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정부는 2020년 12월 에너지전환 가속화와 고탄소 산업구조 혁신 등의 내용을 담은 ‘2050년 탄소중립 추진전략’을 발표하였다. 여기서 탄소중립의 핵심으로 ‘수소에너지원’을 꼽고 저렴하고 안정적인 공급체계를 구축하겠다고 밝혔다. 수소경제 글로벌 CEO 협의체인 ‘수소위원회’는 2050년이면 세계 수소 소비량이 5억 4600만t에 이를 것으로 추산하였다. 이는 132억 6천만배럴의 석유를 대체하는 규모로, 전 세계 에너지 수요의 20%에 육박한다. 세계 각국에서는 수소 관련 투자가 집중되고 있는데 2018~20년 동안에는 연평균 $15억이 투자되었고, IEA 추정에 따르면 2019~40년에는 연평균 $380억, 2041~70년에는 연평균 $1,810억의 투자가 진행될 것으로 예상하였다.

  정부는 2019년 ‘수소경제 활성화 로드맵’ 발표 이후 수소차 분야 2019~2020년 글로벌 판매 1위 유지, 수소충전소분야 세계 최다 구축, 수소연료전지분야 세계 보급량의 43%인 발전 시장조성 등 다양한 성과를 이뤄냈다고 평가하였다. 그러나 국내의 수소연료전지 기술은 세계적인 수준이지만 수소충전소, 수소 저장·운송 기술은 여전히 열악하다는 평가를 받는다. 수소충전 관련 부품만 해도 국산화율은 40%에 머무는 것으로 알려졌다. 이에 2020년 산업부는 에너지 기술개발에 전년대비 19.1%가 증가한 1조 1326억원을 투입하고 이중 2142억원을 상반기 신규과제에 투자, 수소경제 활성화를 위해 수소·연료전지에 대한 투자도 822억에서 1258억으로 대폭 확대하기로 하였다.

  이에 본원 R&D정보센터에서는 국내 수소에너지 연구 기술개발의 현주소를 조명하고 향후 개발 방향과 사업전략을 제시하고 글로벌 시장 선점을 위한 경쟁력 강화에 도움이 되고자, 관련기관들의 정보자료를 토대로 분석 정리하여 「수소경제 활성화 추진전략 로드맵-생산·저장·이동·발전산업·안전·환경」을 발간하였다. 본서는 6장으로 구성되었으며, 수소경제와 산업생태계, 수소 생산·저장·이동·활용(수송/발전/산업)·안전·환경·인프라 관련 연구개발동향과 국가별 추진현황을 다루었다. 본서가 학계･연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

제 1장 글로벌 수소경제 전략과 수소산업 생태계 현황

1. 재생에너지와 수소경제

1) 수소 에너지

2) 수소경제 생태계

(1) 생산

(2) 유통

(3) 활용

3) 수소경제 전망과 한국의 위상

2. 주요국의 수소경제 정책 동향

1) 국내

(1) 국내 수소경제 추진 추이

(2) 수소 기술개발 로드맵

가. 추진개요

나. 추진경과

다. 기술분류체계 정립

라. 환경분석

마. 분야별 이슈 및 핵심기술 개발 전략

A) 수소 생산

B) 수소 저장・운송

C) 수소 활용(수송수단)

D) 수소 활용(발전・산업)

E) 수소 전 주기 안전・환경・인프라

2) 유럽연합(EU)

(1) 재생에너지 비중

(2) EU 수소전략

3) 독일

(1) 독일 수소전략

(2) 예산 및 투자지원 계획

4) 영국

5) 일본

6) 미국

7) 중국

8) 호주

3. 수소산업 구조 및 생태계 현황

1) 국내외 수소 시장동향

(1) 국외 시장동향

가. 연료전지 시장

나. 수송(Mobility)시장

다. 수소의 저장운송시스템 시장

(2) 국내 시장동향

2) 국내 수소산업 생태계

(1) 국내 수소산업 구조와 주요 특징

(2) 한국 수소산업의 생태계 분석 방법론

(3) 한국 수소산업의 생태계 분석

가. 한국 수소산업 생태계 평가

A) 산업혁신자원 및 혁신활동 평가

B) 수소산업의 경쟁력 수준

나. 한국 수소산업 정책 평가

A) 산업혁신 활동에 대한 지원

B) 산업혁신 자원에 대한 지원

C) 성장기반 지원에 대한 평가

3) 수소산업의 생태계 분야별 현황 분석

(1) 수소 공급 부문 : 생산

가. 기업구조 및 특징

나. 국내 수소 수급 현황

(2) 수소 공급 부문 : 저장 및 운송

(3) 수소 수요 부문 : 수소모빌리티

가. 산업구조 및 추진 현황

A) 수소자동차

B) 수소선박

C) 수소드론

D) 기타 분야

나. 산업생태계 현황 및 경쟁력 수준

(4) 수소 충전

가. 수소충전소 보급 현황

나. 국내의 수소 충전 분야 현황

(5) 수소 수요 부문 : 수소연료전지

가. 국내 밸류체인별 현황

A) 주택·건물용 및 수송용 PEFC(고분자전해질연료전지)

B) 주택·건물용 및 발전용 SOFC(고체산화물연료전지)

C) 발전용 MCFC(용융탄산염연료전지)

나. 국내기업의 기술개발 현황

A) 건물용 연료전지

B) 수송용 및 발전용 연료전지

다. 국내 연료전지 투자 및 보급 현황

A) 건물용 연료전지

B) 수송용 연료전지

C) 발전용 연료전지

4. 국내외 수소관련 R&D 투자동향

1) 국외 R&D 투자 동향

(1) 미국

(2) 일본

2) 국내 R&D 투자 동향

(1) 수소생산 기술분야

(2) 수소 저장·운송 기술분야

(3) 수소활용(수송) 기술분야

(4) 수소활용(발전) 기술분야

(5) 수소안전·환경·인프라 기술분야

5. 국내외 수소기술 특허논문 동향

1) 특허동향

(1) 특허동향 분석 방법론

(2) 분석결과

가. 총괄 특허동향

나. 기술분야별 특허동향

다. 출원인 국가별 특허동향

A) 한국

B) 중국

C) 일본

D) 미국

E) EU

라. 기술분야별 특허 성숙도

2) 논문동향

(1) 수소생산기술 논문동향

(2) 수소저장 및 이송기술 논문동향

(3) 수소이용 발전기술 논문동향

(4) 수소 인프라 안전, 표준기술 논문동향

제 2장 수소 생산/저장/이동 관련 주요기술 동향

1. 수소 생산기술 주요동향

1) 수소 생산기술

(1) 촉매 개발

(2) 기기 및 장치 개발

(3) 기술 및 공정 향상

2) 국내외 기술동향

(1) 해외 기술동향

가. 연료이용 수소생산기술

나. 바이오매스 및 폐자원 이용 수소생산기술

다. 물분해(수전해) 수소생산기술

A) 알칼라인 수전해

B) 고분자전해질 수전해

C) 고체산화물 수전해

D) 광분해

E) 열분해

F) 초고온가스로

(2) 국내 기술동향

가. 연료이용 수소생산기술

나. 바이오매스 및 폐자원 이용 수소생산기술

다. 수전해

3) 수소생산 산업동향

(1) 그린수소의 생산단가 하락

(2) 글로벌 산업동향

가. 개질 수소

나. 수전해

(3) 국내 산업동향

가. 개질 수소

나. 수전해

(4) 고효율 수소생산 시스템 시장 분석

가. 세계 시장

나. 국내 시장

4) 수소생산 관련 특허기술 동향

(1) 고효율 수소생산 시스템 특허동향

가. 연도별 출원동향

나. 국가별 출원현황

다. 주요 출원인 분석

(2) 그린 수소 생산 물분해 촉매 분야 특허 출원동향

2. 수송 저장 및 운송기술 주요동향

1) 에너지의 효율적 활용도 제고

2) 수소저장 및 운송기술 개발동향

(1) 물리적 수소저장기술

가. 해외

나. 국내

(2) 화학적 수소저장기술

가. 해외

나. 국내

(3) 액화수소(LH₂) 저장탱크 기술 및 안전기준 개발

가. 초저온 저장 탱크 기술

나. LH₂ 저장 탱크의 요구 조건

다. 대형 LH₂ 저장 탱크의 기술 개발 현황

라. LH₂ 저장 탱크 관련 안전 기준

(4) 수소전기차용 수소저장용기 기술동향

가. 수소 저장용기

A) 압축수소 저장용기

B) 액화수소 저장용기

나. 국내외 기술동향

다. 비정형 수소저장용기 기술동향

A) 개요

B) 플랫폼 공용화와 수소저장용기

라. 수소저장용기 생산기술

A) 필라멘트 와인딩 (Filament Winding)

B) 블레이딩(Braiding)

(5) 중소형 수소액화저장시스템 관련 기술 동향

가. 기술개발 이슈

A) 액체수소 충전용 디스펜스

B) 액체수소용 방폭형 극저온 온도센서

C) 액체수소용 Flowmeter 개발

D) 액체수소용 극저온 유체 레벨게이지 개발

E) 액체수소용 극저온 밸브 개발

나. 해외 플레이어 동향

A) LINDE

B) Air Liquide

C) Air Products and Chemicals

D) 가와사키중공업

다. 국내 플레이어 동향

A) ㈜패리티

B) 하이리움산업㈜

C) 효성

D) ㈜메타비스타

E)두산중공업

라. 시장 분석

A) 세계 시장

B) 국내 시장

(6) 국내 수소 저장∙운반 기술분야 특허출원 동향

3) 수소충전소 관련 주요동향

(1) 수소충전 인프라 산업 및 시장분석

가. 산업 분석

A) 수소 인프라 구축의 확대

B) 수소자동차와 수소충전소

C) 수소충전 규제혁신 드라이브

D) 정책적 지원 강화

나. 시장 분석

A) 세계 시장

B) 국내 시장

(2) 수소충전용 장비 및 부품 기술동향

가. 기술개발 이슈

A) 수소가스 압축기술 및 액화수소기술

B) 수소 충전용 장비/자재 개발(피팅류, 밸브류, 펌프류, 파이프 등)

C) 액체수소 저장탱크 개발

나. 해외 플레이어 동향

A) 독일 Linde

B) 일본 HONDA MOTOR

C) 일본 NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL

D) 일본 HITACHI

E) 프랑스 Air Liquide

다. 국내 플레이어 동향

A) 현대자동차

B) 효성

C) 엘지전자

D) GS칼텍스

(3) 수소충전 방식 표준화

(4) 수소충전소 기술개발

가. 모듈 기술

나. 수소 충전량 계측

다. 테스트 베드형 충전소

4) LPG-수소복합충전소 관련 연구동향

(1) LPG-수소복합충전소 운영데이터 모니터링 분석

가. 충전소 실증 개요

A) LPG-수소 복합충전소

B) 수소충전소 운영데이터 선정 및 수집

나. 모니터링 데이터 분석

A) 수소차 충전절차에 대한 압력 특성 분석

B) 외기온도에 따른 충전 특성 분석

다. 결론

(2) LPG 복합 이동식 수소충전소 안전성 분석 연구

가. 이동식 수소충전소 개요 및 동향

A) 이동식 수소충전소 정의

B) 이동식 수소충전소 해외 동향

나. 이동식 수소충전소 위험성 평가 및 분석

A) 정량적 위험성 평가를 위한 시설 개요

B) 누출 시나리오 검토

C) 위험성평가 결과

D) 위험성 평가 결과(빈도/피해영향/위험도/위험성 기여도)

다. 위험성 평가의 시사점

A) 이동식 수소충전소의 위험 요인

B) 위험요인별 위험도 평가 결과

라. 결론

(3) 수소충전 시 압력상승률이 표준충전프로토콜 중요변수에 미치는 영향

가. 수소충전 프로토콜

나. 개발된 시뮬레이션 프로그램

다. 압력상승률의 영향 평가

A) 자동차용기 온도상승에 대한 영향

B) 자동차용기 압력상승에 대한 영향

C) 충전가스 유속에 대한 영향

라. 결론

(4) 패키지형 수소충전소의 고장형태별 영향 분석

가. 연구 배경

나. 패키지형 수소충전소

다. 공정흐름 및 부품

라. 위험요소 도출 기법 및 기준

마. 세부부품별 위험요소 도출

바. 평가 결과

사. 결론

제 3장 수소활용 수송(운송)분야 기술 산업동향

1. 수소 수송분야 관련 주요동향

1) 수소 모빌리티 수소경제 선도

2) 해외 수소활용(교통·물류) 개발동향

(1) 육상용 운송수단

가. 수소차

나. 철도차량

다. 건설기계

(2) 해상용 운송수단

가. 유럽

나. 미국

다. 일본

(3) 항공용 운송수단

3) 국내 수소활용(교통·물류) 개발동향

(1) 육상용 운송수단

(2) 해상용 운송수단

(3) 항공용 운송수단

2. 수소자동차 기술개발 동향

1) 친환경 수소연료전지차

(1) 수소연료전지차 가치사슬

(2) 수소연료전지차의 생태계 구축을 위한 관련 정책

가. 일본

나. 중국

다. 유럽

라. 미국

마. 국내

2) 수소연료전지차 업계 환경분석

(1) 해외 동향

가. 일본/토요타

나. 일본/혼다

다. 독일/아우디

라. 독일/폭스바겐

마. 독일/메르세데스-벤츠

바. 미국/GM

(2) 국내 동향

가. 현대자동차

A) 현대자동차 연료 전지 시스템

나. 현대 모비스

다. 한온시스템

라. 뉴로스

마. 이엠코리아

바. 유니크

사. 일진다이아

3) 수소전기차 연료전지시스템 주요동향

(1) 수소 연료전지시스템

가. 정의

나. 필요성

다. 가치사슬

라. 용도별 분류

마. 기술별 분류

(2) 수소 연료전지시스템 시장분석

가. 세계 시장

나. 국내 시장

(3) 수소 연료전지시스템 특허동향

가. 수소 연료전지시스템

A) 연도별 출원동향

B) 국가별 출원현황

C) 주요 출원인 분석

나. 수소차 연료전지 출원동향

(4) 수소차 연료전지시스템 기술개발 동향

가. 국내 수소전기차 기술 동향

나. 국외 수소전기차 기술 동향

A) 미국

B) 유럽

C) 일본

D) 중국

4) 수소차 부품 국산화 관련 선행연구 및 특허분석

(1) 수소차 부품 국산화 관련 선행연구 사례

(2) 수소차 부품 국산화 특허동향

가. 연도별 출원동향

나. 국가별 출원현황

다. 주요 출원인 분석

라. 해외 주요출원인 주요 특허 분석

A) HONDA MOTOR

B) TOYOTA MOTOR

C) NISSAN MOTOR

마. 국내 주요출원인 주요 특허 분석

A) 현대자동차

B) 한온시스템

C) 현대모비스

3. 국내외 수소 상용차 기술개발 동향

1) 수소상용차

2) 수소승용차

3) 수소상용차 시장 및 산업전망

4) 수소상용차 기술 동향

(1) 유럽

(2) 미국

(3) 일본

(4) 중국

(5) 국내

4. 건설기계용 수소연료전지 시스템 성능평가 기술 표준화 논의

1) 건설기계용 연료전지 국제표준화

제 4장 국내외 수소연료전지 최신 연구개발 동향

1. 연료전지 산업 최신기술 동향

1) 수소 연료전지

(1) 작동 원리와 특징

(2) 종류별 분류

가. PAFC(인산형 연료전지- Phosphoric Acid Fuel Cell)

나. SOFC(고체산화물형 연료전지- Solid Oxide Fuel Cell)

다. PEMFC(고체고분자형 연료전지- Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 

2) 수소 연료전지 산업동향

(1) 수소 연료전지 기술개발 로드맵

(2) 2019년 수소 연료전지(수소차, 발전용·자가용 연료전지) 보급실적

(3) 글로벌 친환경 바람과 해외진출 가능성

3) 국내 연료전지 분야 연구동향

(1) 연구 배경

(2) 분석대상 및 기술분류

가. 분석대상 및 범위

나. 기술 분류

(3) 분석 결과

가. 연료전지 전극 소재 분야 연구동향

나. 연료전지 전해질 막 분야 연구동향

A) 불안정성 개선 대체 막 개발

B) 성능 향상

다. 연료전지 분리판 및 스택분야 연구동향

라. 연료전지 시스템 분야 연구동향

마. 연료전지 시스템 BOP 분야 연구동향

바. 연료전지 진단분석 분야 연구동향

4) 고체산화물 연료전지 분야 최신연구 동향

(1) 고체산화물 연료전지 기술개발

가. 연구 배경

나. 고체산화물 연료전지 기본원리

다. 고체산화물 연료전지 소재 종류

A) 양극

B) 음극

C) 전해질

D) 연결재

라. 고체산화물 연료전지 연구 동향

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

D) 국내

(2) 고체산화물 연료전지 연료극 및 전해질 미세구조 최적화

가. 연구 배경

나. 실험 방법

A) 연료극 지지체 제작

B) 단위전지 제작

C) 미세구조 및 성능 분석

다. 결과 및 고찰

A) NiO-YSZ 연료극 지지체 미세구조 특성 분석

B) YSZ 전해질 미세구조 분석

C) 단위전지 성능 분석

라. 결론

(3) 고성능 고체산화물 연료전지를 위한 이중층 전해질 기술

가. 고체 전해질의 특징과 종류

A) 지르코니아 계열

B) 세리아 계열

C) 비스무스 계열

D) 란타넘-갈레이트 계열

나. 이중층 전해질 기술

A) 지르코니아/세리아 이중층 전해질

B) 세리아/비스무스 이중층 전해질

C) 지르코니아/비스무스 이중층 전해질

D) 세리아/란타넘-갈레이트 이중층 전해질

다. 결론

(4) 양방향 세라믹연료전지의 기술개발 동향

가. 고온수전해(SOEC)와 탄소중립을 위한 양방향 세라믹연료전지 기술

나. 양방향 세라믹 연료전지 기술의 우주 개척시대 활용

다. 고효율 양방향 세라믹 연료전지의 주요 소재·부품 기술

A) ESC & ACS: 전해질 두께에 따른 제품 기술

B) 양방향 세라믹 연료전지를 위한 고신뢰성 세라믹 전극 소재기술

C) 단위전지/스택 제조 기술의 고도화 및 자동화 기술

라. 국내외 SOFC 산업 기술 동향

5) 고분자 전해질막 연료전지 분야 최신연구 동향

(1) 탄화수소계 기반 가교 전해질 막의 연구동향

가. 탄화수소계 기반 가교 전해질 막

A) 이온교환 작용기 간의 화학 반응을 통해 제조된 가교 전해질 막

B) 고분자 주쇄에 도입된 작용기와 가교제의 화학 반응을 통해 제조된 가교 전해질 막

C) 고분자 말단기와 가교제의 화학 반응을 통해 제조된 가교 전해질 막

(2) 산소환원반응을 위한 비백금촉매의 활성에 대한 최신 연구동향

가. 연구 배경

나. 표면 개질

다. 비표면적 증가를 위한 연구

라. ORR활성 향상을 위한 그 밖의 연구

마. 결론

(3) 양성자 교환막 연료전지용 탄소 복합재료 분리판 개발

가. 연구개발 필요성

나. 시험

A) 시편 제작

B) 전기적 성능

C) 기계적 성능

D) 단위 셀 시험

다. 결과 및 토론

(4) 결론

2. 군용 휴대형 연료전지 기술개발 동향

1) 기술개발 필요성

2) 군용 휴대형 연료전지 개발 현황

(1) 국외 개발 현황

(2) 국내 개발 현황

3) 군용 휴대형 연료전지 발전 방안

(1) 군용 휴대형 연료전지 개발 시 고려요소

(2) 군용 휴대형 연료전지 발전방안

3. 수소연료전지 특허분석 및 국제표준

1) 세계 수소 연료전지 기술개발 특허분석

(1) 수소 연료전지 출원특허 분석

(2) 수소 연료전지 특허출원 동향

(3) 특허분석을 통한 수소 연료전지 기술 성장단계

(4) 수소 연료전지 세부기술별 특허출원 현황 분석

가. 수소 연료전지 세부기술별 국가별 역점기술 및 공백기술 분석

나. 수소 연료전지 세부기술별 특허점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석

(5) 수소 연료전지 특허 주요 출원인 분석

(6) 요약 및 시사점

2) ‘마이크로 연료전지 파워시스템’ IEC 국제표준 등록

제 5장 수소활용 발전·산업 분야 주요 개발동향

1. 수소활용 발전·산업 기술 주요동향

1) 발전 및 건물용 연료전지

2) 해외 수소활용(발전·산업) 기술개발 동향

(1) 고정형 연료전지 및 소재·부품

(2) 수소터빈

(3) 융·복합 발전

3) 국내 수소활용(발전·산업) 기술개발 동향

(1) 고정형 연료전지 및 소재·부품

4) 가정용/건물용 연료전지 관련 기술 산업동향

(1) 가정용 독립 연료전지-배터리 하이브리드 에너지 관리 기술 개발

가. 연료전지-배터리 하이브리드 시스템

나. 배터리 모델

다. 에너지 관리 전략

A) 기계상태법(state machine control, SMC)

B) 퍼지제어법(fuzzy logic control, FLC)

C) 하이브리드 제어법

라 시물레이션 및 실험 결과 고찰

마. 결론

(2) 건물용 연료전지 MEA 주요동향

가. 필요성

나. 가치사슬

다. 분류

A) 용도별 분류

B) 기타 분류 방법

라. 연료전지 MEA 연구동향

A) 최근 국산화 성공 사례

B) 관련 연구개발 추진 사례(NTIS)

마. 연료전지 MEA 기술 개발 이슈

바. 생태계 기술 동향

A) 해외 플레이어 동향

B) 국내 플레이어 동향

사. 해외 플레이어 특허 동향

A) 연도별 출원 동향

B) 국가별 출원 동향 (건수)

아. 해외 플레이어 특허 동향

A) 연도별 출원 동향

B) 국가별 출원 동향 (건수)

자. 전략제품 기술로드맵

A) 중소기업 기술개발 전략

B) 핵심기술 리스트

5) 연료전지를 활용한 새로운 발전유형

(1) 저생 미생물 연료전지(BMFC)

가. 연구 배경

나. 실험

다. 결과 및 고찰

A) 외부 저항 및 리드선 영향

B) 공기 공급

C) 온도 영향

D) 갯벌과 호수침전물

E) TOC 변화

라. 결론

(2) 해조류 바이오가스를 연료로 사용하는 SOFC를 이용한 삼중발전

가. 연구 배경

나. 삼중발전 모델링

A) 바이오가스 전처리

B) SOFC 시스템

C) 수소 생산

D) 유기 랭킨 사이클

다. 경제성 평가 모델링

라. 모사 및 경제성 분석 결과

A) 모사 결과

B) 경제성 분석 결과

마. 결론

2. 수소 가스터빈 분야 기술개발 및 특허동향

1) 수소혼소용 가스터빈 요소기술 및 국내외 기술개발 동향

(1) 서론

(2) 수소혼소용 가스터빈 기술

가. 수소연료 및 연소특성

나. 수소 공급 및 안전계통 설계

다. 수소혼소용 연소기 설계

라. 수소혼소 시험기술

마. 수소혼소 복합발전 영향성 평가기술

(3) 수소혼소용 가스터빈 기술개발 동향

가. 국내 기술개발 동향

나. 국외 기술개발 동향

A) 미국

B) 유럽

C) 일본

D) Kawasaki - Aachen 대학 공동 연구

(4) 결론

2) 수소 가스터빈 특허출원 동향

3. 연료전지 발전시스템 활용가능성

1) 연료전지 발전시스템 적용 철도 급전계통 연계방안

(1) 연구 배경

(2) 연료전지 발전시스템의 철도급전계통 연계 Topology 분석

가. 기본 topology

나. 기존 3상 인버터를 이용한 계통연계 시스템 topology

다. 단상 인버터를 추가 구성한 계통연계 시스템 topology

라. 기존 차량과 연계한 계통연계시스템 topology

마. DC 750[V] 계통연계 topology

(3) 연료전지 발전시스템 차량 계통연계 시뮬레이션

가. 연료전지 발전시스템 모델링

나. 승압형 컨버터 모델링

다. DC 750[V] 계통전압 모델링

라. 연료전지 발전시스템을 이용한 철도차량 운전

(4) 결론

2) 농업(스마트팜) 연계 5MW 연료전지 시범사업

제 6장 수소 안전·환경·인프라 관련 연구 추진동향

1. 수소 안전분야 기술개발 동향

1) 국내외 수소 안전관리 현황 및 체계

(1) 국외 수소 안전관리 현황 및 체계

가. 미국

나. 일본

(2) 국내 수소 관리 현황 및 체계

2) 국내외 수소 안전기술 동향

(1) 해외 기술동향

(2) 국내 기술동향

3) 수소 감지 센서 연구동향

(1) 상온감지 가능한 탄소나노튜브 방적사 기반의 수소 감지 센서

가. 실험 방법

A) 탄소나노튜브 성장

B) 측정시스템

나. 결과 및 고찰

A) 수소가스 감지 특성

B) 수소가스 신뢰성 특성평가

C) 수소가스 유연성 특성 평가

다. 결론

(2) 팔라듐/탄소나노튜브 버키페이퍼를 이용한 상온감지 수소가스 센서

가. 연구 배경

나. 연구 방법

A) 탄소나노튜브 버키페이퍼 센서 제작

B) 측정시스템

다. 결과 및 고찰

A) 수소가스 감응특성

B) 가스 선택성 평가

C) 센서 유연성 평가

라. 결론

(3) 황화납 양자점 감지막을 통해 감도가 개선된 수소센서

가. 연구 필요성

나. 연구 방법

A) 황화납 양자점 (PbS QDs)합성

B) 소자제작 및 측정방법

다. 결과 및 고찰

A) 나노 결정 황화납 양자점

B) 제작된 수소 가스센서의 전기적 특성

C) 제작된 수소 가스센서의 선택성 평가

라. 결론

4) 수소충전소의 안전성 평가 연구

(1) 서론

(2) 수소의 특성

가. 수소의 물리화학적 특성

나. 수소의 화재·폭발 특성

A) 넓은 범위의 폭발한계

B) 수소의 자연발화온도

C) 낮은 최소점화에너지

D) 고압의 수소 분출 시 자기발화 위험성

(3) CFD를 이용한 수소충전소의 피해영향 평가

가. CFD

나. 디스펜서 충전호스 파열 시 확산 시뮬레이션

A) 확산 시나리오 조건

B) 확산 시뮬레이션 결과

다. 디스펜서 충전호스 파열 시 폭발 시뮬레이션

A) 폭발 시나리오 조건

B) 폭발 시뮬레이션 결과

라. 수소 압축기 배관 파열 시 폭발 시뮬레이션

A) 폭발 시나리오 조건

B) 폭발 시뮬레이션 결과

(4) 결론

5) 수소 취급설비의 폭발위험장소에 관한 연구

(1) 수소충전소 폭발위험장소 안전 규정

(2) KS 규격에 따른 폭발위험장소 설정

가. 폭발위험장소 설정

나. 폭발위험장소 종 및 범위 산정(KS 규격)

A) 누출원 및 누출 특성

B) 누출등급 평가

C) 누출 구멍 크기

D) 가스의 누출률

E) 누출계수(Cd)

F) 환기속도

G) 안전계수

H) 희석등급 평가

I) 환기이용도

J) 폭발위험장소 종별의 추정

K) 폭발위험장소 범위 추정

다. 폭발위험장소 설정시 입력변수에 대한 고찰

A) 재검토 필요성

B) 누출계수(Cd)

C) 누출 구멍 단면적(S)

라. 누출 유형

마. 입력변수 변화에 따른 폭발위험장소 범위

(3) CFD를 이용한 폭발위험장소 설정

가. CFD

나. 폭발위험장소 범위 산정 조건

다. 시뮬레이션 결과

A) 재검토 필요성

(4) 결론

2. 표준화 및 인증분야 기술동향

1) 표준화 및 인증기술

(1) 해외 기술동향

(2) 국내 기술동향

2) FMEA를 이용한 수소 국제표준 제정의 방법론

(1) 서론

(2) 국제표준의 중요성

(3) 기존 국제표준의 개발과정

(4) 수소 국제표준 개발 방향 제시

(5) 결론

3) 표준유량계법을 적용한 수소 충전소 계량 정확도 평가

(1) 연구 배경

(2) 연구 방법

가. 관련 이론

A) SAE J2601에 따른 체적 기반 유량 측정법

B) 코리올리 유량계를 이용한 밀도체적 유속 측정

나. 대상 충전소

A) 충남 내포 수소충전소

B) 광주 진곡 수소충전소

다. 장비사양

A) 측정군

B) 데이터 수집군

C) 충전요소군

(3) 실험 결과

가. 충남 내포 수소충전소

A) 충전량 측정

나. 광주 진곡 수소충전소

(4) 결론

3. 환경 및 경제성평가 국내외 동향

1) 해외 추진동향

(1) 미국

(2) 일본

(3) 유럽

2) 국내 추진동향

4. 수소 공급 인프라 분야 기술동향

1) 해외 기술동향

(1) 미국

(2) 일본

2) 국내 기술동향

3) 국내외 수소 충전인프라 구축현황

(1) 해외 현황

(2) 국내 현황

5. 수소사회 기반구축 국내외 추진현황

1) 수소 도시

2) 국내외 수소도시 실증현황

(1) 해외

(2) 국내

3) 수소 시범도시 조성 전략

(1) 시범도시 모델

가. 기본요소 (주거･교통)

A) H₂ 주거

B) H₂ 교통

C) H₂ 인프라 관리

나. 특화요소 (혁신기술･지역산업)

A) H₂ 혁신기술

B) H₂ 지역산업

(2) 시범도시 부처 연계 지원

(3) 시범도시 안전성 강화

가. 안전기준 강화

나. 안전관리 강화

(4) 시범도시 지원내용

가. 인프라 구축비 등 보조

나. 안전관리

(5) 시범도시 선정기준 및 일정

가. 시범도시 선정기준

나. 추진일정

도표(그림) 목차