추가 적립 안내

이 책은 수소 자동차 기술개발 동향과 시장전망에 관한 내용을 담은 서적입니다.

Ⅰ. 수소연료전지자동차 및 수소 관련 기술 동향 29

1. 수소경제 및 수소 관련 기술 동향 29
1-1. 수소경제 개요 29
1) 수소경제 의미 29
2) 수소경제의 파급효과 33
(1) 수소경제 활성화의 경제적 파급효과 33
(2) 수소경제 활성화의 환경적 파급효과 37
3) 수소경제의 미래 39
4) 수소산업 투자 전망 41
1-2. 수소에너지 산업 동향 49
1) 수소에너지 활용 동향 49
2) 수소의 생산 53
(1) 수소 생산기술 분류 53
(2) 수전해 기술 종류 및 동향 56
3) 수소의 운송 59
4) 수소의 저장 62
1-3. 수소연료전지 기술 동향 64
1) 연료전지 정의 및 구성 64
2) 연료전지 종류 및 특징 68
(1) 전해질 종류에 따른 연료전지 분류 68
(2) 용도별 연료전지 분류 75
(3) 연료전지 특징 80
(4) 차세대 연료전지 81
3) 연료전지 산업 특징 및 구조 84
4) 발전용 연료전지 특징 85
(1) 연료전지 발전 개요 85
(2) 연료전지 발전 산업 국내 동향 86
(3) 발전용 연료전지 SOFC 보급 현황 및 과제 92

2. 수소자동차 개요 및 기술 동향 97
2-1. 수소자동차 개요 97
1) 수소자동차 정의 및 특징 97
2) 수소자동차 보급 문제점 102
3) 수소자동차 가치사슬 105
2-2. 수소자동차 기술개발 동향 107
1) 수소자동차 산업계 기술개발 동향 107
2) 상용 수소자동차 기술개발 동향 109
(1) 상용 수소자동차 기술개발 배경 109
(2) 주요국 상용 수소자동차 전략 113
(3) 상용 수소자동차 특징 및 전망 117
3) 수소자동차 구성장치 기술개발 동향 120
(1) 수소공급시스템 120
(2) 연료전지 스택 133
(3) 공기공급시스템 148
(4) 열관리시스템 152
(5) 전기생성시스템 153
2-3. 수소충전소 구축 현황 및 전략 156
1) 수소충전소 개요 156
2) 수소충전소 구축 현황 160
3) 수소충전소 구축 전략 166

Ⅱ. 수소연료전지자동차 시장 및 정책 동향 171

1. 글로벌 수소자동차 및 관련 시장 동향 171
1-1. 글로벌 수소자동차 시장 현황 및 전망 171
1) 글로벌 자동차 판매 동향 171
2) 글로벌 자동차 산업 패러다임 변화 172
3) 글로벌 수소자동차 시장 전망 173
1-2. 수소자동차 관련 시장 전망 179
1) 수소 생산·수요 전망 179
2) 수소 연료전지 시장 전망 181

2. 국내 수소자동차 시장 및 정책 동향 186
2-1. 국내 수소자동차 시장 동향 186
1) 국내 자동차 산업 동향 186
2) 국내 수소자동차 시장 현황 및 전망 188
2-2. 국내 수소자동차 관련 정책 190
1) 국내 수소차 보급 및 수소충전소 구축 계획 190
(1) 수소자동차 보급 계획 191
(2) 수소충전소 구축 계획 192
2) 제4차 친환경자동차 기본계획(2021∼2025) 198
(1) 목표 및 추진전략 198
(2) 친환경차 개발 및 보급 추진계획 199

3. 주요국 수소자동차 시장 및 정책 동향 210
3-1. 미국 210
1) 미국 수소자동차 시장 동향 210
(1) 미국 무공해 자동차 시장 현황 및 전망 210
(2) 미국 수소자동차 시장 현황 및 전망 213
2) 미국 수소자동차 관련 정책 214
(1) 연방정부 정책 및 인센티브 프로그램 214
(2) 주요 지역별 정책 및 인센티브 프로그램 216
3-2. 독일 222
1) 독일 수소자동차 관련 시장 동향 222
2) 독일 수소자동차 관련 정책 224
(1) 독일 국가수소전략 224
(2) 독일 수소 모빌리티 활성화 지원 정책 233
(3) 독일 수소 충전 인프라 구축 현황 및 계획 233
3) 독일 수소모빌리티 주요 기업 사업 동향 234
(1) 다임러(Daimler) 234
(2) BMW AG 236
(3) 아우디(Audi) 237
(4) 보쉬(Robert Bosch GmbH) 238
4) 독일 수소자동차 관련 프로젝트 239
(1) 독일 주요 기업 및 EU 진행 프로젝트 239
(2) 독일 연료전지 및 수소저장장치 관련 프로젝트 241
3-3. 영국 243
1) 영국 수소 산업 현황 및 전망 243
2) 영국 수소자동차 시장 동향 244
3) 영국 수소 생산 및 공급 프로젝트 245
3-4. 프랑스 247
1) 프랑스 수소자동차 시장 동향 247
2) 프랑스 수소자동차 관련 정책 248
(1) 국가수소위원회 출범 248
(2) 수소에 관한 정부명령 250
(3) 수소에너지 개발 정책 252
3) 프랑스 수소 관련 프로젝트 253
(1) 수소 프로젝트 최근 동향 253
(2) P2G 수전해 실증단지 구축 프로젝트 254
4) 프랑스 수소 관련 주요 기업 사업 동향 257
3-5. 러시아 259
1) 러시아 수소 산업 현황 및 전망 259
2) 러시아 수소자동차 관련 정책 263
(1) 러시아 수소 정책 현황 263
(2) 러시아 수소 에너지 개발 로드맵 264
3) 러시아 수소 관련 주요 기업 사업 동향 270
(1) 가즈프롬 270
(2) 로스아톰 272
(3) 노바테크 273
(4) 크리오겐마시 275
(5) 겔리마시 277
3-6. 중국 279
1) 중국 수소자동차 시장 동향 279
2) 중국 수소자동차 관련 정책 280
(1) 수소자동차 보급 장려책 발표 280
(2) 중국 수소차 정책 방향 282
(3) 연료전지 상용화 정책 287
3-7. 일본 288
1) 일본 수소자동차 관련 시장 동향 288
2) 일본 수소자동차 관련 정책 291
(1) 일본 2050 수소사회 추진 291
(2) 일본 수소·연료전지 전략 로드맵 293
(3) 일본 수소 충전 인프라 구축 현황 및 계획 299

Ⅲ. 수소연료전지자동차 관련기술 특허, 기술개발 로드맵, 연구테마 303

1. 수소차 관련 기술 특허 동향과 중소기업형 기술개발 로드맵 303
1-1. (특허청) 수소 및 수소차 관련 기술 특허 분석 303
1) 자동차 업체의 전기차 배터리 및 수소차 연료전지 출원 동향 303
(1) 연도별 동향 303
(2) 자동차 기업별 동향 304
(3) 국내외 기업별, 전기차와 수소차별 동향 306
2) 수소 가스터빈 특허출원 동향 306
(1) 연도별 동향 306
(2) 출원인별 동향 308
(3) 기술별 동향 308
3) 그린 수소 생산 물분해 촉매 분야 특허출원 동향 310
(1) 연도별 동향 310
(2) 출원인별 동향 311
(3) 기술별 동향 311
4) 금속을 이용한 수소 저장·운반 기술분야 특허출원 동향 312
(1) 연도별 동향 312
(2) 출원인별 동향 313
(3) 기술별 동향 315
1-2. (중소벤처기업부) 수소차 관련 기술 특허 분석 317
1) 수소차 부품 317
(1) 연도별 출원동향 317
(2) 국가별 출원현황 317
(3) 주요 출원인 분석 319
2) 수소 연료전지시스템 320
(1) 연도별 출원동향 320
(2) 국가별 출원현황 320
(3) 주요 출원인 분석 321
3) 전력공급 및 저장시스템 323
(1) 연도별 출원동향 323
(2) 국가별 출원현황 323
(3) 주요 출원인 분석 324
4) 인휠 모터 시스템 326
(1) 연도별 출원동향 326
(2) 국가별 출원현황 326
(3) 주요 출원인 분석 327
5) 전장 시스템 329
(1) 연도별 출원동향 329
(2) 국가별 출원현황 330
(3) 주요 출원인 분석 331
1-3. 수소차 관련 중소기업형 기술개발 로드맵 332
1) 수소차 부품 332
(1) 핵심 요소기술 332
(2) 기술로드맵(2021-2023) 333
(3) 핵심 요소기술 연구목표 334
2) 수소 연료전지시스템 335
(1) 핵심 요소기술 335
(2) 기술로드맵(2021-2023) 335
(3) 핵심 요소기술 연구목표 336
3) 전력공급 및 저장시스템 337
(1) 핵심 요소기술 337
(2) 기술로드맵(2021-2023) 337
(3) 핵심 요소기술 연구목표 338
4) 인휠 모터 시스템 339
(1) 핵심 요소기술 339
(2) 기술로드맵(2021-2023) 339
(3) 핵심 요소기술 연구목표 340
5) 전장 시스템 341
(1) 핵심 요소기술 341
(2) 기술로드맵(2021-2023) 342
(3) 핵심 요소기술 연구목표 343

2. 수소차 관련 기술 분야 연구개발 테마 344
2-1. 수소차 344
1) 대형 상용차용 연료전지 스택 내구성 확보 운전기술 개발 344
2) 상용 수소 전기차용 70MPa급 대형 수소 저장용기의 고속충전·내화성능 및 생산성 향상 기술 개발 347
3) 대형 상용차 수소저장시스템용 고압대유량 요소부품 기술 개발 350
4) 대형 수소상용차 충전시간 단축을 위한 멀티포트 충전기술 개발 355
5) AI 기반 전기차 및 수소차용 전력변환장치 혼류 생산 자동화 시스템 개발 359
6) 대형 수소전기트럭용 400kW급 다단 전기구동시스템 및 차량적용 기술 개발 361
7) (총괄) 대형 수소전기트럭용 400kW급 다단 전기구동시스템 및 차량적용 기술 개발 363
8) (1세부) 대형 상용차용 다중 모터 기반 400kW급 전기구동장치 기술 개발 364
9) (2세부) 다중 입력 기반 전달토크 18,000Nm 이상 다단 동력전달장치 기술 개발 365
10) (3세부) 다중 모터 기반 400kW급 고출력 다단 전기구동시스템 수소전기트럭 적용기술 개발 366
11) 전기차 플랫폼 공동활용을 위한 수소전기차용 비정형 수소저장장치 기술개발 367
12) (총괄) 전기차 플랫폼 공동활용을 위한 수소전기차용 비정형 수소저장장치 기술개발 369
13) (1세부) 수소전기차 공간 활용성 제고를 위한 비정형 수소저장용기 기술개발 370
14) (2세부) 수소전기차용 비정형 수소저장용기 모듈 및 시스템 기술개발 372
15) (3세부) 비정형 수소저장장치 평가절차 및 검증 기술 개발 373
16) 대형 수소트럭 기반 특장차용 요소부품·시스템 기술개발 및 실증 374
17) (총괄) 대형 수소트럭 기반 특장차용 요소부품·시스템 기술개발 및 실증 376
18) (1세부) 대형 수소트럭 개조용 특장 요소부품 및 차량적용 기술 개발 378
19) (2세부) 공항특수차용 연료전지시스템 및 차량장착 기술 개발 379
20) (3세부) 대형 수소특장차 실도로 검증을 위한 운영 및 실증 기술 개발 380
2-2. 연료전지 381
1) FC-REEV용 연속출력 60kW급 트레일러형 연료전지시스템 개발 및 실증 381
2) 캐스케이드 스택을 활용한 10kW급 고효율 SOFC 시스템 기술개발 384
3) SOFC 스택의 신뢰성과 경제성 확보를 위한 밀봉재 및 집전체의 표준화 연계 기술개발 386
4) 최대이륙중량 200kg급 비행체용 순정격출력 30kW급 연료전지 파워팩 시스템 개발 389
5) 수소연료전지 스택용 금속 분리판 고속 제조 공정 기술 개발 392
6) 연료전지 시스템의 스마트설계·제조·운전 오픈 플랫폼 개발 394
7) 농업용·물류운송 드론용 순정격출력 15kW급 연료전지 파워팩 시스템 개발 396
8) 저온작동용(500℃ 운전) 박막 기반 고체산화물 연료전지 셀·스택 개발 399
9) 페라이트계 스테인리스 금속지지체를 기반으로 한 금속지지형 SOFC 셀·스택 개발 401
10) 중대형 상용차용 막전극접합체(MEA) 내구 향상 기술 개발 403
11) 중대형 상용차용 고내구 고강성 기체확산층 기술 개발 406
12) 중대형 상용차용 고내구 금속분리판 및 가스켓 기술 개발 408
13) 중대형 상용차용 고출력 고내구 공기압축기 기술 개발 411
14) 중대형 상용차용 연료전지 스택 클리닝 기술 개발 414
15) 중대형 상용차용 연료전지시스템 전용 전극기술 개발 416
16) 중대형 상용차용 고전압 부스트 컨버터 기술 개발 419
17) 교환이 가능한 연료전지 단위셀 부품 기술 개발 422
18) (총괄사업개요) 수소전기차용 차세대 연료전지시스템 기술 개발 425
19) (총괄) 수소전기차용 차세대 연료전지시스템 기술 개발 427
20) (1세부) 수소전기차용 연료전지 스택 고도화 기술 개발 428
21) (2세부) 경량화 대체소재 기반 고성능 분리판 기술 개발 429
22) (3세부) 연료전지 스택용 체결 및 패키징 부품 경량/소형화 기술 개발 430
23) (4세부) 연료전지시스템 효율 향상을 위한 단위 셀 핵심기술 개발 431
2-3. 수소 충전 432
1) 수소충전소 및 배관망 안전 제고를 위한 필수 장비 국산화 기술 개발 432
2) 수소 저장탱크/압력용기 이물질 탐상/재검사 기술 및 안전기준 개발 435
3) 수소충전소 화재폭발시 피해저감 방호벽 설계 기술 및 안전기준 개발 437
4) 수소 저장탱크/압력용기 수소취성 안전성 검사기술 및 안전기준 개발 438
5) 수소 전주기 통합 위험성평가 프로그램 및 액화수소 설비 안전기준 개발 440
6) 수소충전소 압축기 현장 성능평가 가이드라인 개발 442
7) 수소 충전소 형태별 누출 및 화재사고 최적 대응 기술 개발 444
8) 반밀폐공간(조건별) 내 수소차 가스 누출 및 화재사고 대응 기술 개발 446
9) 수소전기차 다차종 동시충전을 위한 광역수소충전소 핵심기술 개발 448
10) 수소 최적 공급 경로 설계를 위한 수소 생산기지 및 충전소 배치 모델 개발 450

Ⅳ. 수소연료전지자동차 관련 주요업체 사업동향 455

1. 국내 수소자동차 관련 주요업체 사업동향 455
1-1. 완성차 업체 455
1) 현대자동차 455
(1) 회사현황 455
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 456
1-2. 부품 업체 460
1) 현대모비스 460
(1) 회사현황 460
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 460
2) 현대제철 464
(1) 회사현황 464
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 464
3) 코오롱인더스트리 466
(1) 회사현황 466
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 466
4) 포스코인터내셔널 468
(1) 회사현황 468
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 468
5) 동아화성 471
(1) 회사현황 471
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 471
6) 세종공업 474
(1) 회사현황 474
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 474
7) 두산퓨얼셀 476
(1) 회사현황 476
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 476
8) 에스퓨얼셀 479
(1) 회사현황 479
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 479
9) 한온시스템 481
(1) 회사현황 481
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 481
10) 우리산업 483
(1) 회사현황 483
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 483
11) 지엠비코리아 485
(1) 회사현황 485
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 485
12) 일진다이아 - 수소탱크 487
(1) 회사현황 487
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 487
13) 유니크 490
(1) 회사현황 490
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 490
14) 상아프론테크 493
(1) 회사현황 493
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 493
15) 동양피스톤 495
(1) 회사현황 495
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 495
1-3. 수소 인프라 업체 497
1) 효성중공업 497
(1) 회사현황 497
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 497
2) 이엠코리아 500
(1) 회사현황 500
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 500
3) 제이엔케이히터 504
(1) 회사현황 504
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 504
4) 엔케이 507
(1) 회사현황 507
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 507
5) 풍국주정 510
(1) 회사현황 510
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 510
6) 한국가스공사 513
(1) 회사현황 513
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 513

2. 해외 수소자동차 관련 주요업체 사업동향 516
2-1. 완성차 업체 516
1) (일본) Toyota 516
(1) 회사현황 516
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 516
2) (일본) Honda 520
(1) 회사현황 520
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 520
3) (독일) Daimler 523
(1) 회사현황 523
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 523
4) (미국) GM 526
(1) 회사현황 526
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 526
2-2. 부품 업체 529
1) (미국) Bloom Energy 529
(1) 회사현황 529
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 529
2) (미국) FuelCell Energy 532
(1) 회사현황 532
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 532
3) (미국) Plug Power 534
(1) 회사현황 534
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 534
4) (캐나다) Ballard Power Systems 537
(1) 회사현황 537
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 537
5) (영국) Ceres Power 540
(1) 회사현황 540
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 540
6) (일본) Toshiba 541
(1) 회사현황 541
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 541
7) (일본) Panasonic 544
(1) 회사현황 544
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 544
2-3. 수소 인프라 업체 546
1) (미국) Air Products 546
(1) 회사현황 546
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 546
2) (미국) Cummins 549
(1) 회사현황 549
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 549
3) (영국) ITM Power 552
(1) 회사현황 552
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 552
4) (프랑스) Air Liquide 554
(1) 회사현황 554
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 554
5) (독일) Linde 556
(1) 회사현황 556
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 556
6) (독일) Siemens 558
(1) 회사현황 558
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 558
7) (일본) Asahi Kasei 560
(1) 회사현황 560
(2) 수소자동차 관련 사업 동향 560

Ⅴ. 참고자료 565

머리말

2021년 4월, 유럽연합은 2030년까지 온실가스를 최소 55% 감축하고 2050년 탄소 중립국 달성을 목표로 하는 강화된 내용의 유럽기후법(European Climate Law)에 잠정 합의했으며, 우리나라 정부도 2020년 그린뉴딜을 통해 저탄소 경제로의 전환을 알린데 이어 2050년 탄소중립을 선언하고 부문별 이행계획을 수립하여 추진중에 있다. 미국, 중국, 일본 등 세계 주요국 또한 경쟁적으로 탄소중립을 선언하며 지구적 과제인 기후변화에 대응하고 있으며, 이에 따라 수소경제가 전 세계적인 핵심의제로 등장하고 있다.

그에 따른 수소경제 전반의 수소 생산, 저장, 운송과 함께 수송용 연료전지 기술도 꾸준한 지원으로 기술개발이 이루어질 전망이며, 특히 수소연료전지자동차는 친환경차 개발 보급과 수소경제 활성화라는 정책에 따른 동반성장이 예상되며, 전기차에 비해 긴 주행거리와 낮은 연료 무게를 가져 장거리 운행이 유리함에 따라 수소상용차에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다.

독일은 수소 모빌리티 활성화를 위해 기술개발 자금을 지원하고 기업들과 각종 프로젝트를 진행하고 있으며, 미국 캘리포니아주는 규제와 인센티브 프로그램을 통해 단기, 중장기 무공해 자동차 정책을 도입하고 있다. 일본 또한 2050 수소사회 구현을 목표로 수소 생산부터 사용까지 전 단계에 걸친 기술개발, 인프라 구축 등 노력을 전개하고 있다.

한편, 전 세계에서 수소차를 생산하고 판매하는 완성차 기업은 아직 많지 않은 실정이다. 대표적인 기업으로 현대차, 도요타, 혼다를 꼽을 수 있는데 특히 현대차는 2020년 글로벌 수소차 판매 순위 1위를 차지하며 시장점유율 70%에 가까운 비중을 보였으며, 도요타는 2021년 미라이 2세대 모델을 출시하며 시장점유율을 끌어올리고 있는 가운데, 블룸버그는 2025년 3.4만 대, 2030년 7.2만 대 수준의 수소차 판매량을 전망했으며, 특히 2025년 전체 판매량의 65%를 한국과 일본이 차지할 것으로 예상한 바 있다.

수소의 생산, 저장, 운송부문에서 규모의 경제를 실현할 것으로 예상되는 2030년경에는 수소 경제가 본격화할 것으로 전망되는 가운데, 수소차 제조원가의 50%를 차지하는 연료전지도 성능 개선 및 가격 하락이 진행되면 전기차와의 가격 경쟁력도 향상될 것으로 전망되고 있다.

이에 당사는 수소연료전지자동차 산업뿐 아니라 수소 기술의 응용 동향과 수소연료전지, 수소충전소 등 다양한 수소연료전지자동차 관련 사업동향과 기술개발 동향을 조사·분석 하였으며, 글로벌 시장 동향과 전망, 국내외 정책 및 선도기업의 전략 등을 종합적으로 조사 분석하여 본서를 출간하게 되었다.

모쪼록 본 보고서가 수소연료전지자동차 산업 종사자뿐만 아니라 관련 분야에 관심을 갖고 계시는 모든 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되길 바란다.

2021년 05월 10일
산업조사 2팀 팀장(PM) 김 하 나