술개발 추진 중 - (석탄가스화) 가스화 공정은 반응 및 가스화 생성물의 목적에 따라 결정되며, 일반적으로 분류층(Entrained Bed), 유동층(Fluidized Bed) 및 이동층(Moving Bed) 방식으로 분류 ▸합성가스 정제기술은 가스화에 의해 발생된 생성가스 중에 포함된 황화합물(H2S, COS), 분진, 질소화합물(NH3), 할로겐화합물(HCl) 및 수은 등의 불순물을 제거하는 기술로 시스템의 에너지 효율을 향상시키기 위하여 고체 탈황제를 이용한 건식법의 개발이 진행중 ▸미국은 Fuel-Flexible 발전소의 개발에 주요한 초점을 맞추고 석탄을 사용한 경우 2015년까지 60%의 효율 달성이 가능한 시스템 개발을 추진 ▸지중 석탄 가스화 기술(UCG, Underground Coal Gasification)은 지하 300∼1,000m 사이의 석탄층에 산소, 증기 또는 수소를 주입하여 불완전 연소 반응을 일으켜서 합성가스로 생산하여 탄화수소를 추출하는 기술이 개발됨 ▸해상에서 천연가스를 액화하거나 필요시 GTL(Gas to Liquid) 등 연료로 직접 전환하는 기술이 증가할 것으로 예측 - (오일샌드) 매장되어 있는 물질의 위치와 양에 따라 발전되고 있는 채굴 방법이 몇 가지 있고 이에 따른 최적의 개발 방법으로 각 기술이 발전되고 있음 ▸채굴에 의한 추출은 오일샌드에 뜨거운 물을 가한 후 파이프라인을 이용한 수송 (Hydro-Transport)을 통해 추출공장으로 이동시켜 실시하며, 추출공장의 분리기구에서 오일샌드로부터 비튜멘이 추출되며 폐석은 Settling Basin으로 보내지고 물은 재활용됨 (Pincock Perspectives, 2001) [표3-9] 오일샌드 채굴기술별 소요비용 비교

Product

Production B/D

Investment C$/BBL

Natural Gas Consumption tcf/BBL

CO2 Emissions kgCO2/BBl

Cyclic Steam (Cold Lake)

Bitumen

30,000

30,000~ 35,000

1.0~1.1

SAGD

Bitumen

30,000

30,000~35,000

Mining/Extraction

Bitumen

100,000

Mining/Extraction /Upgrading (SCO Production)

SCO (Sythetic Crude Oil)

100,000

Production Method

Operating Cost

Supply Cost

51.4~61.7

36~37

1.0~1.1

51.4~61.7

34~35

48,000

0.5

26.7

36~37

48,000 +46,000

N.A

51.4

* 출처 : WEC, Survey of Energy Resources(2010)

국토교통과학기술진흥원

Price at Plant Gate (2007Price)S4/BBL

- (메탄가스 추출) 다양한 심도와 두께로 분포되어 있는 석탄층 개발을 위한 방향성 및 수평장공(ERD : Extended Reach Drilling) 시추공의 최적 시추궤도 설계 기술이 필수적이며, 석탄층 메탄가스(CBM, Coal Bed Methane) 가스정을 석탄층 균열(Cleat)과 교차하게 시추하여 더 넓은 가스 생산 단면적 확보를 위한 방향성 시추 제어 기술개발이 필요 ▸석탄층 메탄가스(CBM) 저류층의 수압파쇄를 통해 저류암의 공극크기를 확장시킴으로써 저류층의 투과도를 증가시키는 기술이며, 인공적으로 생성된 석탄층 균열을 통해 저류층에서 작은 압력차로도 석탄층 메탄가스(CBM)의 유동을 가능하게 하여 생산성을 증진시키는 기술이 필수적임 ▸과거에는 주로 혼합물을 회수하여 재처리 사용하는 등 수처리기법이 적용되었으나 최근에는 보다 적극적으로 물을 덜쓰거나 독성이 낮은 물질을 첨가하는 방식, 환경에 미치는 영향을 줄이는 기술에 대한 접근이 증가하고 있음 ▸셰일가스를 빠르게 효율적으로 생산하면서도 물을 사용하지 않는 기술의 개발이 진행되고 있으며, 캐나다 Gas Frac 회사 등에서는 셰일가스정을 만들기 위하여 물대신 젤(gel) 유형의 액화석유가스(LPG)를 사용하는 방법을 개발한 바 있음 - (메탄하이드레이트 추출) 메탄하이드레이트와 인접한 자유 가스층에 시추공을 삽입하고 가스층의 압력을 감소시키는 방법이 개발됨 ▸자유 가스층의 압력 감소로, 메탄하이드레이트 층의 하이드레이트가 해리되어 가스를 생산 ▸한국석유공사, 가스하이드레이트개발사업단, Dhevron, Schlumberger, MMS, USGS 등 18개 기관이 멕시코만의 메탄하이드레이트 추출사업 참여 ▸해저에서 신규 가스 및 오일 개발이 증가함에 따라 해저 가스전의 입지와 수요처에 따라 액화천연가스 또는 액화연료 등 유연한 공급시스템이 필요 ∙(자원 이송 및 순환 플랜트) 동토지역에서 자원이송망 건설경쟁력 확보를 위해서는 파이프라인 건설 생산성 제고, 비용의 최소화가 중요하며, 이를 위해 시공자동화, 맞춤형 건설기계장비, 신뢰성 기반의 시공계획 등에 관한 기술이 개발되고 있음 - 동토지역의 기후요인과 작업환경, 현장 리스크 등에 의한 시공 생산성 저하에 따라 초기에 평가, 계획한 공사비를 초과하는 경우가 발생

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-32] 이송망 건설사업의 비용구조

* 출처 : 극한지 자원이송망 기획보고서(2012)

- (심해저자원) 해저탐사기술은 기존 음파를 이용하여 2차원, 3차원 해저 지반 탐사기술을 활용하였으나 최근에는 4D(4D seismic), 4C(4C seismic)기법이 도입되고 있음 ▸천연가스전 아래에 위치한 아주 얇은 석유층을 추출하는 기술이 실현되었으며, 두께가 약 12m 정도인 석유층 상부에 근접해 있는 경계선과 석유층 아래의 대수층에 평행하는 미미한 경계선 등을 분석하는 수준에 도달하고 있음 (우리나라) 플랜트 시공 능력을 기반으로 발전･석유화학･가스 분야 수주가 지속적으로 이루어지고 있으나, 세계 플랜트건설 시장 진출 확대 및 수익성 제고를 위해 전주기적 역량 및 고부가가치 기술개발 필요 ∙(담수화 플랜트) 국내 담수화 플랜트는 도서지역 위주의 소형 담수장치 및 시설로 대용량 플랜트에 대한 실적이 전무하였으나, 최근 해수담수플랜트사업단을 통해 대용량 저에너지 ･저오염 기술을 개발하여 해외시장 진출 추진 [표3-10] 증류식 담수화 설비 가동 현황 지 역 별

구분

시설수 (개소)

용량 (㎥/일)

계

인천

경기

충남

전북

전남

경북

경남

제주

계

101

가동

미가동

계

8,271

340

390

815

470

3,325

150

2,725

가동

6,371

390

765

420

2,885

1,725

미가동

1,900

300

440

1,000

* 출처 : 국토교통부･한국수자원공사, 2013년 물과 미래

국토교통과학기술진흥원

- 해수를 담수로 처리하는 멤브레인 기술로서 탄소 나노 튜브를 이용하여 기존 막에 비하여 투과량(Flux)을 10배 이상 향상시키는 기술을 실용화하기 위한 연구 추진 ▸해수담수화 시설에 의한 용수공급량은 2016년에 123백만 톤/일의 규모로 증가할 것으로 전망 ▸역삼투법은 물은 투과시키지만 용질(이온, 분자)은 거의 투과시키지 않는 성질을 가진 반투막을 이용하는 방식으로 현재 전 세계에서 점차 보편화되어 시장지배적인 상황에 있는 방식임 ▸해수담수화 플랜트 시장은 역삼투 공정을 중심으로 설계･조달･시공(EPC) 보다는 지역적 상황에 따른 경제성과 운영 및 유지관리(O&M) 기술이 중요시 될 것으로 전망

8, 16인치 역삼투막

해수담수화용 고압펌프

기장군 해수담수화 플랜트

- 국내 해수담수화 산업은 현재 증발식 담수플랜트 건설부분 세계 1위인 두산중공업을 제외하면 소규모의 설비부품 공급업체가 대부분으로, 운전 및 유지관리 산업기반이 극히 취약하므로 이를 극복하기 위해서는 운전 및 관리 기술에 대한 지속적인 연구가 필요함 - 플랜트 시공기술의 경우, 현재 해수담수화 연구를 통해서 대형화된 플랜트에 적합한 핵심 기자재의 시공기술이 개발 중에 있으며, 2013년 완공된 테스트베드(실증플랜트)를 통해서 실용화단계로 도약할 것으로 기대됨 ∙(가스･비전통 자원화 플랜트) 최근 가스 전처리공사, 오일샌드 및 천연가스의 해외지분이나 개발권 확보를 통해 상류부문 진출을 일부 시도 중 - 최근 탐사 및 채굴기술의 발달로 경제성이 높아진 셰일가스, 석탄층 메탄가스 등의 비전통 오일･가스에 대한 친환경 자원개발 기술 및 고효율 원료 전환 기술의 확대가 예상됨 - 한국가스공사 등이 해외 가스전 지분에 참여하는 초기단계로서 미국 Cheniere Energy와 Sabine Pass LNG 기지로부터 2017년 이후 20년간 연 350만 톤의 셰일가스 등을 원료로 하는 LNG를 수입하는 내용의 계약 체결 - (석탄가스화) 가스화 기술은 대부분 선진국의 기술도입으로 국내 기술 축적이 부족한 실정이며, 1990년대 정부출연 연구기관과 민간기업에서 파일럿 단계의 시험가동을 추진해 왔음

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 ▸석탄을 이용한 합성천연가스(SNG, Synthetic Natural Gas) 제조 공정개발 연구가 소규모로 진행되었으며, 포스코 등에서 대규모의 합성천연가스(SNG) 제조 실증 플랜트 도입을 위한 기술개발이 진행되고 있음 ▸고온고압 가스화기와 복사열교환기 등 석탄가스화 공정에서 요구되는 고가의 설비에 대한 설계와 제작 분야에서는 국내업체들의 상용급 실적이 없는 실정 ▸지중석탄 가스화 기술은 비교적 난이도가 높아 선진기술 대비 약 60% 수준으로 기술격차는 4∼5년으로 분석됨 - (오일샌드) 한국석유공사 주도로 1999년경부터 캐나다에서 오일샌드 개발사업 참여 추진중 ▸국내 최초로 GS건설(주)은 캐나다에서 오일샌드(Oil Sand)에서 원유를 추출하는 BlackGold 사업(Phase 1∼2)을 진행 중이며, 발주처는 Harvest, 공사규모는 1,674 TPD - (메탄가스 추출) 2001년에 석탄층 개발타당성 예비조사 연구를 시작으로 2005년부터 국내 무연탄에서의 개발 타당성 연구를 수행하여 관련 연구개발 인프라가 구축된 상태 ▸국내의 독자적인 기술로 메탄가스층에 대한 조사･탐사는 가능하나 개발･생산관련 기술은 초기단계이며, 선진국의 기술수준과 큰 격차를 보이고 있음 - (메탄하이드레이트 추출) 우리나라는 2005년 ‘가스하이드레이트 개발사업단’이 출범한 이후 본격적 연구 추진 ▸2007년 울릉분지에 다량의 가스하이드레이트 매장 확인, 2015년 상업생산을 목표로 추가탐사 및 생산방법을 연구 중 ∙(자원 이송 및 순환 플랜트) 플랜트장비에 대한 관심이 증가하면서 정부출연 연구기관을 중심으로 극한지(해저 또는 육상, 극지 등) 에너지자원 이송을 위한 파이프라인 설계 및 시공에 관한 기초연구가 진행 중 - 극한환경의 자원이송용 운용설비의 안정성 확보를 위한 최적설계 및 운용설비의 개발/타당성 검토가 국내에서는 전무한 실정 - 국내 물･가스 공급망, 도시 기반시설 분야는 성장 한계*를 보이고 있어, 해외 극한지 자원 이송분야로 진출을 추진 중 * 신규 수요는 주로 가스인수터미널(삼척, 광양, 제주 등)과 저장탱크, 전력 수급위기에 따른 발전플랜트 등 중심

- 극한환경조건(-40∼20℃)에서는 대상구조물을 지지하는 동토지반을 대상으로 자원이송망 지지 구조물에 대한 연구가 국토교통부의 지원으로 추진(2013)

국토교통과학기술진흥원

- (심해저자원) 국내 연구소, 대학에서 가스 배관 및 ROV(Remotely-Operated Vehicle) 등에 대한 수치해석 및 모형시험 검증 등 기반기술 부분적 보유 ▸반면에 설계 및 시공과 관련된 타워(Tower) 부문의 시공시스템, 용접시스템, 배관재료, 첨단 유지관리 및 운영, 해저 위해환경 분석 등에 관한 연구는 전무

시장전망 (담수화 플랜트) 기술발전에 따른 담수화 비용 하락에 힘입어 담수화 시장이 급성장(2013년 62억 달러 → 2018년 152억 달러, 2.5배)할 것으로 예측 ∙해수･담수 분리막의 내구성 및 수처리 생산단가가 낮아짐에 따라 역삼투압 방식(RO)에 대한 선호도가 크게 상승 [그림3-33] 해수담수화시장 전망

* 출처 : GWI, Global Water Intelligence(2014)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-34] 공정별 구성비율

* 출처 : GWI, Global Water Intelligence(2014)

∙담수화시장은 물공급 문제를 해결하기 위한 가장 효과적인 수단으로 떠오르고 있으며, 부품･소재 분야과 함께 가장 빠르게 성장하는 분야 3

- 1965년 이후 지속적으로 성장하고 있으며, 2012년까지 누적기준 설치량은 74.6million m /day - 2000년 이후 지구온난화로 인한 기후변화 등으로 물부족 문제가 심각한 이슈로 떠오르고 있어 담수화시장의 성장이 가속화되고 있음 [그림3-35] 누적기준 세계 담수화 처리량

* 출처 : GWI, Global Water Intelligence(2014)

∙2001년부터 2011년까지 해수담수화 누적 수주액은 76.6억 달러로 물산업 누적 수주액의 61%를 차지하여 가장 큰 비중을 차지

국토교통과학기술진흥원

[표3-11] 물산업 해외수주 현황 구 분

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

토 목

60.3

131.7

118.5

169.0

111.3

212.7

980.4

745.6

544.9

55.3

1093.5

상수도

58.7

70.3

14.6

26.1

108.5

76.2

893.6

19.2

219.7

12.9

455.0

하수도

1.6

58.5

23.3

22.2

2.8

91.4

15.1

562.7

312.4

36.9

624.2

댐

0.0

2.9

80.6

120.7

0.0

45.1

71.7

163.6

12.8

5.5

14.3

해수담수화

802.0

0.0

37.2

843.8

257.3

산업설비

0.0

203.2

0.0

용 역

0.0

-0.2

0.0

계

862.3

131.7

848.8 1,955.8 1,330.4

0.0

38.5

25.2

193.5

46.1

110.1

93.9

0.8

3.0

2.8

2.9

3.1

8.9

14.3

358.7 1,012.8 369.4

1,459.6 132.6

1,103 2,964.2 2,272.3 594.1 1,633.9 1,334.3

* 출처 : 한국무역협회, 해외건설협회(2012) [표3-12] 국내 기업 수주 주요 담수화플랜트 프로젝트 연도

기업

국가

담수 43% 단지조성 30% 기타전기 27%

소하르 발전/담수설비 건설공사 (Oman Sohar Power & Desalination Project)

407,852

담수 76% 기타토목 12% 기타전기 5%

슈웨이크 역삼투압방식 담수설비 설치공사 (Shuwaikh RO Desalination Project)

324,467

담수 100%

두산 라스라판 IWPP 2단계 공사 카타르 중공업 (Ras Laffan IWPP Ph-2 Desalination)

288,800

담수 100%

23,838

담수 100%

두산 중공업

오만

기존 GC-15 Desalter Train 및 부대 설비 추가 설치 대림 쿠웨이트 (Upgrading of Desalter/Dehydration Plant at 산업 GC-15) 라스 아주르 담수 플랜트 사우디 (Ras Az Zawr Power and Desalination Phase1)

2010

공종비율

196,278

쿠웨이트

2009

공사금액 (천불)

젯다 RO 3단계 프로젝트 (Jedah RO Phase 3 Project)

사우디

2008

프로젝트명

두산 슈아이바 확장 공사-RO 중공업 사우디 (Shuaibah Expansion RO Project) 쿠웨이트 슈와이바 담수설비 개보수 공사 쿠웨이트 (Life Expansion for Shuaiba Shuaiba South Power& Water Distillation Station)

담수 65% 기타건축 20% 1,456,838 기타토목 10% 기타전기 5%

184,200

담수 64% 기타토목 14% 기타건축 12% 기타 10%

66,269

담수 100%

* 출처 : 해외건설협회(2012)

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 (가스·비전통 자원화 플랜트) 글로벌 에너지 수요는 2010년부터 2035년까지 연평균 약 1.2% 내외의 성장률을 유지하면서 지속적으로 증가 전망(IEA, World Energy Outlook 2012, 2013) ∙전통에너지 중 석탄 및 원유의 수요는 감소하나, 가스 수요 증가 및 셰일가스 등 비전통 자원의 개발에 대한 투자 증가 전망 [그림3-36] 에너지원별 수요전망

* 출처 : IEA, World Energy Outlook 2012(2013)

∙(석탄가스화) 전 세계 약 1조 톤 가량의 석탄매장량 중 미국의 매장량이 27%를 점유(U.S. Energy Information Administration, 2006) - 발전연료 중 화석연료의 비중은 감소하나 석탄은 미래에도 가장 큰 비중을 차지 - 가스 수요 증가에 따라 셰일가스 개발과 더불어 발전연료로 석탄 가스화를 위한 투자가 증가할 전망(IRA, Annual Energy Outlook 2013, 2013) [표3-13] 화석연료의 발전비율의 장기전망

(단위 : Twh)

구 분

합 계

석 탄

석 유

가 스

2009년

17,217

41%

21%

2035년

31,722

33%

22%

* 출처 : IEA, 세계에너지 전망(WEO)(2011)

∙2035년 배럴당 210달러의 고유가 전망 기준으로, 합성석유의 생산량은 2007년 21만 배럴/일 → 2035년 416만 배럴/일 증가 예상(EIA, 2012) - 비재래형 석유시장의 23%를 석탄액화기술(CTL, Coal to Liquid)이 차지할 것으로 전망됨

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[그림3-37] 유가 변동에 따른 비 재래형 석유시장 규모 예측

* 출처 : 한국에너지기술연구원(2011)

∙(오일샌드) 세계적으로 오일샌드는 베네수엘라, 캐나다 앨버타주와 사스카치안(Saskatchewan) 주에 대규모로 부존 (캐나다의 매장량은 15억 배럴) [표3-14] 비전통 오일 매장량 추정 순 위

(단위 : 배럴)

오일샌드 국가

초중질유 매장량

국가

캐나다

173,605 (71.6%)

베네수엘라

카자흐스탄

42,009 (17.1%)

중국

러시아

나이지리아

574 (0.2%)

앙골라

465 (0.2%)

오일셰일 매장량

58,555 (97.9%)

국가

매장량

미국

2,085,228 (73.8%)

750 (1.3%)

러시아

247,883 (8.8%)

125 (0.2%)

콩고 민주 공화국

100,000 (3.5%)

이탈리아

90 (0.2%)

브라질

82,000 (2.9%)

영국

76 (0.1%)

모로코

53,381 (1.9%)

28,367 (11.5%) 아제르바이잔

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 2013 국토교통 R&D 동향조사(2013)

∙세계적으로 2010년까지 23개 오일샌드 프로젝트에 490억 달러 투자, 2015년 386만 배럴 생산 예정 ∙가스･석유 등 광물자원을 확보하기 위하여 기존의 육상보다는 해양 및 해저, 극지 동토 등 미개척지 개발 증가

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-38] 지역별･기업별 해저 파이프라인 및 컨트롤 시장 전망(2012∼2016년)

* 출처 : Infield, Offshore Pipeline & Control Lines Market Report to 2016(2013)

∙(메탄가스 추출) 메탄 추출이 가능한 메탄석탄층(Coal-Bed Methane, 이하 CBM)은 세계 60여 개국에 약 25조 톤이 부존되어 있으며, 액화천연가스(LNG)로 환산할 경우 약 800억∼1,400억 톤으로 추정 [표3-15] 세계 주요 석탄자원 및 CBM 자원 국 가

석탄매장량(10억톤)

CBM(조m3)

CBM(조ft3)

러시아

6,500

17~113

600~4,000

캐나다

7,000

6~76

200~27,000

중 국

4,000

30~35

1,050~1,250

호 주

1,700

8~14

280~500

미 국

3,790

11~24

380~580

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 2013 국토교통 R&D 동향조사(2013)

∙(메탄하이드레이트 추출) 다른 광물 및 에너지자원과 달리 지역적 편중이 심하지 않아 전 세계 영구 동토지역과 심해 퇴적층에 광범위하게 분포 ∙전세계 대륙 연안지역에 메탄하이드레이트 부존 가능성을 지시하는 많은 해저모방 반사면 (BSR)이 나타나고 시추로 확인된 메탄하이드레이트도 세계적으로 분포, 가스하이드레이트는 전 세계에 걸쳐 약 10조 톤에 달하는 양이 부존

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[그림3-39] 전세계 가스하이드레이트 분포도

* 출처 : 김영인, 메탄하이브레이트 개발동향(2013) BSR = Bottom Simulating Reflector

(자원 이송 및 순환 플랜트) 전세계 석유 및 가스 파이프라인 시장규모는 지속적으로 성장하여 2022년 1,053억 2천만 달러 규모가 될 것으로 예상됨(visiongain, 2012) 구분

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

시장규모 5,744 6,029 6,372 6,764 7,214 7,738 8,329 8,936 9,462 9,860 10,206 10,532 (천만 달러)

연평균 성장률(%)

5.0

5.7

6.2

6.6

7.3

7.6

7.3

5.9

4.2

3.5

국토교통 R&D 중장기 전략

3.2

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-40] 글로벌 석유 및 가스 파이프라인 시장 전망(2012∼2022년)

* 출처 : visiongain, The Oil & Gas Pipelines Market Analysis 2012-2022(2012) [그림3-41] 거리 및 용량별 에너지 수송방법

* 출처 : 극한지 기획연구 최종보고서(2012)

∙(심해저자원) 심해저자원 개발관련 세계시장은 2009년 기준 연간 270억 달러, 2011년 이후 2013년까지 연간 350억 달러 규모까지 성장할 전망

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기술개발 방향 *

(담수화 플랜트) 막공정 융･복합 기술 과, 공정효율화 기술 등의 플랜트 운영비용 최소화를 ***

통해 세계시장을 선도하기 위한 기술과 첨단산업용 초순수 생산기술 등 담수화 응용기술 개발 추진

* 복합탈염공정(MD/PRO) 담수화 기술, 정‧역삼투 융합 담수화 기술, 염도차 에너지 활용 융･복합 담수화 기술, 나노튜브 기반 역삼투기술 등 ** 대용량 에너지회수장치 상용화 기술, 역삼투막 고급 세정기술, 신소재(그래핀, 아쿠아포린 등) 융합 담수화 공정 등 *** 재난 및 위기대응 해상 해수담수화플랜트, 첨단산업용 고기능성 초순수 생산기술, 이동형 담수화 플랜트 등

(가스･비전통 자원화 플랜트) 고부가가치 영역인 상류부문 진출을 위해 핵심 독자기술 경쟁력 확보를 위한 가스플랜트 고도화와 지속적으로 성장 중인 비전통 자원개발 플랜트건설 실증기술 확보 추진 ※ 한국형 LNG 액화공정설계기술, LNG 공정 및 시스템 응용·설계 기술, 모듈형 비전통 자원화 플랜트건설 기술, 다목적 방향성 드릴 시스템 기술 등

(자원 이송 및 순환 플랜트) 지속적으로 성장하고 있는 세계 석유 및 가스 파이프라인 시장에 진출하기 위한 자원 이송망 건설 기술과 자원의 효율적 활용을 통해 국민부담 경감 가능 자원 순환 플랜트 건설기술 추진 ※ 동토지역 지원이송망 설계·자동시공 및 유지관리 기술, 자원이송 광역 스테이션 및 운영시스템, 수소네트워크, 순환형 도시복합플랜트 등

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 다. 한국형 위성항법 추 진 목 표

차량･항공기 등 교통수단의 효율적 운행 관리 및 정밀 위치정보 서비스 제공 등을 위해 GPS 위성 정보 정밀보정시스템을 우선 개발하고(국토교통부), 기술개발 여건 등을 감안하여 한국형 위성항법 체계 구축 검토(다부처 공동)

현황 *

(세계) 세계 패권을 두고 겨루는 강대국들이 1970년대부터 독자적으로 위성항법시스템 (GNSS, Global Navigation Satellite System) 개발 * 인공위성으로 사용자의 정확한 위치와 시각을 결정하는 시스템 [그림3-42] 위성항법시스템

∙CAT-II/III급

지상기반보정항법시스템(GBAS, Ground Based Augmentation System)는

국제민간항공기구(ICAO) 주관 하에 미국과 유럽이 주도적으로 국제기술표준화 작업을 수행 - CAT-II/III의 경우는 CAT-I 보다 요구조건이 더 강화되고 그 요구조건을 만족하기 위하여 지상의 역할을 탑재 장비로 일부 이관하는 방향으로 진행 * CAT(Category)-I /II /III : 안개 등 저시정 상황하에서 항공기 계기 이용 이륙, 접근 및 착륙을 안전하게 수행 할 수 있는 능력인 ‘정밀접근 계기비행’ 인가 단계

∙GNSS 환경변화는 GPS에 대한 의존도를 감소시키고, 다양한 위성군과 사용 주파수 증가가 전망되어, 현재까지 위성항법보강시스템이 해결하기 어려운 기술적인 문제 해결과 성능향상에 획기적인 기여를 할 것으로 기대 ∙(미국) 1978년 첫 GPS 위성(BLOCKⅠ) 발사 후 현재까지 32개 위성 운용 중이며, 현재까지 무료로 서비스 개방 중 - 성능이 강화되고 민간용 L5 항법 탑재체가 탑재된 위성을 이용하여 GPS 현대화 작업을 수행 ∙(러시아) 1982년에 첫 GLONASS 위성 발사 후 24개 위성을 정상 운용 및 서비스 중(FDMA 방식 → CDMA 방식으로 전환 예정)

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- 경제적인 문제로 GLONASS를 정상적으로 운영하지 못하였으나, 최근에 인도와 협력하여 GLONASS 현대화 작업을 추진 중 ∙(유럽) 1994년 Galileo 위성 개발 착수 후 2005년 테스트 위성을 발사하였으며, 현재까지 4기 배치 ∙(중국) 1993년 독자항법시스템 구축계획 발표 이후, Beidou/Compass라는 독자 위성항법 시스템을 자체적으로 구축하기 위하여 2000년 Beidou-1A 위성 발사, 2007년 Compass-M1 위성 발사 등 14개 위성 운용 중 ∙(기타) 일본(JRANS)과 인도(IRNSS)는 7∼8기로 구성된 지역 위성항법시스템 개발 추진 중 - 일본은 도심지 중심에 위성항법 서비스 개선을 위하여 QZSS(Quasi-Zenith Satellite System) 프로그램을 추진 (우리나라) 국내에서는 대부분 해외 장비를 도입하여 구축하고, 그 시스템에 대한 효율적인 운영 및 관리에 역점을 두었으나, 높은 해외 의존도로 인하여 외화 유출과 유지관리의 어려움에 직면하면서 정부와 유관기관을 중심으로 차세대 시스템에 관한 기술개발에 관심이 증대 ∙현재는 네비게이션, 항공기 및 선박 관제, 측지･측량 등 다양한 분야에 필요한 실시간 위치정보를 미국의 GPS 위성을 통해 확보 ∙항공기 운항의 안전성 제고를 위해 GPS 오차를 정밀 보정*하는 GBAS(Ground Based Augment **

System) 및 SBAS (Satellite Based) 개발 중 ** 보강시스템은 크게 지상시설을 이용하여 오차 보정하는 GBAS, 정지궤도 위성을 이용하는 SBAS로 분류 ** 미국, 유럽, 일본 등은 자국에 정밀 위치정보 서비스 제공을 위한 서비스 기 실시(미국 WAAS, 유럽 EGNOS, 일본 MSAS 등) [그림3-43] GBAS 및 SBAS 개념도

국토교통 R&D 중장기 전략

3. 비전 및 전략 수립 - 만약 미국이 GPS 서비스를 중단할 경우, 2010년 기준으로 우리나라는 약 1,536억원의 경제적 손실이 발생하는 것으로 추정 [표3-16] 미국의 GSP 서비스 중단 시 우리나라의 경제적 손실액 추정 경제적 손실 위성항법 이상 정도

일시적인 이상 발생

단시간 시스템 고장(2일)

운송 / 통신 분야 (측위 / 시간 동기 서비스)

금융보험 분야 (시각 동기 서비스)

운수창고 / 통신 분야의 25%가 위성항법시스템에 영향

금융보험 분야의 20%가 위성항법시스템에 영향

68억원 / 시간 × 25% = 17억원 / 시간

62억원 / 시간 × 20% = 15억원 / 시간

816억원 손실(2일간) 예상

720억원 손실(2일간) 예상

* 2010년 한국 GPS 기준, 2일간 서비스 중단

∙최고 정밀도 수준의 위성항법기술 개발로 육상, 해상교통 분야에도 신기술을 적용한 기술파급 기대 ∙국제 표준화 작업을 주도하여 항행기술 선진국 도약의 발판 마련 및 풍부한 항행안전시설 운영/유지 관리 경험과 최첨단 항행안전시스템 제품화 기술의 결합으로 명실상부한 항행기술 선진국으로 도약

시장전망 (세계) 2020년 전 세계 위성항법시스템 시장 규모는 약 247∼366조원 전망(연평균 11% 성장) [그림3-44] 전 세계 위성항법 시장 규모

* 출처 : GSA, GNSS Market Report(2012.5)

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국토교통과학기술진흥원

[그림3-45] 전 세계 위성항법장비 시장 규모 추이

* 출처 : GSA, GNSS Market Report(2012.5)

∙글로벌 GNSS 활용시장은 2012년 650억 유로에서 2021년 1341.9억 유로로 평균 8.4% 성장 예상 [그림3-46] 2012∼2021년 글로벌 GNSS 활용부분의 수익예상

* 출처 : Frost&Sullivan(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

101

3. 비전 및 전략 수립 ∙ICAO 정책에 따라 향후 차세대 항행안전시설은 육상, 해상 등의 전분야에서 위성을 이용한 차세대 융･복합 시설로 발전이 예상되고, 운용･유지비용, 시스템 및 소프트웨어 분야를 포함할 경우 전 세계시장 규모는 천문학적으로 성장 예상 [그림3-47] 2012∼2021년 글로벌 GNSS 활용시장 분포추세

* 출처 : Frost&Sullivan(2013)

(국내) 2020년 국내 위성항법시스템 시장 규모는 약 3.8∼5.6조원 전망 (세계 GDP 점유율 1.55% 기준 적용) [그림3-48] 국내 위성항법 시장 규모

* 출처 : World Bank, World Development Indicators(2012) * 세계 GDP 점유율 기준으로 재구성

∙ICAO(국제민간항공기구)는 2001년 11월 차세대 항행안전시설에 대한 표준 및 권고를 위한 기준을 제정하였으며, 전 세계는 현재 데이터링크 및 인공위성 기술을 개발하여 전 세계적으로 구축중에 있음

102

국토교통과학기술진흥원

∙국내도 비좁은 국내 공역환경 개선과 항공기 항행서비스를 적정한 시기에 지원하기 위하여 공항과 항공로 주요지점에 차세대 항행안전시설을 구축하기 위한 기본 계획을 수립(2009.11) - 단기적으로는 ICAO 계획(Analog to Digital)에 맞춰 전환이 추진될 것이므로 현재의 CNS/ATM 체제가 유지될 것이며, 현재의 항행안전시설로 신설 및 교체에 의한 산업형태가 일정기간 지속될 것으로 전망 - 중장기적으로는 전 세계적인 항공 산업의 비약적인 발전, 협소한 공역구조에서의 음성통신 위주 항공 교통관제방식은 증가하는 미래항공교통의 수용이나 안전성 확보에 한계가 있음

기술개발 방향 우선적으로는 항공안전 강화를 위해, CAT-Ⅰ급(항공기 착륙을 위한 최저 접근고도 60m) *

위성항법보정시스템 기술개발 ** 지상기반 보강항법시스템(GBAS : Ground Based Augmentation System)**은 항공기를 활주로까지 유도하는 정밀접근서비스와 공항 주위 정밀위치정보 서비스를 제공할 수 있는 위성항법 보강시스템 기술 ** 상대적으로 저렴한 가격과 높은 정밀도･신뢰도･확장성으로 기존 항법 시설(ILS : Instrument Landing System)에 비해 다수의 장점 보유

∙또한, 도로교통, 철도교통, 정보통신, 물류, 응급구조, 국방 분야 등 다양한 분야에서 활용 가능토록 SBAS 등의 보강시스템을 개발하여 전 국토 대상 1m 이내로 보정된 위치정보 서비스 제공 및 운용 추진 향후 해외협력을 통해 SBAS 개발과정에서 축적한 노하우를 바탕으로 한국형 위성항법 체계 구축을 위한 핵심 원천기술 개발 검토

국토교통 R&D 중장기 전략

103

3. 비전 및 전략 수립 라. 자율주행도로 추 진

막힘없는 도로주행 환경을 제공하기 위하여 교통･차량･도로･통신 등을 융･복합하는

목 표

차세대 교통 기술을 개발하여 군집주행 및 자율주행 구현

현황 (세계) 사고피해 경감, 도로 효율성 향상 등을 위해 전 세계적으로 통합 교통안전 감시･제어 시스템(ITS) 및 자율 주행 등 추진 ∙(ITS) 도로시설물 위주의 첨단교통체계 및 차량에 각종 센서를 부착한 등을 이용한 지능형차량(Autonomous Vehicle) 등 단독시스템에서 ITS와 차량이 연계된 ‘차량-도로 협력시스템(Intelligent Cooperation System)’으로 진화 단계 - ‘차량-도로 협력시스템’은 차량-인프라(V2I), 차량-차량(V2V) 통신을 통해 인접차량 및 도로 정보를 제공받을 수 있기 때문에 지능형차량시스템에 비해 폭넓고 다양한 안전 및 부가서비스의 제공이 가능 [그림3-49] Intelligent Cooperation System

* 출처 : 한국과학기술기획평가원, 사람과 환경을 위한 첨단교통기술의 발전방향(2012)

- 미국, 유럽, 일본 등 선진국에서는 InteliDrive, CVIS 등 다양한 차량–도로 협력 시스템을 민–관 공동 연구 방식으로 추진

104

국토교통과학기술진흥원

[표3-17] 해외 주요 프로젝트 국가

미국

프로젝트명

연구기간

∙VSC(Vehicle Safety Consortium)

∙차량-노변간, 차량-차량간 통신을 통해 구현 2002~2008 가능한 안전서비스 개발 및 실용화 전략 수립

∙VII(Vehicle Infrastructure Integration) / IntelliDrive

∙VSC에서 개발된 안전운전 응용서비스의 실용화기술 개발 및 정책 마련

2006~계속

∙CICAS(Cooperation Intersections Collision Avoidance System)

∙교차로 충돌사고 예방을 위한 차량과 인프라 연계 시스템 개발

2005~2009

∙CVIS(Cooperative Vehicle Infrastructure System)

∙차량과 인프라간 통신을 위한 통합 플랫폼 기술 개발

2006~2009

∙첨단차량화 기술 + 협력시스템을 통한 첨단 안전시스템 개발

2006~2009

유럽 ∙SAFESPOT

일본

프로젝트 개요

∙COOPERS(CO-OPERrative System for intelligent road safety)

∙차량-인프라간 지속적인 통신환경 구축을 통한 2006~계속 도로안전성 향상 및 교통관리 시스템 구축

∙ASV Project(Advanced Safety Vehicle)

∙단계별로 첨단차량화 기술, 차량-인프라 및 차량-차량 협력을 통한 교통안전기술 개발

1991~계속

* 출처 : 한국과학기술기획평가원, 사람과 환경을 위한 첨단교통기술의 발전방향(2012)

- 각 국의 투자 활성화, 스마트폰 보급 확대 및 新 교통수단의 출현 등에 힘입어 ITS 산업은 지속적인 성장세를 이어갈 전망 - (미국) 버클리 PATH팀*에서는 미국연방도로청(FHWA) 지원으로 2000∼2010년, 에너지 절감 및 이동성 향상을 목적으로 군집주행을 실시 ▸주요 차량 제조사인 GM, 포드, 크라이슬러는 1990년대 초부터 US-DOT와 협력하여 차량-도로 협력시스템 연구를 단계별 진행 중 * 미국 버클리대학 PATH(Partners for Advanced Transit and Highway)팀

- (유럽) SARTRE 프로젝트, 2009∼2012년 트럭을 선두로 하여, 승용차 4대를 이용한 군집주행 개발, 속도 90 km/h로 4m 간격 달성, 선두차 5%, 후속차 15%의 연비개선 - (일본) 도로-차량 협력시스템 개발에 가장 적극적이며 자국 및 최대 자동차 시장인 미국 내 주요 프로젝트에 적극 참여로 경쟁력 제고 중

국토교통 R&D 중장기 전략

105

3. 비전 및 전략 수립

V2V, V2I 기술 및 서비스 개요도

자동차･도로･ICT 연계도

스마트 톨링

[표3-18] 주요 국가별 협력연구 동향 국가

구 분

참여프로젝트

제널럴모터스 ∙VSC, IntelliDrive, CICAS 미국

일본

∙교차로 정지신호 위반 서비스 개발(CICAS)

포드

∙VSC, IntelliDrive, CICAS

∙노변 인프라와의 통신으로 급커브 구간 감속 유도

크라이슬러

∙VSC, IntelliDrive, CICAS

∙차량간 통신으로 전방차량 운행정보 공유

∙SAFESPOT

∙교차로 안전운전지원 서비스 : 좌우회전 지원, 긴급차량 통화, 신호현시 정보제공

볼보

∙CVIS, SAFESPOT

∙차량간 통신, 차량과 인프라 통신을 활용한 “Safety Margin Assistant”

BMW

∙미국 : VSC, CICAS, IntelliDrive ∙차량간 통신기술을 이용한 합류부 충돌경고와 ∙유럽 : CICAS, COOPERS 같은 지역기반 위험 경고

혼다

∙미국 : VSC, IntelliDrive ∙유럽 : ASV

피아트

유럽

주요시스템개발

도요타

닛산

∙교차로 좌우회전 시 맞은편 직진 차량 진입경고 표출

∙미국 : VSC, IntelliDrive, CICAS ∙전방 교통상황 정보제공 및 충돌예방 경고 ∙유럽 : ASV ∙미국 : VSC, CICAS ∙유럽 : ASV

∙노변장치와 통신기술을 이용한 보행자 보호

* 출처 : 한국과학기술기획평가원, 사람과 환경을 위한 첨단교통기술의 발전방향(2012)

∙(스마트카) 他 산업의 기술과 융･복합된 차량 단위의 기술개발 및 전자제어, 안전 시스템 등 스마트카 부품산업의 지속적 성장 전망 - GM, 포드, 도요타, 폭스바겐, 벤츠, BMW 등 글로벌 자동차업체는 2020년까지 충돌을 100% 방지하는 지능형 안전자동차 개발을 목표로 하며 기술 상용화를 위해 IT업체들과 제휴 자동차업계는 초음파, 적외선, 위치센서 등 다양한 IT 기술을 신차에 적용 중

106

국토교통과학기술진흥원

- (일본) 도요타와 덴소로 대표되는 완성차 업체와 부품 업체의 기술력 상승 중 ▸지능형 자동차 관련 기술은 높은 수준을 유지하고 있으며, 특히 ADAS(Advanced Driver Assistance System, 첨단 운전 지원 시스템), HMI(Human Machine Interface) 분야에서 두각 - (유럽) 보쉬, 콘티, 발레오 등과 같은 유럽 대형 부품 업체는 지능형 자동차 기술에 집중하여 시장에 적용중이며, 보행자 충돌방지, AEBS(Automated Emergency Braking Systems), 시내 주행 저속 충돌 방지 시스템 기술에서 상용화 가속 - (중국) 차세대 자동차를 정책적으로 육성 중이나, 지능형 자동차 관련 기술은 상대적으로 부진함

스마트안전시스템 구성

구글카

차간거리제어(포드)

[표3-19] 주요 자동차 관련업계의 스마트카 기술동향 업체명

사업영역 및 주요내용

∙GM On-Star 텔레매틱스를 통한 ERS 등 안전지원 서비스를 시행 중이며 미국자동차 빅3 중 유일하게 텔레매틱스를 통한 수익 창출에 성공

Mercedes-Benz

∙ACC, LDWS, FSRACC, Active headrest, FVCMS, NV 등을 장착 판매하고 있으며 트럭을 위한 FVCMS와 졸음운전 안전 보조 시스템을 판매 ∙센서 퓨전을 통하여 레이더, 비전, 맵 정보를 융합하여 주행 안전을 극대화하는 기술을 개발하고 있으며, 최근 유럽의 규제 발효에 따라 운전자 피로 안전대책 기술개발 중 ∙ABS, TCS 등 기존의 수동안전 시스템과 ACC, LDWS, NV 능동안전 제품을 판매

BMW

BOSCH

∙주행상황 인지 통합안전시스템으로서 차량탑재 센서와 V2I/V2V 통신 융합 기반으로 보행자 보호 응급 브레이크, 교차로 안전, 커브구간 안전 시스템을 개발 상용화 근접 ∙TCS, ESP, NV, LDWS, ACC, FSRA 등 차량용 능동안전 시스템과 관련 부품, 시험장비와 미들웨어, ECU용 소프트웨어, IVN 등 기술을 주도 ∙충돌 센서, 요(yaw)센서, CAPS, VDM 같은 IVN 기반 통합 시스템 기술 보유

Toyota

∙ACC, LSF, LDWS, LKAS, AFS, 네비게이션 연계 AFS 등을 개발 또는 판매 중이며 레이더-비전 센서 퓨전과 통신연계 시스템도 개발 중 ∙G-book 보급을 통한 텔레매틱스 서비스를 제공하여 성공적으로 수익을 창출

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 2013 국토교통 R&D 동향조사(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

107

3. 비전 및 전략 수립 *

(우리나라) ITS 시장의 고성장 (교통정보, 하이패스 등)에도 불구하고, 새로운 자동차･ **

도로연계 서비스(C-ITS ) 개발 진행은 미흡 * 고속국도 ITS 구축 : 2010년 100%(3,860km) → 2020년 100%(5,158km) 일반국도 ITS 구축 : 2010년 19%(2,554km) → 2020년 45%(6,317km) 도시국도 ITS 구축 : 2011년 33개 도시(5,755km) → 2020년 53개 도시(7,955km) ** C-ITS의 실현을 위하여 V2X, 빅데이터, 정보보안 등의 ICT 인프라 및 기술의 원활한 공급 필요

기존 ITS

V2X 개념

V2I, V2V 기반 도로-자동차 협업 서비스

108

국토교통과학기술진흥원

∙단위서비스 경쟁력에 있어 버스정보시스템(BIS), 교통카드 등 일부 서비스는 세계 최고 수준이나 교통관리시스템 등은 세계 수준과 동등하거나 다소 열세 [표3-20] ITS 단위서비스 경쟁력 서비스

내

버스정보시스템(BIS)

∙세계 여러나라에서 도입 추진중인 대표적인 ITS 서비스로 해당 기술수준은 세계 최고로 판단

교통카드

용

경쟁력

∙콜롬비아 보고타시 교통카드 수출 성공 사례를 보더라도 국제 경쟁력이 매우 높은 아이템 비교 우위

네비게이션

∙운전자 이용편의성은 세계 최고 수준이며, 기술 및 가격경쟁력도 높아 유럽 등에 활발히 수출 중

자동단속시스템

∙번호판 판독, 불법주차 자동식별 등 핵심 기술수준이 높으며, 가격 대비 성능이 우수

첨단신호시스템

∙LED 신호등, 제어기 등 핵심 제품에 대하여 지멘스, 후지쯔 등 세계적 기업과 치열히 경쟁 중

교통관리시스템

∙차량검지기, VMS 등 단위 제품에 대한 경쟁력은 독일, 중국, 러시아 등에 비해 다소 열세나 교통류 관리, 교통정보 제공 등 서비스 부문은 다소 우위 ∙V2V, V2I 등 차세대 ITS 기술은 현재 미국, 유럽, 일본 등과 경쟁 중으로 뚜련한 우열을 가리기 힘듬

자동요금징수(ETCS)

동등 or 비교 열위

∙기술 및 정확성은 세계 최고 수준이나 전세계에서 범용적으로 쓰고 있는 기술방식(수동형)이 아닌 능동형으로 단말기 수출 등에 어려움

* 출처 : 한국과학기술기획평가원, 사람과 환경을 위한 첨단교통기술의 발전방향(2012)

∙2008년에 국내기업이 해외에서 ITS사업 수주 1억 달러를 달성하였고, 2010년 ‘부산 ITS 세계대회’를 계기로 해외진출이 가시화되었음 - 교통올림픽으로도 불리우는 ITS 분야 세계 최대 학술대회 및 전시회로 2010년 부산 개최 때 84개국 3만 9천명, 215개 기업이 참가(18개국 장･차관 22명 포함) ∙중동, 중남미, 동남아, 중앙아시아 등 개도국에서 한국의 ITS에 적극적으로 관심을 표명하고 있으며, 기술자문 및 자국의 사업 참여를 요청 ∙2009년부터 업계, 한국ITS협회, KOTRA, 해외건설협회, 수출입은행, 도로공사 등으로 구성된 민관합동 수출지원단을 운영

국토교통 R&D 중장기 전략

109

3. 비전 및 전략 수립 [표3-21] 해외 ITS 사업 수주 현황 국가(사업지역)

사업내용

수주금액

수주업체

시기

3억8,500위안 (약 570억원)

LG CNS

2006

3,600 달러

eB카드

2007

∙교통정보･교통관리･버스정보시스템, 교통정보센터 등 구축

1억1천만 달러

SK C&C

2008

∙교통정보･신호제어시스템, 교통정보센터 등 구축

1,200만 달러

SK C&C

2008

뉴질랜드 (웰링턴･오클랜드市)

∙교통카드시스템(T-money), 유통결제 인프라 구축

2,250만 달러

한국스마트카드 + LG CNS

2008

말레이시아 (쿠알라룸푸르市)

∙교통카드시스템(T-money), 유통결제 인프라 구축

3,800만 달러

한국스마트카드 + LG CNS

2010

3억 달러

LG CNS

2011.7

중국 (베이징市)

∙자동운임징수시스템 구축

카자흐스탄 (알마티市)

∙교통카드시스템 구축 (8년간 운영 BOT)

아제르바이잔 (바쿠市)

몽골 (울란바토르市)

∙버스정보･교통카드 시스템 구축 (15년간 운영 BOT)

콜롬비아 (보고타市)

* 출처 : 한국과학기술기획평가원, 사람과 환경을 위한 첨단교통기술의 발전방향(2012)

∙스마트카의 경우 기술격차를 좁혀가고 있으나, 현재까지는 기술개발 및 양산 속도, 핵심기술의 국산화가 다소 부족 - 한국의 기술수준은 83.8%로 세계 4위 수준이며, 유럽이 세계 최고 기술수준을 보유 [표3-22] 국가별 스마트카 기술수준 한국

(단위 : %, 년)

미국

일본

유럽

중국

구분

상대 수준

기술 격차

상대 수준

기술 격차

상대 수준

기술 격차

상대 수준

기술 격차

상대 수준

기술 격차

스마트카

83.8

1.4

97.6

0.1

97.6

0.1

100

0.0

67.1

2.6

* 출처 : 한국산업기술평가관리원, 산업기술수준조사(2013)

110

국토교통과학기술진흥원

∙국내 자동차 업계는 졸음경보시스템, 전방장애물 충돌방지시스템, 전후방 감지카메라, 전방충돌 방지 지원장치, 차량간격 자동제어시스템 등 안전관련 스마트카의 기술개발 및 상용화를 진행 중 - 현대기아자동차 : 차간거리 제어, 자율주행, 차선이탈 경보 방지, 지능형 속도제한 등 4개 요소기술 개발 중 - 르노삼성자동차 : 안전벨트 착용 여부 및 충격강도를 센서로 감지한 뒤 충격이 적을 때는 약하게, 충격이 강할 때는 강하게 에어백이 터지도록 강도를 조절해서 충돌 및 에어백으로 인한 사고를 미연에 방지하는 듀얼 스테이지 스마트 에어백 시스템을 적용(2011.7) - 쌍용자동차는 전자식 주행안정화장치, 전복방지시스템 개발하고, 현대모비스도 9개 분야의 안전 관련 핵심기술을 개발 중 ∙1990년대 중반 이후 국내에서도 스마트카에 대한 관심이 증가하면서 많은 연구가 진행되고 있는데, 편의 관련 스마트카에 있어서는 완성차업체와 만도, 현대모비스, SL 등의 전문 부품업체와 LG전자, 삼성전자, SK텔레콤 등의 IT 업체들이 상용화 기술 개발을 가속화 하고 있음 - 현대자동차는 차량 내부에 탑재되어 있는 네비게이션을 통해 차량의 현재 상황과 각종 외부 정보를 운전자에게 알리고 차와 운전자간 거리에 상관없이 스마트폰으로 자동차의 주요 기능을 제어하는 원격제어(원격시동, 탑승 전 히터나 에어컨 작동) 기능 블루링크를 국내 최초로 적용(2012.3) - 기아자동차는 MS와 제휴하여 유비쿼터스 인포테인먼트 구현과 음성인식 기반의 차세대 자동차 오디오･미디어 시스템인 유보(UVO) 발표(2010.7) - 한국GM은 스마트폰과 차량이 연계되어 스마트폰에 있는 자료들을 차량에서 활용할 수 있는 마이링크 시스템을 2013년 모델 적용 발표(2012.5) [그림3-50] 스마트카(편의부문) 적용모델 예시

현대자동차의 블루링크

기아자동차의 UVO

국토교통 R&D 중장기 전략

111

3. 비전 및 전략 수립 시장전망 세계 ITS 시장은 도로교통 부문이 전체의 95%를 차지함 ∙활발한 정부의 투자와 민간의 시장참여로 인해 빠르게 성장해 나가고 있으며 인프라, 시스템, 서비스 등 복잡한 시장구조로 발전하고 있음 [그림3-51] ITS 관련 시장 분야

* 출처 : America 발표자료(2011.8)

∙세계 시장 규모는 2010년 240억 달러 규모에서 연평균 22.1% 성장하여 2015년에는 650억 달러에 이를 것으로 전망 [그림3-52] 세계 ITS 시장 규모

구분

2010

2011

2012

2013

2014

2015

CAGR(%)

시장규모

240

293

358

436

533

650

22.1

* 출처 : SBI, Global Intelligent Transportation Systems Products Market(2011.2)

112

국토교통과학기술진흥원

- 특히 아시아･태평양 지역은 제조와 기술적인 강점으로 ITS 시장의 강국으로 부상하고 있으며, 2010년 약 95억 달러 규모에서 연평균 24.1% 성장하여 2015년에는 280억 달러 규모에 이를 것으로 전망 [그림3-53] 아시아･태평양 지역 ITS 시장 규모

구분

2010

2011

2012

2013

2014

2015

CAGR(%)

시장규모

118

146

182

226

280

24.1

* 출처 : SBI, Global Intelligent Transportation Systems Products Market(2011.2)

국내의 경우 2020년까지 중앙정부와 지방자치단체의 지능형 교통체계 구축에 소요되는 예산은 약 2.8조원으로 추정됨 [표3-23] 자동차･도로 ITS 서비스 분야별 소요예산 구

분

(단위 : 억원)

중기년도 (2011~2015)

장기년도 (2016~2020)

계

11,650

12,791

24,441

1,859

952

2,811

290

399

689

교통류제어 돌발상황관리 교통관리 기본교통정보제공 주의운전구간관리 대중교통정보제공 대중교통 대중교통운행관리 통행료전자지불 전자지불 대중교통요금전자지불

국토교통 R&D 중장기 전략

113

3. 비전 및 전략 수립 [표3-23] 자동차･도로 ITS 서비스 분야별 소요예산(계속) 구

분

(단위 : 억원)

중기년도 (2011~2015)

장기년도 (2016~2020)

계

400

14,199

14,142

28,341

위험물질운송차량 화물운송 안전관리 합 계

* 출처 : 국토교통부, 자동차･도로교통분야 지능형교통체계(ITS) 계획 2020(2012)

∙‘ITS 기본계획’ 수립 후, 2001∼2012년 총 2조 9,866억원을 투자하였음 [표3-24] 자동차･도로 ITS 투자예산

(단위 : 억원)

연도

2001~2007

2008

2009

2010

2011

2012

합계

국 비

7,272

944

1,578

832

748

725

12,099

지방비

4,846

719

1,321

765

877

964

9,492

민 간

2,930

894

643

1,293

970

1,545

8,275

계

15,048

2,557

3,542

2,890

2,595

3,234

29,866

* 출처 : 국토교통부, 도로업무편람(2013)

스마트카의 세계 시장규모는 2010년 1,586억 달러에서 2019년 3,011억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되며 연평균 9.3%의 높은 성장을 기록할 것으로 전망함 ∙국가별 규제 정책과 안전에 대한 관심증대로 충돌경보시스템과 사고가 났을 때 자동으로 알려주는 E-Call 시스템 등과 같은 안전시스템 분야의 전자장치 시장도 크게 성장할 것으로 예상됨 ∙CO2 규제 대응을 위한 고효율 엔진 ECU, Hybrid 자동차 등 친환경 자동차 개발을 위한 엔진 ECU, 스탑 & 스타트 Alternator 등 Power Train 분야의 전자장치 시장이 크게 증가 예상

114

국토교통과학기술진흥원

[그림3-54] 스마트카 세계 시장 전망

* 출처 : J. D. Power, STRATEGY ANALYTICS(2012.9)

∙완전 자동주행 기능의 자동차의 경우 정식 시판은 2020년으로 예상하고 있으며 시장 진입 이후 성장 속도가 매우 빠를 것으로 예상함 - 북미, 서유럽, 아시아･태평양을 세계 3대 시장으로 보고 있으며 2013년에는 판매량의 75%가 자율주행 자동차일 것으로 예상하고 있음 [그림3-55] 자율주행 자동차 시장 전망

* 출처 : 한국산업기술평가관리원, Navigant Research, 2013년 3분기 보고서(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

115

3. 비전 및 전략 수립 국내 스마트카 시장은 세계 시장 성장에 비해 다소 기복이 있으나, 향후 파워트레인･안전 관련 전장품 중심의 지속적 성장세 기대 [그림3-56] 국내 스마트카 시장규모 추이

* 출처 : J. D. Power, STRATEGY ANALYTICS(2012.9) 등을 토대로 재구성

∙국내 스마트카 시장규모는 2010년 약 88억 달러 규모로 형성되었으며 2019년에는 138억 달러에 달할 것으로 전망되어, 평균 성장률 약 4.2%로 세계시장 성장률에 비하여 다소 낮지만 지속 성장 예상 ∙세계 시장 전망 비율과 유사하게 친환경 자동차 개발에 따른 Power Train 분야, 안전에 대한 소비자 관심 증대에 대응하는 안전시스템 분야 등의 시장 성장률이 높을 것으로 예상됨 ∙차량용 디스플레이의 초고선명 TV(UHD) 시장이 점차 확대될 것으로 판단되며, 네비게이션, 인포테인먼트 등 편의와 관련 운전자 정보제공 분야 전자 장치 시장도 크게 증가 예상됨 ∙현대자동차는 ACC, LDWS(Lane Departure Warning System, 차선 이탈경보시스템) 등 관련 제품이 양산 단계이며 적용이 확대될 것임 ∙기아자동차는 2012년에 첨단 안전기술을 적용한 차량을 출시하였는데, 특히 사각지대의 장애물과 후방에서 고속으로 접근하는 차량을 감지해 경보해주는 측후방 경보시스템 국내 최초로 적용

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기술개발 방향 (교통운영) 복합센서가 융합된 차량 장치 개발을 통해 운전자에게 사고･위험 예측정보를 제공하는 실시간 교통 빅데이터 구축 추진 ∙또한, V2X 기반 자율주행도로 운영제어시스템 등의 개발을 통해 교통량 50% 향상 및 정체 예방 효과(IDIADA) 마련 (교통안전) 인적 요소에 의한 교통사고(전체 교통사고 93%) 예방을 위해 종･횡 방향 충돌 제어 지원시스템, 능동안전 차량 등 개발 ∙고속도로 혼잡비용 30% 및 스마트 도로교통 환경 구현을 통한 교통사고 20% 절감 가능 (도로인프라) 도로환경의 위험성 및 불합리성에 따른 사고위험을 차단하기 위한 스마트 도로환경 기술 등 개발

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3. 비전 및 전략 수립 마. 미래 항공기술 인프라 조성 추 진 목 표

항공안전 확보, 항공산업 육성기반 조성을 위하여 민간항공기 제작･인증 등 핵심기술 국산화와 수출기반을 조성하고 항공사고 예방․정비․공항운영기술을 개발하여 세계 항공안전기술을 선도

현황 (세계) 첨단기술의 집합체인 항공산업은 전문인력과 선도적 기술을 보유하고 있는 일부 선진국이 세계시장을 장악 ∙(항공기 제작 및 인프라) 현재 세계 항공 산업계는 기업 간 경쟁이 심화되고 개발비 부담 증가로 미국의 보잉사와 유럽의 에어버스사를 중심으로 통폐합 가속화 ∙민간항공기 국산화 및 수출을 위해서는, 항공선진국 수준으로 안전성 인증·설계·제작 능력을 갖추어야 함은 물론, 미국과의 항공안전협정(BASA)을 체결해야 가능 [그림3-57] 미국･유럽의 M&A를 통한 항공 산업의 거대 기업화

- (중형항공기) 리저널 제트기는 최근 고효율 엔진을 장착한 항공기 개발 경쟁 중에 있으며, 특히 캐나다 Bombardier사와 브라질 Embraer사, 러시아 Sukhoi사, 중국 COMAC사, 일본 미쓰비시사가 신형기를 개발하여 고유가로 시장이 축소된 상태에서 치열한 경쟁 중에 있음 - (소형항공기) 소형항공기 시장은 강화된 환경 및 소음 법에 따라 더 전기적이고 첨단 디지털 항법장비를 탑재한 항공기 개발을 요구받고 있음 - (무인항공기) 최근의 무인기는 고강도 재료를 채택하여 기체를 경량화하고 있으며, 대형화 및 고성능화로 장기체공, 임무장비 탑재능력을 향상시킨 중고도/고고도 무인기가 개발됨 으로써 유인정찰기를 대체해 나가고 있음

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▸극소형 전자･기계 부품 기술의 발전 및 배터리, 연료전지, 태양열전지 등을 채택하여 연료 소모율 감소, 추력 대 중량비를 개선한 초소형 무인기가 개발되고 있음 * - (MRO 산업) 신기술이 적용된 신형 항공기가 개발됨에 따라 기술집약적인 MRO시장

시장창출과 OEM 및 MRO 전문업체간의 경쟁구도가 심화될 것으로 예상되며, 또한 항공기를 효율적으로 운영･유지하기 위한 통합관리체계(Health Management System) 기술이 강조됨 * MRO : 유지(Maintenance), 보수(Repair), 운영(Operation)

∙(항공기 사고예방) 전 세계적으로 사전적 안전 관리에서 예측적 안전관리로 변화하고 있으며, 이를 위해 인적요인(Man), 항공기(Machine), 운항환경(Media), 안전관리(Management) 분야 기술개발 확대 - 최근의 안전관리 기술 동향은 ‘사후적 → 사전적 → 예측적 안전관리’로 변화되고 있으며, 일부 선진국에서는 예측적 안전관리에 필요한 ‘위험모델’을 개발･사용 ▸최근 네덜란드는 통계적 인과관계 모델(CATS)을 개발하여 항공사고 요인 예측･분석기술의 범용성을 크게 확대 ▸해외에서는 인적요인 분석/분류 체계를 모델화하여 인적요인을 시스템적으로 관리하기 위한 시도를 하고 있음 - 국제민간항공기구(ICAO)에서는 정보중심, 성과기반의 안전관리를 강조하고 있으며 새로운 상시감독형(CMA) USOAP7)도 이러한 원칙을 따라 시행될 예정 ▸아직까지 구체적인 기준이 마련되지 않아 체약국들이 개별적으로 시행하고 있으며 국제적인 표준이 없음

아시아나항공 착륙사고(샌프란시스코)

항공기 APT(AIRBUS Pilot Transition Trainer) 훈련 *

∙(항공교통관리) 전 세계가 국제민간항공기구(ICAO) 의 새로운 항공교통시스템 전환 일정에 따라, 차세대 항공 교통체계 구축 추진 7) 항공안전종합평가(Univeral Aviation Safety Oversight Programme)

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3. 비전 및 전략 수립 ** ICAO는 원활한 글로벌 항공교통관리시스템을 구축하기 위하여 단계별 항공시스템 최신화 계획인 ASBU**를 확정(2013.9, 제38차 ICAO 총회) ** ASBU(Aviation System Block Upgrades) : 4개의 성능개선 영역(공항운영개선, 글로벌 정보관리 체계구축, 수용량 및 비행유연성 증대, 효율적 비행경로 제공)과 관련하여 항공교통관리시스템 기능의 개량 권고

- 미국은 1926년 항공교통에 관한 규정을 제정하여 운항관리에 적용한 이후, 1952년 레이더를 도입한 관제체제를 구축하기 시작하여 자동 레이더 관제 장비(ARTS : Automated Radar Terminal System)의 지속적 기술개발을 통해 관제 안전성 및 편의성 향상을 추구 ▸최근 미 FAA와 교통성은 항공기에 점진적인 ADS-B 장착을 요구할 것이라는 입법 예고 고시(NPRM : Notice of Proposed Rule Making)했으며 ADS-B용 데이터링크로는 1090ES와 UAT를 사용할 것임을 공표 ▸차세대 ATM(Air Traffic Management) 혹은 관제의사결정에 직접적 도구로 활용하는 개량된 자동화 개념으로의 발전 및 자유비행(Free Flight)을 위한 연구개발 노력을 가속화 - 유럽은 유럽의 전공역을 기술적, 경제적, 법제적 관점에서 단일 공역으로 통합시키는 것을 목표로 함 ▸ATM 현대화 프로그램인 SESAR(Single European Sky ATM Research Program) 사업을 추진 ▸현재 개발 시스템의 개념 정립 단계에 있고, 2020년까지 단계적으로 성능에 따른 개발 목표 설정하여 추진 중 ▸또한 네델란드 NLR과 독일 DLR이 공동으로 항공교통관리 분야에 대한 연구사업으로 AT-one 프로젝트를 추진하고 있으며 ATM 신개념 및 입증방안 연구, 운용기법 설계 연구, 공항 상호간의 의사결정보완 시스템 및 절차 개발 등의 연구를 진행 - 일본은 국가 연구소인 전자항법연구소(ENRI : Electronic Navigation Research Institute) 에서 ATC 시뮬레이션, ATM 연구, PBN/RVSM 영향 분석, ATFM 모델링 등에 관한 연구를 진행 (우리나라) 인천공항의 2011년 국제선 수송실적은 여객 12위, 화물 2위, 공항서비스는 1위를 차지(total 6위)하는 등 항공운송 선진국에 진입 ∙여객･화물 수송량이 매년 늘 것으로 예상되어, 2001년부터 공항을 지속 확장하고, 공항업무 효율화를 위한 프로세스도 개선 노력 ∙(항공기 제작 및 인프라) 항공기 제조･정비 분야는 군용기 위주로 개발되고 있으며, 민항기는 전량 수입에 의존하고 있는 실정(매년 4조원 이상 외화 유출) - 우리나라 자동차, 선박 제조업은 세계 최고수준인 반면, 항공기 제작 및 정비업 등은 매우 낙후되어 항공산업 발전에 근본적 한계

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- 따라서 설계·인증·시험 등 인프라를 선진국 수준으로 구축하여 중형기급까지 단계적으로 국산화 역량기반 조성 필요 ▸최근 국토교통 R&D로 개발(2013.12)한 4인승 소형항공기(KC-100)를 공군 비행실습용 훈련기로 보급하게 되어 최초로 민항기 상용화 단계에 진입 ▸2012년 3월부터 ‘차세대 중형항공기 핵심기술 개발’ 사업을 통해 90인승 터보프롭 중형 항공기 설계기술 확보 및 국산부품 플랫폼 확보를 위한 사업을 진행 중에 있음 ▸국내 민수용 무인항공기는 2007년 대한항공에서 개발한 근접감시용 무인기, KUS-7(2007), KUS-9(2009) 및 한국항공우주연구원에서 개발한 소형장기체공 UAV 두루미(1999~2004)와 국내최고 수직이착륙 스마트무인기(2002~2012)가 개발되었음 ▸항공 레저 스포츠 수요 증가에 대비하여 레저용 경항공기(2인승) 개발 추진 중 ∙(항공기 사고예방) 항공기 사고예방을 위해 항공안전종합대책을 수립(2014)하고, 급증하는 항공교통 수요에 대비하여 안전한 공역 이용 및 운항을 위한 차세대 통신. 항법. 감시 관련 기술개발 추진 중 - 국가에서 통합적으로 항공안전정보를 관리 운영하기 위하여 국가 통합항공안전정보시스템 나르미(NARMI)를 구축 ∙(항공교통관리) 국내에서는 대부분 해외 장비를 도입하여 구축하고, 그 시스템에 대한 효율적인 운영 및 관리에 역점을 두었으나, 높은 해외 의존도로 인하여 외화 유출과 유지관리의 어려움에 직면하면서 정부와 유관기관을 중심으로 차세대 항행시스템(CNS/ATM)에 관한 기술개발에 관심이 증대 - 비연속적이며 적은 연구개발 예산으로 체계적이고 본격적인 연구로 이어지지 못하고 단편적이고 학술적인 연구만 진행 - 통신 분야 기술동향은 다음과 같음 ▸7개 VHF/UHF 활용 ▸10,000ft MSL(Mean Sea Level) 이상에서 충분한 통신서비스 제공, 10,000ft MSL 이하의 항공로와 제주 서부 지역에 통신 ▸전파영역의 공백(Coverage Gap)이 존재하며 14개 터미널 지역의 교통량 및 15개 공항의 처리용량에 적정 수준 ▸항공교통량의 증가를 감안할 때 2015년까지 통신 처리능력 제고 필요

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3. 비전 및 전략 수립 - 항행 분야 기술동향은 다음과 같음 ▸(위성항법) 보조적 항법 수단으로 사용 중. 지역항법(RNAV) 항공로 및 접근, 이착륙 절차 수립 중이며 WGS-84좌표계로 변환 적용 중 ▸(지상항법) 15개 중 11개 공항에 ILS 설치 운용 중이며 항공로를 위해서는 초단파 전방향 무선표시(VOR)･거리측정장치(DME) 설치, 적정 서비스 제공 - 감시 분야 기술동향은 다음과 같음 ▸지상 레이더에 의한 감시시스템 구축, 현재와 가까운 미래의 요구 성능 충족 ▸양양을 제외한 모든 민 정기항공기 취항 공항에 터미널 공항감시레이더 설치 운용 중 ▸제주도에 항공로감시 전용 레이더 신설 ▸전 항공로 구간에서 레이더 감시 가능

시장전망 (항공기 제작 및 인프라) 항공수요 증가, 기술 첨단화와 함께 세계 항공기 제작 시장은 고부가가치 산업으로 발전하여 국가간 기술격차 심화 ∙항공기 관련 전체 시장은 2008년 4,300억 달러이며 2020년 7,000억 달러로 성장할 것으로 예상 ∙특히, 민항기(1,344억 달러→1,843억 달러) 제작 및 MRO(1,100억 달러→ 1,800억 달러)분야의 시장 확대가 두드러질 것으로 전망 [그림3-58] 항공기 관련 시장규모

∙(민간항공기) 민항기 시장은 2012년 1,815억 달러이며, 민수시장의 비율이 전체 항공기 제작시장의 86%에 달하며, 2021년에는 2,804억 달러로 성장할 것으로 전망함 - 국내에 사용되고 있는 항공기의 수는 총 599대로 이 중 국제 항공기 운송사업을 하는 대형기가 274대로 가장 큰 비중을 차지하며, 비즈니스 항공기 10대와 리저널급 항공기 22대가 운용 중이며,

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헬기가 182대 나머지 소형항공기가 111대로 운용 중에 있음 (국토교통부 항공정보 포털시스템) [그림3-59] 국내 운용 중인 항공기 현황

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 2013 국토교통 R&D 동향조사(2013)

∙(무인항공기) 세계 무인기 수요는 2013년 기준 연간 66억 달러에서 2022년에는 114억 달러 수준으로 증가하여 향후 10년간 총 891억 달러 규모의 시장을 전망 - 미국이 전체 무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle) 기술에 대한 연구개발시험평가 (RDT&E) 소비(285억 달러)의 62%, 획득비(606억 달러)의 55%를 점유 - 2011∼2020년 세계 군용 무인항공기 시장의 누적 매출 규모를 614억 달러로 예측, 연구개발시험평가(RDT&E) 소요 비용을 제외한 획득시장 규모는 2013∼2022년 간 606억 달러로 전망 [그림3-60] 2012∼2021년 종류별 무인기 시장

* 출처 : Teal Group, World UAV Systems Market Profile & Forecast(2012)

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3. 비전 및 전략 수립 [그림3-61] 세계 UAV 예산전망

* 출처 : 장두현 외, 무인항공기의 세계 시장 동향과 전망(2013)

- 국내 무인비행장치(레저용 포함)의 수는 약 170여 대로 상업용 민간 무인기 수요는 지속적으로 증가하고 있으며 민간 무인기 시장규모는 향후 15년간 약 1조 6천억원 규모로 예측되어 있음(감시, 촬영, 운송, 농약살포 등) ∙(항공기 MRO) 항공기 증가와 함께 MRO 시장은 年 3.1%씩 성장, 아태지역은 4.6%씩 성장하며 2022년에는 세계 최대시장으로 부상 - 국내 MRO 시장은 연평균 4%씩 성장, 민간 MRO 시장은 1조 5천억원 규모이며, 이 중 51%(7천 5백억원)를 외국에 의뢰 ※ MRO 시장 : (민간) 2013년 592억 달러 → 2022년 847억 달러, (군) 2013년 519억 달러 → 2022년 739억 달러 ※ MRO 점유율(2022년) : 아태(29%), 북미(27%), 유럽(20%) ※ 여객기 : 2013년 27,000대(아태 6,850대) → 2022년 35,600대(아태 10,250대)

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세계 민항기 증가세

세계 민항기 MRO 시장 성장세

- 항공정비업체 수는 미국이 약 1,200여 개, 싱가폴 약 100여 개, 중국이 약 800여 개의 업체들로 조사된 반면 우리나라는 17개 업체로써, 항공정비 인프라 수요가 낮은 것으로 조사됨 - 현재 우리나라는 전투기 개발 등 상당한 항공 기술을 보유하고 있으나 군수 위주의 항공기 정비업에 편중되어 있는 실정이며, 최근의 대형 항공사들의 약진과 동시에 저비용 항공사, 소형 항공사 등의 지속적 취항증가로 정비수요 급증이 예상됨 [그림3-62] 세계 MRO 시장 규모의 전망

* 출처 : TeamSAI, MRO Forecast(2011)

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3. 비전 및 전략 수립 (항공기 사고예방) 국제 항공 수요는 지속적으로 증가하여 2011년 3.5%의 성장률을 기록하는 동시에 항공 사고율은 80년대부터 현재까지 정체되어 있으나 2011년 항공사고는 4.1%가 증가 [그림3-63] 2005∼2011년 항공사고 현황

* 출처 : ICAO, 2012 Safety Report(2013)

∙2006년 이후 국내 항공기 사고의 약 60%가 인적요인임 - 연간 4.3%의 사고위험 감소 시 연간 11억원의 사회적･경제적 손실 감소 (국토교통과학기술진흥원, 국토교통 R&D 동향조사, 2013) [그림3-64] 국내 항공사고 발생현황

* 출처 : 항공안전종합 대책(2013)

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[표3-25] 최근 10년간(2001∼2010) 국내 항공사고 원인 원인구분

종합

비 율(%)

인적요인

106

기상요인

(단위 : 건) 사 고

준사고

항공기

경량/초경량

60.57

9.71

기체이상

29.71

계

175

100

* 출처 : 국토교통부 항공･철도사고조사위원회

(항공교통관리) 우리나라는 항공분야 연구개발을 통하여 관련 기술들을 개발 중이나 아직 상업화 실적이 없고, 세계적 기술경쟁력을 갖추지 못한 상태이지만 종합 ATM기술의 국산화를 통하여 외화절약 및 세계 시장 진출 기회를 마련할 것으로 기대 (공항운영 효율성･안전성) 세계 첨단 공항기술 시장은 20년간 신공항 건설, 현대화 및 확장으로 인하여 수천억 달러 지출 전망 ∙2009∼2029년 우리나라 국제선 여객은 연평균 4.2% 증가(국제공항협회 수요예측, 2011)

기술개발 방향 (항공기 실용화 기술) 항공기 개발 후발국으로서 선진국과 경쟁이 가능한 분야에 전략적으로 집중하여 기술격차를 점진적으로 해소 ∙단기간 내 기술 확보가 가능하고 수요가 늘고 있는 고부가가치 중소형 항공기의 국산화 및 수출기반 인프라 구축 추진 [그림3-65] 민간항공기 국산화 기반 구축 추진단계

소형항공기 (4인승)

레저용 경항공기 (2인승)

민간 무인항공기 종합운영체계

비즈니스 제트기급

미래 개인용 항공기(PAV)

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3. 비전 및 전략 수립 (항공기 MRO 기술) 국내 업체의 기술경쟁력 확보를 위해 외국에 의존하는 고부가가치 *

정비기술 국산화 R&D 지원 추진 ＊ 항공정비기술 개발 : 엔진·정밀전자부품･SW･시험장비 등의 R&D 추진

(항공사고 예방기술) 인적·기계적·환경적 요인을 감안한 사고저감 기술개발로 천 만 비행횟수 당 사망사고 건수를 2.0 미만으로 저감

MAN

MACHINE

MEDIA

MANAGEMENT

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∙국내 항공기 사고 70%, 준사고 40%를 차지하는 조종사(항공종사자) 인적요인 사고예방 기술개발 ∙국내 항공기 사고 33%, 준사고 41%를 차지하는 시스템 고장(정비요인, 부품결함) 사고예방을 위하여 항공기 품질보증 및 정비 안전관리시스템 기술개발 ∙국내 항공기 준사고의 14%를 차지하는 운항환경 안전위해 요인(기상, 조류충돌) 예측 및 관리 기술개발 ∙조직 안전문화 및 안전 민감도에 중요 요소로, 국제민간항공기구의 항공안전체계 전환

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로드맵에 따라 대응체계 구축

(공항기술) 공항시설의 효율적 관리기술 개발을 통해 2023년까지 공항정시성 92% 달성, 항공기 지연·결항률 25% 감소 실현 ∙(공항운영관리) 지상이동의 안전성과 효율성 제고를 위하여 유도 및 통제 자동화기술, 이동 안전성 평가기술 등 연구 추진 ∙(공항환경) 활주로내 이물질(FOD) 자동탐지 기술, 배출가스 저감효과 분석 시뮬레이션 기술 및 소음관리 기술 연구 추진 [그림3-66] 공항운영기술 개발 주요과제

항공기 지상이동유도 및 통제시스템 개발

공항수하물처리시스템 부품 및 Self Bag Drop 개발

차세대 여객 휴대수하물 보안검색기술 개발

활주로내 이물질 자동탐지시스템 개발

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3. 비전 및 전략 수립 바. 인공지능 국토공간 추 진

스마트 친환경 도시 건설, 운영관리 및 재생을 통해 국민체감형 서비스를 확대하고,

목 표

다차원 공간정보체계를 활용한 국토공간정보 서비스 강화로 국민안전과 편의를 제고

현황 (세계) 도시공간 및 인프라에 ICT 및 친환경 기술 등을 접목한 스마트 친환경 도시 프로젝트 등을 추진하고, 도시･국토 관리의 기본이 되는 공간정보를 ICT 기반으로 구축･관리 및 활용 ∙(스마트 도시) 공간정보 및 유비쿼터스 컴퓨팅 관련 기술 등을 통해 도시 시설물의 통합 관리를 위한 시설물, 안전, 환경 분야에 대한 응용 애플리케이션 기술 개발 - 세계적으로 스마트도시 프로젝트가 세계 각국에서 국가 주도로 추진되어 약 130여개에 달함 - 해외 스마트도시 프로젝트(국내 제외)는 2008년 약 20개에서 2012년 약 130여개로 4년 사이 6배 이상 증가 ※ 현재 약 39개국 125개 도시에서 132개의 프로젝트가 시행 또는 계획 중임 (2012.10 기준)

- 미국(스마트 2020 프로젝트), 네덜란드(암스테르담, 스마트 도시 프로젝트 추진), 포르투갈 (Paredes시에 PlantIT Valley 건설) 등 추진 ※ MIT, TU Wien, Edinburgh Napri 등 해외 유명대학들이 ICT 융합 도시 기술개발 및 이론연구 수행 중 [그림3-67] 세계 스마트도시 프로젝트 분포

* 출처 : IBM, ABI Research(2012) 등의 자료를 토대로 재구성

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- 국내를 제외한 아시아, 북아메리카, 유럽에서 진행 중인 프로젝트가 전체의 약 86퍼센트를 차지 ※ 국내의 U-City를 제외하고 IBM, Cisco, Oracle, ABI Research 등의 자료를 토대로 집계(2012.10) [그림3-68] 세계 스마트도시 프로젝트의 대륙별 분포 현황

* 출처 : 국토교통부, 제2차 유비쿼터스도시 종합계획(2013)

- 미국 오바마 행정부는 환경･에너지 정책의 일환으로 스마트도시 사업을 적극 추진 ※ 오바마 행정부는 연방정부 차원에서 2008년부터 향후 10년간 1,500억 달러를 투자하고 500만개의 일자리를 창출하는 등의 ‘그린 뉴딜’ 정책의 일환으로 스마트그리드 사업을 추진 ※ 2012년 허리케인 샌디로 인한 대규모 정전사태를 계기로 더욱 적극적인 스마트도시 정책을 추진할 것으로 전망(일본 NTT 데이터경영 연구소, 2012)

- 일본은 총무성을 중심으로 U-City 관련 사업을 추진하고 있으며, 특히 재해복구에 관한 U-City 사업이 추진됨 - 중동국가들의 포스트 오일 시대에 대비한 에너지 전환에 대한 관심 고조 및 지식기반 경제로의 변화는 스마트도시 분야의 투자로 이어지는 추세 ※ UAE 아부다비는 탄소배출 제로 스마트도시인 마스다르(Masdar) 건설에 2016년까지 220억 달러 투자

- IBM에서는 스마트도시 추진을 위해 2011년도부터 Smart Cities Challenge라는 이니셔티브를 추진 중 (과학기술정책정보서비스 S&T GPS 해외정책동향) ▸향후 3년 동안 세계 100여 개 지방자치단체에서 총액 5,000만 달러 규모의 스마트도시 관련 기술 지원실시를 발표함

국토교통 R&D 중장기 전략

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3. 비전 및 전략 수립 ▸이니셔티브에는 세계 각국의 도시가 참여가능하고, 선정된 지방자치단체에서는 교육, 교육, 의료 등 다양한 스마트도시 분야에서 IBM이 보유한 전문가에 의해 평균 40만 달러에 상당하는 기술지원이 실시됨 ▸2011년에는 일본 삿포로, 인도 델리, 핀란드 헬싱키 등 세계 24개 도시가 그 기술 제공의 대상으로 선정됨 ∙(친환경 도시) 제로에너지 건축, 에너지 자립형 저탄소 도시 건설 등 지속가능한 청정도시를 위한 기술을 이미 구현

친환경도시 (브라질 꾸리찌바)

환경선진도시 (독일 프라이브루크)

제로에너지 실험주택 (일본 ‘제로 에미션 하우스’)

∙(공간정보) 도시 시설 및 교통 인프라 등 공간정보 빅데이터의 효율적인 저장관리, 공간 분석 기술의 실용화･고도화 추진 - 일본정부에서는 지리공간정보서비스분야를 새로운 산업으로 육성하기 위해 경제산업성, 국토교통성 등이 연계하여 ‘G공간 프로젝트’를 2008년 7월에 수립하고 진행 중 ▸국가적으로 ALOS(Advanced Land Observation Satellite) 프로젝트를 추진하여, 천연자원 관리, 재난감시 및 피해절감, 지역개발 및 계획 등에 활용 ▸지리공간정보서비스분야 활성화를 위해 ‘지리공간 정보활용 추진기본법’을 2007년 제정 하였음 ▸프로젝트의 목표는 누구나 지리공간정보를 이용가능한 사회, 지리공간정보가 과제 해결에 도움이 된다고 평가 받는 사회, 지리공간정보에 안심･친근감･즐거움을 느끼는 사회의 3가지로 설정하였음 ▸이를 위한 과제로 지리공간정보 유통기반 정비, 위치정보의 효율적 활용을 위한 환경정비, 지리공간정보의 고도화로 설정하였음 - 미국은 모든 사회기반 시설물의 안전도와 노후상태 등을 실시간으로 수집･전달하여 시설물의 안전관리, 재해･재난 대응을 위해 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 활용하고 있음

132

국토교통과학기술진흥원

▸도시계획과 시설물 관리를 위해 3차원 공간객체에 대한 기술 수요 빠르게 증가(Google Earth, ArcGIS Explorer 등) - 사용자가 참여하여 공간정보를 생산･가공하고, 이에 필요한 제작도구를 개발하거나 관련 조직을 운영하는 참여형 공간정보의 확산추세 ▸참여형 공간정보의 사례로 Open Street Map, WikiMapia, Google Map Maker 등에 해당되며, 참여형 공간정보기술 개발 사례로는 OSGEO(Open Source Geospatial Foundation) 가 있음 ▸정부기관이 보유한 공공 공간정보 공개에 소극적으로 대응하는 동안, 참여형 공간정보는 사용자에 의한 콘텐츠 제작이 가능하여 웹을 통해 확산속도가 갈수록 빨라지고 있음 [그림3-69] 오픈 스트릿 맵 사용자(좌) 및 출처(우) 증가추이

* 출처 : 국토연구원, 참여형 공간정보 추세와 국가공간정보정책의 대응, 국토정책 Brief(2012)

▸구글어스 등 글로벌 기업들도 참여형 공간정보와 상생･협력하는 방안을 모색 중임 ▸공간정보 글로벌 기업인 미국 ESRI사는 공간정보 검색에 사용되는 Geoportal Server 제품을 참여형 공간정보기술로 개발하여 무료로 배포한바 있음

Google Map(미국)

MS Sensor Map(미국)

NSPIRE Project(유럽)

국토교통 R&D 중장기 전략

133

3. 비전 및 전략 수립 (우리나라) 스마트 친환경 도시 구축을 위한 별도의 프로젝트를 추진하는 것은 아니나, 신도시 등에 부분적으로 기술을 접목하여 실증, 공간정보 분야는 인프라･정보 구축 등 초기 단계에 있음 ∙(스마트 도시) 교통･방법･방재 등 도시 내 발생정보를 통합 관리할 수 있는 도시운영관제 시스템(U-City 통합플랫폼) 및 공공정보통신망을 개발하여 화성 동탄, 파주 운정, 성남 판교시 등에 적용 - SK C&C, LG CNS, 삼성 SDS 등 국내 IT 업체들이 ICT 융합 도시 관련 분야의 투자를 강화하고, 국내외 시장에 진출 중이며, - 정부는 약 50여개 도시에 대하여 U-City관련 구축 사업을 지원하고 있으며, 제1차 U-City 종합계획이 수립된 2009년 이후 국토교통부 주도로 U-City 지원 사업을 지속적으로 수행 - 국내 U-City 건설사업의 확대에 따라 2015년 U-City 생활인구는 약 230만 명으로 추정됨 (삼성경제연구소, 2006) [표3-26] 사업별 U-City 추진 현황 U-City 구축 사업명

수행기간

담당 부처

지자체 수

U-시범도시사업

2009~2012

국토부

15개 도시

U-City 계획 수립

2009~2012

국토부

15개 도시

U-City 기반조성사업

2009

행안부

11개 도시

혁신도시사업

2005~2012

국토부, 행안부

10개 도시

* 출처 : 국토교통부, 제2차 유비쿼터스 도시 종합계획(2013) [표3-27] U-City 건설사업 현황(2013.3 기준) 구 분 기완료 (6)

사업준공 (6) 구축중 (22)

추진중 (50)

사 업 지 구 ∙화성 동탄, 용인 흥덕, 성남 판교, 파주 운정(1), 서울 은평뉴타운, 아산 배방 ∙수원 호매실, 수원 광교, 인천 청라, 대전 도안, 오산 세교, 세종시1-1지구, 세종시1-2지구, 인천 영종, 남양주 별내, 고양 삼송, 대구 혁신도시, 대구 테크노 폴리스, 전북 현식도시, 부산, 여수, 나주, 남양주, 안산, 인천 송도, 강릉, 마포, 서울 은평(구도심)

사업계획중 (14)

∙성남 위례신도시, 시흥 장현, 시흥 목감, 평택 고덕, 인천 검단, 화성 동탄2, 남양뉴타운, 양주 회천, 아산 탕정, 양산 시송, 서울 마곡, 전주, 양산, 영주

사업설계중 (14)

∙양주 옥정, 인천 운복, 평택 소사벌, 강원 혁신도시, 충북 혁신도시, 경남 혁신도시, 경북 혁신도시, 울산 혁신도시, 전남 혁신도시, 김포 한강, 충남도청이전지, 안산 시화 MTV, 세종시 2지구, 화성 향남2

* 출처 : 국토교통부 도시정책관, 도시업무편람(2013)

134

국토교통과학기술진흥원

[그림3-70] U-City 추진 현황 분포도(2012.12 기준)

* 출처 : 국토교통부, 제2차 유비쿼터스 도시 종합계획(2013)

∙새로이 도시를 개발하는 신도시 및 인구밀도, 인구수, 재정자립도가 높은 대도시 및 수도권 위주로 U-City 구축 ※ 49개 U-City 추진･계획 지자체 중 약 65%가 신도시에 사업이 추진 됨 ※ 49개 U-City 추진･계획 지자체 중 수도권은 수도권 도시 대비 55%가, 지방은 지방도시 대비 23%에 사업이 추진 됨 [그림3-71] 전국 U-City 추진 비율(2012.12 기준)

국토교통 R&D 중장기 전략

135

3. 비전 및 전략 수립 ∙전략적으로 국가중점과제 수행 도시와 연계하여 U-City 지원 사업을 수행 ※ 중점 국정과제인 강릉시 녹색도시 조성계획에 U-City 지원 포함(2010년) ※ 여수엑스포 개최 준비에 대비한 여수 U-시범도시 사업 지원(2010년)

∙특히, U-시범도시사업에서는 매년 U-시범도시 선정 기준을 달리하여 지자체가 참조할 수 있는 새로운 모델을 제공하고 체계적인 U-City 구축을 유도함 ※ 2009년 도시유형별 U-City 모델 제공, 2011년 U-City 통합운영센터 구축 유도 및 비용효율 모델 제공, 2012년 도시재생형 U-City 구축 유도 등의 참조모델 제공 [표3-28] U-시범도시사업의 효과 구 분

지자체

사업효과

인천송도

∙통합운영센터와 기존 인프라를 상호 연계해 U-City 인프라를 구축하여 중복투자비용 절감

남양주시

∙CCTV 설치 및 방범관제센터를 운영하고, 다양한 U-City 서비스를 제공하여 안전한 주거공간 구축

전주시

∙안전한 주거공간을 조성하여 시민 만족도 향상 ∙고령화 사회를 고려한 U-City 서비스를 제공하여 주민복지 향상

영주시

∙도시안전재생서비스를 제공하여 화재 예방과 지역주민의 불안감 해소

양산시

∙구도심 재생을 위한 전통시장 상권회복 서비스 제공 ∙사람중심의 서비스 제공을 통한 시민 만족도 향상

부산시

∙시민수요가 높은 다양한 복지정보 제공으로 시민 만족도 향상 ∙문화복지시설 등의 다양한 형태의 주민참여 서비스 시행

2012년

∙(친환경 도시) 도시계획 단계에서 탄소배출량을 관리･예측하기 위한 S/W 등 탄소저감형 도시 조성기술, 에너지 절감형 건축물의 최적화 설계･시공 기술을 개발하는 수준 ∙(공간정보) 공간정보를 획득･모니터링하고, IT 환경에 걸맞게 지능형으로 전환(디지털화･ 영상화)하여 DB로 구축 중 - 아울러, 공간정보 오픈플랫폼(V World)을 구축하여 대국민 서비스를 제공 중이나, 공간정보를 분석･가공하는 미들웨어나 네트워크 기술은 취약하여 대부분 외국산 S/W 기술에 의존 - 정부주도의 지리정보 및 각종 주제도 제작을 중심으로 시장이 성장하다가 UIS(Urban Information System) 사업을 기반으로 민간 GIS시장이 성장 - 공간정보산업은 대부분 중소기업 위주로 형성되어 있으며 공간정보 SW시장의 해외의존도가 80% 수준으로 국제경쟁력이 미약

136

국토교통과학기술진흥원

[그림3-72] 국내 지능형국토교통정보기술혁신사업

- 다차원 시공간 DBMS(Data Base Management System)에 대한 수요증가에 따라 U-GIS 공간데이터 저장/관리시스템 기술개발 요구 증대 ▸유비쿼터스 환경에서 실시간으로 이동한 3D 시공간 데이터의 효과적인 저장과 관리를 위한 DBMS(Data Base Management System)기술의 필요성이 증대되고 있음 ▸국외에서는 3D 공간데이터를 수용할 수 있는 제품으로 확장 개발되고 있는데 비해 국내에서는 3D 공간데이터를 수용할 수 있는 기술 및 제품은 존재하지 않음 ▸ETRI 등을 중심으로 USN 미들웨어 플랫폼 기술 등 관련 기술개발이 이루어지고 있으나, 아직까지 Geo Sensor와 GIS가 응용레벨에서 일부 연동되고 있는 수준이며, 미들웨어 수준에서 U-GIS데이터의 융･복합 처리 기술은 초보단계임 - 국토교통부 공간정보 오픈플랫폼(V world) 구축을 통해 일반국민의 공간정보 활용성 제고 ▸국가가 보유하고 있는 공개 가능한 공간정보를 다양한 방법을 통해 제공하는 시스템인 V world를 구축하고 웹을 통해 서비스 중에 있음 ▸V world는 초기 2차원 서비스에서 웹표준을 따른 3차원 서비스로 진화하였으며, 오픈 API(Application Programmer Interface)를 통해 새로운 서비스를 보다 쉽게 구축 가능하게 구현되었음 ▸또한 2013년에는 데이터 오픈 API를 통해 데이터에 대한 직접적인 접근을 통해 다양한 형태의 응용 프로그램과 서비스 개발이 가능함

국토교통 R&D 중장기 전략

137

3. 비전 및 전략 수립 [표3-29] 공공기관 V world 지도데이터 활용 계획 활용 공공기관 통일부 서울소방방재청 한국전력 인천항만공사

2D 지도데이터 적용 내용 ∙국민을 대상으로 지도에 기반한 북한통계출처를 제공하는 북한 포털 사이트 구축에 적용 ∙화재 지역 주변 상황과 이동경로를 파악하는 소방차량출입시스템 구축에 적용 ∙지도 기반으로 송배전 시설을 모니터링할 수 있는 시스템에 적용 ∙항만 주변 경관을 보여주는 키오스크에 적용

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, 2013 국토교통 R&D 동향조사(2013)

- 우리나라는 통합운영체계 등 기술적 고도화 및 활용 기술개발 보다는 기존 CCTV를 활용한 통합 CCTV 모니터링 센터 건설을 목표로 전국적으로 사업을 추진 중이나, 향후 도시의 인적재해 및 자연재해 통합 관리를 위해 통합플랫폼 기술과 연계 필요함 - 재난･재해 발생시 파급효과를 분석하기 위한 3D GIS 기술 기반 피해예측 기술을 개발하고 부산광역시 등 다양한 지자체에 적용 중

시장전망 (스마트 도시) ICT 융합 도시관리 분야의 주요 시장분야는 센서, 공간정보 플랫폼, 영상처리 등으로 구분할 수 있음 ∙세계 건설 IT융합 시장은 2020년 7,300조원에 달하는 유망 분야지만, 국내 건설업체의 세계 건설 IT융합 시장 점유율은 미국(41.8%), 영국(14.5%)에 크게 못 미치는 2% 정도를 차지함 [표3-30] U-City 시장 규모 전망

(단위 : 조원)

구 분

2008년

2013년

2015년

2020년

세계 건설 IT융합 시장

2,000

2,600

2,636

7,300

국내 건설 IT융합 시장

146

세계 U-City 시장

200

250

300

국내 U-City 시장

0.4

0.52

1.46

2.92

U-City 산업 수출

* 출처 : 전자신문, 새로운 미래 도시의 중심 'U-City'(2012.10.16)

138

국토교통과학기술진흥원

∙과거 ICT 활용이 특정 분야에 집중되었으나, 최근에는 센서, 클라우드, 빅데이터 등 다양한 기술이 등장하면서 스마트도시 응용 범위도 더욱 확대되고 있음 [그림3-73] 스마트도시 주요 구성 부문별 시장규모 전망

(단위 : 억 달러)

* 출처 : Navigant Research(2013)

∙센서 관련 국내･국외 시장 규모는 2016년 기준으로 각각 약 8억원, 약 424억 달러 정도로 성장할 것으로 예상되며, 영상처리 부문은 세계 시장대비 1.73% 규모이며, 연평균성장률은 16.5%로 높은 수준임 ∙U-City 관련 국내시장 파급효과는 1.28조원에 이를 것으로 전망 [그림3-74] U-City 시장 파급효과

구 분

2008

2011

2013

2018

국내생산액(조원)

0.36

0.91

1.00

1.28

세계시장규모(억 달러)

1,921

2,063

2,160

2,408

수출액(억 달러)

103

216

434

고용효과(만명)

0.8

4.0

6.3

10.9

부가가치(조원)

0.29

0.74

0.81

1.04

* 출처 : KAIST, U-Eco 사업단 추정(2012)

국토교통 R&D 중장기 전략

139

3. 비전 및 전략 수립 (공간정보) 2010년 세계 공간정보시장 규모는 89조원으로 연평균 11% 성장하여 2015년에는 150조원에 이를 전망(Daratech, 2009) ∙2009년 다라테크에 따르면 측량･GIS 등 해외 공간정보시장 규모는 약 53억 달러로, 2008년 일본 경제산업성은 공간정보 응용산업을 포함하여 약4,000억 달러라고 추정하였음 ∙2008년 미국 Gartner는 공간정보산업을 세계 블루오션 산업으로 보고 2020년까지 35% 성장할 것이라 전망하였음 ∙2010년 국내 공간정보 시장 규모는 25억 달러로 세계시장의 3.3%를 차지하고, 세계 시장점유율 8위 수준으로 추정됨(정보화진흥원, 2010) [표3-31] 공간정보산업 세계시장규모 및 점유율 국가

미국

캐나다

프랑스

독일

영국

중국

일본

한국

호주

규모(억 달러)

350

200

점유율(%)

45-50

25-30

9-12

6-11

3-4

1.5-2

* 출처 : 정보화진흥원(2010)

∙2012년 기준 공간정보산업의 국내 총 시장규모는 4조 8,000여 억원이고, 기초사업체는 4,000여개에 달함 - 다른 산업과의 융･복합 분야는 41%인 1조 9,800억원으로 높게 나타났으며, 스크린골프, 포털지도 등 융･복합과 활용 서비스의 성장 규모도 연간 30%인 것으로 분석되었음 - 향후, IT･모바일 등 첨단 산업과의 활발한 융합으로 더욱 급성장하여, 이를 통한 신규 청년 일자리 창출효과가 증대될 것으로 전망 [그림3-75] 공간정보산업 시장규모 및 성장률 추세

* 출처 : Gartner(2008)

140

국토교통과학기술진흥원

[표3-32] 공간정보 산업규모 현황 대 분 야

사업체 수

매출액

공간정보 기기 및 용품 제조업

135

3.4%

6,145억원

12.7%

공간정보 관련 도매업

554

13.9%

8,080억원

16.8%

공간정보 출판 및 정보서비스업

1,546

38.7%

1조 9,764억원

41.0%

공간정보 관련기술 서비스업

1,758

43.9%

1조 4,123억원

29.3%

공간정보 교육 서비스업(2013년 완료예정)

공간정보 협회 및 단체

0.1%

96억원

0.2%

3,996

100%

4조 8,208억원

100%

합 계 * 출처 : 통계청(2012)

∙공간정보 플랫폼을 포함한 공간정보산업의 시장규모는 2016년 33조원 규모에 이를 것으로 예상 [표3-33] 국내 공간정보산업 시장규모(공간정보 플랫폼 포함) 년 도

2011

2012

2013

2014

2015

시장규모

7조 7,208억원

11조 1,179억원

16조 97억원

23조 540억원

33조 1,978억원

* 출처 : 국토교통부, 국가GIS 지원연구(2010)

국토교통 R&D 중장기 전략

141

3. 비전 및 전략 수립 기술개발 방향 (스마트 친환경 도시) 미래 환경변화에 대응 가능한 도시계획 및 설계 요소기술을 개발하고, 다양한 시설물 정보를 네트워크화하여 융합서비스를 제공할 수 있도록 U-City 고도화 추진 ∙도시 지능화 시설 및 IoT 연계 기술을 개발하고, 개별적으로 운영 중인 도시 내 정보시스템의 연계･통합 확산(U-City 통합플랫폼) ∙지능화 시설 및 IoT 정보를 활용한 도시 문제 분석 및 해결방안을 통해 기성시가지와 신도시 개발에 관련 기술의 환류 ∙또한, 저비용으로 도시공간 및 건축물에서 소비하는 에너지 및 탄소를 저감하기 위한 친환경 녹색기술도 지속 개발하여 확산 (공간정보) 고품질 공간정보의 효율적･체계적 생산, 가공 및 처리기술을 개발하고, 실시간 능동형 국토공간정보 구축 실현 ∙위성･무인기 등 다양한 매체를 활용하여 정밀 공간정보 영상을 획득하고, 실시간 사람･사물의 위치 빅데이터와 함께 분석･가공하는 기술을 개발하여 생활 속 각종 편리한 서비스를 구현

142

국토교통과학기술진흥원

사. 지능형 인프라 자동관리 추 진 목 표

SOC 시설물의 장수명화 및 관리 효율화를 위해, 진단/보수･보강 장비를 자동화･ 무인화하고, 선제적 사고 예방･관리를 구현함으로써 SOC 유지관리 비용절감은 물론, 재난･재해 대응 능력을 향상

현황 (세계) 시설물이 대형화･고층화･첨단화됨에 따라 진단･보수보강 및 유지관리 분야에서도 융･복합화･자동화･무인화 수요가 증가 ∙(진단) 센서 등 자기진단 기능이 포함되어 있는 Smart Structures 설계 및 시공, 무인기를 이용한 자동 안전점검 기술 등 개발

펌프와 상하수도 시스템에 센서 진단 (도하, 상파울로 등)

Carnegie Mellon Research (사회기반시설물 자동 진단 무인기개발, 미국)

무인항공기를 활용한 교량안전점검 (고속도로 교량안전 점검, 일본)

∙(보수보강) 일본은 ‘안전하고 안심할 수 있는 사회’의 건설이라는 정책을 통해 국가 주도의 재해 시설물의 보수, 보강기법개발(Innovation 25) ∙(유지관리) 사후적 유지관리에서 탈피한 ICT 기술융합을 통한 사전적 유지관리 체제로 전환 - 영국은 자산관리 체계 적용 및 전산시스템 개발 [그림3-76] 자산관리 체계 적용 전산시스템 개발(영국 등)

▸영국의 교통성, 도로공사, 철도청, 지방자치 단체 연합으로 도로시설물 자산관리 가이드라인 작성 및 전산시스템(Bridge System)을 개발하여 실무 적용 ※ Guidance Document for Highway Infrastructure Asset valuation (가이드라인), Management of Highway Structure(시행지침), Framework for Highway Asset Mgt.(지자체 매뉴얼)

국토교통 R&D 중장기 전략

143

3. 비전 및 전략 수립 - 미국은 수자원 시설물의 사용성능 지표 개발 [그림3-77] 수자원 시설물의 사용성능 지표 개발(미국)

▸미국은 고객의 불만, 상･하수 비용 등 사용자의 요구 성능을 적극 반영하여 수자원 시설물의 사용성능 지표 (Water Utility Performance Indicators) 개발

- 호주는 지능형 Infrastructure 관리 시스템 개발 [그림3-78] 호주의 지능형 Infrastruructure 관리 시스템

▸호주 국립연구센터(National Research Centre)는 BIM(Building Information Modeling) 기법과 센서에 의한 SOC의 관리 시스템을 개발하여 적용 ▸IDDS 모델(설계, 시공, 유지보수, 운영의 통합관리 모델)의 개발 및 센서에 의한 시설물 상태의 실시간 모니터링이 가능하며 호주의 상징인 오페라 하우스 시범 적용

144

국토교통과학기술진흥원

- 일본은 기후변화 대응 시설물 관리 대응 매뉴얼 작성 [그림3-79] 기후변화 대응 시설물 관리 대응 매뉴얼(일본)

▸일본 국토교통성은 기후변화로 인한 부정적인 영향을 최소화하기 위하여 시설물 기준 및 관리 실무자 매뉴얼을 작성･보급･적용하여, 기후변화가 시설물에 미치는 파급효과, 기후변화에 대한 시설물 기준 변경 및 기후변화에 대한 시설물 관리 기준을 강화

(우리나라) 2013년 기준으로, 준공 후 30년이 경과한 SOC 시설물은 11% 수준으로 추정, 향후 10년간 25.4%로 2배 이상 급격한 증가가 예상8) ∙기존 SOC 시설물 건설 당시에는 장수명 예측, 진단 등 소프트웨어 기술 등 기초･원천 및 핵심기술이 부족하여 유지관리에 대한 고려 미흡 ∙기존 시설물 관리를 위해서는 잔존수명을 정확히 예측하고 적정한 보수･보강기술이 적용되어야 하나, 여전히 관련 기술수준이 낮음 - 보수･보강 기술수준 : 7점 만점 중 3.2로 보통 이하 수준(시설안전공단, 2010년 설문조사) - SOC시설물의 노후화에 따라 천문학적인 유지관리비용 투입 예상 ∙SOC시설물의 장수명화를 위해서는 안전･유지관리 분야의 융･복합 개발의 지속적 강화 및 연구개발 결과를 체계적으로 보급･활용하는 패러다임 전환 필요 ※ 지능형 도시시설물 통합관리 서비스는 도시시설물의 유형별 특성과 수집되는 센싱 정보에 대한 고려사항, USN 기술 및 3차원 GIS 기술을 도입하여 도시시설물 또는 환경에 의한 사고, 고장, 위험 등에 효과적인 대응을 고려

▸지상에 설치된 각기 다른 센서 네트워크에서 수집된 정보를 근거리 통신을 이용한 정보 수집 및 통합, 가공 후 게이트웨이 시스템으로 전송하고 게이트웨이는 수집된 정보를 다양한 백본 네트워크(Backbone Networks)를 통해 지상시설물 원격관리 시스템으로 전송

8) 제3차 시설물 안전 및 유지관리 기본계획(2012.12)

국토교통 R&D 중장기 전략

145

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-80] 도시 지상시설물 실시간 관리 시스템

▸각기 다른 지하 센서 네트워크에서 수집된 정보를 지상 근거리 통신을 이용하여 정보를 통합, 가공하여 게이트웨이 시스템으로 전송하고 게이트웨이는 여러 지하 센서 네트워크에서 수집된 정보를 다양한 공중망을 이용하여 지하시설물 원격관리 시스템으로 전송 [그림3-81] 도시 지하시설물 실시간 관리 시스템

146

국토교통과학기술진흥원

시장전망 (진단) 센서, 무인기 등 시설물의 내구성 및 안전도 진단 장비와 더불어, 통신기기를 통해 진단결과를 실시간 전송･모니터링하는 등 시설물이 원격 관리되는 사물인터넷(IoT) 시장 확대 예상 ※ Market and Markets(2012)에 따르면, 사물인터넷은 공공안전･도시보안, 지능형 교통, 건물 및 인프라 등에도 융･복합되어 관련 시장이 확대될 것으로 전망 [그림3-82] IoT 기반 국가기반 시설물 관리 개념도

[표3-34] 사물 인터넷 서비스 시장규모(억 달러) Type

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

CAGR % (2012~2017)

Public Safety&Urban Security

7.9

13.8 21.6 28.7 34.9 41.8 48.7

28.7

Retail

8.9

15.3

28.8

Healthcare

4.0

6.9

10.6 14.0 16.7 19.5 22.4

26.5

Energy&Power

2.5

4.8

7.8

10.7 13.5 16.8 20.6

33.8

Transportation

2.0

3.9

6.7

9.8

39.5

Telecom&IT

5.3

9.2

14.3 18.9 22.6 26.5 30.3

27.0

Consumer&Residential

6.2

10.5 16.1 21.2 25.4 30.0 34.5

26.9

6.0

9.6

13.2 16.5 20.5 24.9

33.0

Industrial&Commercial Buildings 3.3

32.0 38.9 66.5 54.2

12.9 16.6 20.5

Manufacturing

2.4

4.5

7.2

10.1 12.6 15.8 19.6

34.4

Others

1.5

2.9

4.8

6.8

11.3 14.2

37.6

44.0 77.7 122.7 165.3 202.8 245.2 290.0

30.1

Total

8.9

[그림3-83] 사물 간 지능통신으로 패러다임 변화

* 출처 : www.sciencetimes.co.kr

국토교통 R&D 중장기 전략

147

3. 비전 및 전략 수립 ∙센싱, 모니터링 분야의 직접적인 산업규모는 추정하기가 어려우나, 타 산업분야와의 연계성은 매우 높은 분야임 - 지능형센서 산업의 경우 미래성장산업으로서 사용분야가 광범위한 고부가가치 복합지식 산업임에도 불구하고, 선진업체와의 기술격차와 가격경쟁력 차이로 인하여 시제품 개발 수준으로, 상용화 된 미세전자기계시스템(MEMS)센서 등을 대부분 해외에서 수입하여 센서모듈제작 ∙유비쿼터스 컴퓨팅 기반기술의 센싱기술인 RFID의 경우 각국 정부의 지속적인 지원 하에 인식률 제고, 국가 간/기기 간 표준화, 다른 정보통신기기와의 연동가능성 등 지속적인 기술보완으로 향후 고성장 기대 ∙국내 RFID/USN 시장은 2018년에는 25조 4천 7백억원 정도에 이를 것으로 전망 - RFID/USN 기기 시장규모는 2018년에는 6조 4백억원 정도의 규모를 형성할 것으로 예측 - RFID/USN 서비스(소프트웨어 포함) 시장의 경우에는 2018년에는 19조 4천 3백억원 정도에 이를 것으로 예측 [그림3-84] 국내 RFID/USN 기기 및 서비스 시장 전망

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, SOC시설물성능평가기술개발기획(2014)

•전 산업에 활용되고 있는 RFID/USN 세계시장은 특히 유통, 물류분야의 성장에 힘입어 2018년에는 1,275억 달러 정도에 이를 것으로 전망 - 일본 정보통신종합연구소 예측한 세계 USN 관련 시장규모의 경우 2010년 8,428천억원으로 증가하고 기기시장의 경우, 2018년에는 약 43조원에 이를 것으로 전망

148

국토교통과학기술진흥원

- 서비스(소프트웨어 포함) 시장의 경우에는 2018년에는 846억 달러에 이를 것으로 전망되어 기기 시장보다 서비스 시장이 훨씬 더 커질 것으로 예측 [그림3-85] 세계 RFID/USN 기기 및 서비스 시장 전망

* 출처 : 국토교통과학기술진흥원, SOC시설물성능평가기술개발기획(2014)

∙시설물 안전 및 유지관리 시장은 최근 10년간 시장규모가 1,000억원 대에 머물고 있는 보합 추세가 지속되고 있으며, 안전진단시장은 양적으로 더 이상 성장하지 않는 한계상황에 진입하였음 - 시장규모 : (2008년) 1,200억원 → (2009년) 1,600억원 → (2010년) 1,160억원 → (2011년) 996억원 [그림3-86] 정밀점검 및 정밀안전진단 금액

* 출처 : 국토교통부, 제3차 시설물의 안전 및 유지관리 기본계획(2012.12)

- 안전진단시장의 정체에도 불구하고 낮은 진입장벽으로 인하여 안전진단전문기관은 매년 증가하고 있으며 이는 시장규모 대비 과다한 수준임

국토교통 R&D 중장기 전략

149

3. 비전 및 전략 수립 ∙안전진단전문기관 : (2008년) 387개 → (2009년) 430개 → (2010년) 473개 → (2011년) 528개 [그림3-87] 안전진단전문기관 수

* 출처 : 국토교통부, 제3차 시설물의 안전 및 유지관리 기본계획(2012.12)

- 안전진단전문기관 중 130개사는 수주실적이 없고, 상위 20∼25개사가 전체의 40∼50%의 시장 점유율을 보여 대형기관 위주의 수주 편중현상이 심화되고 있으며(2012년 기준) 이로 인해 시장개척 비용 등 많은 어려움에 직면해있음 (보수보강) 댐･제방, 교량･도로, 철도 인프라, 주택･빌딩 등 인프라의 보수보강 수요는 지속 증가 ∙교량, 도로 포장 및 철도노면 보수보강은 상시적으로 필요한 사항이며, 운영효율･안전성과 밀접한 관련이 있어 중요 ∙또한, 지진 발생빈도 증가와 관련하여 기존 시설물 및 건축물 등의 내진보강에 대한 수요도 증가 [그림3-88] 시설물 유지･보수공사 연간 시장규모(계약금액)

* 출처 : 국토교통부, 제3차 시설물의 안전 및 유지관리 기본계획(2012.12)

150

국토교통과학기술진흥원

(유지관리) 국내 건설 투자 대비 유지관리 투자율은 14.6%(3.5조원/24조원)로, 선진국(미국 30%, 캐나다 35%) 대비 크게 부족한 실정9) ∙이러한 국내 시설물 유지관리 시장은 2060년까지 매년 10% 이상 증가할 것으로 예측 (한국건설산업연구원, 2011) ∙SOC 시설물의 노후화가 진행될수록 유지관리 비용이 급증하고, 위험도도 커지므로 체계적･ 효율적인 관리기술 등 필요 [그림3-89] 연도별 유지관리 현황

* 출처 : 한국시설안전공단 http://www.fms.or.kr/com, FMS 분석자료

∙시설물 유지관리의 경우 시장규모가 확대되고, 업체 수도 동반 증가하고 있어 양적으로 성장하고 있음 ∙그러나 유지관리 시장의 양적 성장에 비해 신기술･신공법 개발 및 활용이 활성화되지 못하고, BIM, 자산관리, 지능형 유지관리 등 과학적 유지관리 기법 적용 노력이 부족하는 등 질적 성장을 위한 노력은 미흡한 상태임 * 시장규모 : (2001) 1조원 → (2010) 2.8조원 업체 수 : (2001) 1,982개 → (2010) 4,056개

9) 한국시설안전공단 http://www.fms.or.kr/com, FMS 분석자료

국토교통 R&D 중장기 전략

151

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-90] 시설물 유지관리업체 등록수

* 출처 : 국토교통부, 제3차 시설물의 안전 및 유지관리 기본계획(2012.12)

기술개발 방향 (진단) SOC 시설물별 성능평가 기술개발, 구조물 이상상태 정량화, 첨단 IT 센서 및 빅데이터의 정보 분석 시스템, 실시간 모니터링 및 정보 전송 기술개발을 통해 신뢰성 높은 진단평가체계 확보 (보수보강) 노후 시설물의 효율적 개량을 위한 재료･공법, 구조물 균열관리 자동화시스템 및 최적 경보시스템 개발 등으로 보수･보강 기술 및 장비의 자동화 시스템 구축 (유지관리) ICT 기반 시설물 안전 정보의 실시간 관리 및 건설재해에 선제적으로 대응하는 기술개발을 통해 재해 발생율 저감 및 SOC시설물의 장수명화 ∙재난･재해(태풍, 호우, 지진)에 대비해 시설물 안전기준을 제고하고, 재난･재해 시나리오에 기반한 구조물 통합 안전관리 기술 등도 개발

152

국토교통과학기술진흥원

아. 분산형 물관리 도서･해안 및 산간 등에서도 가용 수자원을 안정적으로 확보하고, 도시 내 정 의

물순환을 통해 물관리를 효율화･지능화하는 한편, 하천유역 관리 고도화를 통해 홍수･범람 등으로 인한 수재해 저감

현황 (세계) 기후변화와 메가시티10) 형성으로 인한 수재해 위험이 커짐에 따라 ‘물확보’를 위한 개발 행위보다는 ‘수자원관리’로 패러다임 변화 ∙(도시 물순환-저영향개발) 도시 계획단계에서부터 물순환 관리를 고려하여 개발

10) 글로벌 비즈니스 창출이 가능한 경제 규모를 갖추고, 인구가 1,000만 명 이상인 거대 도시. 대개 핵심 도시를 중심으로 일일 생활이 가능하도록 기능적으로 연결된 대도시권으로 형성(기획재정부, 시사경제용어사전, 2010)

국토교통 R&D 중장기 전략

153

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-91] 도시 물순환 개선 사례

Fort Collins, Washington D.C., Boston : 경관과 재해예방(미국)

포츠다머플라츠 : 침투제한, 1% 유출 허용(독일)

Urban 미래 히가시오미야 : 자연순응형 개발(일본)

∙미국과 일본 등 선진국에서는 70년대 이전부터 하수처리장 처리수를 재이용하여 수자원 확보 - 일본의 경우, 중수도가 활용되고 있는데 이를 재활용하기 위해서는 SS, BOD, COD, pH 외에 수중에 용해되어 있는 이온까지 제거해야 하는 기술적 어려움을 가지고 있음 ∙전통적인 수처리 방식에 비해 처리 효율성 및 공간 경제성의 장점을 지닌 분리막 방식이 기존의 상･하수처리 기술을 대체 중 - 분리막 기술은 막을 통해 정제하는 기술로 역삼투압 방식을 사용하는 역삼투압 방식과 미세 기공으로 오염물질을 걸러내는 마이크로필터, 울트라 필터, 나노 필터 등으로 구분할 수 있음 ∙지역적 특성이나 이용 가능한 하수처리 방법의 적합성을 비교하여 비용측면에서 유리한 분산형 하수 처리시스템 기술 개발 - 소규모 하수처리 시설이 비용측면에서 대규모 시설에 비해 이점이 있는 경우, 분산형 하수 처리 시스템을 이용하는 것이 유리함 ∙(스마트 Water Grid) 수자원 관리기술과 ICT 기술을 결합한 ‘지능형 워터그리드’가 국가적 차원에서 추진

154

국토교통과학기술진흥원

[그림3-92] 각국의 지능형 워터그리드 추진 현황

∙IT, BT, NT, GT 등 기술과의 융･복합화로 다양한 물 관련 정보의 수집을 통한 수자원의 효율적 활용이 가능하게 됨에 따라 스마트 Water Grid 등 새로운 기술들이 물 이용 및 관리 분야에 각광 - IT기술을 활용한 다양한 물 정보의 수집을 통해 수자원의 활용, 상하수도 공급망 및 관망 유지 등 효율적 용수이용 및 관리가 가능해짐에 따라 Smart River, 스마트 Water Grid 기술 등이 각광 ∙미국에서는 2009년 5월 민간기업으로 구성된 단체인 Water Innovations Alliance에서 ‘스마트 Water Grid Initiative’를 출범하면서 본격적으로 스마트 Water Grid의 개념이 도입되기 시작하였음 - 미국에서의 스마트 Water Grid는 크게 4가지 방향으로 진행 ▸지능형 검침인프라 (AMI: Advanced Metering Infrastructure)를 중심으로 한 상수도 관리 시스템 구축 ▸스마트 전력 그리드를 이용한 물 관리시설의 에너지 사용 최적화 ▸수자원 및 수질관리를 위한 센서 네트워크 구축 ▸국가 단위의 효율적 수자원 관리시스템 구축 ∙호주는 물 부족의 문제를 해결하기 위하여 Water Grid의 개념을 최초로 도입하였음 - 아직까지 AMI(Advanced Metering Infrastructure)의 적용이나 스마트 전력 그리드와의 통합은 활발하게 진행되지 않음

국토교통 R&D 중장기 전략

155

3. 비전 및 전략 수립 ∙유럽은 미국에 비해서 스마트 Water Grid의 도입이 다소 늦게 시작되었으나 최근에는 도입속도가 빨라지는 추세임 - 영국은 에너지나 물 관리 분야 모두 스마트 미터의 도입이 늦은 편이었으나, 2020년까지 각 가정에 스마트 미터를 도입하는 것을 목표로 하는 계획을 발표 - 프랑스와 스페인, 네덜란드 등에도 총 1,100만개의 스마트 미터가 도입될 것으로 전망됨 - 유럽의 민간기업에서도 스마트 Water Grid에 대한 관심이 높아지고 있으며, Veolia와 Suez, Siemens 등의 기업에서 최근 스마트 Water Grid 사업에 참여 ∙(하천유역관리 고도화) 기후변화에 적응하기 위해 국가와 유역 차원에서 통합 수자원 관리 - 미국은 연방재난관리청이 강수패턴, 해안가 폭우 발생빈도･규모, 해수면 상승 등을 고려하여 국가홍수보험프로그램(NFIP) 개발 - 일본의 국토교통성은 홍수피해를 저감하고자, 하도 개수나 홍수 조절시설의 정비 등을 기본으로 하는 치수정책에 중점(전국 하천변 광통신망 매설하여 정보전송 시스템 구축 및 멀티미디어 예보시스템 구축) ∙하천의 유역관리는 기술의 융･복합화로 인해 기존 단편적인 물 이용 및 관리 기술에서 벗어나 수질, 수량, 생태, 환경 등이 통합 관리되는 형태로 발전할 전망 - 2009년 IBM은 IT기술을 활용하여 수도파이프, 저수도, 강, 항만시설을 모니터링하는 지능형 수자원관리시스템을 제공하는 사업에 진출 ∙기후변화 관련 연구를 기반으로 하는 수자원 정보시스템은 치수사업 투자를 통해 홍수 통합관리 기술개발에 치중하여 하천관리 및 재해에 대비함 - 미국의 국가 수자원 정보시스템은 지하수정보, 수질정보, 데이터 처리정보, 수자원 이용정보의 4가지 하위시스템으로 구성되어있으며, 증발산량･가뭄 등 예측에 활용하고 있음 ∙주요 국가들 또한 수문관측소정보, 지표수정보, 지하수정보, 수질정보 등 각종 화학적, 물리적 자료들을 종합적으로 연계 및 제공하는 시스템을 지속적으로 개발, 유지하고 있음 - 독일은 전 지구를 격자로 구분, 물부족량 추정기술을 확보하고 있으며, 일본은 원격탐사와 레이더를 홍수 예측에 활용

156

국토교통과학기술진흥원

[표3-35] 각국의 하천관리 및 재해대비 현황 국가구분

주 요 내 용

미국

∙미국 연방재난관리청(FEMA : Federal Emergency Management Agency)은 기후변화 대응과 관련하여 기후변화에 따른 강수패턴, 해안가 폭우 발생빈도 및 규모, 해수면 상승 등을 고려한 국가홍수보험프로그램(NFIP : National Flood Insurance Program) 개발

일본

∙일본 국토교통성은 지구 온난화로 인해 예상되는 홍수 피해에 대응하기 위해 하도 개수나 홍수 조절 시설의 정비 등을 기본으로 하는 치수정책에 중점 ∙전국 하천변 15,000km에 광통신망을 매설하여 양방향 대용량 정보전송 시스템을 구축하고, CCTV, 하천정보표시장치 등을 이용한 멀티미디어 예보시스템을 구축하여 재해에 대비 ∙기후변화는 현상에 대하여 보다 정확한 정보를 얻기 위하여 노력하고 있으며 사실상 미래 기후변화를 예측 할 수 있는 기술은 이미 개발되었으나 고해상도 자료 생성에 있어 발생하는 불확실성 존재 ∙EU 각 정부는 고해상도 기후변화시나리오 자료를 만들기 위하여 추진 중에 있음

한국

∙하천관리를 위해서 재래식 계측기술을 주로 사용하고 있으며, 하천 계측분야에서 첨단 기술을 거의 활용하지 못하고 있음

(우리나라) 연평균 강수량은 세계 평균의 1.6배이고, 높은 인구밀도로 인해 1인당 연강수 총량은 세계 평균의 약 1/6에 불과 [그림3-93] 연평균 강수량과 1인당 강수량

* 출처 : 국토교통부, 수자원장기종합계획 2011~2020(2011), 전국유역조사보고서(2012), 기타 외국자료는 “일본의 수자원(2009.8)” 및 “THE WORLD BANK 홈페이지”에서 인용

국토교통 R&D 중장기 전략

157

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-94] 우리나라 수자원 이용현황

(단위 : 억m /년)

* 출처 . K-water, https://www.kwater.or.kr

∙(도시 물순환-저영향개발) 전반적으로 용수이용 및 관리 기술 수준은 최고 기술보유국 기술 수준 대비 평균 70% 이하이나, 인프라 건설시공, 상･하수도는 선진국과 경쟁 가능한 수준임 ∙기후변화, 도시화로 인해 유출되는 빗물 등의 관리･개발을 통해 수자원을 확보하여 에너지 회수 및 활용하는 신재생에너지 기술 개발 ∙국내의 빗물관리시설은 대부분 수도권에 집중되어 있고, 시설용량에서는 서울특별시, 경기도, 대전광역시 순이며, 기타 시도의 경우에는 미미한 수준 [그림3-95] 국내 빗물관리 시설 도입 현황(시설용량)

158

국토교통과학기술진흥원

∙물부족 국가임에도 불구하고, 수자원 총량 중 실제 이용량은 27%(하천수 10%, 댐 10%, 지하수 3%)이므로 계획적인 수자원 이용 필요 - 하천수･댐수･지하수 외의 대체 수자원으로는 하수처리수 재이용*, 빗물관리**, 지하댐, ***

강변여과수

, 해수담수 및 해양심층수 등이 있음

*** (하수처리수 재이용) 2000년 2.9%에서 2009년 10.9%로 증가 3

*** (빗물관리) 국내 빗물관리 시설은 총 425개소 28.9만m 규모로 공동주택에 가장 많이 설치되어 있고, 용도는 조경 및 청소용수가 대부분 *** (강변여과수) 2012년 기준 이용 중이거나 계획 중인 강변여과수 시설규모는 총 350,000m3/일 규모로 한강과 낙동강 유역에 6개 시설 분포

∙(스마트 Water Grid) 현재 건전한 도시 물순환-저영향개발기술, 스마트 Water Grid 개발 및 통합 수자원관리 기술 등의 기초연구가 분산되어 진행 중 - 현재 물산업 인프라의 스마트화는 초기 단계로 IBM, EU 등의 적극적인 투자를 통해 새로운 사업군을 형성해가고 있음 ▸스마트 Water Grid 는 선진국 대비 기술 수준 스마트 상수도 76%, 지능형 상수관망 55%, 정수처리 지능형 플랜트 65% 정도임 - 막 여과 기술은 Eco-star Project(환경부, 2004∼2011)를 통해 중대형 정수장용 막 국산화에 성공하였으나, 여전히 일본 등 국외제품이 국내 수처리막 시장의 60% 이상 점유하고 있으며 최적관리를 위한 공정 및 운영기술 또한 미비한 실정임 ∙지자체 및 산업체의 융합형, ICT 기반형 및 산업화형 실증표준화 기술에 대한 수요가 증가하고 있으나 아직 영세하고 사후관리적으로 국가차원에서 경제성을 입증하기 위한 연구기반 필요 ∙(하천유역관리 고도화) IT기술을 접목한 수자원의 효율적 확보, 관리를 통해 물 부족에도 안전한 지능형 물관리 기술 개발 ∙우리나라는 국토교통부 수자원관리 종합정보시스템, 물관리 정보유통시스템, 하천관리 지리 정보시스템 및 국가 지하수정보센터를 통하여 주요 수자원 정보 분석･제공 및 관리 - 정수장부터 수용가까지 상수관망 전반의 지능형 자동 제어가 가능한 상수도 시스템 구축 추진 - 삼성 SDS, LG CNS, SK C&C 등 IT서비스 기업들은 IT기술을 접목한 ‘지능형 수자원관리시스템 사업(가칭)’ 등으로 해외진출 차별화 모색

국토교통 R&D 중장기 전략

159

3. 비전 및 전략 수립 [그림3-96] 지능형 수자원관리 개념도

시장전망 세계 물시장은 연평균 3.9% 성장하여 2018년 6,742억 달러로 성장할 전망(GWI, 2013) [표3-36] 국가별 연간 물산업규모

(단위 : 억 달러)

구 분

1위

2위

3위

4위

5위

6위

7위

8위

9위

10위

국가

미국

일본

중국

프랑스

독일

영국

브라질

호주

한국

이탈리아

규모

1,090

761

581

312

213

188

183

123

* 출처 : GWI(2013), 한국무역협회(2013) 재인용

∙지속적인 인구증가, 신흥국 경제성장 등으로 인해 아시아 지역을 중심으로 세계 물 소비량이 기하급수적으로 증가할 전망* * 2025년까지 동아시아(10.6%)와 중동․북아프리카 지역(10.5%)은 연평균 10% 이상의 고성장 기대

160

국토교통과학기술진흥원

물산업의 국내시장 규모는 2014년 18조에서 2023년 약 31조원 규모로 성장할 것으로 전망 [표3-37] 국내 물산업 시장규모 2)

구 분

2014 1)

국내시장규모

2015

(단위 : 십억원) 2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

18,064 19,194 20,395 21,672 23,028 24,469 26,000 27,627 29,356 31,193

* 출처 : 환경부 * 주 : 1) 국내시장규모는 수자원, 상수도, 하수도, 정수기, 먹는샘물, 해수담수, 공업용수를 포함 2) 물산업시장규모는 2013년 시장규모에 2020년까지 연평균성장률(CAGR) 추정치 6%를 기준을 적용하여 추정

한편, 여름철 집중호우로 인한 홍수피해액이 연간 1조원이 넘어 댐 방류 등 치수능력 증대사업 및 하천정비사업을 수행 중이긴 하나, 기후변화 등 여건변화로 투자소요가 지속 확대될 전망 [표3-38] 국내 치수능력 증대사업 투자 현황 및 계획 구 분

계

2003~2010

2011

2012

2013~2015

사업비(억원)

22,447

6,844

977

1,442

13,184

* 출처 : 물과 미래(2012)

∙효과적인 정책 미추진 시 2020년에 기후변화에 따른 피해 비용은 약 3조 6,195억원에 이를 전망(우리나라 기후변화의 경제학적 분석, 2011) (도시 물순환-저영향개발) 상하수도 및 설비 중심의 기존 물 산업에서 물순환 체계 전 과정을 포괄하는 종합서비스산업으로 영역 확대 ∙빗물 및 지하수 등의 수자원 확보, 설계/시공, 운영관리, 하폐수 처리까지 전 과정의 시스템을 통합하는 토탈솔루션 역량 요구

국토교통 R&D 중장기 전략

161

3. 비전 및 전략 수립 ∙2013년 상수도망 세계 시장 규모는 473억 달러로, 그 중 건설부분이 253억 달러로 53% 차지 [그림3-97] 세계 상수도망 시장 현황 및 전망

* 출처 : GWI, Global Water Market 2014(2013)

∙2013년 기준 국내 상수시장 규모는 18억 달러이며, 2018년까지 현재 수준을 유지할 것으로 전망 [그림3-98] 국내 상수시장 현황 및 전망

* 출처 : GWI, Global Water Market 2014(2013)

162

국토교통과학기술진흥원

∙2013년 하수도망 시장 규모는 594억 달러로, 그 중 건설부분이 370억 달러로 가장 높은 비중을 차지 [그림3-99] 세계 하수도망 시장 현황 및 전망

* 출처 : GWI, Global Water Market 2014(2013)

∙2013년 기준 국내 하수시장의 경우 2013년 30억 달러 시장이 2018년 38억 달러 규모로 큰 폭 성장할 것으로 전망 ∙하수 처리율을 높이기 위한 하수처리 시설 및 관망 정비 부분에 연 5% 이상의 투자 증가가 예상되며, 물시장 중 가장 사업 기회가 많을 것으로 예상 [그림3-100] 국내 하수시장 현황 및 전망

* 출처 : GWI, Global Water Market 2014(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

163

3. 비전 및 전략 수립 ∙하수처리수 재이용은 매년 증가 추세로서, 2001년 2.9%에서 2009년 10.9% (7.27억톤)로 증가하였음 3

∙전국에 하수처리수 총 시설용량 63,000m /일 규모의 4개 시설이 현재 운영 중(2009) ∙대규모 공사 수주액 기준으로 생태･친수공간 조성 등 녹색도시 관련 기술 적용분야의 2007년도의 국내 건설시장 규모는 868억 달러로 세계 건설시장과 동일한 성장률을 적용할 경우 2012년은 1,026억 달러, 2030년에는 1,874억 달러로 증가할 것으로 예상됨 [표3-39] 수자원에너지 기반의 물순환 도시 관련 산업의 국내 시장규모 전망 구

분

녹색도시 조성

2005년

2010년

2015년

2020년

1조원

3조원

5조원

6조원

(스마트 Water Grid) ICT기술과의 융･복합화로 다양한 물관련 정보의 수집을 통한 수자원의 효율적 활용이 가능 [그림3-101] 영국과 미국의 National Water Grid 구상

영국의 National Water Grid 구상

미국의 National Water Grid 구상

∙외국의 전문기관인 Lux Research의 분석에 의하면 스마트 Water Grid에 의해 발생하는 신규시장의 규모는 2020년에는 163억 달러 수준이 될 것으로 추정되며, 전세계적으로 계속 확대 될 전망 [그림3-102] 스마트 Water Grid의 시장전망

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[그림3-103] 신흥국의 스마트 Water Grid 적용 현황

* 출처 : Northeast Group(2013)

(하천유역관리 고도화) 수요자와 공급자간의 쌍방향 정보교류를 통해 물의 이용을 최대화하고, 깨끗한 수질 유지 및 가뭄･홍수 등 재해에 대응하는 등 통합수자원관리의 최적화를 추구 ∙세계 주요 국가들은 지자체 중심의 중, 소규모의 상하수도 운영관리 시스템의 영세성과 비효율성을 해소하기 위해 물산업의 광역화를 추진하고 있으며, 상수도와 하수도의 통합을 통해 운영 효율화를 향상시키려는 경향을 보임 - 태국은 ‘국가 물관리 프로젝트 2012’를 수립, 30조원 규모의 수자원 통합관리사업 발주를 준비 중 ▸한국수자원공사와 ITD-파워 차이나(태국･중국 컨소시엄), 재팬-타이(일본･태국 컨소시엄) 등 6개 업체가 입찰 참여 [그림3-104] 태국 물관리사업 입찰참여 국내업체

K-water(한국수자원공사)컨소시엄 ∙시공사 : 현대건설, 대우건설, 삼성물산, GS건설, 대림산업, SK건설, 삼환기업 ∙설계사 : 유신･현대･도화･동부엔지니어링, 삼안, 한국종합기술, 이산

평화 ENG컨소시엄(태국TKO글로벌) ∙설계사 : 동호, 수성엔지니어링, 현대종합설계, 선진엔지니어링, 웅진코웨이

국토교통 R&D 중장기 전략

165

3. 비전 및 전략 수립 기술개발 방향 (도시 물순환-저영향개발) 물 부족 또는 물 과잉에 따라 도시에 미치는 영향을 최소화하기 위해 지하수･빗물 등 수자원을 순환 관리하기 위한 계획기술 개발 ∙또한, 도시 침수 등 수재해 저감을 위해 내외수 연계 및 실시간 예경보 기술을 개발 (스마트 Water Grid) 지역 단위의 수자원 자립율 향상을 위해 ICT 기술을 융합하여 수자원 확보･순환 및 분배･공급을 효율화하는 스마트 Water Grid 토탈솔루션 구축 (하천유역관리 고도화) 하천유역으로 유입되는 수량을 실시간 관측･분석하여 수문관리를 효율화하고, 하천환경 및 수리시설(댐･제방 등)의 안전한 유지관리 기술개발을 통해 수재해 예방

166

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자. 수요자 맞춤형 주택 추 진 목 표

기존 주택건설 기술에 ICT 및 녹색기술 등을 융합하여 주택의 기본 거주성능은 물론, 편리성･친환경성･쾌적성 등을 극대화하고, 다양한 주거수요에 부응하는 맞춤형 주택 건설기술 개발･보급을 통해 주택 신시장 창출

현황 (세계) 주요 선진국들은 저소득층, 고령인구 등의 삶의 질을 개선하고, 에너지 저감 등 국제 이슈 해결을 위한 주택정책 적극 추진 ∙(헬스케어 스마트홈) 선진화 된 헬스케어 인프라를 보유한 국가를 중심으로 개인맞춤형 의료서비스를 지향하는 U-헬스 서비스를 통해 치료 받으려는 국민의 니즈 증가 - 한국 실내디자인학회에 따르면 외국의 미래주택은 고령화 사회를 대비해 노인을 염두에 두고 실험하는 유형이 상당한 비중을 차지함 ∙건강과 관련한 발전이 병원과 주택의 개념을 획기적으로 변화시켜 나갈 것이며, 갈수록 고기능화 되가는 주택에서 헬스케어 기능은 하나의 보편적 기능으로 자리잡아 주거 성능을 향상시킬 것임 - 의료기관과의 내부 정보화, 온라인 휘트니스･모바일 건강관리 서비스, 적외선 응급구호 서비스 등 정보통신 기술이 의료산업과 접목된 ‘U-헬스케어’가 앞으로는 보다 발전된 형태로 주택에 접목될 전망임 ∙일본은 ｢200년 주택비전｣을 수립하여 주택 장수명화 연구를 추진 중이며, 고령자 전용주택* 개선도 중점 추진 * 고령자 주택의 경우, 일본 뿐 아니라 전 세계적으로도 2050년경이면 노령화 지수가 83에 이를 것으로 예측되고 있어 고령화주택 시장이 활성화 될 전망 [그림3-105] 헬스케어 서비스 변화

* 출처 : 한국정보화진흥원(2013)

[그림3-106] 홈케어 구성도

* 출처 : 한국정보화진흥원(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

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3. 비전 및 전략 수립 ∙(제로에너지 주택) 건물시스템의 패시브화를 통한 에너지 소비를 단계적으로 저감하여 건물의 에너지 소비를 제로화하는 기술 개발 추진 - 선진국일수록 건물과 운송 부분의 에너지 소비율이 높은데다, 기후협약 및 고유가로 인해 건축물의 탄소배출을 줄이기 위해 제로에너지 주택의 기술 확대에 힘쓰고 있음 ∙유럽의회는 지난 2009년에 건물에너지절약지침을 발표, 2019년부터 EU내 모든 신축건물에서 소비되는 에너지보다 더 많은 에너지가 생산되도록 규정 ∙영국의 경우, 이미 2008년부터 저탄소 녹색성장 정책을 시행하면서 2016년부터 영국에서 짓는 모든 주택에서 이산화탄소 배출을 제로화할 것으로 발표 ∙미국은 서민주택 개량 시 자금을 지원하고, 에너지 효율화 병행 추진* 및 실내 공기 질 개선을 위한 인증프로그램(Indoor Air PLUS) 운영 * 2008년 오바마-바이든 플랜(Obm-Biden Plan) 추진, 매년 100만 가구 에너지 효율화 추진 [그림3-107] 세계 제로에너지 빌딩의 구현 수준

* 출처 : 국토환경지속성포럼 연례컨퍼런스(2012)

168

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- 특히 에너지 소비를 절감시키고 탄소배출을 하지 않는 패시브 하우스에 대한 연구 및 개발이 활발한 편 ∙독일은 교통건설부(BMVBS) 주도로 미래형 건축(Zukunfit Bau)에 대한 연구 클러스터 구축과 기술개발 지원 및 패시브 하우스 보급･확대 [그림3-108] 독일의 패시브 하우스

* 출처 : 독일 패시브하우스 연구소, LG경제연구소

∙(주택성능 향상) 최근에 기술 선진국을 중심으로 CO2 저감, 친환경성, Social Housing 시장 확대, 기술 고도화 등을 위해 활성화 정책 추진 중 [그림3-109] 모듈러 건축시스템의 다양화 추세

* 출처 : 대한건축학회 세미나, 공업화건축의 보급 확대를 위한 법제도 개선방안(2014)

국토교통 R&D 중장기 전략

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3. 비전 및 전략 수립 - 해외 선진국들은 에너지 절감, 재활용과 재사용, 이산화탄소의 저감, 건설폐기물 저감 방안, 노무 및 인건비의 상승 등 건설 산업의 환경변화로 인해 기존의 프리패브 공법을 이용, ‘유닛 모듈’이라는 시스템에 기반을 둔 현대적 주거공간을 설계하고 이를 활발하게 공급하고 있음 ∙스틸스터드(아연도금강판 사용) 단면형상으로 두께 1.2∼2.4mm, 단면크기는 65∼300mm로 다양하며, 강도는 S280∼S390을 주로 사용하나, 아직 부품설계 및 표준화는 미흡한 단계임 ∙영국은 유럽에서 가장 활발하게 모듈공법을 보급하고 있는 국가이며 모듈러 구조체로 기둥과 보의 접합형상에 스틸스터드를 사용하여 내력벽체와 혼합한 복합구조시스템을 적용하고 있음 ∙교육, 의료, 국방시설등 공공부문 뿐만 아니라 상업, 주거시설 등 다양하게 활동되고 있으며 고층건물에까지 적용하고 있음 - 미국의 유닛 모듈러 주택은 대체로 단층 목조구조로 도로교통법의 예외조항을 활용하여 폭×길이(4×20m)의 대형유닛으로 제작･생산 및 공급되고 있으며 용마루 방향으로 길게 2개로 분리되어 공장에서 제작되며 현장에서 합쳐서 주택을 구성함 ∙듀벨 접합에 의해 조인트를 결합하며, 바닥 및 벽 마감재에 대한 프리패브화율이 높고, 유닛간의 수평접합에 대한 시공 정밀성, 현장 조립의 시스템화된 공정 및 품질관리가 우수함 - 일본은 일본 전통주택(공기 120일, 프리패브율 40%)과 일반 프리패브 주택(공기 90일, 프리패브율 50%)에 비하여 유닛하우징은 공기 40일, 프리패브율 80%의 시스템기술을 보유하고 있음

독일 패시브 하우스

영국 탄소제로 주택

영국 모듈러 주택

일본 고령자 주택

(우리나라) 급격한 고령화 진행으로 의료기술과 ICT 기술이 접목된 헬스케어 스마트홈에 대한 관심이 지속적으로 증가 ∙(기능성 건강주택) 긴급의료시설 연결 시스템, 모니터링 서비스, 의료 및 지역 서비스 제공 등 고령자를 위한 편의시설이 설치된 스마트 주택에 대한 관심 증대

170

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[그림3-110] 기능성 건강주택

- 기존 U-헬스 구축 사업은 구도시의 재건축 물량을 중심으로 부분적으로 적용되어 왔으나, 최근 건설 예정이거나 건설 중인 신도시의 대부분은 U-City 개념을 채택하고 있으며, U-City 프로젝트의 구성요소 중 하나인 U-헬스 시스템 도입을 당연시하고 있음 ∙국내의 경우 현재 38개 지역에서 U-City를 추진 중이며, 향후 46개 지역이 유치를 계획 중에 있으며 이들 모두 U-헬스를 의무적으로 실행시킬 예정에 있음 [그림3-111] 스마트홈 발전단계

* 출처 : 한국스마트홈산업협회

국토교통 R&D 중장기 전략

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3. 비전 및 전략 수립 [그림3-112] 고령친화적 헬스케어 스마트홈 구성

* 출처 : 한국LH공사(2012.2)

- 가장 대표적인 예로는 2013년 완공예정인 파주 신도시로, 파주 신도시의 U-헬스는 크게 피트니스 서비스와 헬스케어 공용부 건강관리 서비스로 구분됨 ∙피트니스 서비스는 주민자치센터에 헬스 장비를 갖추고 개인별 맞춤형 운동 및 식단을 처방하고, 헬스케어 공용부 건강관리 서비스는 입주민의 혈압, 혈당, 체지방 등을 원격 감시하여 건강상태에 적합한 운동 및 영양 정보 등 맞춤형 건강 정보를 제공할 것으로 알려짐 [그림3-113] 파주 운정지구의 ‘U-헬스케어’ 서비스 개념도

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∙(제로에너지 주택) 주택 온실가스 감축을 위해 2017년 패시브 주택, 2025년 제로에너지 주택 건설 의무화를 목표로 기술개발 및 제도개선 추진 중 - 우리나라는 2008년에 ‘향후 60년의 새로운 국가 비전 녹색기술 및 저탄소 녹색성장’ 정책을 발표하고 2025년까지 제로에너지 건축물을 의무화 할 것으로 공표 ∙국내 전체 에너지 소비의 약 20%를 건물이 차지하는데, 이는 세계 평균(36%)에 비해 낮은 편이나 단위면적으로 보면 높은 수준 - 제로에너지 주택의 초기 건축비용이 기존주택에 비해 상대적으로 높은 단점이 있으나 난방비, 전기세 등 생활비용 감소 효과를 감안시 수요자들의 관심 증가 예상 ∙또한 주택의 경우 건설시 30년이상 지속한다는 점을 감안한다면, 향후 제로에너지 주택의 성장 가능성은 높을 것으로 판단 [그림3-114] 건물 에너지 등급(연간 사용 에너지 기준)

[표3-40] 주택의 에너지 사용량 비교 국가

한국

건물유형

총에너지사용량 (MJ/m2. year)

단독주택

1,596

공동주택

785~894

가정용 전체 평균 일본

1,290

단독주택 및 공동주택

500

기존건물

972

1995년 단열강화 이후

420

저에너지 건물

250

기존건물

576

1995년 단열강화 이후

210

저에너지 건물

170

단독 건물 독일 공동 주택

* 주 : 에너지 등급은 1m2당 사용되는 등유량으로 결정, * 출처 : 산업자원부, ‘건물의 에너지 효율 등급 평가기준 10L주택은 1m2당 1년에 10L 등유 사용 및 정책개발에 관한 연구’(2007) * 출처 : 한국건설산업연구원(2008)

- 최근 국내에서도 땅콩주택 등 전원주택에 패시브 하우스 기법을 도입한 사례가 다수 나타나는 등 높은 관심을 반영하고 있으며 향후 확대 가능성은 높을 것으로 기대 ∙(모듈러 주택) 아파트(RC구조) 중심의 건설시장에 변화를 가져올 수 있는 모듈러 주택의 경우, 현재까지는 요소 기술개발 단계라 실용화･상용화까지 이어지지 않고 있는 실정 ※ 공급의 용이성 때문에 과거 군시설이나 학교 등에 적용되던 모듈러 건축 방식이 최근 업무시설, 병원 뿐 아니라 주거시설 등으로 확대되는 추세

국토교통 R&D 중장기 전략

173

3. 비전 및 전략 수립 - 최근 도시형 생활주택이나 한옥 등 소규모 주택에 대한 관심이 높아지면서 모듈러 주택 관련 업체들의 움직임도 활발해지고 있음 ∙도시형 생활주택 전문업체인 수목건축은 포스코 계열사인 ‘포스코A&C’와 앞으로 건설할 도시형 생활주택을 모듈러 공법으로 공급하기로 합의함(2012.01) ∙일반 시공방식으로 짓는 것보다 인건비와 공사기간 등이 줄면서 10% 이상 경비를 줄일 수 있을 것으로 추정 - 우리나라의 기존 공업화 주택은 벽체 패널위주의 PC프리패브 공법으로 인식되고 있으나, 모듈러 공법은 공장제작 방식의 3차원적인 프리패브 주택으로 PC와 같은 현장 프리패브 공법에 비해 경제성은 증대되나, 아직 부품 설계 및 부품 표준화가 미흡한 실정임 [표3-41] 국내･외 모듈러 주택의 비교 구분

유럽

일본

미국

한국

용도

공동주택, 학교, 군부대 시설

단독주택

군부대시설, 단독주택

규모

중고층(25층)

저층(3층)이하

저층(2층)

중저층(4층)이하

공법

내력벽식

라멘조식

내력벽+라멘조식

장점

∙고층구현 ∙다양한 공구법

단점

∙내력벽식으로 공간 가변성 부족 ∙층간 소음 취약

∙설계자 통화가능 ∙성능 및 자동화 생산우수 ∙주로 단독 주택에 국한 ∙저층 바닥판 등 내화구조 해결안됨

∙소규모 목조 유닛 주택에 국한 ∙성능 및 생산성 낮음

국내의 연구목적 ※ 3대 난제/1실증 도출의 근거 - 3대 난제 ∙층간소음 ∙내화구조 ∙구조 안전성 - 1실증 ∙RC대비 90%

시장전망 (제로에너지 주택) 전 세계 제로에너지 빌딩 매출은 2020년에는 약 6,900억 달러, 2035년에는 약 1조 3,000억 달러 전망(연평균 성장률 : 43%, Pike Research) ∙전 세계 제로에너지건물 시장은 앞으로 10년간 시장규모의 변화가 없지만 2020년 유럽의 *

제로에너지건물정책의 도입으로 급격히 증가할 전망

* 2012년 2억 2,500만 달러 → 2035년 1.3조 달러(환경산업기술원, 2012. 12)

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국토교통과학기술진흥원

[그림3-115] 2011∼2035 제로에너지건물시장 전망

* 출처 : 환경산업기술원(2012.12)

∙제로에너지 주택의 국내 시장 규모는 2015년에는 8,600억원, 2020년에는 1조 7,200억원 수준으로 성장할 전망 (한국과학기술정보원, Market Report(2012)) ∙미국, 캐나다, 및 유럽 국가들은 자립형 또는 Zero Emission 수준의 건물을 구현하기 위한 NZEBs(Net Zero Energy Building) 연구개발 추진 ∙우리나라는 에너지절약설계기준 및 고효율시스템보급을 중심으로 건물부문 효율화를 추진 중이나 본격적 Zero Emission 수준의 혁신적 건물보급 정책은 구현되지 않음 [표3-42] 친환경 저에너지 건축 기술 세계시장 및 국내생산 전망 연도/시장

2007

2012

세계시장

175,000

내수 국내

(단위 : 백만 달러,%)

2020

2030

연평균 증가율

682,000

1,672,000

4,671,000

15.3

4,128

16,031

39,276

109,740

27.6

생산

1,039

2,915

7,065

20,920

13.9

수출

166

668

1,741

5,254

16.2

* 출처 : 녹색기술정보포털(2014)

국토교통 R&D 중장기 전략

175

3. 비전 및 전략 수립 ∙도시로의 인구이동률 상승 및 정부의 에너지관리 강화, 전 세계적인 친환경 및 에너지효율 건물 시장 가속화로 인해 국내 시장도 성장 예상 ∙2012년 국내 에너지효율건물 시장 규모는 약 3.9조원으로 추정 - HVAC 부문이 에너지효율건물 전체 시장의 약 50%를 차지하고 있으며 다음으로 창호, 외피, BEMS 순으로 나타남 - 건설시장 성장 둔화로 인해 전년 시장(약 3.8조원) 대비 성장률은 2.0% 수준 [표3-43] 기준연도 기술별 시장규모(2012) 구

분

건물재료

EMS

HVAC

외피

내피

창호

BEMS

HEMS

FEMS

냉방

난방

Hybrid

시장규모(십억원)

737.0

171.4

758.0

283.0

8.3

22.2

1,644.8

17.6

264.5

비율(%)

18.9

4.4

19.4

7.2

0.2

0.6

42.1

0.5

6.8

* 출처 : 한국에너지기술평가원, 2013∼2014 에너지기술 국내시장 전망(2013.12)

- 기술 부문에 따라 애플리케이션 시장 규모는 서로 다른 특성을 보임 [그림3-116] 기준연도 기술별 시장규모(2012)

* 출처 : 한국에너지기술평가원, 2013∼2014 에너지기술 국내시장 전망(2013.12)

∙2020년 국내 에너지효율건물 시장 규모는 약 5조원으로 추정됨(CAGR 3.1%) - 2015년까지는 유가와 건물효율 원재료 부문의 가격 하락, 건설시장 성장의 둔화로 인해, 에너지효율건물 시장 성장률도 낮은 편으로 분석(0.4∼2.8%) - 장기적으로는 동계올림픽 유치 효과로 인한 글로벌 기준에 맞는 신규수요 증대 등 건설시장에 대한 긍정적 전망과 함께 에너지효율건물 시장성장 예상

176

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[그림3-117] 에너지효율건물 국내 시장규모 전망

* 출처 : 한국에너지기술평가원, 2013∼2014 에너지기술 국내시장 전망(2013.12)

∙에플리케이션별로는 가정 및 상업 부문이 에너지효율건물 전체시장의 85% 이상을 차지함 - 건물재료 시장은 가정과 비가정 부문 모두 지속적으로 성장이 예상됨 - EMS(Energy Management System)는 주로 상업용과 공공 부문 시장이 크고, 가정 부문은 적은 편 - HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)는 가정보다는 비가정 부문을 중심으로 시장 구조 형성 ※ (2012년) 가정용 34.5%, 비가정용 65.5% → (2020년) 가정용 37.5%, 비가정용 62.5% [그림3-118] 애플리케이션별 국내 시장규모 전망

* 출처 : 한국에너지기술평가원, 2013∼2014 에너지기술 국내시장 전망(2013.12)

국토교통 R&D 중장기 전략

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3. 비전 및 전략 수립 (헬스케어 스마트홈) 전 세계 헬스 케어 시장규모는 2014년 기준 약 402억 달러 이며, 국내는 약 3억 달러 수준 규모 형성 [그림3-119] 전세계 스마트 헬스케어 시장규모

* 출처 : 한국보건산업진흥원

∙최근 건설업과 관련된 U-헬스의 대표적인 비즈니스 모델로 떠오르고 있는 것은 실버타운의 건설, 운영 및 관리 서비스임 - 노인들을 대상으로 전용타운을 건설, 임대하여 건물에 U-헬스 기능을 부가한 IBS(Intelligent Building System) 개념을 도입한 것으로, 향후 노령 인구 증가 및 핵가족화 추세 지속으로 인해 실버타운은 점차 증가할 것으로 보여 관련된 U-헬스에 대한 수요 역시 급증할 것으로 전망됨

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(모듈러 주택) 국내의 모듈러 시장규모는 2012년 말 기준 1,500억원 수준이며, 2020년에 최소 9400억원에서 최대 3조 4000억원의 시장으로 성장할 전망 (한국경제매거진, 2013.8) [그림3-120] BASS 모형의 의한 모듈러 시장예측 결과

* 출처 : 대한 건설정책 연구원, 전문건설업 발전을 위한 공업화건축 활성화 방안

∙2003년 학교시설을 증축하기 위해 도입된 모듈러시스템은 군시설, 오피스, 주택, 기숙사, 임시숙소 등 주로 다수 인원을 위한 대규모 주거단지를 짓는 데 적용되고 있음 (주거성능 향상) 리모델링이 가장 활성화된 서유럽의 경우 시장 규모가 전체 건설시장의 35% 정도인 점을 감안 할 때, 국내 시장은 2015년에 9조원, 2020년에는 10.4조원으로 점차 증대될 것으로 전망 [표3-44] 건축물 리모델링 시장의 성장추이 및 전망 구 분

리모델링

주거용 리모델링

비주거용 리모델링

금액(조원)

비중(%)

금액(조원)

비중(%)

금액(조원)

비중(%)

2010

7.0

8.0

0.5

1.4

6.5

12.5

2015

9.0

8.4~8.5

0.7

1.3~1.4

8.3

14.5~15.4

2020

10.4

8.9~9.5

0.8

1.4~1.5

9.6

15.8~17.1

* 출처 : 한국건설산업연구원, 건축물 리모델링 시장의 부분별 성장 추이와 전망(2011. 9)

국토교통 R&D 중장기 전략

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3. 비전 및 전략 수립 기술개발 방향 (헬스케어 스마트홈) 주거공간에서 고령자･장애인의 자립생활을 보조하는 보급형 헬스케어 스마트 홈을 구현하고, 공동주택 단지 및 지역사회와 연계된 헬스케어 시스템 개발 (친환경･에너지절감 주택) 주택 열손실 최소화 및 신재생 에너지 적용을 통해 보급형 제로에너지 주택을 실증하고, 주택에서 건강물질(음이온, 피톤치드 등)을 배출하는 친환경 주택 기술 개발 (레고형 모듈러 주택) 신규 건설시장 창출 및 해외 건설시장 수주 경쟁력 향상을 위하여 이동과 재사용이 가능한 모듈러‧모바일 주택의 핵심 요소기술 및 실증 추진

180

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차. 스마트 철도교통시스템 추 진 목 표

도시 간, 도시 내 이동수단으로서 수송성･정시성 및 친환경성이 뛰어난 철도시스템이 생활교통수단으로써 보다 안전하고, 경제적이며 효율적으로 구축･운영될 수 있도록 제반 기술 확보

현황 (세계) 독일, 프랑스, 일본 등 선진국들도 지속가능한 미래 교통시스템 구축을 위해 철도의 수송량 증대, 에너지 저감 및 안전성･효율성 증대를 위한 기술개발 지속 추진 중 ∙(고속철도) 유럽과 APAC, 중동지역을 중심으로 동력분산식 고속철도 운영 중이나, 미국은 동력집중식 고속철도 운영

ICE TGV 신간선 CRH (독일, 407km/h, 1988년) (프랑스, 574km/h, 2007년) (일본, 443km/h, 1996년) (중국, 486km/h, 2010년)

- 세계 각국은 경쟁적으로 고속철도차량 및 관련 인프라 개발에 매진하고 있으며 고속철도 총연장도 지속적인 증가추세임 *

∙(EU) 유럽은 철도 중심의 교통정책을 수립 하고, 철도차량의 고속화･경량화･대용량화 및 **

신호･제어기술 고도화

등 추진

* 1988년에 이미 400km/h급 고속철도를 운영한 독일이 세계 최고 기술국이며, 프랑스도 비슷한 상대 기술수준(98.2%) 보유 ** 유럽을 중심으로 CBTC(Communications-Based Train Control) 프로젝트가 급속히 증가하고 있으며 Thales, Ansaldo STS 등이 세계 시장을 선도

∙(일본) 세계 2위의 기술수준(99.5%)을 갖추고 있으며, 도쿄-오사카-나고야를 연결하는 초고속 자기부상철도시스템(581km/h) 개발 계획 ∙(중국) 2020 중장기 철도 네트워크 구축 계획'에 따라 속도향상 프로젝트를 적극 추진하고, 중국 철도차량 회사(CSR, CNR)의 세계시장 진출 확대를 위해 철도 기술개발 속도에 박차 - 속도향상에 따른 궤도 부담하중 최소화를 위해 차량 축중감소에 주력하며, 이를 위해 알루미늄

국토교통 R&D 중장기 전략

181

3. 비전 및 전략 수립 차체, 복합재료 적용 확대, 구성부품 단일화 등 차량 경량화에 집중 - 차량의 고속화, 지능화, 승객편의성 및 안전성 향상 및 운용비용 최소화에 주력 - 차량 유지보수 비용 최소화와 운용 효율성 증대를 위한 표준 모듈시스템 적용 ∙ICE-3과 ICT간, TGV-NG와 AGV간 운용효율성 향상을 위한 모듈시스템 도입 등 호환성 강조 - 기존선 운행을 위해 적용되고 있는 틸팅시스템 외에 성능향상이 가능한 선로 최적 적응시스템 도입 ∙기존 선로에서도 열차 선로 최적 적응 시스템을 도입하여 속도 향상 및 기존 선로활용을 통한 수익 제고, 승객 서비스 향상 등을 추구 [표3-45] 세계 국가별 고속철도 현황(2009년 기준) 국

가

총연장(km)

시험운행 최고속도 (km/h)

평균속도(km/h)

총연장/인구 (km/십만명)

영 국

109

335

219

5.7

미 국

734

264

161

4.2

터 키

245

303

140

2.9

러시아

600

290

172

2.4

한 국

239

355

200

2.0

중 국

6,552

394

313

2.0

네덜란드

100

336

140

1.6

노르웨이

260

151

1.0

스위스

280

140

0.9

이태리

815

368

178

0.7

대 만

336

315

245

0.7

독 일

1,290

406

226

0.6

일 본

2,459

443

256

0.5

벨기에

214

347

237

0.5

프랑스

1,700

574

272

0.4

스페인

1,272

404

236

0.4

포르투갈

624

275

140

0.2

핀란드

490

255

152

0.1

스웨덴

1,200

303

173

0.1

합계(평균)

19,106

n/a

197

1.3

* 출처 : KB투자증권

182

국토교통과학기술진흥원

∙(도시철도) 유럽에서 진행된 도시철도 Project 중 63.4%가 경량전철이며, 아시아-태평양 지역에도 경전철의 수요는 지속적으로 증가 - 대도시를 중심으로 새로운 도시철도시스템을 설치함으로써 도시철도차량의 공급도 증가하고 있음 [그림3-121] 도시철도차량 증가

* 출처 : UNIFE, World Rail Market Study(2012)

- 유럽에서는 독립차륜대차 차량을 구축하고자 하는 움직임이 활발하며 일본 내에서는 기술 도입과 독자적인 기술의 파생 등으로 최근, 독립차륜대차 연구 추진 - 차량시스템 모듈화 및 표준화 구현으로 유지보수성 향상 및 생산성 향상을 위해 기술개발이 필요하고 선진국에서도 활발히 추진 - 철도분야에서 추진되고 있는 급전에 대한 연구는 접촉식 급전 방식에 대한 연구가 대부분을 차지하고 있으며, 비접촉식 급전방식에 대해서는 Bombardier를 제외하고는 아직 활발하게 연구가 진행되고 있지는 않음

고무타이어 경전철

노면경전철

Metrolink Tram

국토교통 R&D 중장기 전략

183

3. 비전 및 전략 수립 ∙(신호안전) 유럽을 중심으로 CBTC(Communications-Based Train Control) 프로젝트가 급속히 증가하고 있으며, Thales, Ansaldo STS 등이 시장을 선도 [그림3-122] Urban Rail Market : Percent Revenue Forecast-Frost&Sullivan Scenario

* 출처 : Western Europe(2011∼2021)

A. 덴마크에서 CBTC 투자는 코펜하겐 City Ringen lines의 개통과 S-Bahn 신호 업그레이드가 완료되는 2017~2018년 정점에 이를 것임 B. 파리교통공사(RATP)는 2011년과 비교할 때 점차 CBTC 투자규모가 축소되어 갈 것임 C. 독일은 2017년 후반에 Radio-based CBTC에 투자할 계획임 D. 그리스 경제침체에도 불구하고, Thessaloniki Metro 프로젝트는 2018년까지는 완성될 것으로 예측됨. 2014년부터 CBTC 구축이 예측됨 E. 이탈리아 Rome와 Milan은 2020년까지 완전히 자동화된 지하철을 구비할 것으로 보이며, Ansaldo가 Milan 4호선, 5호선에 CBTC를 통해 무인운전 지하철을 구축할 것으로 예측됨 F. 스페인에서 CBTC 투자는 경제위기로 인하여 당분간 어려움이 많을 것으로 보임 G. 영국은 2021년까지 런던 지하철 대부분을 CBTC를 통해 자동화할 것임

184

국토교통과학기술진흥원

(우리나라) 1990년대에는 차량 수입부품 국산화, 2000년대에는 고속철도 및 신교통 시스템 등 차량위주로 기술 개발 추진 ∙(고속철도) 2004년 4월 경부고속선 1단계 구간에서 프랑스 도입 경부고속열차(KTX) 영업운전 시작으로 세계에서 4번째 고속철도 운행국가가 됨 - KTX 산천 국산화(2007∼2012), 차세대 고속열차와 도시형 자기부상열차 개발 등 가시적 성과 획득 - 그러나, 400km/h급 이상의 고속철도의 경우 국내･외 상용화 전망이 불투명하고, 중소기업 중심의 철도산업 육성 효과가 미흡한 것으로 판단됨에 따라, ∙(HEMU-430X) 2015.8 개발 완료 이후 코레일 등 영업 투입 계획 미정/(도시형 자기부상열차) 2013.8 개발 완료 후 상용화 계획 미확정 - 속도 향상에 따른 축중 감소기술 개발에 주력 중이며 그 일환으로 추진시스템 경량화 추진 중 - 향후 차량개발 보다는 운영 및 유지관리 효율성 제고, 고객 안전･편의 제고, 핵심부품 국산화 및 철도시스템의 경량화･지능화 등을 중점 추진할 예정

고속열차 해무

KTX 산천

∙(도시철도) 고무차륜 AGT(Automatic Guided Transit : 자동무인운전 경량전철)시스템 개발 - 현대로템(주), 우진산전(주) 등에서 철도차량분야에 대한 관련 기술 경험을 보유하고 있으나, 상위 시스템 수준의 기술 확보는 미미한 실정 - 국내 철도 사업의 경우 해외 선진국의 엔지니어링 관련 기관들이 국내 시장을 거의 독점하고 있는 실정이며, 국내 기업은 해외기업의 하부 기관형태로 참여하고 있음 ∙국내에 진출한 주요 해외기관 : 이태리 디아폴로니아(부산-김해 경량전철), 캐나다 봄바르디어 (용인경량전철), 독일 지멘스(의정부경전철), 일본 코벨코(부산지하철 4호선) 등 ∙국내 업체 : 한국철도기술연구원(고무차륜 K-AGT 개발), 현대로템(차량제작사), 우진산전(차량 제작사), 유텍코리아(신분당선, 경량전철 시스템엔지니어링 체계개발 국책과제) 등

국토교통 R&D 중장기 전략

185

3. 비전 및 전략 수립 [표3-46] 국내 경량전철 시스템엔지니어링 적용 현황 프로젝트

주간사

SE수행

부산~김해

현대산업

이태리 디아폴로니아

영업운전중

용인

봄바르디어

캐나다 봄바르디어

158

영업운전 준비중

의정부

GS건설

독일 지멘스

314

시운전중

신분당연장선

두산건설

미국 DMJM+유텍코리아

150

영업운전중

우이~신설

포스코

포스코(해외협력)

46.5

시행중

반송선

우진산전

일본 코벨코

120

영업운전중

광명경량전철

고려개발

LS산전+일본MH

150

계약단계

계

사업비(억원)

비고

1,030.5

- 현재까지 경량전철, 전동차 개발 위주로 연구개발을 지원하였으나 차량 위주의 기술개발에서 승객의 이용편의, 안전향상, 신호시스템의 개발 등 연구분야의 다양성 확대 추세이나, 첨단 ICT 기술의 연구결과가 현장에 바로 적용됨으로써 수요자가 체감할 수 있는 지능적인 철도시스템 등의 수요자 중심의 철도 연구개발 필요 ∙(신호안전) 다양한 국외 시스템을 도입 및 기술이전 하여 열차의 안전한 이동을 위한 모든 종합적인 제어 기능을 수행하고 있음 - 2004년 개통한 고속철도에 프랑스 Alstom과 Ansaldo (Ex-CSEE)의 신호시스템을 도입 및 기술이전 - 2009년 일반철도 개통 시 스웨덴 Bombardier에서 도입 및 기술이전한 차상신호시스템(ETCS Level 1)을 적용 - 도시철도에서 쓰이는 것으로는 지상 신호 방식과 차상신호 방식이 주류이며, 다양한 방식의 시스템이 다양한 국가로부터 도입되었음

186

국토교통과학기술진흥원

∙서울 메트로 및 도시철도, 부산 교통공단, 인천 도시철도공사, 대구 도시철도공사, 광주 도시철도공사, 대전 도시철도공사 모두 상이한 국외 시스템 도입 적용 - 경량 전철에는 무선통신기반 열차제어시스템(CBTC)이 적용되고 있으며, 현재 추진중인 국내 노선은 다양한 국외 시스템을 도입 적용 중에 있음 - 4세대 이동통신 LTE를 활용한 무선통신기반 열차제어시스템을 개발하여 일반 및 고속철도의 자동운전, 기관사 없는 도시철도 무인자동운전을 구현할 계획 [그림3-123] 속도 및 환경에 무관한 국산화 무선통신기반 열차제어시스템

* 출처 : 한국형무선기반열차제어시스템, 철도신호 현재와 미래 발전 방향(2013)

국토교통 R&D 중장기 전략

187

3. 비전 및 전략 수립 시장전망 *

철도산업의 세계 시장규모 는 2014년 223조에서 2023년 약 610조원으로 성장할 것으로 전망 * 철도산업 세계시장규모는 철도 인프라 구조물, 철도차량, 시스템 기술 포함 [표3-47] 철도 세계 시장 규모 전망 구 분

(단위 : 천억원)

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

세계시장 2,236 규모

2,500

2,795

3,125

3,494

3,906

4,367

4,883

5,459

6,104

∙세계 철도시장의 상당부분을 유럽이 점유하고 있으며, 미국, 일본, 중국 등이 10% 내외 (우리나라 2%) - (참고) 글로벌 기업 현황

[그림3-124] 국가별 철도시장 점유율

▸철도차량 분야는 봄바르디아(캐나다), 지멘스 (독일), 알스톰(프랑스) 등 Big 3 기업과 중국 기업이 60% 점유 ▸부품･신호 등은 세계 강소기업들이 특정 분야별로 과점하는 체계(제동장치 : Knorr-Bremse, 신호 제어 : 안살도 등)

국내 시장규모는 세계시장 점유율 2%를 기준으로 산정 [표3-48] 철도 국내 시장 규모 전망

(단위 : 천억원)

구 분

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

국내 시장규모

109

122

∙철도 차량 관련 내수시장은 협소하나, 신선 건설과 전철 복선화, 철도시설 개량사업, 경전철 민자사업 등 철도수요 및 투자는 지속적으로 증가할 전망

188

국토교통과학기술진흥원

- (참고) 국내 기업현황 ▸철도차량 분야는 연간 5천억원 내외의 작은 시장규모와 불규칙한 차량 발주로 인해 대부분의 기업이 영세한 규모 ▸대기업 현대로템(세계 시장 점유율 2%), 중견기업 우진산전 외 231개 업체 중 94%(218개)가 임직원 50인 이하의 영세 중소업체임 (고속철도) 미국, 유럽의 스페인이 높은 점유율로 고속철도 시장을 차지하고 있으며, 아시아에서는 중국이 자국수요 매출에 기반하여 아시아 전체 고속철도의 80%를 운영 중 ∙세계 고속철도 시장은 2015년 17.34조원 규모에 이를 전망임 [표3-49] 고속철도 시장의 분야별 규모 구 분

2010

2015

연평균 증가율

신규발주(억원)

84,000

106,698

4.9%

유지보수(억원)

42,000

66,724

9.7%

* 유로-원 환율 1,500원 기준 * 출처 : SCI, High-Speed Rail Global Market Trends(2011)

∙전 세계적으로 기후변화 등에 대응하기 위해 친환경 교통수단으로서 철도가 각광받고 있고 특히 고속철도는 그 대안으로 부각되면서 시장 수요가 급격히 증가하는 추세 ∙2020년까지 미국은 연방정부에서 110억 달러를 투자하고 4,000개의 고속철도차량 수요가 있을 것으로 예측됨 [그림3-125] High Speed Rail Market : Demand Analysis(World), 2010 and 2020

* 출처 : Frost&Sullivan, Strategic Analysis of the Global High Speed Rail Market(2011)

국토교통 R&D 중장기 전략

189

3. 비전 및 전략 수립 ∙2010년에서 2020년 사이에 유럽에서 약 20,305대의 고속철도차량(2,031편성)이 구매될 것으로 예상됨 - 유럽은 스페인이 전체 고속철도의 30%를 차지할 것으로 보이며, 걸프만 지역은 6개 국가에서 370억 달러 규모의 고속철도 프로젝트 추진 예상 - 독일은 유럽 최대의 철도시장으로 세계 4위 규모이며, 앞으로 철도차량에 대한 지속적인 대규모 투자를 진행할 예정이며, 특히 고속철도 차량과 전동차 분야에 적극적인 투자가 예상됨 [그림3-126] 2010∼2020년 사이 유럽에서의 고속철도차량 전망(2010년 기준)

* 출처 : Strategic Insight on Global Rail Market, Frost&Sullivan analysis(2012.5)

∙아시아-태평양 지역에서 2010년에서 2020년 사이에 약 17,500대의 고속철도차량 수요 예상 - 중국의 경우 큰 폭으로 고속철도차량 수요가 발생할 것으로 예상되며, 2010년 기준 고속철도가 운영되고 있지 않은 인도가 2020년까지 872대의 수요가 발생할 것으로 예측됨 - 한국은 약 25% 정도의 성장이 예상됨

190

국토교통과학기술진흥원

[그림3-127] 2010∼2020년 사이 아시아-태평양 지역에서의 고속철도차량 전망(2010년 기준)

* 출처 : Strategic Insight on Global Rail Market, Frost&Sullivan analysis(2012.5)

(도시철도) 도시철도 시장규모는 2015년 24.93조원/연 규모로 고속철도 시장규모를 능가할 것으로 전망됨 ∙전통적인 중량전철이 65.4%를 차지하고 있으나 경량전철의 신규사업 발주량이 3.2%로 중량전철보다 빠르게 성장하고 있음 ∙모노레일의 경우, 중국 상해, 일본 도쿄, 인도 붐바이에서 가장 시장성이 높으며, 서유럽 경전철의 경우 현재 성장 단계에 있으며 2011∼2021년 사이 연평균 1.8% 증가할 것으로 예상됨 [표3-50] 도시철도 시장의 분야별 규모 구

분

Metro Vehicle

Light Rail Vehicle

2010년

2015년

증가율

2010년

2015년

증가율

신규발주(조원)

8.1

9.2

2.2%

3.1

3.7

3.2%

유지보수(조원)

5.5

7.1

4.6%

3.9

4.9

3.7%

* 유로-원 환율 1,500원 기준 * 출처 : SCI, World Railway Market(2010)

국토교통 R&D 중장기 전략

191

3. 비전 및 전략 수립 ∙최근 저상차량에 대한 수요가 증가함에 따라 전선없이 주행하기 위해 에너지 저장장치를 보유한 트램이 확대되는 추세임 ∙우리나라의 경우, 국내 유일의 차량제작업체라고 할 수 있는 현대 로템에서 자체 개발기술력을 바탕으로 철도차량의 내수뿐만 아니라 해외에 수출하고 있음 ∙국내 철도시장은 그 규모가 작아 철도업체들이 영세하며, 철도제품 수요의 변동 폭이 커서 안정적인 사업계획 수립이 곤란 - 노선 완공시기가 지연되면서 차량 수급계획 차질, 도시 철도차량 내구연한 연장에 따른 대･폐차 물량 축소 등 ∙또한, 국내업체는 전동차 위주로 생산을 하고 있으며, 2009년 세계 철도차량 시장 점유율은 2% 수준 (신호안전) 유럽 도시철도 통신기반 열차제어시스템(CBTC)의 시장 규모는 2011년 9.9억 유로에서 2021년까지 연평균 14.4% 높은 성장을 기록하고 있으며, 덴마크와 영국이 가장 큰 시장으로 예측 ∙국내 철도무선통신망의 경우 3개의 무선통신방식이 혼재되어 운영 중 → 비효율성 증가

192

국토교통과학기술진흥원

기술개발 방향 (수송력 향상) 430km/h급 고속열차의 실용화 이후 미래 지향적인 전자식 궤도방식의 초고속 자기부상 핵심기술 개발 ∙고속차량 시스템 개발 이외에도 설비 무선기술 및 신재료 적용 등을 통한 차량 경량화로 속도 향상 ∙또한, 2층 고속열차, 화물-여객 복합 수송시스템, 무선통신 기반 정밀 열차제어 등 선로당 수송량 증대기술 개발 (안전･편의 향상) 철도차량 및 인프라 상태를 자동으로 실시간 모니터링, 진단 및 유지보수 기술을 개발하여 안전사고 예방 ∙또한, 철도 역사의 이용 편의성 증대, 소음･진동･공기질 등 환경개선 기술개발을 통해 편의성 증진 ∙도시철도의 이용편의성 증진을 위해 무가선 트램 등을 실용화하고, 궁극적으로 Door-to-Door 실현을 위해 무인운전･무형궤도 방식의 개인용 도시철도차량(PRT : Personal Rapid Transit) 기술개발 (경제성･효율성 향상) 철도 에너지 절감, 인프라 성능 대비 건설･운영비 최적화 기술 및 철도운영 효율화 기술 등 개발 ∙특히, 철도 핵심부품 고장 등에 따른 유지보수비 절감을 위해 부품 및 장치 국산화 추진

국토교통 R&D 중장기 전략

193

4. R&D 사업현황 및 추진방향 4.1

국토교통 R&D 특징 및 사업현황

(주요 특징) 국토교통 기술은 기초･원천적 성격보다는 이를 응용･개발하여 실생활에 적용하는 실용화 기술 위주 ∙국토교통 기술로 구현되는 건설 구조물 및 교통･철도시스템은 별도의 대체재가 없고 공공의 목적을 위해 활용되는 공공기술로써 공공부문 역할 수행 ∙별도의 개별 기술이 아닌 다양한 이업종 기술의 융합을 통해 하나의 기능을 작동하는 시스템 기술11) - 국토교통 관련 산업의 생산체계는 분업화를 기준으로 생산과정의 일관성 확보 및 비효율 방지를 위해 시스템화된 기술 개발 [그림4-1] 생산체계 및 실용화 단계

11) 시스템 기술 : 필요한 기능 실현을 위해 관련 요소기술들을 유기적으로 조합한 집합체

국토교통 R&D 중장기 전략

195

4. R&D 사업현황 및 추진방향 ∙특히 공공기술은 성능･안전성 등이 매우 중요하므로 설계, 조달, 시공 및 운영의 전주기적 기술개발 및 검증을 위한 실증연구 필요 - 국토교통 R&D로 개발된 기술(설계, 시공, 재료, 장비 등), 기준 등의 공공부문 적용 및 상용화를 위해 안전성, 경제성 및 기술신뢰성에 대한 검증 필수 [그림4-2] 최적 구조물 개발을 위해 설계, 재료, 시공 및 유지관리 등 전주기적 연구 종합

∙공공기술 위주의 시스템 R&D로 기술개발 목적･수요자･주체 등 측면에서 타 부처와 차별화되어 정부 역할이 중요 [표4-1] 타부처와의 차별성 구

분

국토교통부

산업통상자원부

미래창조과학부

목 적

공공복리 증진 경제발전 기여

산업경쟁력 확보 기업 지원

연구역량 제고 원천기술 확보

수요자

정부･공공기관･국민

기업체

대학･연구소

성 격

시스템 R&D

제품개발 R&D

지식창출 R&D

수행주체

공공기관 위주

기업 위주

대학･연구소 위주

(R&D 사업현황) 국토교통부는 도시․주택, 도로, 철도, 항공 등 시설물 단위로 조직 구성 및 정책업무가 이루어지고 있음 ∙민간 기술역량 강화를 위한 일부 사업을 제외한 R&D 사업은 SOC 각 분야별 정책목표 구현을 위한 사업체계로 운영 중 196

국토교통과학기술진흥원

- 각 R&D 사업은 실증 중심의 기술개발 프로젝트로 구성 ※ 2014년 현재 총 14개 R&D 사업(건설 6, 교통 3, 공통 5) 추진 [표4-2] R&D 사업현황 구

분

R&D 사업목적

주요 추진내용

<국토부문> 건설기술연구

∙SOC시설물의 전주기적 안전성, 고부가가치화, 첨단화를 통한 건설기술력 제고

∙첨단재료 개발, 교량･터널 등 설계･시공기술 등

물관리연구

∙국가 물관리 위기상황 대응 및 국민의 고른 물복지 실현

∙물재해 저감, 안정적 수자원 확보기술 등

플랜트연구

∙플랜트 핵심공정, 기본설계 및 실증연구를 통한 ∙해수담수화 플랜트, 가스･자원 국제경쟁력 제고 플랜트 등

도시․건축연구

∙국민행복 증진․도시활력 제고를 위한 신건축문화, 도시재생 연구

∙도시재생, 건축 BIM 설계기술, 녹색건축기술 등

주거환경연구

∙국민체감을 위한 쾌적․장수명․안전성 등 건강한 주거공간 구현

∙주택성능 개선, 제로에너지･조립식 주택기술 등

국토공간정보연구

∙국토공간정보 생산, 가공, 유통, 활용 및 융･복합 시스템 구축

∙공간정보 빅데이터 구축･분석･활용기술 등

<교통부문> 교통물류연구

∙안전하고 효율적인 이동 보장과 편리한 교통체계･서비스 연구

∙미래형 교통시스템 및 물류시스템 개발

철도기술연구

∙최첨단 미래 철도시스템 및 독자적 핵심･원천기술 확보

∙철도 수송용량 확대 및 안전･편의성 제고기술

항공안전기술개발

∙미래 항공교통 수요 선제적 대응 및 항공기･항행･공항 안전연구

∙항공기 안전관리 및 인증기술, 항행안전기술 등

<공통부문> 국토교통기술촉진연구

∙창의･혁신적 기초･원천기술, 국제연구 및 연구인프라 강화

∙창의도전연구, 실험시설 인프라 구축, 국제협력

국토교통기술사업화

∙기술가치 실현을 위한 이전 및 사업화를 위한 중소기업 역량 강화

∙중소기업 기술･아이디어 사업화, 구매조건부 R&D

국토교통기술지역특성화

∙지역현안 및 특화기술 연구를 위한 지역밀착형 ∙지역거점센터 중심으로 지역 지역거점센터 구축 현안 기술개발 지원

국토교통연구기획

∙新가치 창조와 성장동력 육성을 위한 미래 핵심기술 발굴․기획

정책연구개발

∙환경변화에 따른 정책현안의 수시･단기 해결을 ∙일반 정책연구 위한 연구

∙사업별 기술개발과제의 사전 타당성 검토연구

국토교통 R&D 중장기 전략

197

4. R&D 사업현황 및 추진방향 4.2

R&D 사업 추진방향

SOC 대 복지의 이분법적 사고 인식 전환과 국민 삶의 질을 높이는 생활 인프라로 SOC 개념 확장을 통해 여건변화에 대응한 SOC 투자 효율 제고 ∙안전하고 쾌적하며 편안하고 아름다움을 국민에게 제공하기 위한 국민 체감형 국토공간 및 창조경제 구현 ∙미래 인류의 삶에서 해결해야할 과제에 대한 국민 인식조사 결과 에너지 자원 고갈, 지진, 홍수 등의 지구환경 문제 해결 등이 선정되어 국토교통 R&D에 대한 재조명 및 역할 강화 필요 [그림4-3] 미래 인류의 삶을 위한 과제

* 출처 : ‘미래’ 국민 의식 조사 ∙조사대상 및 지역 : 만 20~65세 이상 성인 남녀 / 서울 및 6대 광역시 ∙조사기관 및 시기 : MMR / 2013.03.19~03.20 ∙표본크기 : 750명

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(국토부문) ∙(건설･물관리) 재해･재난에 대한 선제적 대응 및 고부가가치 설계 엔지니어링 자립, 물산업 성장･견인을 위한 지능형 수자원 관리, 기후변화로 인한 'Water Shock' 적극 대비 ∙(플랜트) 미개척지 공간자원･에너지 확보, 해수담수화 등 차세대 물･에너지 엔지니어링, 문제해결형 및 생활 기반시설 고도화 ∙(도시･주거환경) 신건축문화 창조 및 도시재생 활성화, 안전한 생활환경･거주환경 개선 등 사회문제해결･국민체감형 실증연구 ∙(국토공간정보) 공간정보의 체계적 생산･가공, 공간정보 인프라, 응용, 융합 서비스 기술 분야 핵심기술 및 실증형 연구 추진 (교통부문) ∙(교통･항공) 교통안전 강화･혼잡 감소를 위한 교통-차량-도로-통신 등 첨단기술 확보, 항공기･부품 제작 원천기술 국산화, 정비인프라 및 항공안전 강화를 위한 항행시스템 개발 ∙(철도) 지능형 철도 시스템, 이용 편의성 향상, 운영비용 절감 등 상용화･성과검증 기반 시장 개척, 철도 강소기업 육성 추진 (공통부문) ∙(중소기업 경쟁력 강화) 중소기업의 경쟁력 강화를 위하여 기술사업화 및 Bottom-up 방식의 창의･도전 연구 확대 ∙(지역특성화) 지역 전문인력 양성, 일자리 창출, 지역 산업체간 연계･협력이 가능한 지역 특화기술 및 산업화 지속 추진

국토교통 R&D 중장기 전략

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4. R&D 사업현황 및 추진방향 VC 2.0 연계방향

200

국토교통과학기술진흥원

4.3

투자 확대 및 효율화 방안

(투자확대) 2023년까지 국토교통 R&D 투자 확대(4대 핵심전략에 총 8조원)를 통해 국토교통 창조경제 및 국민행복 실현 ∙(글로벌 시장 선도형 기술개발) 미래 글로벌 시장에서 우위를 점할 수 있는 경쟁력 높은 기술개발을 통해 국가 경쟁력 제고 및 창조경제에 기여하기 위해 2023년까지 2조 4천 5백억원 투자 ∙(융･복합 신산업 창출 기반 조성) ICT 등 타분야 기술과 국토교통 기술의 창조적 융･복합을 통해 새로운 인프라 및 신시장을 창출토록 2023년까지 2조 8천 2백억원 투자 ∙(편리하고 안전한 국토공간 조성) 재해․재난 등에 대한 선제적 대응 및 국민 안전을 보장할 수 있는 공공기반의 안전한 국토공간 실현을 위해 2023년까지 1조 1천 6백억원 투자 ∙(국민 생활 복지 향상) 건강, 복지, 생활불편 개선 등 국민 일상생활 니즈 충족을 위한 국민생활 밀착 및 해법지향의 기술개발 촉진을 위해 2023년까지 1조 5천 7백억원 투자 [그림4-4] 국토교통 R&D 투자 예상액

국토교통 R&D 중장기 전략

201

4. R&D 사업현황 및 추진방향 (투자 효율화) R&D 예산의 효율적 집행과 성과창출 극대화를 위해 선택과 집중, 개방과 협력 및 질적인 성과관리･평가를 중점 추진 ∙(선택과 집중) VC 2.0 중심으로 R&D 예산을 선택과 집중하여 투자함으로써 R&D의 가시적 성과 창출 및 투자효과 극대화 [그림4-5] VC 2.0 투자비중 분석 그래프

국토교통 분야 R&D 예산 대비 투자비중

10대 중점 프로젝트(VC2.0)별 투자 비중 (2014∼2023)

∙(개방과 협력) 민간･기업의 창의적 기술 아이디어를 상시 발굴하여 기획･개발할 수 있도록 상시 소통 창구를 구축 - 특히, 일자리 창출 효과가 큰 중소기업 중심으로 창의적 기술 아이디어를 구현할 수 있도록 체계적 지원체계* 마련 * 중소기업의 성장주기에 따라 기술개발, 인력양성, 기술 사업화 및 컨설팅 등을 맞춤형으로 지원

- 세계기술 동향을 적극 파악하고, 선진기술을 적극 도입하여 연구의 질을 높일 수 있도록 국제 공동연구 확대 및 네트워크 강화 ∙(성과관리･평가) 기술성숙도에 따른 성과목표 수립 및 환경변화에 따른 목표･로드맵 조정 등 전주기적 성과관리 강화 - 또한, 연구개발 목적･성격에 따라 성과지표를 차별화하고, 연구개발 종료 후에도 일자리 창출 및 매출 기여도 등 추적평가 강화

202

국토교통과학기술진흥원

4.4

연구성과 활용 촉진 방안

(성능검증 강화) 국토교통 기술의 수요자가 주로 공공부문이고, 기술의 성능･안전성 및 경제성 검증 부족시 성과활용 곤란 ∙연구개발 과정에서 실험실 내 성능은 물론, 파일럿 테스트 또는 실증 과정에서 성능 검증을 강화토록 성과지표 제시 ∙특히, 성과검증･평가 과정에 기술수요기관의 담당자를 적극 포함시켜 연구개발 결과가 수요자 성능 요구수준에 부합토록 유도 ∙또한, 연구개발 성과의 검증이 객관성을 확보할 수 있도록 국제적 수준의 국가 실험 인프라를 적기 구축･운영 (법·제도 개선 병행) 국토교통 기술은 SOC 인프라 건설, 신교통수단 도입, 에너지·탄소저감 규제 도입 등과 관련되어 있어, ∙연구개발 성과가 SOC, 도시·건축·주택 및 교통시스템의 건설·운영기준이나, 발주제도 등에 부합되어야 상용화·사업화 가능 ∙따라서 R&D 사업·과제 담당관이 연구성과의 활용을 감안하여 R&D 과제를 추진하고, 법·제도 개선을 병행토록 역할과 책임 강화 ※ 기획단계에서의 사업·과제 담당관 역할 강화, 전문기관은 사업관리에 중점

(기업 참여 확대) 국토교통 기술은 대부분 응용·개발 기술이므로 기술 사용자인 기업의 참여를 지속 확대 ∙다만, 경제적 여력이 있는 대기업에 대한 투자 비중은 단계적으로 낮추고 중소･중견기업에 대한 투자비중 확대 ∙또한, 국토교통 기술의 공공성 및 해외 동반진출적 성격을 감안하여 공공기관･대기업과 중소･중견기업 간의 구매조건부 R&D 확대

국토교통 R&D 중장기 전략

203

5. 기대효과 5.1

경제･사회적 측면

가. 창조경제 실현 국토교통 산업의 R&D 경쟁력 강화를 통해 기술혁신, 산업 육성과 일자리 창출 등 창조경제에 이바지 ∙중소･중견기업 지원을 통해 국토분야와 교통분야 사업 2023년까지 신규 일자리 7만 5천개 창출 융･복합을 통한 신기술･신제품 개발 및 신규 시장 창출 등 글로벌 기술경쟁력 강화를 통해 국토교통 산업의 활성화와 해외 시장 점유율 확대 ∙핵심 설계엔지니어링 기술 확보를 통해 2023년 글로벌 설계엔지니어링 경쟁력 8위 달성 (현재 19위 → 2023년 8위) ∙에너지･자원 확보를 위한 선진국 수준의 플랜트 건설기술 확보를 통해 해외수주 기여 (2013년까지 2건 → 2023년까지 15건) ∙고부가가치 물관리 토탈 솔루션 확보로 2023년 해외시장 점유율 2% 이상 확대(현재 0.4% → 2023년 2%) ∙개방형 국토공간정보 활용으로 3D, 실내공간정보 등 고부가가치 공간정보 기술 개발 및 해외 공간정보시장 점유율 확대(2023년 10% 이상) ∙고부가가치 철도 핵심부품 개발 및 첨단 철도운영 효율화 기술개발을 통해 2023년 해외시장 점유율 4% 달성(현재 2% → 2023년 4%) 교통수단 운영효율화를 통한 수송용량 및 수송분담율 향상 ∙지능형 물류체계 개선을 통해 국가물류비용 GDP 대비 8% 이내 진입 ※ 2010년 기준 국가물류비용 130조원(전체 GDP의 11.1% 수준)을 OECD 평균(8% 수준) 이내 진입

∙철도 운영효율화로 고속열차 운영속도를 300 → 370㎞/h까지 23% 향상시킴으로써 이동시간 50%(서울-목포 기준) 단축 및 수송분담율 20% 향상

국토교통 R&D 중장기 전략

205

5. 기대효과 ∙공항 및 항로 운영관리 효율성 향상(공항정시성 92% 달성, 지연･결항을 25% 감소)으로 수용능력 증대 및 운항시간 단축 친환경 첨단 국토공간 조성을 통해 사회적 비용 절감 및 에너지･자원의 효율적 활용 기반 마련 ∙SOC 시설물 성능 고도화를 통해 시공･유지관리비 30% 이상 절감 ∙우리나라 1인당 이용가능 수자원량 1,700㎥/년 확보 및 물부족 국가 탈출 ※ 우리나라 1인당 이용가능 수자원량은 2007년 기준 1,553㎥/년으로 UN이 정한 기준(1,700㎥) 이하의 물스트레스국에 해당

∙친환경, 첨단 도시공간 조성을 통해 사회 비용 절감 및 국가전체 온실 가스 저감 목표12) 달성 등 국제사회 이슈 대응 ※ 구도심의 쇠퇴상권 활성화 등 도시재생을 통해 약 1.7~2.5조원의 경제적 편익 효과 친환경 건설재료 활용을 통해 건설부문 6.37%, 건물 26.9% 감축 목표에 기여

나. 국민행복 구현 자연재해 및 사회적 재해･재난 대응기술 개발을 통한 피해저감 및 안전한 산업활동 지원 ∙지진, 토사재해, 건설안전 등 SOC 인프라 시설물의 물적 재해 및 인적 재해 20% 이상 저감 ∙홍수예측대응, 하천환경 조성 기술수준 95% 향상(2013년 기준 70% 수준) 및 SOC 시설물의 물적 재해액13) 20% 이상 저감 ∙가뭄시 제한급수 피해인구 80% 저감 및 홍수 안전도 취약지역(4등급이하)비율 20% 이하 수준으로 향상 ∙교통수단･시설 안전성 향상을 통해 연간 13조원의 사고비용 40% 이상 절감 ※ 철도 차량, 시설물 등 인적오류 방지 등으로 사고율 Zero, 사망자수 50% 이상 저감 항공운행 중 사망사고율을 천만 비행회수 당 6.7건을 항공선진국 수준인 2건 미만 감소 (유럽 2건, 북미 2.1건, 아시아 4.3건)

12) 2020년까지 국가전체 배출전망치(BAU) 대비 30% 감축 목표(대통령 주재 국무회의, 2009) 13) 2011년 SOC시설물 물적 재해액 : 6,393억원(소방방재청, 2012년 재해연보)

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국민 니즈를 반영한 생활밀착형 사회기반시설 구축을 통해 편의 향상 및 사회갈등 완화 ∙주민 참여형 도시재생 활성화와 도시공간의 지능형 서비스 구축으로 주거편의 증진 ※ 낙후지역의 종합적 도시재생 및 U-city 확산을 통한 교통, 환경, 문화 등에 대한 대국민 서비스 실현

∙스마트, 헬스 개념의 수요자 맞춤형 주거환경 시스템 구현 및 새집증후군, 층간소음 및 결로 등 국민생활 밀착형 주거환경 개선 ※ 선진 주거환경 시스템 기술 및 생활밀착형 주거환경 기술 선진국 대비 95% 수준 및 동등수준 달성

∙교통체계 효율화를 통한 혼잡비용 30% 감소와 대중교통 편의 증진 및 보편적 이동권 보장 ※ 공공교통 이용 편의성 승용차의 80% 이상 수준 개선 및 교통약자의 철도 이동편의 향상과 소외지역 해소를 위한 버스 수준의 철도 접근성 향상

∙해외 건설엔지니어링 고급인력양성 및 글로벌 건설기준 표준화를 수행하여 해외 건설시장에서 국내 기업의 경쟁력을 강화시키고, 이에 따라 청년층의 취업시장을 해외로 확대시켜 일자리 창출에 기여 혼잡도 완화 및 이동편의성･쾌적성 향상을 통한 국민행복 실현 ∙고밀도 철도운행을 통해 철도의 수송분담률을 높이고, 혼잡도 완화 및 이용객 쾌적성 향상으로 철도 안전․편의성 향상시켜, 2020년까지 서울 지하철 10대 혼잡구간 혼잡도 30% 완화 ∙교통약자의 철도 이동편의 향상, 철도교통 소외지역 해소를 위해 버스 수준으로 접근성이 향상된 트램을 보급하고, 중소 지자체 등에 무가선 저상 트램, 저심도 철도를 보급하여 해외시장 진출 지원 ※ 트램 등 新철도교통(Light Rail)시스템의 세계시장 진출(2015년 12조 5천억원 규모)

국토교통 R&D 중장기 전략

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5. 기대효과 5.2

과학･기술적 측면

가. 국가경쟁력 강화 ICT 등 첨단기술과 국토교통 기술간 융･복합 및 생활밀착형 연구개발을 통해 거시경제환경 측면의 사회 기반시설 고도화 및 고효율화로 국가경쟁력 세계 15위권(2013년, 25위) 진입 기반 마련 ∙2013년 기준 WEF의 국가경쟁력 평가결과14) 강점부문인 인프라 부문 (도로, 철도, 운송 등)의 지속적인 유지･발전에 기여 개인의 이동권 보장 및 안전하고 쾌적한 국토공간 조성, 국가 산업 활동을 지원하기 위한 사회 기반 시설의 고도화 ∙도로 인프라의 질 : (IMD 2013) 15위 → (2023) 10위 ∙철도 인프라의 질 : (IMD 2013) 8위 → (2023) 5위 미래 시장 선도(Future Mover)를 위한 기초･원천 및 핵심기술 개발과 연구개발의 효율성 향상을 위한 산･학･연 및 국제협력 거버넌스 체계 확립 ∙국토교통 원천기술 확보 및 타 분야 융합을 통한 신부가가치 창출 ∙연구개발 결과의 수용 가능성 증진 및 기업의 R&D 혁신을 위한 산･학･연 연계 체계 명확화 및 국제 협력을 통한 상호협력 강화 산업, 기술간 융･복합을 통해 전통 국토교통 산업의 고부가가치화 및 미래 성장동력의 기반 확보로 해외 시장 규모 확대 ∙ICT 등 첨단기술의 이용가능성을 확대하여 신개념의 국토교통 기술 창출 및 미래 국부 창출의 원동력 제공

14) 국가경쟁력 지수 평가요소 : World Economic Forum

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국토교통과학기술진흥원

나. 연구인프라 강화 기술경쟁력 강화를 위한 표준, 실험인프라, 인력양성 및 연구주체간 협업 체계 강화 등 과학인프라15)(2013년, 7위) 세계 최고 수준 달성을 위한 국토교통 기술 인프라 강화 ∙연구시설･장비인프라 및 실험표준 등 세계 5위 수준의 환경 구축을 통해 과학연구 수준(2013년 21위) 향상 및 연구와 실증을 통해 기초･원천 및 핵심기술 개발 강화 ∙산･학･연 협업체계 구축 및 역할 명확화를 통해 지식 전달정도(2013년 27위 → 2023년 13위) 강화 선도적 기술개발 투자 효율성 확보와 실험인프라를 매개로 견인형 기술개발을 통해 최고 기술보유국과의 기술격차 단축 ∙급변하는 기술환경, 관련 핵심설계기술 검증 등 국내 실험수요에 대응과 국내 실증 실험시설 확보로 SOC 분야 기술선진국과의 기술격차 해소 첨단 대형연구시설･장비의 지속적인 확충과 연구장비 개발 및 성능개선을 통해 세계적 수준의 연구자원 및 기술경쟁력 확보 ∙새로운 과학기술의 발전을 견인하고, 세계적인 연구 경쟁력 확보 및 국가 경제성장에 기여하며, 연구장비 확충과 관리의 선진화를 통해 정부연구 개발(R&D) 투자의 효율성과 생산성 극대화 ∙국가 예산투자로 구축된 연구시설･장비에 대한 체계적인 관리시스템 마련으로 중복 투자나 관리부실 등을 방지하고, 대형연구시설 확충과 국토 교통기술 분야 연구인프라 고도화로 글로벌 이슈대응 및 신산업 창출 등을 통해 국민의 안전과 공공복지에 기여

다. 기술경쟁력 강화 국가경쟁력의 주요 척도인 기술인프라16)는 대부분 IT 인프라의 강점을 바탕으로 평가됨에 따라 ICT와의 융･복합을 통해 국토교통 기술의 기술경쟁력 강화 및 산업의 고부가가치화 달성 ※ 국가경쟁력 평가 요소 중 ‘발전인프라(기본인프라, 기술인프라, 과학인프라, 보건 및 환경, 교육 등)’에 해당하는 기술인프라 상위 국가일수록 경쟁력 상위 국가에 해당

15) 과학인프라 : IMD World Competitiveness의 주요 평가항목으로 연구개발투자, 연구개발인력, 과학적 환경, 지적재산권 등 관련 지표 23개로 구성 16) The IMD World Competitiveness Yearbook 2013

국토교통 R&D 중장기 전략

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5. 기대효과 ∙설계엔지니어링, 재료, 표준화기술 및 핵심부품 설계 등 고부가가치 기술분야 선진국 대비 95% 수준 향상 ∙플랜트 건설기술 에너지 효율 및 생애주기 비용 20% 개선 도시 시스템(주택, 건축물, 교통, 도로, 물 등)이 패키지화된 세계 최고 수준의 기술 확보 ∙교량, 터널, 초고층빌딩 및 철도 핵심부품 등 세계 최고 수준 기술 및 시장 창출형 신재료 5개 이상 확보 ∙고성능 건설자재를 활용하여 장수명 구조물을 구축함으로써 유지보수 비용을 최소화하고, 시공단계의 모듈화, 자동화 및 효율화 기술개발 통해 공기단축 및 비용 절감 설계엔지니어링 글로벌 기술경쟁력 강화 및 신재료 개발을 통해 해외 건설시장 수주 확대 및 국토공간 조성 고도화 ∙교량 및 터널분야 설계엔지니어링 글로벌 경쟁력 8위권 진입 ∙건축물 설계엔지니어링 글로벌 표준 등 글로벌 경쟁력 5위권 진입 ∙에너지･자원 확보를 위한 플랜트 건설 등 인프라 기술수준 선진국 대비 90%(세계 5위권) 달성 및 세계 최고 기술 6개 확보 ∙수자원 관리 기술수준 선진국 대비 90% 이상 달성 ∙세계 선도형 구조재료 및 세계 1st 철도부품 5개 이상 확보 교통시스템 효율화 및 신교통 수단 개발로 국토공간 이동 효율화와 해외 교통･철도시장 점유율 확대 ∙철도기술 경쟁력 선진국 동등 수준 확보 및 세계시장 점유율 4% 달성 ∙차세대 신교통물류시스템 관련 특허기술경쟁력 세계 3위, 관련 기술 선진국 대비 98% 기술수준 달성을 통해 세계시장 점유율 10% 확보 ∙항공안전 핵심기술 확보로 항공제작산업 국가순위 10위권 내 진입

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별첨 1

국토교통 R&D 주요성과 (VC 10 관련)

국토교통 R&D 중장기 전략

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별 첨

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국토교통과학기술진흥원

국토교통 R&D 중장기 전략

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별 첨

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국토교통 R&D 중장기 전략

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별 첨

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국토교통과학기술진흥원

별첨 2

2040 국토교통 200대 미래 유망기술

메가트렌드 기술분야

기술명 건설현장 인력 최소화를 위한 근력보강용 Wearable 로봇 기술 입력된 건설 공정에 따라 자동 시공하는 인공지능 무인 로봇형 건설장비

SOC

폐기물 배출 변화에 대응하는 스마트 네트워크형 폐기물 처리 시스템 초장대교량 등 대형구조물 내부를 활용한 에너지 자립형 주거단지 기술 지하도시 연계를 위한 심도 100m 이상 지하 대심도 지하 도로망 건설 기술 도심지 지하 대공간 확보를 위한 Multi-Connected 도로, 철도 시공 기술 지역별 수질에 맞춘 비용절감형 선택적 유해물질 정수처리 기술

물관리

다양한 수자원 현황에 대응할 수 있는 지역적응형 물생산-처리-공급 기술 전국단위로 용수부족지역 해소를 위한 한반도 대량 물 수송 시스템 지하도시 생활을 위한 태양광 및 지상 공기순환 등 자연 에너지 이용 및 저장 기술 인구 10만 이상 에너지 자급자족이 이루어 질 수 있는 메가 빌딩 설계시공 기술 실시간 고해상도 4D 가상현실 기술로 외부 환경 재현이 가능한 엔진 및 디스플레이 기술 차량으로 이동 가능한 모바일 주택 기술

인구구조 및 사회환경의 변화

주택의 시공 이전 변형이 신속히 가능한 1day 레고형 주택 기술 고령자를 위한 생활편의시설이 확충된 지능형 도시 및 주택 기술 도시건축

해상 도시 구축을 위한 건축기반기술 및 해양부상 기술 주택의 층간소음, 공장 등의 진동 문제를 해결할 수 있는 능동형 무소음, 무진동 제어기술 감성인식 기반 대형 도시 건축물의 조명 시스템 및 공간연출 기술 이동, 확장, 변형, 해체가 용이한 접합기술이 적용된 대형 구조물 도시공간정보 Big-Data를 활용한 맞춤형 서비스 해저/해중도시 건설을 위한 기반 기술 경제성을 확보한 장수명 저에너지 한스타일 힐링 주택 중력 및 관성을 이용한 지역간, 초고층건물간 이동 Gravity 하이브리드 차량 시스템 개인통행을 스케줄링하고 최적화하는 통행 예약제 기반 교통운영 시스템

교통물류

교통용량 증대 및 에너지효율 제고를 위한 무빙로드 시스템 소형배터리를 탑재할 수 있는 배터리 교환형 대중교통/자동차 시스템 교통약자의 이동성 향상을 위한 초경량/초강도/초소형 자율주행 이동캡슐형 차량 자동 신속/간편 주차가 가능한 로봇기반 공간 최적화 첨단 주차시스템

국토교통 R&D 중장기 전략

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별 첨

메가트렌드 기술분야

기술명 근거리/환승센터/초고층건물 내 이동 편의를 위한 Ball Wheel Vehicle 시스템 CS(Car Sharing), BS(Bike Sharing)등 개인형 공공교통수단 통합 운영 기술

교통물류

교통약자의 보행안전성/이동성 증진을 위한 능동형 교통안전 시설과 보행안전 통합지원 초고층 빌딩간 이동성 향상을 위한 저/중/고층별 차별화된 대중교통/개인 교통시스템 초고층 건물용 여객/화물 최적이송을 위한 결합방식 수직 이송장치 지하공간 및 건물 내 공동구를 활용한 소형화물 자동운송 시스템 차음, 현가장치, 궤도 등 철도 실내/외 소음 및 진동 제로 기술 철도차량 기지공간을 1/10로 축소한 유지보수 정비부지 조성 및 운영 자동화 저비용 철도 건설, 운영을 위한 저심도, 차량구배성능개선, 선로 모델링 기술 전차선, 운전사가 없는 무형궤도 원격조정형 도시형 열차/트램 개발/운영 기술

인구구조 및 사회환경의 변화

초고층 건물간 이동이 가능한 무동력 Gravity Train 철도

개인교통수단이 고속도로에서 무동력 군집주행이 가능토록 하는 결합-분리형 추진 열차 초고층 건물, 지하 대공간 내 고속 수직/수평 3차원 궤도 이동시스템 철도 접근성 향상을 위한 개인형 초소형 궤도 이동 시스템 고령자/교통약자 이동 편의를 위한 기종점(Door to Door) 레고형 교통수단 및 운영 시스템 차량에 탑승한 채로 환승이 가능한 타 노선 철도 차량 간 객차 교환 환승터미널 기술 출퇴근 시간을 50% 단축하는 도시철도 지하터널의 복층궤도 구축 운영 30초 이내 1,000명 이상의 승하차가 가능한 차량 및 역사 설계/운영 기술 민간 중형항공기(Part25급) 설계/제작/시험/인증기술 100% 국산화

항공

수직 이착륙 및 자유자재 기동이 가능한 기종점(Door-to-Door) 미래형 개인용 항공기(PAV) 미래용 개인용 항공기(PAV)를 위한 3차원 도로망 설계 및 운영 탑승수속 시간 단축을 위한 오전달율 제로 고속(5분 이내) 자동 수하물처리 시스템

플랜트 도시건축 과학기술 발전

마이크로 기기에서 동력원이 될 수 있는 초소형 발전 시스템 200만톤급 LNG/GTL 겸용 FPSO 플랜트 기술 무중력에 가까운 상태에서의 역학 메커니즘을 토대로 한 건축재료/설계/설비/구조/시공 기술 NCVS 기반 자동차의 기종점(Door to door) 자율주행 기술

교통물류

NCVS 기반 자율주행차량 - 자가운전 차량 혼재 교통체계 관리를 위한 센터 시스템 고속도로 교통용량 2배 증가를 위한 군집주행 기술 NCVS 기반 신호나 표지판이 없는 Signless Road 시스템

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국토교통과학기술진흥원

메가트렌드 기술분야

기술명 영하 30~80℃ 극한 일교차에도 변형없는 신소재, 신공법 철도 레일 기술 현재 30cm오차인 무인 운전 철도차량의 1cm 이내 정위치 정차 기술

철도

연중 무사고/무재해 운행을 위한 실시간 철도사고 예측/안전 모니터링 시스템 전자장 가속방식 활용한 신개념 철도차량 추진 기술 우주 신공간 창출을 위한 고도 36,000km 우주공간 수직이동용 우주열차 기술

과학기술 발전

무인 조종 전천후 자율비행 항공기 조종사의 뇌파를 이용하는 첨단 항공기 제어 기술 항공

고효율 저소음 130인 승급 Open Rotor 항공기 미래형 고효율 날개 동체 통합 BWB(Blended Wing Body) 항공기 재사용이 가능한 Single Stage 유인 우주비행기(SSTO) 나노기술을 이용한 초고강도/고내식성 건설재료

SOC

나노센서를 이용한 SOC구조물 첨단 운영 및 유지관리 기술 초경량 신소재 활용 5000m 이상 초장대교량 설계시공 기술

플랜트

생화학 물질(Bio-chemical) 생산하는 마이크로 플랜트 기술 운영/유지관리 모듈화/자동화를 통한 극한지 무인 자원 플랜트 기술 통신, 센서, 조명, 음향, 전력공급 등의 기능을 가진 모듈형 인텔리전트 건축 유닛의 표준화

도시건축

건축스케치를 기반으로 건축물 설계, 시공 과정을 도출하는 인공지능 설계도 자동생성 기술 기후환경, 일조방향에 따라 형상을 변경하고 방향을 바꾸는 트랜스포머 빌딩 기술 도시 공간정보 수집 전용 위성 탑재체 개발 기술

기술의 융･복합

뇌-컴퓨터 인터페이스기반 운전제어를 통한 안전운전 시스템 교통물류

도로 내구연한이 10년 이상으로 최대화 된 제로 메인터넌스 도로 포장재료 실시간 기상정보와 도로소통상황 정보기반 교통사고 저감 자동차/교통 인프라 시스템 주행중인 전기자동차에 상시 전력수급이 가능한 자동차 및 인프라 시스템 배터리 구동형 철도차량을 충전할 수 있는 충전스테이션 및 배터리 매니지먼트 시스템 철도차량, 인프라의 자동진단을 통한 인공지능형 무인운영 종합 관제 시스템

철도

변전소 없이 수백 KW급 무선전력을 철도차량에 직접 전송하는 대용량 전력공급 기술 선박의 항만 내 대기시간 단축을 위한 동시 상하역이 가능한 철도-항만 연계시스템 철제 레일방식 600km/h 이상 고속주행이 가능한 리니어모터 추진 기술 형상기억 소재 등 활용한 철도구조 자가 복원 기술

국토교통 R&D 중장기 전략

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별 첨

메가트렌드 기술분야

기술명 차세대 항공 감시 및 위성항법 기술을 활용한 상하 150m 이내 정밀 항법 기술 주거 밀집 지역이 착륙 가능한 60db 이하 저소음 헬기

기술의 융･복합

항공

공역과 공항의 효율적 관리를 위한 4차원 궤적기반 항공교통관리 기술 및 항행 시스템 동북아 지역에서 활용 가능한 한국형 위성항법시스템 기술 인공위성을 이용한 실시간 항공기 감시, 고장진단/회피 및 스마트 대응 기술

SOC 교통물류

심도 300m, 연장 250km 이상 복층 해저터널 건설 기술 실시간 글로벌 대중교통 운행 및 환승최적화를 위한 통합운영/표준화 기술 대륙간 초고속 이동이 가능한 1,000km/h급 열차 공기저항 극복 및 차체구조 기술 대륙간 초고속 이동이 가능한 1,000km/h급 궤도/전력/신호 등 열차 인프라 기술 대륙간 초고속 이동이 가능한 1,000km/h급 열차부양/추진/제동 기술

글로벌 경제사회

철도

글로벌 철도연계를 위한 철도차량 및 인프라 국제표준 선도 기술 대륙간 대량의 화물을 40량-400km 이상으로 운송하는 초고속 화물열차 해양 및 대륙간 연계를 위한 해저/해중 터널용 초고속 철도 기술 편성당 3,000명 운송을 위한 대용량 초고속 2층 철도운송체계 500~1,000km/h 이상의 초고속 철도 인프라 검측/교체/유지보수 기술 주요 대륙간 일일 이동이 가능한 초음속 항공기

항공

보안 검색시간 80% 단축으로 편의성을 증진시킨 고속 출입보안 검색 시스템 1,000인승 초대형 장거리 순항 여객 항공기 포집된 탄소 재활용을 위한 지중저장 시설건설 및 관리 기술 사막화 방지를 위한 지속적인 식물성장이 가능한 토사 표층 조성 기술

SOC

건설폐기물 100% 재활용을 통한 폐기물 발생 제로 기술 건설구조물 시공단계별 탄소배출 시뮬레이션 및 관리 시스템

지구온난화 및 기후변화

자외선 및 방사능 피폭 차단막 건설 기술 대심도의 초임계 압력조건을 이용한 폐기물 처리 및 에너지 생산 기술 플랜트

다중수원을 처리 가능한 대용량 물순환/재생 통합 플랜트 기술 탄소 포집/이용/저장을 위한 가스계 연료 계통 연계형 탄소 파이프라인 및 스테이션 기술

물관리 도시건축

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하수를 현장에서 처리하고 유가자원을 회수하여 활용하는 분산형 하수 처리 기술 인체유해 물질의 자동감지와 제거가 가능한 바이오 건자재 개발 기술 능동적으로 열을 차단 또는 흡수하는 건축물 외피(벽, 유리 등) 개발 기술

국토교통과학기술진흥원

메가트렌드 기술분야

기술명 경제성을 확보한 보급형 가정용 전력 저장용 전지 기술 극한 및 극서 환경에서의 도시 건축물 구축을 위한 재료/설계/시공/유지관리 기술

도시건축

폐콘크리트를 자연친화적으로 폐기하고, 시멘트를 재활용하는 건축 폐기물 제로 기반 기술 열섬현상이 없는 Cool City 구현 기술 사막화 지역에 해수담수화 플랜트와 연계된 자생적 녹지공간 생성 도시 설계 기술 100% 재활용이 가능한 첨단 도로 포장재료

지구온난화 교통물류 및 기후변화 철도

투수성이 높고 복사열 등이 최소화 되는 자연친화형 도로 탄소배출 제로 스마트그리드가 결합된 개인용 자동차 시스템 철도차량 탄소 및 폐기물 제로형 지속가능 철도 시스템 수소연료전지 등 탄소배출 제로 친환경 에너지 연료를 적용한 열차 추진 기술 옥시던트, CO2, NOx, VOC 등 대기오염 물질 및 재해의 실시간 인공위성 관측 시스템

항공

전기, 연료전지, 태양열, 공기-아연전지, 핵발전 등 친환경 대체연료 및 항공기 기술 2차 전지를 동력으로 하는 경량항공기 친환경 신재생 에너지 동력을 활용한 친환경 헬기 기술

SOC

미래 자원탐사를 위한 SOC 네트워크 구축 기술 가동률 80% 이상의 풍력단지 계획/설계/시공 기술 가스화 공정 연계 100MW 이상의 고온형 연료전지 열병합 발전 플랜트 기술 에너지 80% 저감을 위한 에너지 순환형 분산형 복합 플랜트 기술 5만명 규모 단지에 보급이 가능한 수소 대량생산 및 공급 기술 경제성을 확보한 CO2 자원화 플랜트 기술

에너지 ･ 자원부족

플랜트

50MW급 신재생에너지를 이용한 에너지 자립형 부유식 플랜트 대체 부산물을 활용한 바이오디젤/에탄올 대량생산 플랜트 건설 기술 Flux 10배 향상 탄소 나노튜브 기반 역삼투막 해수담수화 기술 해저 깊은 곳에서도 유지/가동될 수 있는 대수심용 이동형 플랫폼 데모(Demo)급 핵융합로 설계 및 운영 기술 생산전력 0.5kWh/ton이하 차세대 정삼투식 해수담수화 기술 기상 및 수문변동 예측기반 수자원 통합 관리 스마트워터그리드 시스템

물관리

탄소나노튜브/생물기능 분리막/ 특수재배식물 등 기법 활용 고효율 저비용 고도 정수처리 글로벌 물 보유량 편재화를 해소하기 위한 글로벌 물 수지 분석 및 대량 물 수송 시스템

국토교통 R&D 중장기 전략

221

별 첨

메가트렌드 기술분야 물관리

기술명 물 재이용 기법 등을 통한 수자원 100% 자급 지역 조성 기술 유지관리 비용이 저렴한 물생산-처리-공급 기술 도시 간 식수, 전기 등의 자원 연계를 위한 국가간 통합 스마트 그리드 기술 신재생에너지를 활용한 보급형 제로 에너지 주택 기술

도시건축

식량 자급자족이 가능한 전천후 농작물 다층빌딩형 도시농장 기술 미이용 자연 에너지를 활용한 공기순환 및 냉난방 시스템

에너지 ･ 자원부족

외부 환경 및 내부 시설물, 인원상태 인지 바탕의 지능형 에너지 관리 빌딩 교통물류

한번 충전으로 500~1,000km 주행이 가능한 2,000cc급 중형 전기자동차 친환경 대체연료를 활용한 탄소제로 녹색 교통수송 시스템의 실용화 및 안전인증 확립 자원과 비용을 최소화 하는 고효율 생애주기 철도운영/유지보수 시스템 나노소재를 이용한 고강도 경량소재 철도차량 제작 기술

철도

열차하중(윤중/횡압) 및 철도 폐열 에너지를 이용한 에너지 수확 기술 에너지 손실 5%미만 반영구기관 철도차량 기술 전력망, 지상/지하공간 등 철도그리드 기반의 생활밀착형 철도자원 공유

항공

친환경 신재생 에너지를 이용해 장기 체공하는 다목적 무인항공기 기술 재난발생시 지반 급속 안정화를 위한 급속 보강 앵커 미사일 시스템 지반 정착이 아닌 이동식 구조물의 급속 정착 시스템 재난 대비를 위한 실시간 3차원 국토 및 지형 영상정보획득 및 처리 시스템 손상된 구조물 등의 자기 치유가 가능한 바이오소일 생물학적 건설재료 건설 시설물 변형 및 위험상태 자가 진단을 위한 멀티센서 기술 영상 및 고감도 센서 등을 활용한 토석류 재해 예측 및 피해방지 기술

안보 및 안전

SOC

대심도 지하 다중 이용 시설 무인 자동 유지관리 시스템 터널 구조물을 운영하며 개보수가 가능한 첨단 장비 시스템 지진해일/태풍 대비 해안도시 건설 구조물 피해 100% 방어 기술 국가 주요 기간시설 스마트 알람시스템 및 안전대피 관리 시스템 고해상도 물리탐사 등 다양한 첨단 조사기법을 통한 지진 예측기술 및 재해도 구축 재해로 인한 구조물 피해 발생시 극한 환경 탐사/구조/복구 로봇기술 고준위 방사성 폐기물 저장시설의 안전한 건설 및 재해감지 시스템

플랜트

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플랜트 유출 독성가스 실시간 검지 및 자동 중화처리 기술

국토교통과학기술진흥원

메가트렌드 기술분야 플랜트

기술명 자연재해에도 기능 및 안전성이 유지될 수 있는 플랜트 입지 계획 및 설계 기술 해양플랜트 염분 등으로 인한 부식 100% 자가 복구 기술 통합 하천 평가/관리 시스템 수문예측 모델이나 전지구적 시뮬레이션에 의한 수문과 기상의 융합 및 상시관측 기술

물관리

건천화된 하천의 유지용수를 자체유역에서 100% 자급하는 기술 사막화 대응을 위한 빗물 회수형 지하관망 시스템 개발 시간당 150mm 강우에 의한 도심지 수해 방지를 위한 제방 자동 이동/증고 시스템 예측수위의 오차를 1cm 이내로 유지 할 수 있는 3D 홍수예보 시스템 기압, 지각활동 등의 변화에도 안전한 지하도시 설계 및 시공 기술 규모 5.0 이상의 대형지진에 대응 할 수 있는 부양식 건축물 개발 기술

도시건축

도심지 홍수 방지를 위한 다목적 가변형 저류시설 건축물 유지보수를 위한 협소구역 탐사용 초소형 로봇 구동 및 제어 기술 통일/재해 대비 이주민을 위한 초고속 시공 저비용 임시 주택 및 단지 설계/건설 기술

안보 및 안전

NCVS 기반 교통사고사망자 제로를 위한 첨단안전 시스템 운전자 응급상황대비 차량 기반 안전제어 시스템 교통물류

기후대응형 동적 안내를 위한 자체발광 도로/차선 포장재료 강우/강설시 차량운행 안정성 및 포장효율성 극대화를 위한 도로 포장 시스템 로봇기술기반 교통사고 및 돌발상황 처리 시스템 통일 등을 대비한 시공기간 및 비용 50%저감 카펫형 도로건설 시스템

철도

재해 대비 초고효율 하이브리드 기관차 기술 통일 및 행사 등 대비 초간편 설치 및 해체가 가능한 조립식 선로 구축 기술 무인항공기의 충돌방지 및 안전 확보 시스템 수직 이착륙 및 고속비행 point-to-point 운용 20인승급 고속 다목적기 틸트로터 GPS 장애 대비 지상무선망을 이용한 실시간 1m급 항공기 위치정보제공 항법 기술

항공

전국 1시간 내 통행하는 다목적 고속 헬기(460km/h급) 제트 엔진을 활용하여 비행(이착륙)이 가능한 개인용 비행보조장비(Flying Suit) 기술 10km 이상 고고도 성층권 비행선을 활용한 국토교통 재해감시 등 다목적 항공영상 정보 확보

국토교통 R&D 중장기 전략

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