K 뉴딜산업 INSIGHT 보고서 3 ( ) 연료전지개요와현황 CONTENTS < 요약 > I. 연료전지개요와원리 1. 연료전지개요 2. 연료전지의원리와구성 II. 연료전지의종류와활용 1. 연료전지의종류 2. 연료전지의활용분야 III. 연료전지시장과국가

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1 K 뉴딜산업 INSIGHT 보고서 3 ( ) CONTENTS < 요약 > I. 연료전지개요와원리 1. 연료전지개요 2. 연료전지의원리와구성 II. 연료전지의종류와활용 1. 연료전지의종류 2. 연료전지의활용분야 III. 연료전지시장과국가별경쟁력 1. 연료전지시장동향 2. 연료전지국가별경쟁력 IV. 시사점 작성 산업경제팀 책임연구원김호건 ( ) 본보고서의내용은담당연구원의주관적견해로, 한국수출입은행의공식입장과는 무관합니다.

2 < 요약 > I. 연료전지개요와원리 연료전지는수소를연료로사용하여에너지 ( 전기 ) 를생산하는기술로, 수소경제활용 분야에서핵심적인역할을함 수소경제는크게수소의생산, 수송, 저장, 활용으로나누어지며연료전지는수소를일상생활에서사용가능하도록변환해주는수소활용장치연료전지는핸드폰, 자동차, 선박, 발전등개인휴대용디바이스부터큰규모의발전까지에너지가필요한거의모든분야에적용가능 연료전지는수소와산소의전기화학반응을통해전기생성 연료전지의음극 ( 연료극 ) 에서는촉매에의한수소의산화반응이일어나고그결과로만들어진 수소이온은전해질을통해양극으로이동. 양극 ( 공기극 ) 에서는수소이온과산소가결합하며물이 생성. 양극과음극의반응으로전자가이동하며전류가흐름. 연료전지는크게막전극접합체 (MEA), 전해질막, 촉매층, 가스확산층, 가스켓, 분리판으로구성 MEA(Membrane-Electrode Assembly) 는음극과양극을전해질막에부착한것으로연료전지의핵심 부품. 산소와수소의전기화학반응이일어나며전해질막, 촉매층, 가스확산층으로이루어짐 II. 연료전지의종류와활용 연료전지는전해질의종류에따라고분자전해질연료전지 (PEMFC), 고체산화물연료전지 (SOFC), 알칼리연료전지 (AFC), 용융탄산염연료전지 (MCFC), 인산연료전지 (PAFC), 직접메탄올연료전지 (DMFC) 등으로구분 PEMFC(Polymer/Proton Electolyete Membrane Fuel Cell): 현재가장널리쓰이는연료전지로비교적낮은온도 ( 약 80 o C) 에서작동하고약 60% 의효율을보임 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell): 연구개발이활발하게이루어지고있는연료전지로매우높은온도 ( 약 1000 o C) 에서작동. 60% 의높은효율을보이며발생하는열도활용하면효율이 85% 까지향상 AFC(Alkaline Fuel Cell): 1세대연료전지중하나이며미우주프로그램에서전기와물생산을위해사용. 비교적저온 ( 약 100 o C) 에서작동하며약 60% 정도의효율을보임 MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell): 2 세대연료전지로불리며탄산이온이전해질을통해이동. 비교적높은온도 ( 약 650 o C) 에서작동하며효율은 65%, 발생하는열까지활용하면 85% 까지향상 PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell): 기술이가장성숙한연료전지로평가. 비교적저온 ( 약 200 o C) 에서작동하고효율이약 37~42% 정도지만, 발생하는열까지함께이용하면 80% 까지향상가능 DMFC(Direct Methanol Fuel Cell): 연료로메탄올을이용하는연료전지로저온 ( 약 100 o C) 에서작동하고약 40% 효율을보임 - 1 -

3 연료전지는활용분야별로휴대형, 수송형, 고정형으로나누어짐 ( 휴대형연료전지 ) 60V 직류미만의출력전력을공급하는연료전지로정의, 메탄올을직접사용하는 DMFC 방식이대표적임 ( 수송형연료전지 ) PEMFC가대표적이며수소전기차, 버스, 트럭을위주로연료전지중가장많은사용량을보임 ( 고정형연료전지 ) 주로발전용연료전지를의미. 대표적인제조사는블룸에너지 (Bloom Energy), 두산퓨얼셀, 퓨얼셀에너지 (FuelCell Energy) 등이있고각각 SOFC, PAFC, MCFC 방식을주로사용 III. 연료전지시장과국가별경쟁력 연료전지는한국, 일본, 미국을중심으로초기시장을형성중이며연평균 30% 씩성장할전망 수소를활용하는연료전지수요는꾸준히증가하여 2018 년 2 조 2 천억원수준의시장이연평균 30% 씩성장하여 2030 년에는약 50 조원규모가될것으로추정 연료전지는당분간수소전기차중심의수송형연료전지와발전용연료전지위주로성장할전망 연료전지기술수준은미국, 일본, EU, 한국순으로높으며한국은특히연료전지보급이가장 활발한나라중하나 미국, 일본, 독일은연료전지의핵심부품기술력이높은것으로평가. 연료전지관련한특허출원건수는일본이가장많으며일본과미국이전체출원건수의 50% 넘게차지연료전지종류별국가경쟁력은 PEMFC를제외한 PAFC, MCFC, SOFC, DMFC에서미국이가장앞서있음 IV. 시사점 경제성이부족한수소에너지활성화를위해서는정부주도의기술개발과정책지원이필수적임 연료전지의시장의형성 발전을위해서는생산비용절감, 관리비용감소, 내구성향상, 인프라구축 등해결과제가존재 수소연료전지부품의성공적인국산화와상용화를위해서는신뢰성평가와인증제도를 마련하고지원방안을모색해야함 연료전지는활용분야에따라요구하는전력량, 크기, 적정가격등이다르므로다양한종류의 연료전지가사용될것으로예상. 따라서연료전지종류별로체계화된안전성, 신뢰성평가시스템 확보필요 - 2 -

4 I. 연료전지개요와원리 1. 연료전지개요 세계주요국은탄소감축을목표로수소경제활성화정책을강력하게추진 근 50 년간대기중이산화탄소농도는가파르게상승하였고, 이산화탄소는지구온난화의가장큰 원인으로지목 대부분의이산화탄소는화석연료사용으로발생. 탄소배출을줄이기위한대체에너지원필요 친환경적인에너지생산 ( 풍력, 태양광등 ) 은날씨, 계절, 시간에따라발전량차이가너무크기때문에에너지를저장할수있는기술이필요함수소는대체에너지원과에너지저장용도로큰가능성을보여주었으나수소관련기술이충분히성숙하지않아경제성이좋지않음그러나, 수소의경제성과무관하게미국, 중국, 유럽연합, 일본, 한국등에서수소산업에대한정책지원을발표수소경제는크게수소의생산, 수송, 저장, 활용으로나누어지는데수소를일상생활에서사용할수있도록변환해주는수소활용장치를연료전지라고함 연도별대기중이산화탄소농도변화 자료 : NASA 연료전지는수소를연료로사용하여에너지 ( 전기 ) 를생산하는기술로, 수소경제활용분야에서 핵심적인역할을함 순수한수소를연료로사용시물, 열, 전기만발생하여친환경적인전기생산이가능 연료전지는핸드폰, 자동차, 선박, 발전등개인휴대용디바이스부터큰규모의발전까지에너지가 필요한거의모든분야에적용가능 - 3 -

5 연료전지에는여러종류가있으며출력밀도, 작동온도, 내구성등특성에따라쓰이는용도가다르며 크게휴대형, 수송형, 고정형으로구분. 개인용디바이스와같은소형기기는휴대형, 수소전기차 선박과같은이동하는용도는수송형, 건물예비전력 또는발전소와같은용도는고정형으로구분 흔히볼수있는연료전지사용의예는수소전기차로현대자동차의 넥쏘 가있음 연료전지는화력발전이나원자력발전과같이대형발전설비가필요하지않기때문에건물 / 가정에서 분산발전이가능하여수요에따른전력공급이가능하다는장점도있음 수소경제에서연료전지의역할 자료 : 삼정 KPMG 2. 연료전지의원리와구성 연료전지는수소와산소의전기화학반응을통해전기생성 수소이온 ( 양성자 ) 이전해질을통과하는양성자교환막연료전지의반응식은아래와같음 음극 : H 2 2H + + 2e - 양극 : 1/2O 2 + 2H + + 2e - H 2 O 연료전지의음극 ( 연료극 ) 에서는촉매에의한수소의산화반응이일어나고그결과로만들어진수소이온은 전해질을통해양극으로이동. 양극 ( 공기극 ) 에서는수소이온과산소가결합하며물이생성. 양극과음극의 반응으로전자가이동하며전류가흐름

6 반면, 음이온이이동하는방식의음이온교환막연료전지도있으며이경우이온이양성자교환막 연료전지와반대방향으로움직임 음극 : H 2 + 2OH - 2H 2 O + 2e - 양극 : 1/2O 2 + 2H 2 O + 2e - 2OH - 음이온교환막연료전지의양극에서는산소기체가촉매에의해환원되어수산화이온이만들어짐. 수산화이온이전해질을통과하여음극으로이동하고수소기체와결합. 이과정에서물이생성되고전류가흐름 연료로순수한수소가아닌천연가스를사용하는경우개질공정을거쳐수소를생산하고활용 CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 연료전지는크게막전극접합체 (MEA), 전해질막, 촉매층, 가스확산층, 가스켓, 분리판으로구성 연료전지는안쪽부터전해질막 - 촉매층 - 가스확산층 - 분리판순으로구성되어있으며이렇게만든한단위를 연료전지단위셀이라고함 단위셀은약 0.7V 의전압을생성하며출력을높이기위해직렬로쌓아 ( 스택 ) 사용. 이를 연료전지스택 이라고부름 MEA(Membrane-Electrode Assembly): 음극과양극을전해질막에부착한것으로산소와수소의전기화학 반응이일어나는연료전지의핵심부품. 전해질막, 촉매층, 가스확산층으로이루어짐 ( 과제 ) 접착과정에서기체확산층의구조를유지하고전극과전해질의접촉을좋게하는것이중요 전해질막 (Electrolytic membrane): 이온을전달하고반응기체 ( 산소, 수소 ) 를분리하여접촉을막는 역할을함. ( 과제 ) 높은이온전도성이필요하고이온외의전자등의통과는막아야하며화학적으로안정성이우수한소재필요 촉매층 (Catalyst layer): 수소의산화반응, 산소의환원반응을촉진하는역할. ( 과제 ) 음극과양극에서수소와산소의반응속도가다른문제를해결하기위한방안으로촉매량을조절. 또한, 일산화탄소등에의해손상이가지않는소재개발필요. 가격이비싼백금촉매를사용할경우백금사용량은줄이면서효과는늘리기위해나노사이즈의백금입자를뿌리는기술로비용절감. 가스확산층 (Gas diffusion layer): 반응기체를촉매층에전달하고물을제거하는역할. ( 과제 ) 높은기체확산성, 배수성, 강성을요구하며두께를얇게하는노력등으로가격을낮추는중 - 5 -

7 가스켓 (Gasket): MEA 주변을감싸가스가새지않도록막는역할을하며주로고무폴리머로만들어짐 ( 과제 ) 내열성과탄성이좋고압축변형에저항성이높은소재필요 분리판 (Separator/Bipolar plate): 연료전지스택에서단위셀을분리하는역할. 전기전도체역할을 하기도하고생성된물을외부로배출하는역할도함. 연료전지무게의약 60% 를차지 ( 과제 ) 높은전기전도도, 열전도율, 기계적강도를가져야하고부식에강하고가벼운소재필요 집전판 (Current Collector Plate): 연료전지에서만들어낸전류를흘려주는역할 ( 과제 ) 형상에따라저항값이달라지기때문에최적화디자인필요 연료전지주요부품과역할 (PEMFC) 자료 : 엠필드 - 6 -

8 II. 연료전지의종류와활용 1. 연료전지의종류연료전지는전해질의종류에따라고분자전해질연료전지 (PEMFC), 고체산화물연료전지 (SOFC), 알칼리연료전지 (AFC), 용융탄산염연료전지 (MCFC), 인산연료전지 (PAFC), 직접메탄올연료전지 (DMFC) 등으로구분 PEMFC(Polymer/Proton Electolyete Membrane Fuel Cell): 현재가장널리쓰이는연료전지로비교적 낮은온도 ( 약 80 o C) 에서작동하고약 60% 의효율을보임 ( 장점 ) 작고가볍게만들수있으며낮은온도에서작동하기때문에시동시간이짧음 ( 단점 ) 산성조건 (H+) 을견딜수있는값비싼백금촉매를사용해야하는데일산화탄소 (CO) 가백금을손상시키는문제가있음. 또한, 고온저습조건에서이온전도도가감소하여습도와온도조절이필수적임 ( 과제 ) 가격이비싼촉매와전해질막의단가를낮추기위한노력필요. 성능유지를위해가습을과하게할경우물이넘쳐산소의공급을막을수있어적당량의습도를조절하는기술이중요 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell): 산소이온이투과되는세라믹고체전해질을사용하는연료전지. 연구개발이활발하게이루어지고있는연료전지로매우높은온도 ( 약 1000 o C) 에서작동. 60% 정도로높은효율을보이며열을이용하는시스템까지활용하면효율이 85% 까지향상 ( 장점 ) 작동온도가높아귀금속촉매를사용하지않고외부장치 ( 개질기 ) 없이 LNG, LPG 등을연료로사용가능. 또한, 소형화가가능하다는장점도있음 ( 단점 ) 시동시간이길어자주전원을차단해야하는용도로는부적합하며높은온도로인해제조와유지비용이비싸짐 ( 과제 ) 높은온도에서내구성을갖는재료개발과시동시간을줄이는연구가진행중 AFC(Alkaline Fuel Cell): 1 세대연료전지중하나이며미우주프로그램에서전기와물생산을위해 사용. 비교적저온 ( 약 100 o C) 에서작동하며약 60% 정도의효율을보임 ( 장점 ) 귀금속촉매를사용하지않아서단가를낮출수있음 ( 단점 ) 전극이이산화탄소에매우취약하여이산화탄소에노출시크게손상되는단점이있음 ( 과제 ) 이산화탄소에의한손상을줄이고액체전해질누수를막아야함 MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell): 2 세대연료전지로불리며탄산이온이전해질을통해이동. 비교적 높은온도 ( 약 650 o C) 에서작동하며효율은 65%, 발생하는열까지활용하면 85% 까지향상 ( 장점 ) 높은온도에서작동하여 SOFC와비슷한장점을가짐. 귀금속촉매를사용하지않고내부개질로 LNG, LPG를연료로사용가능 ( 단점 ) 높은온도에의해부식이빨리일어나고내구성이약함 ( 과제 ) 고온작동에의해액체전해질이증발. 전해질을보충하기위해서연료전지의작동을멈춰야하는문제가있음. 고온에서의내구성향상이필요 - 7 -

9 PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell): 1세대연료전지중하나로기술이가장성숙한연료전지로평가. 비교적저온 ( 약 200 o C) 에서작동하고효율이약 37~42% 정도지만, 발생하는열까지함께이용하면 80% 까지향상가능 ( 장점 ) 구조가단순하고화학적안정성이높으며전해질로사용하는인산의가격이저렴함 ( 단점 ) 다른연료전지방식에비해크고무거우며촉매로백금을사용하기때문에일산화탄소노출에취약 ( 과제 ) 백금사용량을줄이거나대체하는소재를개발해야하며전해질유출을막아야함 DMFC(Direct Methanol Fuel Cell): 연료로메탄올을이용하는연료전지로저온 ( 약 100 o C) 에서작동하고 약 40% 효율을보임 ( 장점 ) 연료로기체인수소대신액체인메탄올을사용하기때문에연료공급이쉽고소형화에유리 ( 단점 ) 출력밀도가낮고비싼백금촉매를사용 ( 과제 ) 메탄올이전해질막을통해산소전극으로침투하는문제를해결해야하며촉매가격을낮추는연구필요 수소연료전지종류 자료 : 에너지공단, H2World, IBK 투자증권 - 8 -

10 수소연료전지별작동원리 2. 연료전지의활용분야 ( 휴대형연료전지 ) 60V 직류미만의출력전력을공급하는연료전지로정의, 메탄올을직접 사용하는 DMFC 방식이대표적임 마이크로연료전지라고도하며 2019 년한국이국제전기표준회의 (IEC) 에제안한 마이크로연료전지 파워시스템 표준안이국제표준으로등록 휴대형연료전지의전력의안전성과호환성기준도규정 ( 군용 ) 장비의무게는병사의기동성과피로도에직접적인영향을주고작전시간에비례하여그영향이 커지므로소형연료전지가주목받고있음 미국은이라크전을통해전지의수명연장, 소형화, 경량화필요성이대두되어연료전지개발가속화 UltraCell 사의군용연료전지는모델에따라출력이 25W~80W 이고중량은약 3kg, 사용가능시간은약 11~18 시간수준 ( 레저 ) 독일의 Smart Fuel Cell은캠핑에서활용할수있는레저용연료전지를판매중으로모델에따라 6.5kg~6.9kg, 출력은 40W~75W 수준 ( 가전 ) 2003년도시바, 2006년삼성이연료전지를이용한노트북출시 ( 드론 ) 2020년 4월두산모빌리티이노베이션이개발한 20kg의수소연료전지드론을통해마라도등에마스크전달 - 9 -

11 ( 수송형연료전지 ) PEMFC 가대표적이며수소전기차, 버스, 트럭을위주로연료전지중가장많은 사용량을보임 ( 자동차 ) 수소연료전지를사용한현대자동차의 넥쏘 와토요타의 미라이 가시장을주도하고있으며 2022년 BMW의수소전기차출시예정 ( 트럭 ) 현대자동차는 2020년수소연료전지대형트럭인 엑시언트 (Xcient) 10대를스위스로수출하고 2025년까지 1,600대공급계획. 토요타는자회사인상용차전문기업히노와북미를겨냥하여수소전기트럭 클래스8 공동개발 ( 버스 ) 토요타의수소전기버스 소라 상용화, 현대자동차의연료전지버스 일렉시티 (Elec City) 중동시장첫진출 ( 지게차 ) 월마트와아마존물류창고에서수소연료전지지게차를운용중이며미국에서만 2018년 2만대넘는수소연료전지지게차사용 ( 트램, 기차 ) 울산시는현대로템이개발한수소트램을 2027 년부터단계적으로개통목표 ( 약 48km 구간 ). 현대로템은 2030 년까지기차와고속철에수소연료전지적용계획 ( 선박 ) 2021 년중소벤처기업부와울산시는수소연료전지로운항하는소형수소선박의상용화를위한 실증착수. 한국조선해양과두산퓨얼셀은대형선박용 SOFC 시스템공동연구개발 MOU 체결 ( 우주선 ) 최초의달에간아폴로 11 에 AFC 를사용하여우주선시스템에전력공급 ( 고정형연료전지 ) 주로발전용연료전지를의미. 대표적인제조사는블룸에너지 (Bloom Energy), 두산퓨얼셀, 퓨얼셀에너지 (FuelCell Energy) 등이있고각각 SOFC, PAFC, MCFC 방식을주로사용 ( 발전 ) 2024년경기도화성시에약 18만5천가구에전력공급이가능한 80MW급수소연료전지발전소건립예정. 2019년미국캘리포니아주는전역에걸쳐 289MW 규모의연료전지가설치됨 ( 백업전력 ) 마이크로소프트는자사클라우드데이터센터백업용전원을수소연료전지로사용하기위해 250kW 시스템구축. ( 건물용 ) 공공기관신재생에너지이용의무화등으로 2020년말서울시 338개소 7.2MW 연료전지보급 ( 가정용 ) 일본은동일본대지진이후정부의분산발전시스템정책으로가정용발전연료전지에네팜 (Energy와 Farm의합성어 ) 보급

12 수소연료전지종류별응용분야 자료 : 신재생에너지백서 2020, Ating 재구성

13 III. 연료전지시장과국가별경쟁력 1. 연료전지시장동향 연료전지는한국, 일본, 미국을중심으로초기시장을형성중이며연평균 30% 씩성장할전망 2020년 90Mt 미만의사용량을보이는수소수요는 2030년에는 200Mt을넘기고, 2050년에는 530Mt에이를전망따라서, 수소를활용하는연료전지수요도꾸준히증가하여 2018년 2조2천억원수준의시장이연평균 30% 씩성장하여 2030년에는약 50조원규모가될것으로추정국내연료전지시장은연평균 21% 성장세를보일것으로추정하며 2018년 2천 6백억원규모의시장이 2030년에는 2조 5천억원규모가될전망 2018년사용량을기준으로전세계연료전지시장에서한국, 중국, 일본등아시아의비중은약 42% 를차지하며큰시장을형성하고있음국가별로진행되는수소산업지원정책으로수소시장이커짐에따라민간기업의투자가활성화되는중 한국의경우 2021 년수소산업에 SK, 포스코, 현대차, 한화, 효성에서총 43 조원규모투자 연도별연료전지시장규모 자료 : 후지경제, 하이투자증권

14 권역별연료전지사용량 자료 : E4tech, TechNavio, 연구개발특구진흥재단재구성 연료전지는당분간수소전기차중심의수송형연료전지와발전용연료전지위주로성장할전망 2020년상반기전세계연료전지사용량기준으로휴대형은 0.03%, 수송형은 75.34%, 고정형은 24.63% 비율을차지 연료전지종류별로는수송용으로주로이용되는 PEMFC의사용량이가장많고그다음으로는발전에많이사용하는 SOFC, PAFC 순으로사용량이많음 국가별로발표된정책에따라수소전기차와발전용연료전지보급은더늘어날예정 사용량기준으로 PEMFC, SOFC는약 30%, PAFC는약 20% 의성장세를보일것으로추정 전세계수소전기차판매대수는연평균 58.6% 의빠른성장세를보이며 2030 년에수소전기차시장은 100 만대를돌파하고누적 350 만대에이를전망 2020 년도에는전세계자동차의 90% 가화석연료에의존하였으나, 2050 년에는자동차의 45% 는전기, 28% 는수소연료를사용할것으로예상 전세계발전용연료전지시장은 2030 년까지연평균 25~32% 성장전망 발전용연료전지는한국과미국이주요시장으로 2020 년한국은세계보급량의약 40% 를차지하는 것으로추정 일본은에네팜보급정책으로가정 / 건물용연료전지에서큰시장을보유

15 전세계연료사용량과사용처 LDV: 승용차 (Light-Duty Vehicles); Other road= 버스, 오토바이등 자료 : IEA 연료전지제품별사용량 자료 : E4tech, technavio, 연구개발특구진흥재단재구성

16 2. 연료전지국가별경쟁력 연료전지기술수준은미국, 일본, EU, 한국순으로높으며한국은특히연료전지보급이가장 활발한나라중하나 한국은 2 년연속수소차판매와발전용연료전지보급세계 1 위달성 2021 년 1 분기수소전기차판매량기준으로현대자동차와토요타의시장점유율이 97% 를넘기며 세계시장양분중 2020 년현대자동차의수소전기차는 70% 를넘는시장점유율을보였으나 2021 년토요타의미라이 2 가 출시되면서점유율역전 년 1 분기현대자동차와토요타의수소전기차시장점유율은각각 46.2% 와 51.3% 중국은수소연료전지자동차보다상용차 ( 트럭, 버스 ) 보급에초점. 그러나아직연료전지기술수준이 낮고인프라가부족하여수입의존도가높음 현대자동차는수소연료전지브랜드 HTWO 설립, 중국광저우에생산기지를건립중이며 2022 년하반기 완공목표 토요타와중국 5 개사는연료전지개발합작회사설립 (FCRD: United Fuel Cell System R&D) 미국에서는대형발전용연료전지 SOFC에서가장앞서있다는평가를받는블룸에너지 (Bloom energy) 외에도퓨얼셀에너지 (FuelCell Energy), 플러그파워 (Plug Power) 등우수한기업이경쟁하며성장중미국, 일본, 독일은연료전지의핵심부품기술력이높은것으로평가. 연료전지관련한특허출원건수는일본이가장많으며일본과미국이전체출원건수의 50% 넘게차지연료전지종류별국가경쟁력은 PEMFC를제외한 PAFC, MCFC, SOFC, DMFC에서미국이가장앞서있음 국가별연료전지경쟁력 * 가장우수한경쟁력을가진국가를기준 100% 로설정자료 : 녹색기술센터 2018, 재구성

17 한국은연료전지의핵심부품수입의존도가높아국산화추진중 부품을해외에서조달시연료전지가격상승요인으로작용하고, 관리대응이늦어지는문제가 발생하며무역분쟁과국제정세에취약하다는약점도있음 국내연료전지완성품은높은평가를받으나연료전지핵심부품은수입에의존 전해질막, 기체확산층, 아이오노머, 탄소섬유등연료전지의주요부품과소재는주로미국, 일본, 독일에서수입 ( 전해질막 ) 제조공정이까다로워미국의소재업체 Dupont 의 Nafion 이독점적지위를차지 Nafion 은높은이온전도도를가지고기계적, 화학적안정성이뛰어나지만높은가격과고온, 저가습 조건에서성능이저하되는문제발생 ( 촉매 ) 백금촉매는미국 BNL, 일본다나카금속등에의존 ( 기체확산층 ) 기체확산층등에사용하는탄소섬유는일본의도레이, 토호, 미쓰비시레이온이세계 시장의 50% 를넘게차지 현대자동차넥쏘연료전지는독일 SGL 사의기체확산층사용 ( 분리판 ) 포스코와현대제철이생산하고있으며국산화가된부품. 연료전지의무게의대부분을차지하는만큼경량화와추가적인가격절감필요 ( 가스켓 ) 평화오일씰공업, 동아화성등에서가격경쟁력을갖춘제품생산중한국은정부주도로연료전지 R&D가이루어지고있으며한국에너지기술연구원, 화학연구원, KIST 등을중심으로핵심부품국산화추진국내연료전지기업은해외기업과공동개발, 합작법인등의방법으로기술개발노력 두산퓨얼셀은영국의세레스파워 (Ceres Power) 와기술협약을체결하여 SOFC 개발착수 SK 건설은미국의블룸에너지와합작법인인 블룸 SK 퓨얼셀 을설립, SOFC 국내생산 한국 - 사우디합작기업 FCI(Fuel Cell Innovation) 는이탈리아의솔리드파워와공동기술개발 연도별연료전지투자주체비율 자료 : 한국과학기술기획평가원

18 IV. 시사점 경제성이부족한수소에너지활성화를위해서는정부주도의기술개발과정책지원이필수적임 연료전지의시장의형성 발전을위해서는생산비용절감, 관리비용감소, 내구성향상, 인프라구축등해결과제가존재수소경제초기에투입되는막대한연구개발비용은높은수소에너지가격으로이어져기업과소비자에게부담이됨. 따라서, 시장이충분히성장할때까지정부의적극적인정책과효율적인보조금지원이필요연료전지보급에대한정책과구매혜택뿐만아니라연료전지이용과관리에대한정책과지원도필수적임 가정 / 건물용연료전지가동을위해들어가는연료비용이일반전기요금보다비싸연료전지사용률이저조한문제가있음 가정용연료전지현장실태조사에따르면고장, 미사용, 철거의이유로보급된연료전지를사용하지않는비율은 64.4% 에이름 연료전지스택을완성하기위해서는다양한부품과기술이필요하며산업망을촘촘하게형성하기 위해서는중소기업의역할이중요 연료전지시스템산업망구축은고용유발효과가클것으로기대하며수출시장진입으로경제성장에 기여할것으로예상 수소연료전지부품의성공적인국산화와상용화를위해서는신뢰성평가와인증제도를 마련하고지원방안을모색해야함 신뢰성테스트에는많은비용과인력이필요하기때문에기술개발후에도상용화까지이어질수 있도록평가제도와인증제도가마련되어야함 기술의국산화성공후에도신뢰성이확보되지않아상용화가되지않는문제발생 신뢰성확보시스템이체계적으로마련되어있으면수출시장진입도용이해질것으로기대 새로성장하는기술인만큼선도적으로안전성기준안을마련하고안전평가시스템구축필요연료전지는활용분야에따라요구하는전력량, 크기, 적정가격등이다르므로다양한종류의연료전지가사용될것으로예상. 따라서연료전지종류별로체계화된안전성, 신뢰성평가시스템확보필요

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