◎ 도서소개

2024년 3월부터 ‘청정수소 인증제’ 시범사업이 시작되고, 상반기 중 ‘청정수소발전 입찰시장(Clean Hydrogen Portfolio Standard, CHPS)’이 개설된다. 청정수소 생태계 전환을 견인할 핵심제도가 세계 최초로 시행되는 것이다. 이번 청정수소발전 입찰에는 재생에너지 전력으로 만든 그린수소, 천연가스에서 이산화탄소를 포집 제거한 블루수소, 그린수소 또는 블루수소를 암모니아로 변환한 청정암모니아까지 모두 참여가 예상된다. 이에 관련 사업체들은 저탄소 수소 개발을 가속화하고 있다. 

마켓앤마켓에 의하면 전세계 연료전지 시장은 2023년 33억 달러에서 2028년 87억 달러로 연평균 21.7% 성장할 것으로 예상된다. 양성자교환막(PEMFC), 고체산화물(SOFC), 인산연료전지(PAFC) 등과 같은 모든 유형의 연료전지는 고정 응용 목적으로 상업 및 산업분야에서 사용되며, 특히 발전용 연료전지 시장은 탄소중립을 위한 재생에너지 및 분산에너지 확대에 따라 빠르게 성장하고 있다. 

2024년 1월 한국수소연료전지산업협회 및 전력거래소 등에 따르면 2023년 기준 국내 발전용 연료전지 설치량은 총 1036㎿를 기록했다. 최근 국내에서 수소발전 입찰시장 개설 등에 따라 설비투자를 강화하는 등 국내 발전용 연료전지 설치량은 매년 빠르게 증가하고 있다. 한편 수소연료전지 발전은 타 신재생에너지원 대비 발전단가가 높아 보급확대를 위해서는 기술개발을 통한 가격 경쟁력 확보가 필요하다.

수소연료전지 발전 산업은 미국과 일본, 우리나라와 중국 등이 기술력 확보에 적극 나서고 있어, 지속적인 시장 규모의 확대가 전망된다. 미국은 Fuel Cell Energy, Bloom Energy가 선도적 기술을 바탕으로 시장을 리드하고 있으며, 국내 발전용 연료전지 제조사로는 두산퓨얼셀, 블룸SK퓨얼셀이 대표적이다. 국내 발전용 연료전지 제조사들은 해외 우수 업체 인수·합병 또는 합작 법인 설립으로 높은 기술 경쟁력을 확보하고 있다.

국내에서는 2024년부터 앞서 언급한 청정수소 입찰시장을 개장해 2027년도의 청정수소-암모니아 발전에서 청정수소와 청정암모니아를 활용해 발전 부문의 온실가스 저감을 진행할 계획이다. 일본 정부에서는 2021년 10월 발표한 ‘제6차 에너지기본계획’에서 2030년까지 수소·암모니아 발전목표를 1%로 제시한 바 있으며, 2023년 6월 개정한 ‘수소기본전략’에서는 2030년까지 대형가스터빈에서 수소 혼소 30%, 석탄화력발전소에서 암모니아 혼소 50%라는 구체적 목표를 제시했다. 미국의 환경보호청(EPA)도 2023년 LNG터빈 온실가스 배출 기준을 제안했으며 2032년까지 LNG터빈 수소혼소를 30%로 제시했다.

이에 당사는 고정형 수소연료전지 발전 산업뿐 아니라 수소 기술의 최신 응용 동향과 수소 인프라 및 수소·암모니아 발전 등 다양한 수소연료전지 발전 연관사업 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 수소연료전지 발전 산업 종사자뿐만 아니라 관련 분야에 관심을 갖고 계시는 모든 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되길 바란다.

◎ 목차

Ⅰ. 수소 밸류체인으로 보는 수소 산업 동향

1. 수소 생산, 저장·운송 및 수소충전소 동향

  1-1. 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) 저탄소 수소 생산 프로젝트

    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

  1-2. 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) 국내 암모니아 인프라 구축 전략

      (3) 암모니아 활용 동향

      (4) 암모니아 활용 분야별 산업 동향

  1-3. 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

2. 수소 연료전지 활용 동향

  2-1. 수소연료전지 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)

  2-2. 수소연료전지 발전 개요 및 핵심기술

    1) 수소연료전지 발전 개요

    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. 건물용 연료전지 기술개발 동향

    1) 건물용 연료전지 개요

    2) 국내 건물용 연료전지 개발 동향

    3) 건물용 연료전지 시장, 보급 현황 및 과제

      (1) 건물용 연료전지 시장, 보급 현황

      (2) 건물용 연료전지 보급 과제

  2-4. 수소 모빌리티 기술개발 동향

    1) 수소자동차

      (1) 수소자동차 정의 및 특징

      (2) 수소자동차 기술개발 동향

      (3) 수소자동차 보급 확대를 위한 최신 기술 동향

      (4) 주요 플레이어별 기술개발 동향

    2) 수소 선박

      (1) 수소 선박 개요

      (2) 수소 선박 국내외 개발 동향

    3) 수소 열차

      (1) 수소 열차 개요

      (2) 수소 열차 국내외 개발 동향

    4) 수소 UAM, 드론

      (1) UAM, 드론 개요

      (2) 수소 UAM, 드론 국내외 개발 동향

    5) 수소 항공기

      (1) 수소 항공기 개요

      (2) 수소 항공기 개발 동향

Ⅱ. 고정형 수소연료전지 발전 사업, 기술개발 동향

1. 수소 발전 사업 및 청정수소 입찰시장 동향

  1-1. 발전부문 수소 활용 동향

    1) 탈탄소화를 위한 발전연료로서의 수소의 활용

    2) 수소 혼소율을 높이기 위한 기술적 과제

  1-2. 국내 연료전지 발전 사업과 분산에너지활성화특별법

    1) 국내 연료전지 발전 사업 실태와 전략

      (1) 국내 연료전지 발전사업 실태

      (2) 국내 발전사별 수소연료전지 발전사업 동향

    2) 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

2. 청정 암모니아와 수소·암모니아 발전 동향

  2-1. 청정 암모니아 생산, 활용 동향

    1) 청정 암모니아 정의 및 분류

    2) 청정 암모니아 시장 규모 및 전망

      (1) 글로벌 암모니아 수요 및 청정 암모니아(블루, 그린) 시장 전망

      (2) 그린 암모니아 시장 규모 및 전망

    3) 청정 암모니아 주요국 산업 동향

      (1) 미국 청정 암모니아 산업 동향

      (2) 중국 청정 암모니아 산업 동향

      (3) 일본 청정 암모니아 산업 동향

      (4) 호주 청정 암모니아 산업 동향

      (5) 국내 청정 암모니아 산업 동향

    4) 청정 암모니아 주요국 정책 동향

      (1) 미국 청정 암모니아 정책 동향

      (2) EU 청정 암모니아 정책 동향

      (3) 일본 청정 암모니아 정책 동향

      (4) 중국 청정 암모니아 정책 동향

      (5) 호주 청정 암모니아 정책 동향

      (6) 국내 청정 암모니아 정책 동향

    5) 청정 암모니아 기술개발 과제

      (1) 경제성 확보

      (2) 낮은 반응성

      (3) 질소산화물 처리

  2-2. 수소·암모니아 발전 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) 일본의 수소·암모니아 발전 동향

      (1) 일본의 수소 발전

      (2) 일본의 연료 암모니아

  2-3. 청정수소발전 입찰시장 개요 및 동향

    1) 청정수소발전 입찰시장 개요 및 국내 청정수소 활용계획

    2) 정부의 청정수소 인증제 운영방안

      (1) 인증 방향

      (2) 인증 추진체계

      (3) 인증절차 및 관리방식

      (4) 배출량 산정 툴 (Tool) 개발 등 인증 기반구축

      (5) 연계 지원방안

    3) 청정수소발전 입찰시장 동향

3. 청정연료발전, 연료전지발전 관련 2050 탄소중립 에너지기술 로드맵

  3-1. 수소/암모니아 터빈 기술

    1) 수소터빈 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    2) 암모니아 터빈 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    3) 암모니아 크래킹 수소터빈 복합발전 시스템 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    4) 순산소 수소터빈 복합발전 시스템 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

    5) 수소터빈 복합발전 효율향상 핵심기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-2. 신발전 및 재생에너지 연계 기술

    1) 수소터빈-SOFC 하이브리드 고효율 발전 시스템 기술

      (1) 기술개요

      (2) 핵심기술 목표

  3-3. 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

  3-4. 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

  3-5. 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

Ⅲ. 고정형 수소연료전지 발전 시장 및 주요국 동향

1. 고정형 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

  1-1. 글로벌 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

    1) 글로벌 수소연료전지 시장 동향

      (1) 연료전지 시스템 시장 전망

      (2) 연료전지 스택 시장 전망

      (3) 연료전지 분야별 핵심 플레이어 동향

    2) 글로벌 수소연료전지 발전 시장 동향

      (1) 발전용 연료전지 시장 전망

      (2) 수소 연료전지 발전소 도입과 국가별 사례

      (3) 수소 연료전지 발전 동향과 국가별 전략

    3) 글로벌 수소자동차 및 관련 시장 동향

      (1) 글로벌 친환경차 시장 전망

      (2) 글로벌 수소차 시장 전망

      (3) 2023년 글로벌 수소차 판매 동향

  1-2. 국내 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

    1) 국내 수소연료전지 시장 동향

    2) 국내 수소연료전지 발전 시장 동향

      (1) 국내 발전용 연료전지 설치 현황 및 목표

      (2) 국내 연료전지 전력거래량 추이 및 발전단가

      (3) 국내 지자체별 수소연료전지 발전소 추진 현황

    3) 국내 수소차 보급 현황 및 전망

2. 고정형 수소연료전지 발전 관련 주요국 동향

  2-1. 미국

    1) 미국 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

      (1) 미국 수소 생산·저장·운송 시장

      (2) 미국 연료전지 시장 동향

    2) 미국 수소연료전지 발전 관련 정책 동향

      (1) 청정 수소 생산 프로젝트

      (2) 수소 저장·운송 프로젝트

      (3) 미국 수소충전소 구축 동향

      (4) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

  2-2. 독일

    1) 독일 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

      (1) 독일 수소 생산·저장·운송 시장 동향

      (2) 독일 수소 소비 동향

      (3) 독일 연료전지 시장 동향

    2) 독일 수소연료전지 발전 관련 정책 동향

      (1) 수소 생산 정책 동향

      (2) 수소 저장·운송 프로젝트

      (3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (4) 수소 밸류체인 프로젝트

      (5) 독일 국가수소전략 강화 정책

  2-3. 프랑스

    1) 프랑스 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

      (1) 프랑스 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 프랑스 수소 관련 기업 동향

    2) 프랑스 수소연료전지 발전 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 수소연료전지 발전 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 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

      (1) 일본 수소 공급 전망

      (2) 일본 연료전지 시장 동향

      (3) 일본 수소 관련 시장 동향

      (4) 일본 내 수소 밸류체인 구축 기업 동향

    2) 일본 수소연료전지 발전 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

      (6) 수소 보급 지원

  2-6. 중국

    1) 중국 수소연료전지 발전 및 관련 시장 동향

      (1) 중국 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 중국 연료전지 시장 동향

      (3) 중국 연료전지 기업 동향

    2) 중국 수소연료전지 발전 관련 정책 동향

      (1) 수소 산업 주요 정책 동향

      (2) 수소 생산 정책 동향

      (3) 수소 저장·운송 프로젝트

      (4) 중국 수소충전소 구축 동향

      (5) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (6) 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) 세계1등 수소산업 육성을 위한 현장중심 규제혁신 방안

      (1) 수전해

      (2) 기체수소 충전소

      (3) 액화수소

      (4) 수소·암모니아 발전

      (5) 모빌리티

    5) 수소산업 소부장 육성 전략

      (1) 수립 배경

      (2) 수소 소부장 산업 진단

      (3) 비전 및 추진전략

      (4) 주요 정책과제

    6) 2050 탄소중립 달성과 녹생성장 실현을 위한 청사진

      (1) 산업부문

      (2) 건물부문

      (3) 수송부문

      (4) 수소부문

    7) 수소경제 성장을 위한 3UP 전략

Ⅳ. 고정형 수소연료전지 발전 관련 주요 플레이어 동향

1. 해외 주요 업체 동향

  1-1. 고정형 수소연료전지 주요 플레이어 

    1) (미국) Bloom Energy

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    2) (미국) FuelCell Energy

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    3) (미국) Cummins

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    4) (미국) Plug Power

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    5) (캐나다) Ballard Power Systems

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    6) (영국) Ceres Power

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    7) (일본) Aisin Seiki

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    8) (일본) Panasonic

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    9) (일본) Toshiba

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

  1-2. 수소 인프라 주요 플레이어 

    1) (미국) Air Products

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    2) (독일) Linde

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    3) (독일) Siemens

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    4) (프랑스) Air Liquide

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    5) (프랑스) TotalEnergies

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    6) (일본) Iwatani Corporation

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    7) (일본) ENEOS

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    8) (일본) Mitsubishi

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

2. 국내 주요 업체 동향

  2-1. 고정형 수소연료전지 주요 플레이어

    1) 두산퓨얼셀 

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    2) 에스퓨얼셀

      (1) 회사현황 

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    3) 미코

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    4) 범한퓨얼셀

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    5) SK에코플랜트

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    6) Fuel Cell Innovations(FCI)

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

  2-2. 수소 인프라 주요 플레이어

    1) POSCO홀딩스

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    2) 두산에너빌리티

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    3) 롯데케미칼

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    4) 한화솔루션

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    5) SK E&S

      (1) 회사현황

      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    6) 효성중공업

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      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    7) 어프로티움

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      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향

    8) 제이엔케이히터

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      (2) 수소연료전지 발전 관련 최신 사업 동향