◎ 도서소개

국토교통부는 2019년 12월 수소시범도시 사업을 시작하여 안산, 울산, 전주‧완주를 수소시범도시로, 강원, 삼척을 R&D 특화도시로 선정한 바 있으며, 2023년부터는 광양, 포항, 보령, 당진, 평택, 남양주 등 6곳을 새로이 수소도시로 선정하여 본사업을 추진하기로 하였다.

전 세계 수소 시장의 미래는 기후변화 대응 목표치와 이를 달성하기 위한 전략의 이행 여부와 밀접한 관련이 있다. 미국 연료전지 및 수소 에너지 협회(Fuel Cell and Hydrogen Association, FCHEA)는 ‘미국 수소경제로의 로드맵(Road Map to a US Hydrogen Economy)’을 작성하여 발표해 기술 발전단계 및 시장 성숙도 등을 감안하여 향후 수소와 연료전지 산업의 장기 비전과 이를 달성하기 위한 정책제안을 밝히고 있다. 독일은 수소 경제를 활성화하기 위해 정부와 기업이 합작해 ‘H2 Mobility Industry Initiative’를 설립하고 2030년까지 수소전기차 180만 대, 수소충전소 1,000개소 보급을 목표로 하고 있다. 우리 정부 또한 에너지전환, 산업, 수송, 건물, 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS), 수소 등의 부문이 포함된 ‘2050 탄소중립 시나리오’를 공개하며 탄소중립으로 가기 위한 대안을 마련하고 있다.

Marketsandmarkets에 따르면 전 세계 수소 생성 시장은 2020년 1,300억 달러에서 연평균 성장률 9.2%로 증가하여, 2025년에는 2,010억 달러에 이를 것으로 전망된다. 또한 우드맥킨지 등에 의하면 글로벌 연료전지 시장은 2020년 약 1,000MW에서 연평균 30%로 고성장하여 2030년 27GW까지 시장이 확대될 것으로 예상된다. 시장 성장의 동력은 ① 수소차(FCEV) 확대에 따른 PEMFC 확대 ② 발전용 연료 전지 시장의 진화(SOFC) 등에 기반하며, 특히 수소차의 대형화에 따른 용량 확대와 장기적으로는 대형 모빌리티(열차, 선박) 시장에 대한 기대가 크다. 일본의 자동차산업 조사전문기관 Marklines는 2021~2030년 글로벌 수소차 시장이 연평균 57% 성장할 것으로 추정하기도 했다.

수소 산업은 수소 생산, 저장, 운반 등 수소 공급 측면과 수소를 이용한 고정형 연료전지 발전, 수소연료전지 모빌리티 등 수소 수요 측면의 다양한 밸류체인으로 구성돼 있다. 최근 수소 인프라 업체는 궁극적으로 그린수소 생산을 위해 노력하고 있다. 수소연료전지는 수소열차, 수소선박 등으로의 활용이 확대되고 있으며, 합작사 출범 등 연료전지 시스템 업체와 모빌리티 업체들의 협력을 통한 수소연료전지 모빌리티 개발 또한 활발하다. 한편, 암모니아는 수소캐리어 역할뿐만 아니라 발전 원료로도 사용할 수 있어 활발한 기술개발과 협력이 이뤄지고 있다.

이에 당사는 수소 생산·저장·운반 등 수소 인프라 기술의 최신 동향부터 수소연료전지, 수소모빌리티, 고정형 수소연료전지 발전 등 다양한 수소 연관사업의 전주기 밸류체인에 대한 동향과 기술개발 동향을 조사·분석 하였으며, 글로벌 시장 동향과 전망, 국내외 정책 및 선도기업의 전략 등을 종합적으로 조사 분석하여 본서를 출간하게 되었다. 모쪼록 본 보고서가 수소 산업 종사자뿐만 아니라 관련 분야에 관심을 갖고 계시는 모든 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되길 바란다.

◎ 목차

Ⅰ. 수소생산, 저장·운송 및 충전 인프라 산업 동향

1. 수소생산 시장 및 기술 동향

  1-1. 수소생산 시장 동향

    1) 글로벌 수소생산 시장 동향

    2) 국내 수소생산 시장 동향

  1-2. 국내외 수소생산 비용 현황 및 전망

    1) 해외 수소생산 비용 현황

      (1) 글로벌 수소생산 비용 현황

      (2) 미국

      (3) 유럽

      (4) 호주

    2) 국내 수소생산 비용 현황 및 전망

      (1) 천연가스 추출방식의 LCOH

      (2) 수전해 방식의 LCOH 

  1-3. 수소생산 기술 동향

    1) 수소생산 기술 개요

    2) 수소생산 기술 동향

      (1) 해외 수소생산 기술 동향

      (2) 국내 수소생산 기술 동향

    3) 그린수소생산 핵심기술

      (1) CO2 free 청정수소의 저가 대량 생산기술 확보

      (2) 청정 암모니아 기반 고순도 그린수소 기술

  1-4. CCS·CCU 활용 동향과 전망

    1) CCS·CCU·CCUS 기술 정의 및 비교

      (1) CCS 기술 정의 및 공정

      (2) CCU 및 CCUS 기술 개념

    2) CCU 시장 동향

    3) CCU 정책 동향

    4) CCU 기술개발 동향

      (1) CO2 포집

      (2) CO2 화학전환

      (3) CO2 생물전환

      (4) 광물화

      (5) 기타탄소 활용

2. 수소 저장·운송 시장 및 기술 동향

  2-1. 수소 저장·운송 시장 동향

    1) 수소저장 시장 동향

      (1) 글로벌 수소저장 시장 동향

      (2) 국내 수소저장 시장 동향

    2) 수소운송 시장 동향

  2-2. 수소 저장·운송 기술 동향

    1) 수소저장 기술 개요 및 핵심기술

      (1) 수소저장 기술 개요

      (2) 수소저장 핵심 기술

      (3) 수소저장 기술 동향

    2) 수소운송 기술 개요 및 핵심기술

      (1) 수소운송 기술 개요

      (2) 수소운송 핵심 기술

3. 수소충전소 개요와 기술 및 구축 동향

  3-1. 수소충전소 개요 및 규격

    1) 수소충전소 개요

    2) 수소충전소 규격

      (1) 수소연료공급시스템 일반 성능 규격

      (2) 수소연료공급시스템 설비 성능 규격

  3-2. 수소충전소 기술 및 구축 동향

    1) 수소충전소 기술 동향

    2) 수소충전소 구축 동향

      (1) 글로벌 수소충전소 구축 현황 및 전망

      (2) 국내 수소충전소 구축 현황 및 목표

Ⅱ. 수소연료전지 시장과 주요국 수소산업 정책 동향

1. 수소연료전지 개요 및 시장 동향

  1-1. 수소연료전지 개요

    1) 연료전지의 정의 및 시스템 구성

    2) 연료전지의 종류 및 특징

      (1) 전해질 종류에 따른 연료전지 분류

      (2) 연료전지 특징

      (3) 차세대 연료전지

    3) 연료전지 산업 특징 및 구조

    4) 연료전지 연구개발 동향

      (1) 해외 연료전지 연구개발 동향

      (2) 국내 연료전지 연구개발 동향

  1-2. 수소연료전지 시장 동향

    1) 글로벌 연료전지 시장 및 산업 동향

      (1) 글로벌 연료전지 시장 현황 및 전망

      (2) 글로벌 연료전지 산업 동향

    2) 국내 연료전지 시장 및 산업 동향

      (1) 국내 연료전지 시장 현황 및 전망

      (2) 국내 연료전지 산업 동향

2. 국내외 주요국 수소산업 정책 동향과 전략

  2-1. 미국

    1) 미국 수소 산업 시장 동향

      (1) 미국 수소 생산·저장·운송 시장

      (2) 미국 연료전지 시장 동향

      (3) 미국 수소자동차 시장 동향

      (4) 미국 내 주요기업 수소 사업 동향

    2) 미국 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 청정수소 확대 전략 및 전망

      (2) DOE 수소 R&D 전략

      (3) 수소 프로그램 계획(Hydrogen Program Plan)

      (4) 미국 수소경제 로드맵

  2-2. 독일

    1) 독일 수소 산업 시장 동향

      (1) 독일 수소 생산·저장·운송 시장 동향

      (2) 독일 연료전지 시장 동향

    2) 독일 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 2045 기후 목표 실현을 위한 시나리오 및 권고안

      (2) 독일 국가수소전략

      (3) 독일 수소 프로젝트

  2-3. 영국

    1) 영국 수소 산업 시장 동향

      (1) 영국 수소 수요·공급 동향

      (2) 영국 수소 산업 현황 및 전망

      (3) 영국 수소자동차 시장 동향

    2) 영국 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 2050 탄소중립 전략

      (2) 영국 수소 전략

      (3) 산업 탈탄소화 전략

      (4) 영국 수소 프로젝트

  2-4. 프랑스

    1) 프랑스 수소 산업 시장 동향

      (1) 프랑스 수소 수요·공급 동향

      (2) 프랑스 수소 산업 현황 및 전망

      (3) 프랑스 수소자동차 시장 동향

    2) 프랑스 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 수소에 관한 정부명령 

      (2) 국가수소위원회 출범

      (3) 프랑스 수소 전략

      (4) 프랑스 수소 프로젝트

  2-5. 러시아

    1) 러시아 수소 산업 시장 동향

      (1) 러시아 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 러시아 수소자동차 시장 동향

    2) 러시아 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 2024 러시아 수소 에너지 개발 로드맵

      (2) 러시아 수소산업 대외협력 기본방향

  2-6. 호주

    1) 호주 수소 산업 시장 동향

      (1) 호주 수소 생산·저장·운송 시장 동향

      (2) 호주 연료전지·수소자동차 시장 동향

    2) 호주 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 호주 수소 정책 현황

      (2) 호주 국가수소전략

      (3) 호주 연료전지 프로젝트 동향

  2-7. 일본

    1) 일본 수소 산업 시장 동향

      (1) 일본 수소 관련 시장 동향

      (2) 일본 연료전지 시장 동향

      (3) 일본 수소자동차 시장 동향

      (4) 일본 수소충전소 동향

      (5) 일본 내 주요기업 수소 사업 동향

    2) 일본 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 수소·암모니아 공급망 투자 촉진·수요 확대 방안 발표

      (2) 녹색성장전략

      (3) 대규모 수소서플라이체인 구축 프로젝트

      (4) 수소·연료전지 전략 로드맵 달성을 위한 대응현황

  2-8. 중국

    1) 중국 수소 산업 시장 동향

      (1) 중국 수소 생산·저장·운송 시장 동향

      (2) 중국 부문별 수소 이용 전망

      (3) 중국 연료전지 시장 동향

      (4) 중국 수소자동차 시장 동향

      (5) 중국 연료전지 기업 동향

    2) 중국 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 중앙정부의 수소산업 지원정책

      (2) 수소산업 표준화 및 안전관리 정책

      (3) 지방정부의 수소산업 지원정책

      (4) 수소산업 발전을 위한 종합 전략

  2-9. 국내

    1) 에너지 탄소중립 혁신전략

      (1) 에너지 부분 탄소중립 추진방향

      (2) 주요 추진 과제

    2) 제1차 수소경제 이행 기본계획

      (1) 비전 및 추진전략

      (2) 주요 추진과제

    3) 수소 발전 의무화 제도(HPS)

      (1) 수소에너지·인프라 보급제도 현황

      (2) 수소에너지·인프라 보급제도에 관한 평가

      (3) 수소 발전 의무화 제도 신설방안

Ⅲ. 수소자동차와 수소연료전지발전 산업 동향

1. 수소자동차 시장 및 기술 동향

  1-1. 수소자동차 시장 동향

    1) 글로벌 수소자동차 시장 동향

      (1) 글로벌 수소자동차 시장 현황 및 전망

      (2) 글로벌 수소자동차 산업 동향

    2) 국내 수소자동차 시장 동향

      (1) 국내 수소자동차 시장 현황 및 전망

      (2) 국내 수소자동차 산업 동향

  1-2. 수소자동차 기술 동향

    1) 수소자동차 기술 개요 및 현황

      (1) 수소자동차 구동원리 및 구조

      (2) 수소자동차 기술 현황

      (3) 수소차용 연료전지를 이용한 발전시스템

    2) 수소자동차 차종별 기술개발 동향

      (1) 승용차 부문 기술개발 동향

      (2) 상용차 부문 기술개발 동향

  1-3. 수소자동차 구성장치 기술개발 동향

    1) 수소공급시스템

      (1) 수소저장장치

      (2) 수소공급장치

      (3) 수소(연료)순환장치

    2) 연료전지 스택

      (1) 막전극접합체(MEA)

      (2) 가스확산층(GDL)

      (3) 분리판(Separator)

      (4) 가스켓

    3) 공기공급시스템

      (1) 공기 블로워

      (2) 에어클리너

      (3) 가습기

    4) 열관리시스템

    5) 전기생성시스템

2. 수소연료전지발전 시장 및 기술 동향

  2-1. 수소연료전지발전 시장 동향

    1) 글로벌 수소연료전지발전 시장 동향

      (1) 글로벌 재생에너지 공급 전망

      (2) 글로벌 수소연료전지발전 시장 현황 및 전망

      (3) 글로벌 수소연료전지발전 산업 동향

      (4) 글로벌 열병합발전 시장 동향

    2) 국내 수소연료전지발전 시장 동향

      (1) 국내 신재생에너지 발전 동향

      (2) 국내 수소연료전지발전 시장 현황 및 전망

      (3) 국내 수소연료전지발전 산업 동향

      (4) 국내 열병합발전 시장 동향

  2-2. 수소연료전지발전 기술 동향

    1) 수소연료전지 발전 기술 정의 및 특성

    2) 수소연료전지 발전 핵심기술

      (1) 해외시장개척용 PAFC 응용 Tri-Gen 기술

      (2) Grid parity 달성용 MCFC 시스템 개발 및 실증

      (3) 응용 분야확대를 위한 고효율 SOFC 시스템 개발 및 실증

      (4) 분산발전용 PEMFC 최적화 기술 개발 및 인증

  2-3. 수소·암모니아 가스터빈 발전 기술 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

Ⅳ. 국내외 수소 밸류체인별 핵심 플레이어 사업동향과 전략

1. 해외 업체

  1-1. 연료전지 시스템 제조업체

    1) (미국) Bloom Energy

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    2) (미국) FuelCell Energy

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    3) (미국) Plug Power

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    4) (캐나다) Ballard Power Systems

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    5) (영국) Ceres Power

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    6) (일본) Aisin Seiki

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    7) (일본) Panasonic

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    8) (일본) Toshiba

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    9) (일본) Osaka Gas

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

  1-2. 완성차 업체

    1) (일본) Toyota

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    2) (독일) Daimler

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    3) (독일) BMW

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    4) (미국) GM

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    5) (프랑스) Renault

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

  1-2. 수소 인프라 업체

    1) (미국) Air Products

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    2) (독일) Linde

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    3) (독일) Siemens

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    4) (프랑스) Air Liquide

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    5) (프랑스) TotalEnergies

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    6) (일본) Iwatani Corporation

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

2. 국내 업체

  2-1. 연료전지 시스템 제조업체

    1) 두산퓨얼셀 

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    2) 에스퓨얼셀

      (1) 회사현황 

      (2) 수소 관련 사업 동향

    3) 미코

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    4) SK에코플랜트

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    5) 범한퓨얼셀

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    6) STX에너지솔루션

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    7) Fuel Cell Innovations(FCI)

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

  2-2. 완성차 업체

    1) 현대자동차

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

  2-3. 수소 인프라 업체

    1) POSCO홀딩스

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    2) 두산에너빌리티

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    3) 롯데케미칼

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    4) 한화솔루션

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    5) SK E&S

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    6) 효성중공업

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    7) APPROTIUM

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향

    8) 제이엔케이히터

      (1) 회사현황

      (2) 수소 관련 사업 동향