암모니아는 액화수소보다 수송이 용이해 수소의 운반체로 고려되고 있으며, 직접 연소를 통한 에너지원으로도 연구되고 있다. 일본은 재생에너지를 이용하여 수전해 수소를 생산하고 이를 연계한 그린 암모니아 합성 기술을 연구개발중이며, 두산퓨얼셀도 암모니아 연료전지를 개발할 계획이다.
이에 당사는 수소연료전지를 중심으로 수소자동차 및 고정형 연료전지 발전시장 동향과 전망, 관련산업 기술개발 현황 및 정책, 기업 동향을 종합적으로 조사 정리하였으며 수소의 생산·저장·운송·충전 기술에 관해서도 소개하였다. 모쪼록 본 보고서가 수소, 연료전지 산업뿐만 아니라 관련 분야에 종사하시는 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되길 바란다.

Ⅰ. 수소경제와 연료전지 활용 동향 29

1. 수소경제 개요 및 밸류체인 동향 29
1-1. 수소경제 개요 29
1) 수소경제의 의미 29
2) 주요국 수소 전략 32
(1) 미국 32
(2) EU 33
(3) 중국 34
(4) 일본 35
(5) 호주 37
(6) 영국 38
(7) 스페인 39
(8) 칠레 40
(9) 국내 40
3) 국내외 수소시장 동향 41
(1) 글로벌 수소시장 현황 및 전망 41
(2) 국내 수소시장 현황 및 전망 47
1-2. 수소경제 밸류체인 구성과 동향 49
1) 수소 생산 50
(1) 수소 생산 개요 50
(2) 수소 생산 동향 53
2) 수소 저장 58
(1) 수소 저장 개요 58
(2) 수소 저장 동향 60
3) 수소 운송 63
(1) 수소 운송 개요 63
(2) 수소 운송 동향 64
4) 수소 충전 66
(1) 수소 충전 개요 66
(2) 수소 충전 동향 67
5) 수소 활용 70
(1) 수소 활용 개요 70
(2) 수소 활용 동향 72

2. 연료전지 개요 및 주요 활용 동향 78
2-1. 연료전지 개요 및 연구개발 동향 78
1) 연료전지의 정의 및 시스템 구성 78
2) 연료전지의 종류 및 특징 82
(1) 전해질 종류에 따른 연료전지 분류 82
(2) 용도별 연료전지 분류 89
(3) 연료전지 특징 94
(4) 차세대 연료전지 95
3) 연료전지 산업 특징 및 구조 98
4) 연료전지 연구개발 동향 100
(1) 해외 연료전지 연구개발 동향 100
(2) 국내 연료전지 연구개발 동향 101
2-2. 수소연료전지 자동차 개요 및 시장 동향 105
1) 수소자동차 개요 105
(1) 수소자동차 정의 및 특징 105
(2) 수송부문 수소자동차 역할 110
(3) 수소자동차 가치사슬 115
2) 국내외 수소자동차 시장 동향 118
(1) 글로벌 수소자동차 시장 동향 118
(2) 국내 수소자동차 시장 동향 124
2-3. 기타 수소연료전지 모빌리티 개발 동향 127
1) 수소연료전지 선박 127
(1) 수소연료전지 선박 개요 127
(2) 국내외 수소연료전지 선박 개발 동향 130
2) 수소연료전지 열차 137
(1) 수소연료전지 열차 개요 137
(2) 국내외 수소연료전지 열차 개발 동향 139
3) 수소연료전지 드론 145
(1) 글로벌 드론 시장 동향 145
(2) 국내외 수소연료전지 드론 개발 동향 146
4) 수소연료전지 건설기계 150
(1) 수소연료전지 건설기계 개요 150
(2) 수소연료전지 건설기계 개발 동향 154
2-4. 연료전지 발전 개요 및 시장 동향 157
1) 연료전지 발전 개요 157
2) 국내외 연료전지 발전 시장 동향 161
(1) 글로벌 연료전지 발전 시장 동향 161
(2) 국내 연료전지 발전 시장 동향 166
2-5. 고정형 연료전지 시스템 특성 및 보급 현황 172
1) PEMFC 특성 및 보급 현황 172
(1) PEMFC 특성 172
(2) PEMFC 시스템 보급 현황 177
2) SOFC 특성 및 보급 현황 179
(1) SOFC 특성 179
(2) SOFC 시스템 보급 현황 182
3) MCFC 특성 및 보급 현황 188
(1) MCFC 특성 188
(2) MCFC 시스템 보급 현황 193
4) PAFC 특성 및 보급 현황 195
(1) PAFC 특성 195
(2) PAFC 시스템 보급 현황 198

Ⅱ. 국내외 연료전지 시장 및 정책 동향 203

1. 글로벌 연료전지 시장 및 정책 동향 203
1-1. 글로벌 연료전지 시장 동향 203
1) 글로벌 연료전지 시장 현황 및 전망 203
(1) 연료전지 시스템 시장 전망 203
(2) 연료전지 스택 시장 전망 206
(3) 용도별 연료전지 시장 전망 208
(4) 지역별 연료전지 시장 전망 210
(5) 기업별 연료전지 시장 전망 210
2) 글로벌 연료전지 산업 동향 211
1-2. 주요국 연료전지 시장 및 정책 동향 214
1) 미국 214
(1) 미국 연료전지 시장 동향 214
(2) 미국 연료전지 관련 정책 동향 220
2) 중국 227
(1) 중국 연료전지 시장 동향 227
(2) 중국 연료전지 관련 정책 동향 234
3) 일본 245
(1) 일본 연료전지 시장 동향 245
(2) 일본 연료전지 관련 정책 동향 249
4) 독일 271
(1) 독일 연료전지 시장 동향 271
(2) 독일 연료전지 관련 정책 동향 274
(3) 독일 연료전지 프로젝트 동향 284
5) 영국 288
(1) 영국 연료전지 시장 동향 288
(2) 영국 연료전지 관련 정책 동향 293
(3) 영국 연료전지 프로젝트 동향 306
6) 프랑스 308
(1) 프랑스 연료전지 시장 동향 308
(2) 프랑스 연료전지 관련 정책 동향 317
7) 호주 323
(1) 호주 연료전지 시장 동향 323
(2) 호주 연료전지 관련 정책 동향 327
(3) 호주 연료전지 프로젝트 동향 331

2. 국내 연료전지 시장 및 정책 동향 334
2-1. 국내 연료전지 시장 동향 334
1) 국내 연료전지 시장 현황 및 전망 334
2) 국내 연료전지 산업 동향 338
2-2. 국내 연료전지 관련 정책 동향 341
1) 그린수소 생산 실증 지원 341
2) 제1차 수소경제 이행 기본계획 346
(1) 비전 및 전략 346
(2) 주요 추진과제 348
3) 2050 탄소중립 시나리오안 358
(1) 2050 탄소중립 시나리오 개요 358
(2) 부문별 감축 방향 359
4) 수소 발전 의무화 제도(HPS) 373
(1) 수소에너지·인프라 보급제도 현황 373
(2) 수소에너지·인프라 보급제도에 관한 평가 373
(3) 수소 발전 의무화 제도 신설방안 375

Ⅲ. 연료전지 기술 특허 동향 및 기술로드맵, 연구개발테마 379

1. 연료전지 2050 탄소중립 에너지기술 로드맵 379
1-1. 공용기술 기반 육상 수소 모빌리티 시장 확대 379
1) 승용차용 연료전지 가격저감 및 시스템 효율향상 기술 개발 379
(1) 기술개요 379
(2) 핵심기술 목표 381
2) 상용차용 연료전지 내구수명 향상 및 연비 증대 기술 확보 386
(1) 기술개요 386
(2) 핵심기술 목표 387
3) 수소철도차량용 고출력 연료전지시스템 기술 개발 390
(1) 기술개요 390
(2) 핵심기술 목표 392
4) 수소건설기계 운영환경에 적합한 연료전지 기술 확보 398
(1) 기술개요 398
(2) 핵심기술 목표 400
5) 수소개인이동수단용 컴팩트 연료전지시스템 기술 개발 404
(1) 기술개요 404
(2) 핵심기술 목표 405
1-2. 액체수소 기반 해상 수소 모빌리티 확대 408
1) 선박용 연료전지시스템 대용량화를 위한 패키지 기술 408
(1) 기술개요 408
(2) 핵심기술 목표 409
2) 전기추진(전동화) 패키지 및 국산화 기반 기술 411
(1) 기술개요 411
(2) 핵심기술 목표 412
3) 수소선박 보급 확대를 위한 벙커링 기술 413
(1) 기술개요 413
(2) 핵심기술 목표 414
1-3. 장거리 비행 가능한 초경량·고출력 연료전지 플랫폼 구축 416
1) 사용처 다변화(농업용, 물류운송, 안전사고 감시용) 수소드론제품 개발 416
(1) 기술개요 416
(2) 핵심기술 목표 418
2) 온보드 액화수소 저장·공급시스템 개발 및 실증 419
(1) 기술개요 419
(2) 핵심기술 목표 422
3) UAM용 고출력 연료전지 파워팩 시스템 개발 및 상용화 423
(1) 기술개요 423
(2) 핵심기술 목표 426
1-4. 시스템 대용량화 및 효율 극대화를 통한 연료전지 발전 경제성 확보 428
1) 초고효율 복합발전 구현을 위한 기반 기술 428
(1) 기술개요 428
(2) 핵심기술 목표 429
2) 청정수소 기반 고효율 열병합 시스템(지역난방 열 및 스팀 공급) 431
(1) 기술개요 431
(2) 핵심기술 목표 432
3) 연료전지 시스템 고효율화를 위한 핵심 BOP 및 시스템 기술 개발 433
(1) 기술개요 433
(2) 핵심기술 목표 434
4) 차세대 전력망 대응 연료전지 전력변환 기술 436
(1) 기술개요 436
(2) 핵심기술 목표 437
1-5. 재생에너지 연계 연료전지시스템 가동률 극대화 439
1) 전력변동 대응 고응답성 연료전지 개발 439
(1) 기술개요 439
(2) 핵심기술 목표 440
2) 시스템 가동률 극대화를 위한 전기/온열/냉열 활용 시스템 기술 개발 441
(1) 기술개요 441
(2) 핵심기술 목표 442
3) 예지 및 건전성 관리(PHM) 기반의 연료전지 시스템 강건화 기술 개발 443
(1) 기술개요 443
(2) 핵심기술 목표 445
1-6. 연료전지 산업분야 저탄소 공정전환 핵심 기술 447
1) 고탄소 산업구조의 연료전지 제조 산업분야 저탄소 공정 전환 핵심기술 447
(1) 기술개요 447
(2) 핵심기술 목표 448
2) CCUS 일체형 연료전지 시스템 기술 450
(1) 기술개요 450
(2) 핵심기술 목표 452
3) 무탄소 연료를 적용한 ZERO 배출 연료전지 시스템 기술 454
(1) 기술개요 454
(2) 핵심기술 목표 455

2. 수소연료전지 관련 기술 특허 동향 및 기술로드맵 458
2-1. 수소연료전지 관련 기술 특허 동향 458
1) 수소 연료전지시스템 특허 동향 458
(1) 연도별 출원동향 458
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 459
(3) 주요 출원인 분석 460
2) 고효율 수소생산시스템 특허 동향 461
(1) 연도별 출원동향 461
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 462
(3) 주요 출원인 분석 463
3) 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 특허 동향 464
(1) 연도별 출원동향 464
(2) 국가별 내·외국인 출원현황 465
(3) 주요 출원인 분석 466
2-2. 수소연료전지 관련 중소기업형 기술로드맵 467
1) 수소 연료전지시스템 기술로드맵(2022-2024) 467
(1) 핵심 요소기술 467
(2) 기술로드맵 467
(3) 핵심 요소기술 연구목표 468
2) 고효율 수소생산시스템 기술로드맵(2022-2024) 469
(1) 핵심 요소기술 469
(2) 기술로드맵 470
(3) 핵심 요소기술 연구목표 471
3) 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 기술로드맵(2022-2024) 472
(1) 핵심 요소기술 472
(2) 기술로드맵 472
(3) 핵심 요소기술 연구목표 473

3. 수소연료전지 기술개발사업 연구개발테마 474
3-1. 2022년 신규사업 연구개발테마 474
1) PEM 수전해 효율 향상을 위한 고분자 전해질막 개발 474
2) 650℃ 이하 중저온 작동용 고체산화물 수전해 원천기술 개발 475
3) 수소버스 연료전지 하이브리드 최적화 기술개발 및 실증 478
4) 분산형 연료전지 시스템 신뢰성 평가 기술 개발 483
5) 직접 암모니아 연료용 고체산화물연료전지 개발 486
6) 건설 농기계용 스키드 로더급 50kW급 수소 다중 동력 시스템 개발 및 실증 488
7) 항공용 수소모빌리티 안정 운용을 위한 핵심기술 개발 491
8) 연료전지 선박의 평가, 분류 및 설계 가이던스 개발 493
9) 물 흐름 제어를 통한 PEMFC 성능 및 내구성 2배 이상 향상을 위한 혁신기술개발 496
10) 고분자전해질(PEM) 전지로부터 저탄소 백금 촉매 원료화 기술개발 498
11) (총괄) 수소모빌리티 확대를 위한 개방형 연료전지 시스템 설계 및 검증 플랫폼 기술 개발 499
12) (1세부) 연료전지시스템 적용분야 확대를 위한 모빌리티 운행모드 개발 502
13) (2세부) 수소모빌리티 확대를 위한 개방형 연료전지시스템 설계/해석 플랫폼 및 활용 기술 개발 504
14) (3세부) 개방형 연료전지시스템 설계 플랫폼 적용 및 검증기술 개발 506
15) (총괄) 차륜형장갑차 수소연료전지 및 전동화 추진시스템 적용기술 개발 507
16) (1세부) 차륜형장갑차 전동화플랫폼 통합설계 및 입증시험 개발 509
17) (2세부) 차륜형장갑차용 수소연료전지 기반 동력원 개발 511
18) (3세부) 차륜형장갑차용 전동화 추진시스템 개발 512
19) (총괄) 친환경 고효율 연료전지용 핵심 소재부품 개발 513
20) (1세부) 건물용 PEMFC용 고성능, 장수명 막전극접합체(MEA) 개발 515
21) (2세부) 20kW SOFC 시스템용 일체형 개질기 개발 517
22) (3세부) 650℃ 이하 구동이 가능한 고강도 고내구성 SOFC 셀 개발 519
23) 고분자 전해질 연료전지 촉매용 이성분계 백금합금 상용표준물질 개발 및 보급(3-8세부) 521
3-2. 2021년 신규사업 연구개발테마 523
1) FC-REEV용 연속출력 60kW급 트레일러형 연료전지시스템 개발 및 실증 523
2) 캐스케이드 스택을 활용한 10kW급 고효율 SOFC 시스템 기술개발 526
3) SOFC 스택의 신뢰성과 경제성 확보를 위한 밀봉재 및 집전체의 표준화 연계 기술개발 528
4) 최대이륙중량 200kg급 비행체용 순정격출력 30kW급 연료전지 파워팩 시스템 개발 530
5) 수소연료전지 스택용 금속 분리판 고속 제조 공정 기술 개발 533
6) 연료전지 시스템의 스마트설계·제조·운전 오픈 플랫폼 개발 535
7) 농업용·물류운송 드론용 순정격출력 15kW급 연료전지 파워팩 시스템 개발 537
8) 저온작동용(500℃ 운전) 박막 기반 고체산화물 연료전지 셀·스택 개발 540
9) 페라이트계 스테인리스 금속지지체를 기반으로 한 금속지지형 SOFC 셀·스택 개발 541
10) 탄소중립 실현을 위한 CO2 포집 연계형 저탄소 건물용 개질기 기술 개발 543
11) 항공용 모빌리티를 위한 연료전지 경량화 기술 개발 546

Ⅳ. 연료전지 핵심 플레이어 사업동향과 전략 551

1. 해외 업체 551
1-1. 연료전지 시스템 제조업체 551
1) (미국) Bloom Energy 551
(1) 회사현황 551
(2) 연료전지 관련 사업 동향 551
2) (미국) FuelCell Energy 555
(1) 회사현황 555
(2) 연료전지 관련 사업 동향 555
3) (미국) Cummins 557
(1) 회사현황 557
(2) 연료전지 관련 사업 동향 557
4) (미국) Plug Power 560
(1) 회사현황 560
(2) 연료전지 관련 사업 동향 560
5) (캐나다) Ballard Power Systems 563
(1) 회사현황 563
(2) 연료전지 관련 사업 동향 563
6) (영국) Ceres Power 566
(1) 회사현황 566
(2) 연료전지 관련 사업 동향 566
7) (이탈리아) SOLIDpower 568
(1) 회사현황 568
(2) 연료전지 관련 사업 동향 568
8) (일본) Aisin Seiki 571
(1) 회사현황 571
(2) 연료전지 관련 사업 동향 571
9) (일본) Panasonic 574
(1) 회사현황 574
(2) 연료전지 관련 사업 동향 574
10) (일본) Toshiba 577
(1) 회사현황 577
(2) 연료전지 관련 사업 동향 577
1-2. 완성차 업체 580
1) (일본) Toyota 580
(1) 회사현황 580
(2) 연료전지 관련 사업 동향 580
2) (독일) Daimler 583
(1) 회사현황 583
(2) 연료전지 관련 사업 동향 583
3) (독일) BMW 585
(1) 회사현황 585
(2) 연료전지 관련 사업 동향 585
4) (미국) GM 587
(1) 회사현황 587
(2) 연료전지 관련 사업 동향 587
5) (프랑스) Renault 590
(1) 회사현황 590
(2) 연료전지 관련 사업 동향 590
1-3. 수소 인프라 업체 592
1) (미국) Air Products 592
(1) 회사현황 592
(2) 연료전지 관련 사업 동향 592
2) (독일) Linde 594
(1) 회사현황 594
(2) 수소 관련 사업 동향 594
3) (독일) Siemens 597
(1) 회사현황 597
(2) 수소 관련 사업 동향 597
4) (프랑스) Air Liquide 599
(1) 회사현황 599
(2) 연료전지 관련 사업 동향 599
5) (프랑스) TotalEnergies 601
(1) 회사현황 601
(2) 연료전지 관련 사업 동향 601
6) (일본) Iwatani Corporation 603
(1) 회사현황 603
(2) 연료전지 관련 사업 동향 603

2. 국내 업체 605
2-1. 연료전지 시스템 및 부품 제조업체 605
1) 두산퓨얼셀 605
(1) 회사현황 605
(2) 연료전지 관련 사업 동향 605
2) 동아화성 608
(1) 회사현황 608
(2) 연료전지 관련 사업 동향 608
3) 상아프론테크 611
(1) 회사현황 611
(2) 연료전지 관련 사업 동향 611
4) 비나텍 613
(1) 회사현황 613
(2) 연료전지 관련 사업 동향 613
5) 에스퓨얼셀 615
(1) 회사현황 615
(2) 연료전지 관련 사업 동향 615
6) 미코 618
(1) 회사현황 618
(2) 연료전지 관련 사업 동향 618
7) SK에코플랜트 620
(1) 회사현황 620
(2) 연료전지 관련 사업 동향 620
8) 범한퓨얼셀 623
(1) 회사현황 623
(2) 연료전지 관련 사업 동향 623
9) STX에너지솔루션 626
(1) 회사현황 626
(2) 연료전지 관련 사업 동향 626
10) Fuel Cell Innovations(FCI) 629
(1) 회사현황 629
(2) 연료전지 관련 사업 동향 629
2-2. 완성차 업체 632
1) 현대자동차 632
(1) 회사현황 632
(2) 연료전지 관련 사업 동향 632
2-3. 수소 인프라 업체 636
1) POSCO홀딩스 636
(1) 회사현황 636
(2) 연료전지 관련 사업 동향 636
2) 두산에너빌리티 639
(1) 회사현황 639
(2) 연료전지 관련 사업 동향 639
3) 롯데케미칼 641
(1) 회사현황 641
(2) 연료전지 관련 사업 동향 641
4) 한화솔루션 644
(1) 회사현황 644
(2) 연료전지 관련 사업 동향 644
5) SK E&S 647
(1) 회사현황 647
(2) 연료전지 관련 사업 동향 647
6) 효성중공업 650
(1) 회사현황 650
(2) 연료전지 관련 사업 동향 650
7) 덕양 653
(1) 회사현황 653
(2) 연료전지 관련 사업 동향 653
8) 제이엔케이히터 655
(1) 회사현황 655
(2) 연료전지 관련 사업 동향 655

Ⅴ. 참고자료 661

표 목차

Ⅰ. 수소경제와 연료전지 활용 동향 29
〈표1-1〉 탄소경제 vs. 수소경제 30
〈표1-2〉 중국의 2050년 주요 수소 전략 35
〈표1-3〉 일본 해외수소 도입 프로젝트 현황 37
〈표1-4〉 호주 뉴사우스웨일즈주(NSW) 2030 수소 전략 38
〈표1-5〉 국내 수소경제 정책 이행 과정 41
〈표1-6〉 글로벌 수소 생산시장 추이 45
〈표1-7〉 수소 핵심기술 50
〈표1-8〉 수소 유형별 특징 51
〈표1-9〉 수전해 방식별 기술-경제적 특성 52
〈표1-10〉 수소 운반체별 저장·운송 기술 성숙도 59
〈표1-11〉 재질별 수소저장 압력용기 종류 60
〈표1-12〉 수소 운송 방식 분류 63
〈표1-13〉 수소 튜브트레일러 유형 비교 65
〈표1-14〉 연료전지 기술 분류 79
〈표1-15〉 연료전지 구성요소 80
〈표1-16〉 연료전지 분리판 소재별 장단점 81
〈표1-17〉 전해질 종류에 따른 연료전지 분류 87
〈표1-18〉 연료전지 종류별 응용제품 87
〈표1-19〉 연료전지 기술별 장단점 88
〈표1-20〉 연료전지의 특징 94
〈표1-21〉 상용 및 신흥 연료전지 97
〈표1-22〉 연료전지 산업 특징 99
〈표1-23〉 연료전지 분야 산업연관구조 99
〈표1-24〉 국가별 연료전지 로드맵 및 주요 내용 100
〈표1-25〉 국가별 주요 기술개발 프로그램 101
〈표1-26〉 연료전지 종류별 R&D 투자규모 103
〈표1-27〉 친환경차 종류와 특징 106
〈표1-28〉 일반 전기자동차 VS 수소자동차 비교 109
〈표1-29〉 차종별 연간 오염물질 배출량 비교 112
〈표1-30〉 국내 수소자동차 가치사슬 116
〈표1-31〉 2022년 1분기 수소연료전지차 판매대수 118
〈표1-32〉 연간 누적 전 세계 수소자동차 판매대수 119
〈표1-33〉 수소연료전지자동차 시장 전망 122
〈표1-34〉 구동용 연료전지 시장 전망 123
〈표1-35〉 국내 친환경차 등록(누적) 추이 125
〈표1-36〉 대형 및 중소형 선박의 발전소요 용량 현황 129
〈표1-37〉 울산광역시 수소연료전지 선박 실증사업 목표 137
〈표1-38〉 연료전지지게차와 배터리지게차의 연간소유비용 비교 153
〈표1-39〉 연료전지 종류와 특징 158
〈표1-40〉 국내 연료전지 설비용량 및 전력거래량 추이 168
〈표1-41〉 국내 지자체별 수소연료전지 발전소 추진 현황 171
〈표1-42〉 PEMFC Stack의 주요 구성부품 173
〈표1-43〉 수소연료전지 스택 및 구성부품 174
〈표1-44〉 고체산화물 연료전지 구성요소의 요구조건 180
〈표1-45〉 퓨얼셀 MCFC 연료전지 특징 189
〈표1-46〉 퓨얼셀 MCFC 연료전지 구성 190
〈표1-47〉 퓨얼셀 2.5MW MCFC 사양 191
〈표1-48〉 MCFC 발전시스템의 부대설비 192
〈표1-49〉 MCFC 유틸리티 소모량 및 배관연계지점에서의 공급조건 192
〈표1-50〉 포스코에너지 MCFC 연료전지 발전설비 구축 현황 194
〈표1-51〉 두산퓨얼셀 PAFC 연료전지 특징 196
〈표1-52〉 두산퓨얼셀 PAFC 연료전지 시스템 구성 196
〈표1-53〉 두산퓨얼셀 440kW급 PAFC 사양 197
〈표1-54〉 두산 PAFC 연료전지 발전설비 구축 현황 199

Ⅱ. 국내외 연료전지 시장 및 정책 동향 203
〈표2-1〉 전 세계 연료전지 시스템 시장 전망 203
〈표2-2〉 연료전지 주목분야 시장(FCV) 204
〈표2-3〉 연료전지 주목분야 시장(FC트럭·버스용) 205
〈표2-4〉 전 세계 연료전지 스택 시장 전망 207
〈표2-5〉 미국 수소경제 주기별 시장 규모 214
〈표2-6〉 북미 국가별 수소 생산시장 규모 전망 214
〈표2-7〉 주요 국가별 천연가스 생산·소비량 비중(’20년) 215
〈표2-8〉 북미 국가별 수소 저장시장 규모 전망 215
〈표2-9〉 미국의 주요 연료전지 생산업체 217
〈표2-10〉 FCHEA(Fuel Cell and Hydrogen Energy Association) 참여기업 220
〈표2-11〉 수소 사용 신규 분야 223
〈표2-12〉 DOE의 단계별 수소에너지 현황과 R&D 중점 추진 분야 225
〈표2-13〉 아시아 주요국 수소 생산시장 규모 전망 227
〈표2-14〉 주요 국가별 석탄 생산·소비량 비중(’20년) 227
〈표2-15〉 아시아 주요국 수소 저장시장 규모 229
〈표2-16〉 중국 지역별 연료전지 산업 특징과 대표 기업 231
〈표2-17〉 중국의 연료전지·수소저장시스템 가격 하락 전망(상용차 기준) 232
〈표2-18〉 중국 연료전지 시장 주요 기업 비교 234
〈표2-19〉 수소에너지 사용 부문별 시범사업(2021~2025년) 238
〈표2-20〉 부문별 수소 안전관리 관련 문제 242
〈표2-21〉 중국의 수소 공급시스템 발전 단계 244
〈표2-22〉 중국의 부문별 수소이용 전망 244
〈표2-23〉 중국의 2050년 주요 수소지표 목표 245
〈표2-24〉 일본 수소 관련 시장 전망 246
〈표2-25〉 일본 수소연료(수소가스) 시장 전망 246
〈표2-26〉 일본 차량용 연료전지 스택 시장 전망 247
〈표2-27〉 독일 수소경제 주기별 시장 규모 271
〈표2-28〉 EU 주요국 수소 생산시장 규모 전망 272
〈표2-29〉 EU 주요국 수소 저장시장 규모 전망 272
〈표2-30〉 수소 관련 IPCEI 프로젝트 분류 275
〈표2-31〉 독일 국가 수소전략 액션 플랜 282
〈표2-32〉 영국 천연가스의 최종에너지 소비(2018) 288
〈표2-33〉 영국의 2020 국가 그리드 미래 에너지 시나리오의 주요 특징 289
〈표2-34〉 영국 넷제로 전략을 통한 투자액 및 예상 일자리 창출 효과 296
〈표2-35〉 영국 수소전략 로드맵 298
〈표2-36〉 2020년대 영국 수소 공급망 개발 내용 302
〈표2-37〉 프랑스 부문별 천연가스의 최종에너지 소비(2018) 308
〈표2-38〉 프랑스 국가수소위원회 목표별 성과 분석 내용(1차 회의) 322
〈표2-39〉 호주 수소경제 주기별 시장 규모 323
〈표2-40〉 호주 수소 저장시장 규모 전망 325
〈표2-41〉 2050년 글로벌 수소 수요 및 호주 공급량 전망 330
〈표2-42〉 국내 고정형 연료전지 용도별 누적 보급용량 337
〈표2-43〉 2022년 국내 수소 분야 신규 기술개발 지원 규모 343
〈표2-44〉 제1차 수소경제 이행 기본계획 비전 및 추진전략 346
〈표2-45〉 수소충전기 사업 모델 350
〈표2-46〉 2050 탄소중립 시나리오 최종(안) 총괄표 359
〈표2-47〉 시나리오상 전원별 발전량 및 온실가스 배출량 360
〈표2-48〉 도로 부문의 A, B안 내용 비교 365
〈표2-49〉 2050 탄소중립 시나리오별 수소공급방식 369
〈표2-50〉 신재생에너지법상 수소연료전지 보급제도 내용 373
〈표2-51〉 HPS 시장 도입 및 HPS 확대 방안 376

Ⅲ. 연료전지 기술 특허 동향 및 기술로드맵, 연구개발테마 379
〈표3-1〉 승용차용 100kW 연료전지시스템 기술적용 전략 379
〈표3-2〉 상용차용 200kW 연료전지시스템 기술적용 전략 386
〈표3-3〉 건설기계의 지게차용 10kW 연료전지시스템 기술적용 전략 398
〈표3-4〉 수소 연료전지시스템 분야 핵심기술 467
〈표3-5〉 수소 연료전지시스템 분야 핵심기술 연구목표 468
〈표3-6〉 고효율 수소생산시스템 분야 핵심기술 469
〈표3-7〉 고효율 수소생산시스템 분야 핵심기술 연구목표 471
〈표3-8〉 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 분야 핵심기술 472
〈표3-9〉 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 분야 핵심기술 연구목표 473

Ⅳ. 연료전지 핵심 플레이어 사업동향과 전략 551
〈표4-1〉 Bloom Energy 프로필 551
〈표4-2〉 FuelCell Energy, Inc. 프로필 555
〈표4-3〉 Cummins Inc. 프로필 557
〈표4-4〉 Plug Power 프로필 560
〈표4-5〉 Ballard Power Systems Inc. 프로필 563
〈표4-6〉 Ceres Power 프로필 566
〈표4-7〉 SOLIDpower S.p.A. 프로필 568
〈표4-8〉 Aisin Corporation 프로필 571
〈표4-9〉 Panasonic Corp 프로필 574
〈표4-10〉 Toshiba Corp 프로필 577
〈표4-11〉 Toyota Motor Corp 프로필 580
〈표4-12〉 Daimler AG 프로필 583
〈표4-13〉 Bayerische Motoren Werke AG 프로필 585
〈표4-14〉 General Motors 프로필 587
〈표4-15〉 Renault S.A. 프로필 590
〈표4-16〉 Air Products and Chemicals, Inc. 프로필 592
〈표4-17〉 Linde plc 프로필 594
〈표4-18〉 Siemens AG 프로필 597
〈표4-19〉 Air Liquide SA 프로필 599
〈표4-20〉 TotalEnergies 프로필 601
〈표4-21〉 Iwatani Corporation 프로필 603
〈표4-22〉 두산퓨얼셀 주식회사 프로필 605
〈표4-23〉 동아화성주식회사 프로필 608
〈표4-24〉 주식회사 상아프론테크 프로필 611
〈표4-25〉 비나텍 주식회사 프로필 613
〈표4-26〉 에스퓨얼셀(주) 프로필 615
〈표4-27〉 주식회사 미코 프로필 618
〈표4-28〉 SK에코플랜트 프로필 620
〈표4-29〉 범한퓨얼셀(주) 프로필 623
〈표4-30〉 STX에너지솔루션 주식회사 프로필 626
〈표4-31〉 ㈜에프씨아이 프로필 629
〈표4-32〉 현대자동차 주식회사 프로필 632
〈표4-33〉 포스코홀딩스 주식회사 프로필 636
〈표4-34〉 두산에너빌리티 프로필 639
〈표4-35〉 롯데케미칼 주식회사 프로필 641
〈표4-36〉 한화솔루션주식회사 프로필 644
〈표4-37〉 에스케이이엔에스(주) 프로필 647
〈표4-38〉 효성중공업 주식회사 프로필 650
〈표4-39〉 ㈜덕양 프로필 653
〈표4-40〉 제이엔케이히터주식회사 프로필 655

그림 목차

Ⅰ. 수소경제와 연료전지 활용 동향 29
〈그림1-1〉 영국 수소 로드맵 39
〈그림1-2〉 칠레 재생에너지 전력 단가 40
〈그림1-3〉 글로벌 수소 수요전망 및 수소 수요처 42
〈그림1-4〉 2050년 글로벌 수소 수요 전망 42
〈그림1-5〉 글로벌 수소 생산량 시장 규모 및 전망 43
〈그림1-6〉 세계 청정 수소 생산 시장 45
〈그림1-7〉 2020~2050 시기별 생산 방식에 따른 글로벌 수소 생산 46
〈그림1-8〉 주요 국가별 2030년 LCOH 전망 46
〈그림1-9〉 2050년 국내 수소 수요 전망 47
〈그림1-10〉 국내 수소 시장 규모 및 전망 47
〈그림1-11〉 수소경제 밸류체인 49
〈그림1-12〉 AEM(Anion Exchange Membrane)원리 개념도 52
〈그림1-13〉 친환경 융복합 전지 개념도 53
〈그림1-14〉 바닷물 전기분해 부유형 수소 연료 생산 장치 및 가정용 수소 생산기 54
〈그림1-15〉 수소유형별 탄소중립 및 생산비용 측면 평가 57
〈그림1-16〉 전세계 녹색 수소 시장 규모 전망 58
〈그림1-17〉 수소 저장 방식 및 운송 방안 64
〈그림1-18〉 수소충전 유형 67
〈그림1-19〉 이동식 수소 충전소 개념도 69
〈그림1-20〉 국내 승용차 및 상용차 수소 사용량 예상치 73
〈그림1-21〉 친환경 연료별 상대적 경제성 및 온실가스 감축 잠재량 74
〈그림1-22〉 글로벌 연료전지 시장의 제품별 시장 규모 및 전망 76
〈그림1-23〉 연료전지 시스템 구성 78
〈그림1-24〉 연료전지 발전원리 80
〈그림1-25〉 PEMFC 분리판 81
〈그림1-26〉 알칼리 연료전지 83
〈그림1-27〉 인산형 연료전지 83
〈그림1-28〉 용융탄산염 연료전지 84
〈그림1-29〉 고체 산화물 연료전지 85
〈그림1-30〉 고분자 전해질 연료전지 86
〈그림1-31〉 직접 메탄올 연료전지 86
〈그림1-32〉 연료전지 응용분야 88
〈그림1-33〉 연료전지 기술: 기술성숙도 분석 (2019년 기준) 98
〈그림1-34〉 연료전지 정부 R&D 투자현황 101
〈그림1-35〉 부처별 연료전지 R&D 투자비중 102
〈그림1-36〉 연구개발단계별 연료전지 R&D 투자비중 102
〈그림1-37〉 수행주체별 연료전지 R&D 투자비중 103
〈그림1-38〉 연료전지 종류별 R&D 투자현황 103
〈그림1-39〉 수소자동차와 수소연료전지 구조 105
〈그림1-40〉 수소자동차 개요 및 동작원리 107
〈그림1-41〉 연료종류별 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리 108
〈그림1-42〉 대형차 분야 전기자동차 VS 수소자동차 비교 109
〈그림1-43〉 차종별 수소전기차와 전기차 적용가능성 110
〈그림1-44〉 도로수송수단 전기화를 위한 수소전기차와 전기차 영역 111
〈그림1-45〉 수소전기차 유형별 구조 111
〈그림1-46〉 차종별 전 생애주기 온실가스 배출량 비교 113
〈그림1-47〉 내연기관차와 수소전기차 단위 투자비용 격차 전망 114
〈그림1-48〉 수소자동차 가치사슬 115
〈그림1-49〉 국내 수소자동차 가치사슬 117
〈그림1-50〉 글로벌 수소자동차 시장 전망(Marklines) 120
〈그림1-51〉 글로벌 탄소중립을 위한 전기차·수소차 비중(누적기준) 120
〈그림1-52〉 글로벌 수소자동차 시장 전망(H2 RESEARCH) 121
〈그림1-53〉 글로벌 수소자동차 시장 전망(BloombergNEF) 121
〈그림1-54〉 세계 수소연료전지자동차 시장 규모 추이 및 전망 124
〈그림1-55〉 글로벌 운송용 수소연료전지 스택 시장 전망 124
〈그림1-56〉 국내 친환경차 누적 등록 대수 125
〈그림1-57〉 전체 수소차 시장 중 국내 비중 126
〈그림1-58〉 국내 수소자동차 시장 전망 126
〈그림1-59〉 수소연료전지선박 구성 127
〈그림1-60〉 단위무게 및 단위체적당 에너지원별 에너지 효율 129
〈그림1-61〉 노르웨이 Havyard에서 개발하는 대형선박용 수소연료전지 추진시스템 132
〈그림1-62〉 수소연료전지 철도 차량 138
〈그림1-63〉 현대로템 수소트램 컨셉카 143
〈그림1-64〉 시장 구분에 따른 선적된 연료전지 용량 151
〈그림1-65〉 연료전지지게차 판매대수 151
〈그림1-66〉 연료전지지게차 글로벌 공급망 152
〈그림1-67〉 발전원별 효율성 차이 159
〈그림1-68〉 연료전지 설치비 및 발전단가 시나리오 161
〈그림1-69〉 글로벌 발전용 연료전지 시장 전망 162
〈그림1-70〉 글로벌 고정식 연료전지 출하량 162
〈그림1-71〉 MW당 고정식 연료전지 설치 비용 163
〈그림1-72〉 일본 에너팜 보급 및 시스템 단가 현황 165
〈그림1-73〉 일본 에너팜 제조사 연간 판매대수 현황 165
〈그림1-74〉 국내 연료전지 발전설비 용량 166
〈그림1-75〉 두산퓨얼셀 국내 발전용 연료전지 시장 점유율 167
〈그림1-76〉 PEMFC의 구성 172
〈그림1-77〉 고체산화물 연료전지의 원리 180
〈그림1-78〉 DOE의 SOFC 프로그램 기술 발전 182
〈그림1-79〉 퓨얼셀 2.5MW급 MCFC Type 연료전지 190
〈그림1-80〉 MCFC 2.5MW의 배치요건 190
〈그림1-81〉 두산퓨얼셀 PAFC 연료전지장치 시스템 197

Ⅱ. 국내외 연료전지 시장 및 정책 동향 203
〈그림2-1〉 글로벌 연료전지 시장 전망 206
〈그림2-2〉 연료전지 시장 규모 및 전망 206
〈그림2-3〉 제품별 연료전지 시장 규모 및 전망 207
〈그림2-4〉 제품별 연료전지 생산 규모 및 전망 208
〈그림2-5〉 용도별 연료전지 시장 규모 및 전망 209
〈그림2-6〉 용도별 연료전지 생산 규모 및 전망 209
〈그림2-7〉 지역별 연료전지 시장 규모 및 전망 210
〈그림2-8〉 분야별 연료전지 기업 시장 점유 현황 211
〈그림2-9〉 글로벌 고정식 연료전지 출하량 및 설치비용 217
〈그림2-10〉 미국 청정수소 관련 프로젝트 현황 및 그린수소 생산설비 누적 용량 221
〈그림2-11〉 미국 수소생산 시 배출량에 따른 세제혜택 및 LCOH2 전망 222
〈그림2-12〉 미국 재생에너지 LCOE 전망 및 수전해 설비 CAPEX 전망 222
〈그림2-13〉 미국 지역별 수소 LCOH2 223
〈그림2-14〉 미국 전통적 수소 수요처 사용량 및 수소 수요 잠재량 전망 224
〈그림2-15〉 수소저장 잠재 장소 225
〈그림2-16〉 미국 수소 이용 로드맵 226
〈그림2-17〉 국가별 석유화학 시설 규모 현황 228
〈그림2-18〉 일본 에네팜 누적 보급 대수 추이 249
〈그림2-19〉 일본의 수소산업 성장전략 로드맵 253
〈그림2-20〉 일본의 암모니아산업 성장전략 로드맵 255
〈그림2-21〉 글로벌 P2G 프로젝트 현황(2019년 9월 기준) 272
〈그림2-22〉 기존 가스 파이프라인 및 수소 운송 네트워크 예상도 273
〈그림2-23〉 독일 수소 연료 보급소 설치 현황 및 수소 수요량 274
〈그림2-24〉 독일 국가수소전략 거버넌스 조직 280
〈그림2-25〉 영국의 시나리오별 총 수소 수요 289
〈그림2-26〉 영국 시나리오 및 부문별 수소 수요 290
〈그림2-27〉 영국 기업 개발 수소 보일러 293
〈그림2-28〉 영국 산업 탈탄소화 전략 로드맵 306
〈그림2-29〉 프랑스 난방부문 에너지원별 에너지소비 311
〈그림2-30〉 프랑스 생산기술별 수소생산 현황 312
〈그림2-31〉 프랑스 내 저탄소 수소 시장 전망 314
〈그림2-32〉 호주 그레이·블루수소(가스, CCS) 생산 유망지역 324
〈그림2-33〉 호주 풍력·태양력 발전 그린수소 생산 유망지역 324
〈그림2-34〉 호주 기체수소·CO2 저장시설 전망 및 가스 파이프라인 현황 325
〈그림2-35〉 호주 스타트업 H2X 수소차 모델 가상도 326
〈그림2-36〉 국내 연료전지 시장 규모 및 전망 334
〈그림2-37〉 국내 연료전지 시장 규모 335
〈그림2-38〉 국내 연료전지 제품별 생산 규모 및 전망 335
〈그림2-39〉 국내 연료전지 용도별 시장 규모 및 전망 336
〈그림2-40〉 국내 연료전지 기반 수소 수요 전망 336
〈그림2-41〉 국내 고정형 연료전지 시장 전망 337
〈그림2-42〉 국내 발전용 연료전지 지역별 공급 현황 338
〈그림2-43〉 국내 발전용 연료전지 누적 설치용량 전망 338
〈그림2-44〉 제1차 수소경제 이행 기본계획 주요 이정표 347
〈그림2-45〉 융복합 충전모델 개념도 351
〈그림2-46〉 수소자동차 성능 개선 목표 353
〈그림2-47〉 HPS 시장 도입 기본 방향 375

Ⅲ. 연료전지 기술 특허 동향 및 기술로드맵, 연구개발테마 379
〈그림3-1〉 수소연료전지 추진선박 개념 409
〈그림3-2〉 연료전지기반 전기추진 선박 개념도 411
〈그림3-3〉 선박으로 수소 벙커링 방법(예) 414
〈그림3-4〉 조달청 나라장터 등록 드론 용도별 구매수요 417
〈그림3-5〉 저장 방법별 수소 저장시스템 기술 수준 420
〈그림3-6〉 복합진공단열 액화수소 저장탱크 421
〈그림3-7〉 대표적 민항기 최대출력 및 요구에너지 424
〈그림3-8〉 수소연료전지 기반 UAM 425
〈그림3-9〉 발전용 SOFC 시스템의 구성도 428
〈그림3-10〉 청정수소 기반 고효율 열병합 시스템 구성도 431
〈그림3-11〉 시스템 고효율화를 위한 BOP 및 시스템 기술 434
〈그림3-12〉 차세대 전력망 대응을 위한 연료전지 전력변환 핵심 기술 436
〈그림3-13〉 전력변동 고응답성 연료전지 발전 시스템 개략도 439
〈그림3-14〉 수소 이용 연료전지 가동률 극대화를 위한 삼중 열병합 시스템 기술 441
〈그림3-15〉 예지 및 건전성 관리 기반 강건 연료전지 시스템 444
〈그림3-16〉 연료전지 제조 산업분야 전주기 탄소중립 영향 평가 448
〈그림3-17〉 연료전지 산업의 CCUS 개념도 451
〈그림3-18〉 이산화탄소 이용 및 농축/포집을 위한 연료전지 시스템 예시 452
〈그림3-19〉 암모니아 적용 연료전지 시스템 454
〈그림3-20〉 수소 연료전지시스템 연도별 출원동향 458
〈그림3-21〉 국가별 출원현황 459
〈그림3-22〉 수소 연료전지시스템 주요출원인 460
〈그림3-23〉 고효율 수소생산시스템 연도별 출원동향 461
〈그림3-24〉 국가별 출원현황 462
〈그림3-25〉 고효율 수소생산시스템 주요출원인 463
〈그림3-26〉 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 연도별 출원동향 464
〈그림3-27〉 국가별 출원현황 465
〈그림3-28〉 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 주요출원인 466
〈그림3-29〉 수소 연료전지시스템 분야 중기 기술개발 로드맵 467
〈그림3-30〉 고효율 수소생산시스템 분야 중기 기술개발 로드맵 470
〈그림3-31〉 연료전지 폐열을 활용한 수소생산 및 온실가스 감축 분야 중기 기술개발 로드맵 472

Ⅳ. 연료전지 핵심 플레이어 사업동향과 전략 551
〈그림4-1〉 블룸에너지 수전해 설비 블룸 전해조 552
〈그림4-2〉 두산밥캣-SKE&S·플러그파워 합작법인 개발 수소지게차 콘셉트 디자인 562
〈그림4-3〉 솔리드파워 BlueGEN BG-15 569
〈그림4-4〉 아이신 신형 에너팜 타입S 572
〈그림4-5〉 하나의 유닛으로 구성된 파나소닉 출력 700W 순수소형 연료전지 576
〈그림4-6〉 도야마에 설치된 수소연료전지자동차 충전용 H2One 스테이션 유닛 578
〈그림4-7〉 H2One 멀티 스테이션의 재생에너지 활용 방안 579
〈그림4-8〉 도요타 휴대용 수소 카트리지 프로토 타입 581
〈그림4-9〉 린데 액화수소 저장탱크 시설 596
〈그림4-10〉 제이엔케이히터 수소추출기 시스템 구성도 656