발전용 연료전지, 2020년에 213억불 시장규모 형성 전망

연료전지는 친환경 차세대 에너지발생 장치로, 전기화학반응에 의하여 물질이 가지고 있는 화학적 에너지를 전기 에너지의 형태로변환 시킨다. 열기관이 가지고 있는 Carnot 효율의 제약을 받지 않기 때문에 기존의 화력발전이 효율 30%를 넘지 못하는 반면, 연료전지는 이러한 제약을 벗어나 고효율이 발전이 가능하고 대기오염, 수질오염등으로부터 상대적으로 자유로운 청정발전 장치이다.

연료전지는 알칼라인 연료전지(AFC) 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 인산형 연료전지(PAFC), 고체산화물 연료전지(SOFC) 등 여러 종류가 있는데, 각 특성에 따라 응용분야도 다르다. 고분자전해질 연료전지는 저온형 연료전지로, 주로 수송용, 가정용, 건물용 또는 소규모 분산발전용으로 응용 가능하며, 용융탄산염 연료전지와 인산형 연료전지는 주로 분산발전용 또는 대형발전용으로 개발되고 있다. 고체산화물 연료전지는 고온형 연료전지로, 가정용, 분산발전용분야를 주된 시장으로 보고있다.

연료전지 시스템의 구조는 종류와 응용 분야에 따라 다르지만, 주로 연료와 산화제를 공급받아 전기를 생산하는 스택(stack)과 주변장치(Balance Of Plant, BOP)로 나뉜다. 스택은 연료전지에 있어서 가장 중요한 부품으로, 소재 및 구성요소 제조 기술, 설계와 제작 기술 등이 연료전지의 성능과 내구성에 중대한 영향을 미친다. 주변장치는 시스템의 종류에 따라 다르지만, 주로 기계적 주변장치(MBOP)와 전기적 주변장치(EBOP)로 나뉜다. 이런 주변장치에는 같은 부품을 사용할 수도 있기 때문에, 공용부품을 개발해 사용하면 제품 가격 저감 효과도 낼 수 있다. 대부분의 연료전지가 수소를 연료로 사용하기 때문에, 연료전지 개발에 있어서 수소 관련 기술 개발 역시 중요한 부분을 차지한다.

발전용 연료전지 시장은 지속적이고 과감한 연구개발과 투자활동을 통해 2012년 31억불에서 2020년에 213억불로 크게 성장될 것으로 전망된다.

본 보고서에서는 수소연료전지 중 발전용 연료전지에 대한 기술 이슈, 요소 기술, 기술 개발동향, 특허 동향 등에 대하여 기술하였다.

본 보고서의 Strong Point는

① 발전용 연료전지의 국가별 도입 시나리오

② 타입별/용도별 기술 개발 동향 (MCFC, SOFC, PAFC/수송용,발전용,소형)

③ 국가별 지원 정책

④ 선두업체별 연구개발 현황 및 특허 분석 

⑤ 발전용 연료전지의 시장 전망

- Contents -

1.        Introduction

1.1. Fuel Cell Overview

1.1.1. 세계시장 Overview

1.1.2. 국내시장 Overview

1.2. 연료전지의 기본원리 및 개발 연혁

1.2.1. 연료전지 시스템의 효율

1.3. 연료전지의 의의

1.4. 연료전지의 도입 시나리오

1.5. 연료전지의 종류별 소개 및 분류

1.5.1. AFC (Alkaline Fuel Cell)

1.5.2. PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel cell)

1.5.3. PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell)

1.5.3.1 PAFC 의 개요

1.5.3.2 PAFC 와 PEMFC의 비교

1.5.3.3 PAFC 의 구성 및 운전

1.5.4. MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell)

1.5.4.1 MCFC 의개요

1.5.4.2 MCFC 의구성요소

1.5.4.3 MCFC 의성능에영향을미치는요소

1.5.4.4 MCFC 스택의구조

1.5.4.5 MCFC 의 CO2 분리 기능

1.5.5. SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)

1.5.5.1 SOFC 의개요

1.5.5.2 SOFC 의구성요소

1.5.5.3 SOFC 의종류

1.5.5.4 SOFC 시스템및제조공정

1.6. 연료전지의 용량대별 분류

1.7. 연료전지의 Target 시장

1.7.1. 분산발전

1.7.2. 분산발전용연료전지의시장현황및전망

1.7.3. 선박용연료전지의시장환경

2.        발전용연료전지업체별기술현황

2.1. PAFC (Phosphoric Acid Carbon Fuel Cell)

2.1.1. PAFC 관련국내외기술동향

2.2. MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell)

2.2.1. 미국의 MCFC 개발현황

2.2.1.1 Fuel Cell Energy (FCE) 사의 MCFC 개발현황

2.2.1.2 Gen Cell Energy 사의 MCFC 개발현황

2.2.2. 일본의 MCFC 개발현황

2.2.2.1 IHI 사의 MCFC 개발현황

2.2.2.2 Marubeni 사의 MCFC 개발현황

2.2.3. 유럽의 MCFC 개발현황

2.2.3.1 Italy Ansaldo Fuel Cells (AFCo) 사의 MCFC 개발현황

2.2.3.2 MTU Onsite Power (구 MTU CFC Solution) 사의 MCFC 개발현황

2.2.4. 국내의 MCFC 개발현황

2.2.4.1 일반현황

2.2.4.2 기업별기술개발현황

2.2.4.3  MCFC 의 시장현황 및 전망

2.2.5. MCFC 의특허분석

2.2.5.1 연도별특허출원동향

2.2.5.2 출원인별특허출원동향

2.2.5.3 국가별출원인출원특허점유율

2.2.5.4 출원인국적별점유정도

2.2.5.5 국내특허출원인의연도별출원동향

2.2.5.6 국내특허기술별분류

2.2.5.7 분석결과

2.2.6. MCFC 의발전원가분석

2.3. SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)

2.3.1. 미국-캐나다의 SOFC 기술개발현황및동향

2.3.1.1 미국의 SECA 프로그램

2.3.2. 일본의 SOFC 기술개발현황및동향

2.3.3. 유럽의 SOFC 기술개발현황및동향

2.3.4. 국내현황

2.3.4.1 구성요소기술

2.3.4.2 스택기술

2.3.4.3 주변기기 (연료전처리, 전력변환기등) 관련기술

2.3.4.4 발전시스템기술

2.3.4.5 선진국대비국내의기술수준

2.3.5. SOFC 의특허분석

2.3.5.1 국내에특허출원한국가별동향분석

2.3.5.2 일본에특허출원한국가별동향분석

2.3.5.3 미국에특허출원한국가별동향분석

2.3.5.4 유럽에특허출원한국가별동향분석

2.3.5.5 각국가별주요출원인분석

3.        발전용연료전지의응용분야및산업구조분석

3.1. 응용분야

3.1.1     산업용백업발전

3.1.2     분산발전

3.1.3     중앙발전

3.2. 산업구조분석

3.3. 전세계의 연료전지 발전 지원제도

4.        전세계연료전지시장전망 (2012~2020)

4.1. 전세계연료전지시장전망 (2012~2020)

4.1.1     연료전지시장전망

4.1.2     수송용연료전지

4.1.3     발전용연료전지

4.1.3.1 가정용 소형연료전지

4.1.3.2 대형 발전용연료전지

4.1.4     소형연료전지

4.1.5     DMFC 연료전지시장전망

4.1.6     PEMFC 연료전지시장전망

4.1.7     SOFC 연료전지시장전망

4.1.8     PAFC 연료전지시장전망

4.1.9     MCFC 연료전지시장전망

5         Reference

6         Index

6.1 Figure

6.2 Table