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2023년에는 세계 최초로 우리나라에 수소발전 입찰시장이 개설되어 발전단가 인하와 분산전원으로의 설치 유도 효과를 보이며 수소산업 육성에 대한 기대감을 높였다. 이에 더해 수소경제 산업기반을 구축하기 위한 명목으로 기존 RPS제도에서 연료전지를 분리하는 청정수소발전의무화제도(CHPS)가 도입됐다. 

연료전지 사업체들은 CHPS 도입에 맞춰 고효율의 수소연료전지 시스템 개발에 힘쓰는 한편 수소연료전지 제품 라인업 다각화를 통해 모빌리티용 수소연료전지 개발에도 나서고 있다. 

야노경제연구소(2023)에 의하면 연료전지 시스템 세계시장은 상용차 용도와 업무·산업 용도의 연료전지 시스템이 향후 시장을 견인할 것으로 전망된다. 국가별로 시장을 보면 미국과 한국이 시장 점유율 대부분을 차지하고 있다. 한편 큐와이리서치 코리아(QYResearch Korea)에 따르면, 연료전지(Fuel Cell)의 글로벌 시장규모는 2022년 52.81억 달러를 기록해 향후 6년간 연평균 29.2% 성장하여 2028년 245.9억 달러 규모에 도달할 것으로 전망되었다.

우리나라는 수송수단 종류 다양화와 보급 확대 전략을 지속 추진하고 있으며, 발전 부문에서도 연료전지를 활용한 수소발전을 확대해 분산자원 역할을 강화하고 혼소 발전을 확대하는 정책이 추진되고 있다. 주요 국가들은 연료전지의 보급 확대 정책뿐만 아니라 수소의 생산, 운송, 저장 등 수소 인프라 구축을 위해서도 다양한 지원 제도를 마련하고 있다. 특히 그린수소와 CCUS 기술 등 청정수소 기술개발을 지원하고, 액화수소 생산 본격화, 암모니아 활용 방안 등을 모색하고 있다. 

EU는 재생에너지 기반 수전해 그린수소 생산 중심으로 2050년까지 그린수소 관련 1,800억에서 4,700억 유로를 투입할 예정이며, 미국의 ‘청정에너지표준(CES)’는 2035년 전력분야 온실가스 배출량 제로를 목표로 하고, 향후 10년 이내에 발전부문에서의 그린수소 전환을 추진한다. 일본은 에너지정책 목표인 ‘3E+S(Energy security, Economic efficiency, Environment, Safety)’ 하에 ‘수소기본전략’을 진행 중이다.

모빌리티용 연료전지 시장에서는 현대차의 NEXO와 도요타의 MIRAI에 탑재된 연료전지 시스템이 대부분을 차지하고 있으며, 고정식 연료전지 시장에서는 블룸에너지가 글로벌 점유율 1위를 기록했다. 한편 SK플러그하이버스(SK E&S+미국 Plug Power), 블룸SK퓨얼셀(SK에코플랜트+ 미국 Bloom Energy) 등과 같은 국내외 연료전지 관련 업체들의 합작법인의 사업도 활발하게 진행되고 있다.

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. 연료전지 개요와 수소 밸류체인별 산업 동향

1. 연료전지 개요와 수소산업 이슈

  1-1. 연료전지 개요

    1) 연료전지의 정의 및 시스템 구성

    2) 연료전지 및 산업의 특징

      (1) 연료전지 특징

      (2) 연료전지 산업 특징 및 구조

    3) 전해질 종류에 따른 연료전지 분류

      (1) 알칼리 연료전지(AFC)

      (2) 인산형 연료전지(PAFC)

      (3) 용융탄산염 연료전지(MCFC)

      (4) 고체 산화물 연료전지(SOFC)

      (5) 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)

      (6) 직접 메탄올 연료전지(DMFC)

  1-2. 수소산업 이슈

    1) 수소 생산·운송·저장 분야

      (1) 그린수소 생산 확대

      (2) 액화수소 국내 생산 본격화

      (3) 수소운반체로서의 암모니아 활용

      (4) 수소 인프라 구축 지원을 통한 수소 생태계 조성

    2) 수소 활용 분야

      (1) 장거리 상용차에 집중

      (2) UAM, 드론 등 수소 모빌리티로 적용범위 확대

      (3) 수소발전 경쟁입찰제 도입

      (4) 분산에너지법 제정에 따른 수소연료전지 활용 확대

      (5) 기존 주유소 활용 에너지슈퍼스테이션 구축

2. 수소 생산, 저장, 운송 및 수소충전소 산업 동향

  2-1. 수소 생산 기술 및 시장 동향

    1) 수소생산 기술 개요

    2) 수소생산 시장 동향

      (1) 글로벌 수소생산 시장 동향

      (2) 국내 수소생산 시장 동향

    3) CCS 현황 및 블루수소 기술개발 동향

      (1) CCS 개요

      (2) CCS 시설, 설비 현황

      (3) CCUS 시장 동향

      (4) CCUS 활용 블루수소 생산 사업 동향

      (5) CCUS 관련 정책 동향

    4) 그린수소 시장 및 기술개발 동향

      (1) 수전해 기술 동향

      (2) 그린수소 시장 규모 및 전망

      (3) 그린수소 시장 주요 업체 사업 동향

  2-2. 수소 저장, 운송 기술 및 시장 동향

    1) 수소저장·운송 기술 개요

      (1) 수소저장 기술 개요

      (2) 수소운송 기술 개요

    2) 수소 저장·운송 시장 동향

      (1) 글로벌 수소저장·운송 시장 동향

      (2) 국내 수소저장·운송 시장 동향

    3) 액화수소 활용 수소운송 전망

      (1) 액화수소 활용 수소운송 방식 특징

      (2) 수소운송 방식별 수송비용(전환·운송·재전환비용) 비교

      (3) 액화수소 수송비용 절감 잠재력 분석

      (4) 액화수소 기술개발 동향

      (5) 국내 액화수소 충전소 구축 동향

    4) 암모니아 기반 청정수소 도입 추진 전략

      (1) 수소 캐리어로서의 암모니아 경쟁력

      (2) 그린 암모니아 시장 규모 및 전망

      (3) 국내 암모니아 인프라 구축 전략

      (4) 암모니아 활용 동향

  2-3. 수소충전소 현황 및 전망

    1) 수소충전소 개요

    2) 글로벌 수소충전소 현황

    3) 국내 수소충전소 현황 및 전망

    4) 주요국 수소차 및 수소충전인프라 보조금 지원 정책

      (1) 미국

      (2) 독일

      (3) 일본

      (4) 중국

Ⅱ. 연료전지 시장 및 정책 동향

1. 연료전지 및 관련 시장 동향

  1-1. 연료전지 시장 동향

    1) 글로벌 연료전지 시장 동향

      (1) 연료전지 시스템 시장 전망

      (2) 연료전지 스택 시장 전망

    2) 국내 연료전지 시장 동향

    3) 연료전지 분야별 핵심 플레이어 동향

      (1) 고정형 연료전지

      (2) 이동형 연료전지

  1-2. 수소자동차 시장 동향

    1) 글로벌 수소자동차 및 관련 시장 동향

      (1) 글로벌 친환경차 시장 전망

      (2) 글로벌 수소차 시장 전망

      (3) 글로벌 수소차 판매 동향(2023년 1월∼9월)

    2) 국내 수소차 및 관련 시장 동향

      (1) 국내 친환경차 보급 현황

      (2) 국내 수소차 시장 전망

  1-3. 연료전지 발전 시장 동향

    1) 글로벌 연료전지 발전 시장 동향

      (1) 발전용 연료전지 시장 전망

      (2) 수소 연료전지 발전소 도입과 국가별 사례

      (3) 수소 연료전지 발전 동향과 국가별 전략

    2) 국내 연료전지 발전 시장 동향

      (1) 국내 발전용 연료전지 설비 구축 현황 및 목표

      (2) 국내 연료전지 전력거래량 추이 및 발전단가

      (3) 국내 지자체별 수소연료전지 발전소 추진 현황

2. 주요국 수소전략 및 연료전지 관련 정책

  2-1. 미국

    1) 미국 연료전지 및 관련 시장 동향

      (1) 미국 수소 생산·저장·운송 시장

      (2) 미국 연료전지 시장 동향

    2) 미국 연료전지 관련 정책 동향

      (1) 청정 수소 생산 프로젝트

      (2) 수소 저장·운송 프로젝트

      (3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

  2-2. 독일

    1) 독일 연료전지 및 관련 시장 동향

      (1) 독일 수소 생산·저장·운송 시장 동향

      (2) 독일 수소 소비 동향

      (3) 독일 연료전지 시장 동향

    2) 독일 연료전지 관련 정책 동향

      (1) 수소 생산 정책 동향

      (2) 수소 저장·운송 프로젝트

      (3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (4) H2River 프로젝트

      (5) 독일 국가수소전략 강화 정책

  2-3. 프랑스

    1) 프랑스 연료전지 및 관련 시장 동향

      (1) 프랑스 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 프랑스 수소 관련 기업 동향

    2) 프랑스 연료전지 관련 정책 동향

      (1) 녹색산업법(안)

      (2) 국가수소위원회 출범

      (3) 프랑스 수소 전략

  2-4. 영국

    1) 영국 수소 산업 현황 및 전망

    2) 영국 연료전지 관련 정책 동향

      (1) 수소 관련 보조금 정책

      (2) 수소 목표 확대와 수소 프로젝트 동향

      (3) 2050 탄소중립 전략

      (4) 영국 수소 전략

  2-5. 일본

    1) 일본 연료전지 및 관련 시장 동향

      (1) 일본 수소 관련 시장 동향

      (2) 일본 연료전지 시장 동향

      (3) 일본 내 수소 밸류체인 구축 기업 동향

    2) 일본 연료전지 관련 정책 동향

      (1) 수소 생산 정책 동향

      (2) 수소 저장·운송 프로젝트

      (3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (4) 수소기본전략 개정

      (5) 수소·암모니아 보급 확대 정책

  2-6. 중국

    1) 중국 연료전지 및 관련 시장 동향

      (1) 중국 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 중국 연료전지 시장 동향

      (3) 중국 연료전지 기업 동향

    2) 중국 연료전지 관련 정책 동향

      (1) 수소 산업 주요 정책 동향

      (2) 수소 생산 정책 동향

      (3) 수소 저장·운송 프로젝트

      (4) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (5) 2030년 그린수소 100 발전 로드맵

  2-7. 국내

    1) 수소 생산 정책 동향

      (1) 연료이용 및 수전해 시스템 R&D 지원

      (2) 국내 생산기지 구축

      (3) 해외 수소생산 공급망 확충

    2) 수소 저장·운송 정책 동향

      (1) 수소 저장/운송 핵심기술 개발

      (2) 국내 수소 유통 및 해외 수소 수입 인프라 구축

    3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (1) 수송부문

      (2) 발전부문

      (3) 산업부문

    4) 2050 탄소중립 달성과 녹생성장 실현을 위한 청사진

      (1) 산업부문

      (2) 건물부문

      (3) 수송부문

      (4) 수소부문

    5) 수소경제 성장을 위한 3UP 전략

Ⅲ. 연료전지 수요 분야별 기술개발 동향

1. 고정형 연료전지 발전 사업 실태와 전략

  1-1. 연료전지 발전 사업 동향

    1) 수소연료전지 발전 개요

    2) 국내 연료전지 발전 사업 실태와 전략

      (1) 국내 연료전지 발전사업 실태

      (2) 국내 발전사별 수소연료전지 발전사업 동향

    3) 분산에너지 활성화 특별법과 VPP 관련 에너지 산업 동향

      (1) 분산에너지원 개념 및 주요 기능

      (2) 분산에너지 활성화 특별법 주요 내용

      (3) VPP 관련 에너지 산업·기술 동향

      (4) 차세대 PEMFC 분산발전 기술

  1-2. 건물용 연료전지 기술개발 동향

    1) 건물용 연료전지 개요

    2) 건물용 연료전지 개발 동향

    3) 건물용 연료전지 보급 현황 및 과제

      (1) 건물용 연료전지 보급 현황

      (2) 건물용 연료전지 보급 과제

  1-3. 수소·암모니아 발전 기술개발 동향

    1) 수소·암모니아 발전 기술 개요

    2) 글로벌 수소·암모니아 발전 비용 동향

    3) 수소·암모니아 가스터빈 기술 동향

    4) 암모니아 관련 정책 동향

    5) 암모니아 관련 산업 동향

2. 수송용 연료전지(수소 모빌리티) 사업 실태와 전략

  2-1. 수소자동차

    1) 수소자동차 정의 및 특징

    2) 수소자동차 기술개발 및 주요 플레이어 동향

      (1) 수소연료전지자동차 기술개발 동향

      (2) 주요 플레이어별 기술개발 동향

  2-2. 수소 선박

    1) 수소 선박 개요

      (1) 수소연료전지 선박 기술개발 배경

      (2) 수소연료전지 선박 구성 및 특징

    2) 수소 선박 국내외 개발 동향

  2-3. 수소 열차

    1) 수소 열차 개요

    2) 수소 열차 국내외 개발 동향

      (1) 미국

      (2) 유럽

      (3) 일본

      (4) 중국

      (5) 국내

  2-4. 수소 UAM, 드론

    1) UAM, 드론 개요

      (1) UAM, 드론 정의 

      (2) UAM, 드론 시장규모와 전망

    2) 수소 UAM, 드론 국내외 개발 동향

  2-5. 수소 항공기

    1) 수소 항공기 개요

      (1) 수소 항공기 상용화 전망

      (2) 수소 항공기 도입을 위한 기술적 해결 과제

      (3) 수소 항공기 도입 비용 및 대응 방안

    2) 수소 항공기 개발 동향

3. 2050 탄소중립 에너지기술 로드맵 - 연료전지

  3-1. 공용기술 기반 육상 수소 모빌리티 시장 확대

    1) 승용차용 연료전지 가격저감 및 시스템 효율향상 기술 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) 상용차용 연료전지 내구수명 향상 및 연비 증대 기술 확보

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) 수소철도차량용 고출력 연료전지시스템 기술 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    4) 수소건설기계 운영환경에 적합한 연료전지 기술 확보

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    5) 수소개인이동수단용 컴팩트 연료전지시스템 기술 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-2. 액체수소 기반 해상 수소 모빌리티 확대

    1) 선박용 연료전지시스템 대용량화를 위한 패키지 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) 전기추진(전동화) 패키지 및 국산화 기반 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) 수소선박 보급 확대를 위한 벙커링 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-3. 장거리 비행 가능한 초경량·고출력 연료전지 플랫폼 구축

    1) 사용처 다변화(농업용, 물류운송, 안전사고 감시용) 수소드론제품 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) 온보드 액화수소 저장·공급시스템 개발 및 실증

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) UAM용 고출력 연료전지 파워팩 시스템 개발 및 상용화

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-4. 시스템 대용량화 및 효율 극대화를 통한 연료전지 발전 경제성 확보

    1) 초고효율 복합발전 구현을 위한 기반 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) 청정수소 기반 고효율 열병합 시스템(지역난방 열 및 스팀 공급)

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) 연료전지 시스템 고효율화를 위한 핵심 BOP 및 시스템 기술 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    4) 차세대 전력망 대응 연료전지 전력변환 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-5. 재생에너지 연계 연료전지시스템 가동률 극대화

    1) 전력변동 대응 고응답성 연료전지 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) 시스템 가동률 극대화를 위한 전기/온열/냉열 활용 시스템 기술 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) 예지 및 건전성 관리(PHM) 기반의 연료전지 시스템 강건화 기술 개발

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-6. 연료전지 산업분야 저탄소 공정전환 핵심 기술

    1) 고탄소 산업구조의 연료전지 제조 산업분야 저탄소 공정 전환 핵심기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) CCUS 일체형 연료전지 시스템 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) 무탄소 연료를 적용한 ZERO 배출 연료전지 시스템 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

Ⅳ. 국내외 수소연료전지 관련 주요업체 사업 동향

1. 해외 핵심 플레이어 사업동향과 전략

  1-1. 고정형 연료전지 주요 플레이어 

    1) (미국) Bloom Energy

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    2) (미국) FuelCell Energy

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    3) (미국) Cummins

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    4) (미국) Plug Power

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    5) (캐나다) Ballard Power Systems

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    6) (영국) Ceres Power

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    7) (일본) Aisin Seiki

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    8) (일본) Panasonic

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    9) (일본) Toshiba

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

  1-2. 수송용 연료전지 주요 플레이어

    1) (일본) Toyota

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    2) (일본) Honda

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    3) (독일) Daimler 

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    4) (독일) BMW

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    5) (미국) GM

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    6) (프랑스) Renault

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

  1-3. 수소 인프라 주요 플레이어 

    1) (미국) Air Products

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    2) (독일) Linde

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    3) (독일) Siemens

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    4) (프랑스) Air Liquide

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    5) (프랑스) TotalEnergies

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    6) (일본) Iwatani Corporation

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    7) (일본) ENEOS

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

2. 국내 핵심 플레이어 사업동향과 전략

  2-1. 고정형 연료전지 주요 플레이어

    1) 두산퓨얼셀 

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    2) 에스퓨얼셀

      (1) 회사현황 

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    3) 미코

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    4) 범한퓨얼셀

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    5) SK에코플랜트

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    6) Fuel Cell Innovations(FCI)

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

  2-2. 수송용 연료전지 주요 플레이어

    1) 현대자동차

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

  2-3. 수소 인프라 주요 플레이어

    1) POSCO홀딩스

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    2) 두산에너빌리티

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    3) 롯데케미칼

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    4) 한화솔루션

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    5) SK E&S

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    6) 효성중공업

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    7) 어프로티움

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향

    8) 제이엔케이히터

      (1) 회사현황

      (2) 연료전지 관련 최신 사업 동향