◎ 도서소개

친환경 에너지 패러다임으로 전환을 위해 수소경제의 역할이 확대되고 탄소중립의 핵심 요소로 주목받기 시작하면서 주요국을 중심으로 국가 수소 전략이 잇따라 마련되고 있다. 특히 호주, 칠레, 사우디 등 재생에너지원이 풍부한 국가는 그린수소를 대량으로 생산하여 수소 수출국의 지위 확보를 위한 정책지원에 집중하고 있다.

‘제1차 수소경제 이행 기본계획’에 따르면 발전 분야와 철강·화학 등 산업계의 수소 활용이 확대되면 국내 전체 수소 수요량은 확대될 전망이며, 청정수소의 비중 또한 늘릴 계획이다. 하지만 국내 수소생산 여건으로는 이러한 수소 수요를 충당하기 어렵기 때문에 부족한 양을 메우기 위해 해외에서 국내 기술과 자본으로 생산한 청정수소를 도입하려는 시도를 하고 있다. 맥킨지, IEA 등 주요 기관들은 장거리 수소운송 방법으로 암모니아, 액체수소 등의 기술이 유망하다고 전망하고 있다. 

특히 국내 기업들과 발전공기업들은 암모니아 형태로 수소를 도입하기 위한 프로젝트를 추진 중이다. 수소를 암모니아로 바꾸면 그냥 액화할 때보다 약 1.7배 많은 수소 저장이 가능하고, 전 세계적으로 암모니아 수출입이 활발해 생산시설, 운반선 등의 인프라가 이미 갖춰져 있어 암모니아를 수소 캐리어로 활용할 경우 막대한 인프라 관련 투자가 필요하지 않아 수소공급의 경제성도 확보할 수 있다. 한편 2024년 1월에는 국내 첫 액화수소 플랜트인 창원 액화수소플랜트가 준공되었다. 액화수소는 기체 수소를 극저온상태 영하 253도로 냉각해 액화한 수소로 기체수소 방식에 비해 압력이 낮아 안전하고, 대규모 운송이 가능해 수소 소비량이 많은 수소버스 등 수소상용차 보급 확대에 기여할 것으로 보인다. 

삼정KPMG 경제연구원에 따르면 글로벌 주요 국가의 수소 생산 시장은 2020년부터 2025년까지 연평균 9.7%로 성장하여 약 1,500억 달러 규모의 시장이 될 것으로 전망된다. 미국과 중국을 양강 체계로 인도, 일본, 독일 등이 주요 플레이어로 예상된다. Deloitte는 2040년을 기점으로 그레이수소의 수요는 블루·그린수소로 대체되기 시작하여, 2050년에는 청정수소가 전체 생산량의 78%를 차지할 것으로 예상하고 있다. 한편 Statista 등에 의하면 세계 수소 저장시장 규모는 2021년 147억 달러에서 연평균 4.4% 성장해 2030년에는 약 217억 달러에 이르고, 저장시장의 성장이 운송시장의 성장을 견인할 것으로 예상된다. 액체수소 저장 기술 등이 상용화될 시 저장 기술을 연계한 인프라 투자가 활성화돼 수소 운송 시장은 2050년 5,660억 달러 규모로 비약적으로 성장할 것으로 전망된다.

청정수소 산업뿐 아니라 수소·암모니아, 액화수소 기술의 최신 응용 동향과 수소 생산 및 운송·저장 등 다양한 수소 사업 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 청정수소·암모니아 산업 종사자뿐만 아니라 관련 분야에 관심을 갖고 계시는 모든 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되길 바란다.

◎ 목차

Ⅰ. 수소경제 개요와 주요국 수소 산업 대응 전략

1. 수소경제 개요와 수소 밸류체인

  1-1. 수소경제 개요와 수소 산업 유망 기술

    1) 수소경제의 의미

    2) 수소 산업 유망 기술

      (1) 그린수소 생산 기술

      (2) CCUS 활용 블루수소 생산 기술

      (3) 암모니아 활용 수소 운송 기술

      (4) 액화수소 활용 수소 운송 기술

    3) 글로벌 수소 프로젝트 현황

    4) 국내 수소 실증 프로젝트 현황

    5) 국내 주요 기업 수소 사업 동향

  1-2. 수소 산업 밸류체인 기술 개요

    1) 수소 생산 기술 개요

    2) 수소저장·운송 기술 개요

      (1) 수소저장 기술 개요

      (2) 수소운송 기술 개요

    3) 수소충전소 현황 및 전망

      (1) 수소충전소 개요

      (2) 글로벌 수소충전소 현황

      (3) 국내 수소충전소 현황 및 전망

    4) 수소 활용 기술개발 및 시장 동향

      (1) 연료전지 시장 및 기술개발 동향

      (2) 수소자동차 시장 및 기술개발 동향

2. 주요국 수소 산업 대응 전략

  2-1. 미국

    1) 미국 수소 산업 시장 동향

      (1) 미국 수소 생산·저장·운송 시장

      (2) 미국 연료전지 시장 동향

    2) 미국 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 청정 수소 생산 프로젝트

      (2) 미국 수소충전소 구축 동향

      (3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

  2-2. 독일

    1) 독일 수소 산업 시장 동향

      (1) 독일 수소 생산·저장·운송 시장 동향

      (2) 독일 수소 소비 동향

      (3) 독일 연료전지 시장 동향

    2) 독일 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (2) 수소 밸류체인 프로젝트

      (3) 독일 국가수소전략 강화 정책

  2-3. 영국

    1) 영국 수소 산업 시장 동향

    2) 영국 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 수소 관련 보조금 정책

      (2) 수소 목표 확대와 수소 프로젝트 동향

      (3) 2050 탄소중립 전략

      (4) 영국 수소 전략

  2-4. 프랑스

    1) 프랑스 수소 산업 시장 동향

      (1) 프랑스 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 프랑스 수소 관련 기업 동향

    2) 프랑스 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 녹색산업법(안)

      (2) 국가수소위원회 출범

      (3) 프랑스 수소 전략

  2-5. 일본

    1) 일본 수소 산업 시장 동향

      (1) 일본 수소 생산 시장 현황 및 전망

      (2) 일본 수소 저장·운송 시장 현황

      (3) 일본 연료전지 시장 동향

      (4) 일본 수소 관련 시장 동향

      (5) 일본 내 수소 밸류체인 구축 기업 동향

    2) 일본 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (2) 수소기본전략 개정

      (3) 수소·암모니아 보급 확대 정책

      (4) 수소 보급 지원

  2-6. 중국

    1) 중국 수소 산업 시장 동향

      (1) 중국 수소 산업 현황 및 전망

      (2) 중국 연료전지 시장 동향

      (3) 중국 연료전지 기업 동향

    2) 중국 수소 산업 관련 정책 동향

      (1) 수소 산업 주요 정책 동향

      (2) 중국 수소충전소 구축 동향

      (3) 수송, 산업, 발전부문 수소 활용 정책 동향

      (4) 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) 청정수소 인증제 운영방안

      (1) 추진배경

      (2) 비전 및 추진전략

      (3) 주요 정책과제

    6) 수소산업 소부장 육성 전략

      (1) 수립 배경

      (2) 수소 소부장 산업 진단

      (3) 비전 및 추진전략

      (4) 주요 정책과제

    7) 2050 탄소중립 달성과 녹생성장 실현을 위한 청사진

      (1) 산업부문

      (2) 건물부문

      (3) 수송부문

      (4) 수소부문

    8) 수소경제 성장을 위한 3UP 전략

Ⅱ. 수소 생산 기술 및 시장 동향

1. 수소 생산 기술, 시장 및 주요 업체 동향

  1-1. 수소 생산 기술 동향

    1) 수소 생산 기술 종류와 주요국 정책

      (1) 수소 생산 기술 종류

      (2) 주요국 수소생산 정책비교

    2) 블루수소 기술, 시장, 정책 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

  1-2. 수소 생산 시장 동향

    1) 글로벌 수소생산 시장 동향

      (1) 전체 수소생산 시장 전망

      (2) 수소 생산 비용 전망

      (3) 생산방식별 수소생산 시장 전망

      (4) 용도별 수소생산 시장 전망

      (5) 지역별 수소생산 시장 전망

      (6) 글로벌 주요 수소 생산 업체

    2) 국내 수소생산 시장 동향

    3) 글로벌 저탄소 수소 생산 프로젝트

  1-3. 수소 생산 관련 주요 업체 동향

    1) 해외 수소 생산 관련 주요 업체 동향

      (1) (미국) Bloom Energy

      (2) (미국) FuelCell Energy

      (3) (미국) Cummins

      (4) (미국) GM

      (5) (독일) Linde

      (6) (독일) Siemens

      (7) (독일) Sunfire

      (8) (영국) Ceres Power

      (9) (프랑스) Air Liquide

      (10) (프랑스) TotalEnergies

      (11) (노르웨이) Nel 

      (12) (일본) Asahi Kasei

      (13) (일본) ENEOS

      (14) (일본) Mitsubishi

      (15) (일본) Toshiba

      (16) (일본) Toyota

    2) 국내 수소 생산 관련 주요 업체 동향

      (1) POSCO홀딩스

      (2) 두산에너빌리티

      (3) 한화솔루션

      (4) SK E&S

      (5) SK에코플랜트

      (6) 어프로티움

      (7) 제이엔케이글로벌

      (8) 에스퓨얼셀

      (9) Fuel Cell Innovations(FCI)

      (10) 현대자동차

2. 그린수소 생산 기술 및 시장 동향

  2-1. 그린수소 생산 기술 동향

    1) 수전해 기술 개념

    2) 수전해 기술 종류

      (1) 알칼라인 수전해(AEC)

      (2) 고분자전해질막 수전해(PEM)

      (3) 음이온교환막 수전해(AEM)

      (4) 고체산화물 수전해(SOEC)

    3) 국내외 그린수소 생산 기술 동향

      (1) 해외 수소생산 기술 동향

      (2) 국내 수소생산 기술 동향

    4) 그린수소 생산비용 전망

      (1) 그린수소 균등화 생산원가

      (2) 청정수소 해외 도입 비용

      (3) 청정수소 생산비용 장기 전망

  2-2. 그린수소 생산 시장 동향

    1) 전체 그린수소 시장 전망

    2) 수전해 설비 시장 전망

    3) 기술별 그린수소 시장 전망

    4) 지역별 그린수소 시장 전망

    5) 그린수소 생산기술별 주요업체 사업 동향

      (1) 알칼라인 수전해(AEC) 업체

      (2) 고분자전해질 수전해(PEM) 업체

      (3) 음이온교환막 수전해(AEM) 업체

      (4) 고온수증기분해 수전해(SOEC) 업체

    6) 국내외 청정수소 지원 제도

      (1) 해외 청정수소 생산 지원제도 현황

      (2) 국내 청정수소 지원제도 현황

Ⅲ. 수소 저장·운송 기술 및 시장 동향

1. 수소 저장·운송 기술, 시장 및 주요 업체 동향

  1-1. 수소 저장·운송 기술 동향

    1) 수소 저장·운송 기술 종류와 주요국 정책

      (1) 수소 저장·운송 기술 종류

      (2) 주요국 수소 저장·운송 정책비교

    2) 액화수소 활용 수소 운송 기술 동향

      (1) 액화수소 활용 수소운송 방식 특징

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

      (3) 액화수소 기술개발 동향

      (4) 국내 액화수소 플랜트 구축 동향

      (5) 국내 액화수소 충전소 구축 동향

  1-2. 수소 저장·운송 시장 동향

    1) 글로벌 수소저장·운송 시장 동향

      (1) 전체 수소저장·운송 시장 전망

      (2) 지역별 수소저장·운송 시장 전망

    2) 국내 수소저장·운송 시장 동향

  1-3. 수소 저장·운송 관련 주요 업체 동향

    1) 해외 수소 저장·운송 관련 주요 업체 동향

      (1) (미국) Air Products

      (2) (미국) Plug Power

      (3) (독일) Linde

      (4) (프랑스) Air Liquide

      (5) (프랑스) TotalEnergies

      (6) (일본) Iwatani Corporation

      (7) (일본) ENEOS

      (8) (일본) Mitsubishi

    2) 국내 수소 저장·운송 관련 주요 업체 동향

      (1) POSCO홀딩스

      (2) 두산에너빌리티

      (3) 롯데케미칼

      (4) 한화솔루션

      (5) 한화오션

      (6) SK E&S

      (7) 효성중공업

      (8) 어프로티움

      (9) 제이엔케이글로벌

      (10) 범한퓨얼셀

2. 암모니아 기술 및 시장 동향

  2-1. 암모니아 기반 청정수소 도입 추진 전략

    1) 수소 캐리어로서의 암모니아 경쟁력

    2) 국내 암모니아 인프라 구축 전략

    3) 암모니아 추출 수소 활용 동향

    4) 암모니아 활용 분야별 산업 동향

      (1) 수소 캐리어로써 암모니아 활용 프로젝트

      (2) 무탄소 연료로써 암모니아 활용 산업 동향

      (3) 그린 암모니아 생산 관련 산업 동향

  2-2. 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

  2-3. 글로벌 수소·암모니아 교역 현황 및 전망

    1) 청정수소 교역 현황과 전망

      (1) 글로벌 청정수소 생산 및 수출 프로젝트 현황

      (2) 청정 수소화합물 국제거래 동향 및 전망

    2) 암모니아 교역 현황과 전망

    3) 수소·암모니아 국내 도입 전망

  2-4. 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

Ⅳ. 청정 그린수소·암모니아 관련 정책 및 연구테마

1. 청정 그린수소·암모니아 관련 정책 동향과 추진전략

  1-1. 청정수소 인증제 운영방안

    1) 추진 배경

      (1) 개념 및 추진경과

      (2) 추진 필요성

      (3) 청정수소 인증 관련 국제동향

    2) 국내 청정수소 활용계획

    3) 목표 및 추진 전략

    4) 주요 추진 내용

      (1) 인증 방향

      (2) 인증 추진체계

      (3) 인증절차 및 관리방식

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

      (5) 연계 지원방안

    5) 이행계획

  1-2. 수소산업 소부장 육성 전략

    1) 수립 배경

    2) 수소 소재․부품․장비 산업 진단

      (1) 국내외 수소산업 동향

      (2) 주요 분야별 분석

      (3) 평가 및 시사점

    3) 비전 및 추진전략

    4) 주요 정책과제

      (1) 핵심 소부장 원천기술 확보

      (2) 개발된 기술의 사업화 촉진

      (3) 글로벌 소부장 공급망 강화

    5) 세부 추진일정

2. 청정 그린수소·암모니아 생산, 이동/저장, 충전 기술개발 연구테마

  2-1. 생산 기술 분야

    1) (총괄) 저활용 에너지 자원을 활용한 청록수소 생산 및 탄소소재 연속 제조기술 개발

    2) (1세부) 가스상 에너지원의 고효율 저장을 위한 다공성 탄소소재 및 공정 개발

    3) (2세부) 청록수소 생산 및 탄소소재 제조를  위한 촉매 및 공정 개발

    4) (3세부) 가스상 에너지원의 고순도화 공정용 중공사막 소재 및 공정 개발

    5) 고효율 그린수소 생산용 자기조립 금속 나노촉매 전극 기능소재 개발

    6) 원전 전력 연계 저온 수전해 수소 생산 및 운영 실증

    7) 1 MW급 음이온 교환막 수전해 스택 및 시스템

    8) (총괄) 변동성·간헐성 극복 광-열 하이브리드 암모니아 분해 수소 제조기술 개발

    9) (1세부) 고성능 고내구성 플라즈몬 광분해 촉매 모듈 기술 개발

    10) (2세부) 고활성 비귀금속 열분해 촉매 모듈 기술 개발

    11) (3세부) 고안정성 하이브리드 암모니아 분해 수소 제조 시스템 기술 개발

  2-2. 저장 기술 분야

    1) (총괄) 인장강도 4GPa급 초고강도강 인발, 복합소재화 및 수소저장 부품화 기술개발

    2) (1세부) 수소저장용기용 극청정 고강도 고연성강 소재 기술개발

    3) (2세부) 인장강도 4GPa급 고강도 극세선 제조 기술개발

    4) (3세부) 수소사회용 스틸-섬유 적용 하이브리드 복합소재 제조 기술개발

    5) (4세부) 수소 운송용 스틸-섬유 복합소재의 압력용기 적용 제조 기술개발 및 안전성 검증

    6) (총괄) 선박용 액체수소 저장시스템의 계측센서 개발 및 성능평가 기술개발

    7) (1세부) 온도, 유량 및 압력 계측용 센서 개발

    8) (2세부) 레벨 계측용 센서 개발

    9) (3세부) 액체수소 운용조건에서의 적용 소재 및 개발 센서 성능검증

    10) (총괄) 액체수소 저장탱크용 진공단열시스템 소재와 장비 개발 및 실증

    11) (1세부) 액체수소 저장탱크용 고성능 소재 개발

    12) (2세부) 고효율 충진/진공/단열 시스템 개발

    13) (3세부) 대형 액체수소 저장탱크 제작 기술 개발 및 실증

  2-3. 운송(이동) 기술 분야

    1) (총괄) 금속대체 10 year 장기내구성 고수소차단 소재 및 첨단 수소 이송 부품 개발

    2) (1세부) 고수소차단성 고내구성 열가소성  복합소재 개발

    3) (2세부) 10년 이상 장기내구성을 갖는 수소 이송  배관 부품 개발

    4) 암모니아 운송 배관(직경 200mm 이상) 위험성 평가 안전진단/안전기준 개발

    5) 비금속 Flexible 수소 배관 및 접속재 국산화 기술 개발

    6) (총괄) 액체수소운반선 BOG 처리시스템 개발 및 성능검증

    7) (1세부) 액체수소운반선용 열교환기 시스템 개발

    8) (2세부) 액체수소 BOG 이송용 압축기 개발

    9) (3세부) 비상방출을 위한 수소 가스 소각기 개발

    10) (총괄) 액체수소 이송에 필요한 선박용 극저온 배관계 핵심부품 개발

    11) (1세부) 선박용 극저온 밸브(안전, 제어) 개발

    12) (2세부) 선박용 극저온 플랙시블 호스 및 배관 개발

    13) (3세부) 선박용 극저온 밸브 및 배관류 성능 평가

    14) (총괄) 액체수소운반선용 극저온 펌프 개발 및 성능 평가

    15) (1세부) 액체수소 화물창 극저온 카고펌프 개발

    16) (2세부) 액체수소 화물창 스프레이 및 비상 펌프 개발

    17) (3세부) 액체수소 화물창 펌프의 성능평가 기술 개발

  2-4. 충전 기술 분야

    1) 수소충전소 핵심 설비 및 부품 효율 및 내구성 향상

    2) 모빌리티용 실내 수소충전소 및 고압 호스 안전성 검증/안전기준 개발

    3) 수소충전소용 100 kg/hr급 이오닉 피스톤 압축기 개발