2022 국내외 고정형 수소연료전지발전 기술개발 동향과 시장전망

Ⅰ. 수소연료전지와 수소의 생산·저장·운송 및 충전 27

1. 수소연료전지 개요와 활용 동향 27
1-1. 수소연료전지 개요 27
1) 연료전지의 정의 및 시스템 구성 27
2) 연료전지의 종류 및 특징 31
(1) 전해질 종류에 따른 연료전지 분류 31
(2) 연료전지 특징 38
(3) 차세대 연료전지 39
3) 연료전지 시장 동향 43
(1) 글로벌 연료전지 시장 현황 및 전망 43
(2) 글로벌 연료전지 산업 동향 51
(3) 국내 연료전지 시장 현황 및 전망 54
(4) 국내 연료전지 산업 동향 58
4) 연료전지 산업 특징 및 구조 60
5) 연료전지 연구개발 동향 61
(1) 해외 연료전지 연구개발 동향 61
(2) 국내 연료전지 연구개발 동향 63
1-2. 수소연료전지 활용 동향 66
1) 수소연료전지 모빌리티 66
(1) 수소연료전지 자동차 66
(2) 수소연료전지 선박 74
(3) 수소연료전지 열차 83
2) 건물용 연료전지 90
(1) 건물용 연료전지 개요 90
(2) 건물용 연료전지 개발 동향 92
(3) 건물용 연료전지 보급 현황 및 과제 98
3) 연료전지 발전 106
(1) 수소연료전지 발전 개요 106
(2) 차세대 PEMFC 분산발전 기술 109

2. 수소의 생산·저장·운송 및 충전 113
2-1. 수소 생산 기술 및 시장 동향 113
1) 수소생산 기술 개요 113
2) 수소생산 기술 동향 115
(1) 개질 수소 115
(2) 수전해 116
3) 수소생산 시장 동향 121
(1) 글로벌 수소생산 시장 동향 121
(2) 국내 수소생산 시장 동향 126
2-2. 수소 저장 기술 및 시장 동향 129
1) 수소저장 기술 개요 129
2) 수소저장 기술 동향 132
(1) 기체수소 저장기술 동향 132
(2) 액체수소 저장기술 동향 133
3) 수소저장 시장 동향 139
(1) 글로벌 수소저장 시장 동향 139
(2) 국내 수소저장 시장 동향 144
2-3. 수소 운송 기술 및 시장 동향 145
1) 수소운송 기술 개요 145
2) 수소운송 시장 동향 148
2-4. 수소 충전 인프라 기술 및 구축 동향 152
1) 수소충전소 개요 152
2) 수소충전소 기술 동향 156
3) 수소충전소 구축 현황 160
(1) 글로벌 수소충전소 구축 현황 및 전망 160
(2) 국내 수소충전소 구축 현황 및 목표 161

Ⅱ. 국내외 고정형 수소연료전지발전 시장 및 정책 동향 167

1. 글로벌 수소연료전지발전 시장 및 정책 동향 167
1-1. 글로벌 수소연료전지발전 시장 동향 167
1) 글로벌 재생에너지 공급 전망 167
2) 글로벌 수소연료전지발전 시장 현황 및 전망 172
3) 글로벌 수소연료전지발전 산업 동향 177
4) 글로벌 열병합발전 시장 동향 179
1-2. 주요국 수소연료전지발전 시장 및 정책 동향 184
1) 미국 184
(1) 미국 연료전지 발전 시장 동향 184
(2) 미국 연료전지 발전 관련 정책 동향 193
2) 중국 200
(1) 중국 연료전지 발전 시장 동향 200
(2) 중국 연료전지 발전 관련 정책 동향 210
3) 일본 222
(1) 일본 연료전지 발전 시장 동향 222
(2) 일본 연료전지 발전 관련 정책 동향 229
4) 독일 255
(1) 독일 연료전지 발전 시장 동향 255
(2) 독일 연료전지 발전 관련 정책 동향 259
(3) 독일 연료전지 발전 프로젝트 동향 274
5) 영국 275
(1) 영국 연료전지 발전 시장 동향 275
(2) 영국 연료전지 발전 관련 정책 동향 283
(3) 영국 연료전지 발전 프로젝트 동향 304
6) 프랑스 305
(1) 프랑스 연료전지 발전 시장 동향 305
(2) 프랑스 연료전지 발전 관련 정책 동향 315
2. 국내 수소연료전지발전 시장 및 정책 동향 322
2-1. 국내 수소연료전지발전 시장 동향 322
1) 국내 신재생에너지 발전 동향 322
2) 국내 수소연료전지발전 시장 현황 및 전망 325
3) 국내 수소연료전지발전 산업 동향 331
4) 국내 열병합발전(CHP) 시장 동향 337
2-2. 국내 수소연료전지발전 관련 정책 동향 339
1) 에너지 탄소중립 혁신전략 339
(1) 에너지 부분 탄소중립 추진방향 339
(2) 주요 추진 과제 339
2) 제1차 수소경제 이행 기본계획 352
(1) 비전 및 추진전략 352
(2) 주요 추진과제 354
3) 제5차 신재생에너지 기본계획(2020∼2034) 363
(1) 비전 및 추진전략 363
(2) 세부 추진과제 364
4) 수소 발전 의무화 제도(HPS) 367
(1) 수소에너지·인프라 보급제도 현황 367
(2) 수소에너지·인프라 보급제도에 관한 평가 367
(3) 수소 발전 의무화 제도 신설방안 369

Ⅲ. 고정형 수소연료전지발전 기술 동향 및 관련 특허, 기술로드맵, 연구테마 373

1. 수소연료전지 및 수소·암모니아 가스터빈 발전 기술 동향 373
1-1. 수소연료전지발전 기술 동향 373
1) 수소연료전지 발전 기술 정의 및 특성 373
2) 수소연료전지 발전 핵심기술 376
(1) 해외시장개척용 PAFC 응용 Tri-Gen 기술 376
(2) Grid parity 달성용 MCFC 시스템 개발 및 실증 378
(3) 응용 분야확대를 위한 고효율 SOFC 시스템 개발 및 실증 379
(4) 분산발전용 PEMFC 최적화 기술 개발 및 인증 380
1-2. 수소·암모니아 가스터빈 발전 기술 동향 382
1) 수소·암모니아 발전 기술 개요 382
2) 글로벌 수소·암모니아 발전 비용 동향 383
3) 수소·암모니아 가스터빈 기술 동향 384
4) 암모니아 관련 정책 동향 387
5) 암모니아 관련 산업 동향 389

2. 고정형 수소연료전지발전 관련 기술 특허, 기술로드맵 396
2-1. 고정형 수소연료전지발전 관련 기술 특허 동향 396
1) 고효율 수소생산시스템 특허동향 396
(1) 연도별 출원동향 396
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 397
(3) 주요 출원인 분석 398
2) 중소형 수소 액화 저장 시스템 특허동향 399
(1) 연도별 출원동향 399
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 400
(3) 주요 출원인 분석 401
3) 수소충전용 장비 및 부품 특허동향 402
(1) 연도별 출원동향 402
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 403
(3) 주요 출원인 분석 404
4) 수소 연료전지시스템 특허동향 405
(1) 연도별 출원동향 405
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 406
(3) 주요 출원인 분석 407
5) 비폭발성 액상 유기 수소운반체 특허동향 408
(1) 연도별 출원동향 408
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 409
(3) 주요 출원인 분석 410
2-2. 고정형 수소연료전지발전 관련 중소기업형 기술로드맵 411
1) 고효율 수소생산시스템 기술로드맵 411
(1) 핵심 요소기술 411
(2) 기술로드맵 412
(3) 핵심 요소기술 연구목표 413
2) 중소형 수소 액화 저장 시스템 기술로드맵 414
(1) 핵심 요소기술 414
(2) 기술로드맵 414
(3) 핵심 요소기술 연구목표 415
3) 수소충전용 장비 및 부품 기술로드맵 416
(1) 핵심 요소기술 416
(2) 기술로드맵 416
(3) 핵심 요소기술 연구목표 417
4) 수소 연료전지시스템 기술로드맵 418
(1) 핵심 요소기술 418
(2) 기술로드맵 418
(3) 핵심 요소기술 연구목표 419
5) 비폭발성 액상 유기 수소운반체 기술로드맵 420
(1) 핵심 요소기술 420
(2) 기술로드맵 421
(3) 핵심 요소기술 연구목표 422
2-3. 고정형 수소연료전지발전 관련 탄소중립 에너지기술 로드맵 423
1) 초고효율 복합발전 구현을 위한 기반 기술 423
(1) 기술개요 423
(2) 기술로드맵 424
(3) 핵심기술 목표 424
2) 청정수소 기반 고효율 열병합 시스템(지역난방 열 및 스팀 공급) 426
(1) 기술개요 426
(2) 기술로드맵 427
(3) 핵심기술 목표 428
3) 연료전지 시스템 고효율화를 위한 핵심 BOP 및 시스템 기술 개발 429
(1) 기술개요 429
(2) 기술로드맵 430
(3) 핵심기술 목표 431
4) 차세대 전력망 대응 연료전지 전력변환 기술 433
(1) 기술개요 433
(2) 기술로드맵 434
(3) 핵심기술 목표 435

3. 고정형 수소연료전지발전 관련 기술 개발 연구테마 437
3-1. 수소연료전지·발전 기술분야 437
1) 분산형 연료전지 시스템 신뢰성 평가 기술 개발 437
2) 직접 암모니아 연료용 고체산화물연료전지 개발 440
3) 물 흐름 제어를 통한 PEMFC 성능 및 내구성 2배 이상 향상을 위한 혁신기술개발 442
4) 건물용 연료전지 핵심 원천 기술 개발 444
5) (총괄) 친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발 448
6) (1세부) 건물용 PEMFC용 고성능, 장수명 막전극접합체(MEA) 개발 450
7) (2세부) 20kW SOFC 시스템용 일체형 개질기 개발 451
8) (3세부) 650℃ 이하 구동이 가능한 고강도 고내구성 SOFC 셀 개발 453
9) 고분자전해질(PEM) 전지로부터 저탄소 백금 촉매 원료화 기술개발 455
3-2. 수소(생산, 이동, 저장, 충전) 기술분야 457
1) 10MW 재생에너지 연계 대규모 그린수소 실증 기술 개발 457
2) 해양에너지 연계 고정식 그린수소 생산기술 개발 460
3) 수출 경쟁력 확보를 위한 대용량 청정수소 생산/저장 플랜트 설계 및 인허가 대비 기반연구 462
4) 수전해 기반 35MPa(350기압)급 S-HRS 시스템 개발 및 실증 463
5) 650℃ 이하 중저온 작동용 고체산화물 수전해 원천기술 개발 465
6) PEM 수전해 효율 향상을 위한 고분자 전해질막 개발 467
7) (2세부) 수소생산을 위한 2.5kW급 폐알칼리 AEM 수전해용 고성능 촉매전극 및 부품화 기술 개발 469
8) 고압수소 이송을 위한 100기압급 배관용 소재/강관 제조기술 개발 및 실증 471
9) 고수율 초고순도(99% 이상) 수소생산용 중저온(500℃ 이하) 작동형 프로톤 세라믹 수전해 (PCEC) 핵심 기술개발 472
10) 액화수소 저장탱크/압력용기류의 진공·단열 성능평가 기술/안전기준 개발 474
11) 차세대 고압(1,000기압) 수소 압축기 개발 476
12) 액화수소 핵심부품 성능검사 기술/안전기준 개발 477
13) 액체수소 운송을 위한 용량 3,000kg 액체수소 탱크트레일러 개발 및 실증 480
14) 70MPa(700기압)급 수소 충전소용 고성능 고무소재 및 인증기준 개발 482
15) 수소충전소 설계 및 운전 안전성 검증 사전 진단프로그램 개발 484
16) 액화수소 충전소 구축 연계 안전성 평가/실증 및 안전기준 개발 486
17) 액화수소 충전소용 저장탱크 및 수소공급시스템 기술개발 488
18) 상용급 액체수소 플랜트용 압축기 핵심기술 개발 및 실증 492
19) 에너지 저장용 가역 수소저장합금 원천기술 개발 501
20) (1세부) 0.1% 이하 저농도 수소 감지용 유연 필름 및 공정기술 개발 503
21) 고감도, 고신뢰성, 광대역 수소 감지용 복합소재 및 모듈화 기술개발 505
22) RE100 기반의 수소 시범단지 인프라 기술개발 509

Ⅳ. 고정형 수소연료전지발전 관련 주요업체 사업 동향 519

1. 해외 주요 사업 참여업체 사업동향과 전략 519
1-1. 연료전지 시스템 제조업체 519
1) (미국) Bloom Energy 519
(1) 회사현황 519
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 519
2) (미국) FuelCell Energy 523
(1) 회사현황 523
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 523
3) (미국) Plug Power 526
(1) 회사현황 526
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 526
4) (캐나다) Ballard Power Systems 528
(1) 회사현황 528
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 528
5) (영국) Ceres Power 531
(1) 회사현황 531
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 531
6) (이탈리아) SOLIDpower 533
(1) 회사현황 533
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 533
7) (일본) Aisin Seiki 536
(1) 회사현황 536
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 536
8) (일본) Panasonic 539
(1) 회사현황 539
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 539
9) (일본) Toshiba 542
(1) 회사현황 542
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 542
10) (일본) Osaka Gas 545
(1) 회사현황 545
(2) 고정형 수소연료전지 발전 관련 사업 동향 545
1-2. 수소 인프라 업체 548
1) (미국) Air Products 548
(1) 회사현황 548
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 548
2) (독일) Linde 551
(1) 회사현황 551
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 551
3) (독일) Siemens 554
(1) 회사현황 554
(2) 수소 관련 사업 동향 554
4) (프랑스) Air Liquide 557
(1) 회사현황 557
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 557
5) (프랑스) TotalEnergies 560
(1) 회사현황 560
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 560
6) (일본) Iwatani Corporation 563
(1) 회사현황 563
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 563

2. 국내 주요 사업 참여업체 사업동향과 전략 566
2-1. 연료전지 시스템 및 부품 제조업체 566
1) 두산퓨얼셀 566
(1) 회사현황 566
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 566
2) 동아화성 569
(1) 회사현황 569
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 569
3) 상아프론테크 572
(1) 회사현황 572
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 572
4) 비나텍 574
(1) 회사현황 574
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 574
5) 에스퓨얼셀 577
(1) 회사현황 577
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 577
6) 미코 580
(1) 회사현황 580
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 580
7) SK에코플랜트 583
(1) 회사현황 583
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 583
8) 범한퓨얼셀 587
(1) 회사현황 587
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 587
9) STX에너지솔루션 590
(1) 회사현황 590
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 590
10) Fuel Cell Innovations(FCI) 593
(1) 회사현황 593
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 593
2-2. 수소 인프라 업체 596
1) POSCO홀딩스 596
(1) 회사현황 596
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 596
2) 두산에너빌리티 598
(1) 회사현황 598
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 598
3) 롯데케미칼 600
(1) 회사현황 600
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 600
4) 한화솔루션 604
(1) 회사현황 604
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 604
5) SK E&S 607
(1) 회사현황 607
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 607
6) 효성중공업 610
(1) 회사현황 610
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 610
7) 덕양 613
(1) 회사현황 613
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 613
8) 제이엔케이히터 615
(1) 회사현황 615
(2) 고정형 수소연료전지발전 관련 사업 동향 615

Ⅴ. 참고자료 621