탄소중립경제로의 길(1): 우리나라 기후테크 현황 및 특징

등록일: 2024.12.13
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키워드: 혁신 기후 기업 탄소중립경제

담당부서: 경제연구원
저자: 미시제도연구실 실장 이동원, 과장 성원·이인로·최이슬, 조사역 김동재, 금융통화연구실 과장 정성준, 거시경제연구실 과장 심세리, 부원장 조태형

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

표 1. 기후테크의 분류

기후테크의 대표적인 기술분야와 구체적인 예시를 에너지 공급, 에너지 사용여건 조성, 에너지 소비의 카테고리로 나누어 보여준다.

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

자료 : IEA(2021)를 재구성

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

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

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

그림 1. 2011∼21년 기후테크 특허출원건수

2011∼21년 동안 주요국의 기후테크 혁신실적인 특허출원건수를 전체 건수와 인구수 대비 건수로 보여주고 있다. 우리나라는 전체 건수 기준 9천여 건으로, 미국 4.1만 건, 일본 3.3만 건에 이어 세 번째로 나타난다.

주 : ¹⁾미국 특허청 등록특허 기준

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

그림 2. 국가별 전체 기술분야 특허출원건수 중 기후테크 비중

2001∼21년까지 주요국의 전체 기술분야 특허출원건수 중 기후테크가 차지하는 비중의 추이를 보여주고 있다. 특허출원건수 기준 10대 선도국 평균은 2001년 2.4%에서 2010년 4.0%로 늘어났다가 2021년에는 3.8%로 정체되는 모습을 보이는 반면, 우리나라는 2001년 1.2%, 2011년 3.0%, 2021년 5.0%로 꾸준히 확대되는 추세가 나타난다.

주 : ¹⁾미국 특허청 등록특허 기준

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

[특징 2] 특정 기업과 기술에 기후테크 혁신실적이 크게 편중

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

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

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

그림 3. 국가별 상위 4개 기업의 기후테크 특허출원건수 비중

상위 4개 기업이 기후테크 특허출원에서 차지하는 비중의 2001∼21년까지 추이를 국가별로 보여주고 있다. 2021년 기준, 우리나라는 72.1%로 10대 선도국 평균치인 29.7%를 크게 상회하여 특정 기업에 대한 편중이 두드러지는 모습이 나타난다.

주 : 1) 미국 특허청 등록특허 기준

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

그림 4. 2011∼21년 기후테크 특허출원건수의 기술분야별 구성비

2011∼21년 동안 기후테크 특허출원건수의 기술분야별 구성비를 국가별로 보여주고 있다. 우리나라는 2차전지 등 상위 4개 기술분야가 차지하는 비중이 65%로 10대 선도국 평균치인 38%를 크게 상회하여 특정 기술분야로의 쏠림이 두드러지는 모습이 나타난다.

주: 1) 미국 특허청 등록특허 기준

주: 2) CCUS는 탄소 포집·활용·저장 기술을 의미

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

그림 5. 2011∼21년 기후테크 특허출원건수의 글로벌 점유율

2011~21년 동안 우리나라 기후테크 특허출원건수의 글로벌 점유율을 기술분야별로 보여주고 있다. 우리나라는 2차전지 분야에서 22%로 높은 글로벌 점유율을 차지하는 반면, 탄소 다배출 주력수출산업인 화학, 정유, 철강 산업의 탄소저감기술이나 핵심유망기술인 탄소 포집·활용·저장 기술에서 점유율은 2~3%대로 저조한 모습이 나타난다.

주 : 1) 미국 특허청 등록특허 기준

주: 2) CCUS는 탄소 포집·활용·저장 기술을 의미

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

[특징 3] 기후테크 혁신의 질적 수준은 미흡

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

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

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