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보고서 초록
요약문
목차
제1장 서론 18
제1절 에너지환경 변화 18
1. 환경 경영과 지속가능 발전에 대한 재인식 18
2. 국내 에너지 수급 현황 19
제2절 기술적 대응방안 20
1. 고효율기술 및 친환경 기술개발 20
2. 에너지 공급 다양화 20
3. 새로운 대체에너지 개발 21
제3절 수소경제사회 진입을 위한 Pathway 제시 22
제2장 수소에너지 연구개발 동향 24
제1절 수소에너지 국제동향 24
1. 에너지 가격에 따른 수소생산 믹스 및 파급효과 분석 24
2. European Hydrogen & Fuel Cell Technology Platform 34
3. 5th International Hydrogen & Fuel Cell Expo 44
제2절 선진국 연구개발 동향 53
1. 수소에너지시스템 분석모형 사례(미국, 영국, 네덜란드를 중심으로) 53
2. HyTrans를 이용한 수소경제 시장진입 분석 58
3. 유럽연합 수소경제 진입 로드맵 - HyWays 71
4. 수소연료전지 산업활성화 전략 - 캐나다 78
제3장 수소경제 진입을 위한 파급효과 80
제1절 수소에너지 국가경쟁력 평가 80
1. 서론 80
2. AHP 방법 81
3. 국가경쟁력 평가자료 85
4. 수소에너지 국가경쟁력 평가 88
5. 결론 91
제2절 기술별 경제성 분석 92
1. 분산형 수소충전소의 규모의 경제성 분석 92
2. 발효에 의한 수소 생산의 경제성 분석 110
3. 국내 광생물학적 수소생산의 경제성 평가 121
4. 광화학적 수소 생산의 경제성 분석 130
5. 수송용 수소저장기술의 경제성 평가 144
6. 금속수소화물 수소저장의 경제성 평가 161
7. 화학수소화물 수소저장의 경제성 평가 170
8. 결론 178
제3절 수소연료전지 기술의 온실가스 파급효과 분석 183
1. 연구 개요 183
2. 경제성 분석 절차 및 주요 전제사항 184
3. 경제적 파급효과 분석 197
4. 소결 207
제4절 수소에너지기술 특허분석 및 전략 209
1. 개요 209
2. 분야별 특허분석 211
3. 사업단 성과분석 231
4. 사업단 특허전략 235
제4장 수소경제 인프라 구축 264
제1절 기술정보 DB 운영 264
1. 기술정보 DB 업데이트 264
2. 연구개발정보 운영 268
3. 통합검색환경(Expert Search) 개발 274
4. 수소개발사업단 통합연구전문정보서비스플랫폼 278
5. 소결 및 추후 기술정보 DB 운영 방안 282
제2절 수소에너지 홍보 및 교육 283
1. 수소경제 진입을 위한 대국민 커뮤니케이션의 필요성 283
2. 수소경제에 대한 관련 전문가의 인식 분석 287
3. 수소경제 진입을 위한 커뮤니케이션의 방향 297
4. 커뮤니케이션 실행을 위한 액션 플랜 304
제5장 결론 314
참고문헌 318
〈표 2-1〉 민감도 분석에 사용된 에너지 가격 상하한선 26
〈표 2-2〉 Snapshot 2020 35
〈표 2-3〉 Snapshot 2020을 위한 수소 수요 전망 35
〈표 2-4〉 IDA별 소요 예산 42
〈표 2-5〉 제안서 공모 분야 및 예산 43
〈표 2-6〉 키타규슈와 후쿠오카 수소스테이션 비교 48
〈표 2-7〉 UK 모형내 수소 분배 네트워크 기술 55
〈표 2-8〉 HyTrans 모형 내 사용 모델 및 전망치 60
〈표 2-9〉 시나리오별 연료전지 자동차 보급 대수 63
〈표 3-1〉 Importance index of pairwise comparison 83
〈표 3-2〉 Evaluation data for the national competitiveness of hydrogen energy 87
〈표 3-3〉 Pairwise comparison matrix of performance indices for hierarchy 1 88
〈표 3-4〉 Pairwise comparison matrix of performance indices for hierarchy 2 89
〈표 3-5〉 Evaluation results for the national competitiveness of hydrogen energy 90
〈표 3-6〉 표준 벡터 변수들의 추정치 100
〈표 3-7〉 분산형 수소충전소의 생산규모별 초기투자비와 잔존가치 101
〈표 3-8〉 분산형 수소충전소의 생산규모별 수소생산량 및 판매수입 102
〈표 3-9〉 분산형 수소충전소의 생산규모별 에너지 효율 103
〈표 3-10〉 분산형 수소충전소의 단위당 에너지 비용 104
〈표 3-11〉 분산형 수소충전소의 생산규모별 연간운영비 105
〈표 3-12〉 분산형 수소충전소의 생산규모별 현금흐름과 순현가 106
〈표 3-13〉 분산형 수소충전소의 수소 판매가격별 순현가 107
〈표 3-14〉 분산형 수소충전소의 할인율별 순현가 107
〈표 3-15〉 분산형 수소충전소의 생산규모별 수소가격 108
〈표 3-16〉 2단계 발효 수소생산의 초기투자비 113
〈표 3-17〉 2단계 발효 수소생산의 단위 투입량과 산출량 114
〈표 3-18〉 2단계 발효 수소생산의 연간비용 및 수소가격 114
〈표 3-19〉 수소 생산율과 원료비별 수소가격 116
〈표 3-20〉 하수슬러지 1단계 수소생산의 초기투자비 117
〈표 3-21〉 하수슬러지 1단계 수소생산의 연간비용 및 수소가격 118
〈표 3-22〉 수소 생산수율과 초기투자비별 수소가격 119
〈표 3-23〉 2단계 간접 biophotolysis 수소생산의 초기투자비 126
〈표 3-24〉 2단계 간접 biophotolysis 수소생산의 연간비용과 수소가격 127
〈표 3-25〉 에너지 전환효율과 발효기 가격별 수소가격 129
〈표 3-26〉 광전기화학 수소생산 목표(미국) 132
〈표 3-27〉 광전기화학(immersing) 전지의 초기투자비 135
〈표 3-28〉 PEC(immersing) 전지의 연간 총비용과 수소 제조비용 136
〈표 3-29〉 광전기화학(window) 전지의 초기투자비 139
〈표 3-30〉 PEC(window) 전지의 연간 총비용과 수소 제조비용 139
〈표 3-31〉 광전기화학(window) 전지 수소가격의 민감도분석 140
〈표 3-32〉 DOE의 분산형 수전해 수소가격 (2006년) 141
〈표 3-33〉 국내 태양광발전 수전해 수소가격 142
〈표 3-34〉 수소에너지의 생산, 유통, 저장 기술현황 144
〈표 3-35〉 수소 저장기술별 저장가격 146
〈표 3-36〉 차량용 수소 저장방법의 특징 149
〈표 3-37〉 미국 DOE의 수소저장 목표 151
〈표 3-38〉 알라네이트 수소저장화물의 저장특성 154
〈표 3-39〉 알카리 금속 수소저장화물의 저장밀도 154
〈표 3-40〉 차량용 수소저장가격 추정을 위한 표준벡터 변수 추정치 159
〈표 3-41〉 DOE의 목표기준 변수 추정치(2010년) 160
〈표 3-42〉 복합 금속수소화물의 수소저장 특성 163
〈표 3-43〉 수소저장합금 비철금속의 분자량과 가격 164
〈표 3-44〉 금속수소화물 수소저장가격 변수 추정치 167
〈표 3-45〉 복합 금속수소화물 저장기간별 수소저장가격(2005년) 167
〈표 3-46〉 금속수소화물 수소저장 연도별 시나리오 168
〈표 3-47〉 복합 금속수소화물 저장기간별 수소저장가격(2010년) 169
〈표 3-48〉 복합 금속수소화물 저장기간별 수소저장가격(2015년) 169
〈표 3-49〉 DOE의 수소 저장방법별 평가지표(2006년) 173
〈표 3-50〉 붕소수소화물 수소저장가격 변수 추정치 174
〈표 3-51〉 붕소수소화물 저장기간별 수소저장가격(2006년) 175
〈표 3-52〉 붕소수소화물 수소저장 연도별 시나리오 176
〈표 3-53〉 붕소수소화물 저장기간별 수소저장가격(2010년) 176
〈표 3-54〉 붕소수소화물 저장기간별 수소저장가격(2015년) 177
〈표 3-55〉 수송부문 최종에너지수요 전망 190
〈표 3-56〉 자가용 승용차 보유대수 전망 190
〈표 3-57〉 자가용 승용차 주행거리 전제치 191
〈표 3-58〉 버스관련 수요전제(도로 여객) 191
〈표 3-59〉 에너지가격 191
〈표 3-60〉 석탄이용 수소생산 확대시나리오 주요전제 192
〈표 3-61〉 풍력이용 수소생산 확대시나리오 주요전제 193
〈표 3-62〉 수소생산기술 균형이용시나리오 주요전제 193
〈표 3-63〉 분석의 기초 기술데이터 196
〈표 3-64〉 총 시스템 비용 197
〈표 3-65〉 시나리오별 이산화탄소 배출 전망 198
〈표 3-66〉 기준시나리오대비 이산화탄소 배출 감축 효과 199
〈표 3-67〉 이산화탄소 배출권 가격 전망 199
〈표 3-68〉 수소연료전지의 도입으로 인한 경제적 편익 200
〈표 3-69〉 수소연료전지의 도입으로 인한 경제적 순편익 및 B/C Ratio 201
〈표 3-70〉 수송부문 시나리오별 이산화탄소 배출 전망 202
〈표 3-71〉 수송부문 기준시나리오대비 이산화탄소 배출 감축 효과 203
〈표 3-72〉 발전부문 시나리오별 발전량 전망 203
〈표 3-73〉 발전부문 시나리오별 이산화탄소 배출 전망 204
〈표 3-74〉 수소생산과정에서 배출되는 이산화탄소 배출 204
〈표 3-75〉 분석기간 동안의 수송부문 에너지수요 원별 mix 205
〈표 3-76〉 시나리오별 기준 대비 원별 에너지 감축량 206
〈표 3-77〉 수소연료전지 도입으로 인한 편익분석 결과 207
〈표 3-78〉 분석대상특허 210
〈표 3-79〉 기술분류표 210
〈표 3-80〉 국가별 기술 개발 단계 212
〈표 3-81〉 국가별 기술수준 요약 217
〈표 3-82〉 국가별 기술 개발 단계 220
〈표 3-83〉 국가별 기술수준 요약 227
〈표 3-84〉 국가별 기술수준 데이터 230
〈표 3-85〉 비탄소 나노재료 분류 257
〈표 4-1〉 DB 구축현황 267
〈표 4-2〉 홍보책자 제작 304
[그림 2-1] HyWays 베이스라인 시나리오의 에너지 가격(EC, 2006) 26
[그림 2-2] 미국의 BAU 에너지 가격(2001$) 27
[그림 2-3] EERE의 성공적 연구에 따른 US 에너지 가격 28
[그림 2-4] US 에너지 가격 - High Oil Price Scenario 28
[그림 2-5] US 에너지 가격 - Carbon Constrained Price Scenario(2001$) 29
[그림 2-6] MS Workshop 결과에 따른 수소 생산 믹스 30
[그림 2-7] 최소비용 해법에 따른 수소 생산 믹스 30
[그림 2-8] 고유가 시나리오에 따른 수소생산 믹스 31
[그림 2-9] EERE 기술의 성공에 따른 수소생산 시장의 크기 및 기술 믹스 33
[그림 2-10] 고유가에 따른 수소생산 시장의 크기 및 기술 믹스 33
[그림 2-11] CO₂ 배출 제약에 따른 수소생산 시장의 크기 및 기술 믹스 33
[그림 2-12] 유럽의 수소/연료전지 기술개발 및 보급 로드맵 36
[그림 2-13] IDA1을 위한 세부 프로그램 38
[그림 2-14] IDA1을 위한 세부 프로그램 39
[그림 2-15] IDA1을 위한 세부 프로그램 40
[그림 2-16] IDA1을 위한 세부 프로그램 41
[그림 2-17] FC EXPO 2008 주요사진 46
[그림 2-18] Hy-Life Project 개요 47
[그림 2-19] PEFC, SOFC 연도별 추진내용 50
[그림 2-20] 실증프로젝트를 통한 기 설치된 PEFC 수 50
[그림 2-21] PEFC 시스템에 의한 에너지 수요/공급 추이 51
[그림 2-22] 수소경제 파급효과 모형 구조(영국) 55
[그림 2-23] 수소경제 파급효과 모형 구조(미국) 56
[그림 2-24] 수소경제 파급효과 모형 구조(네덜란드) 57
[그림 2-25] HyTrans 구성요소 60
[그림 2-26] 시나리오별 연료전지자동차 비용 61
[그림 2-27] HyTrans 모형에서 사용되는 수소제조 Pathways 63
[그림 2-28] 시나리오별 충전소 설치 대수 64
[그림 2-29] 조기 수소경제진입을 위한 시나리오별 정책 대안 Case 64
[그림 2-30] 연료전지 자동차의 시장 점유율 그래프(No Transition Policy, No Carbon Policy, Future #1) 65
[그림 2-31] 연료전지 자동차의 시장 점유율 그래프(시나리오 3, No Carbon Policy, Future #4) 65
[그림 2-32] 연료전지 자동차의 시장 점유율 그래프(시나리오 3, Technology Shortfall, Future #9) 66
[그림 2-33] 연료전지 자동차의 시장 점유율 그래프(시나리오 3, Future #10] 67
[그림 2-34] 연료별 수요곡선-경차(시나리오 3, No Carbon Policy, Future #4) 67
[그림 2-35] 수소 제조 Pathways (미국전역, 시나리오 3, Future #4) 68
[그림 2-36] 비용분석을 위한 구간별 가정 69
[그림 2-37] 정부 분담 비용(추가비용에 대해서만 비용분담, 시나리오 3) 69
[그림 2-38] 정부 분담 비용(전체비용분담, 시나리오 3) 70
[그림 2-39] HyWays를 이용한 수소경제 로드맵 수립 과정 72
[그림 2-40] 육상수송부문에서의 CO₂ 감축량 73
[그림 2-41] 수소생산 Mix 비중(10개 국가) 74
[그림 2-42] HyWays 로드맵 및 주요 Action Plan 77
[그림 3-1] Model for the national competitiveness of hydrogen energy 83
[그림 3-2] Weights for evaluation indices of hydrogen energy 89
[그림 3-3] Basic structure of an on-site hydrogen fueling station 94
[그림 3-4] Cash flow diagram of an on-site hydrogen fueling station 96
[그림 3-5] Conceptual diagram of H₂ production by two stage fermentation 112
[그림 3-6] Conceptual diagram of H₂ production by fermentation utilizing organic wastes 116
[그림 3-7] Hydrogen production process by direct biophotolysis 123
[그림 3-8] Schematic diagrams of PEC cells by immersing and window types 133
[그림 3-9] Commercialized hydrogen storage facilities 145
[그림 3-10] Composite material hydrogen storage instrument 150
[그림 3-11] Family tree of metal hydrides 153
[그림 3-12] Cash flow diagram of a hydrogen storage system 157
[그림 3-13] 수소연료전지기술 개발효과 분석절차 185
[그림 3-14] 기존 에너지기술시스템 187
[그림 3-15] 분석대상 에너지시스템(수소연료전지기술 채택) 187
[그림 3-16] 분석대상 수소연료전지기술 흐름도 194
[그림 3-17] 시나리오별 이산화탄소 배출 전망 198
[그림 3-18] 시나리오별 수송부문 이산화탄소 배출 전망 202
[그림 3-19] 시나리오별 에너지수요 원별 mix 206
[그림 3-20] 데이터 구축 사전 작업 209
[그림 3-21] 특허출원 동향 및 점유율 211
[그림 3-22] 기술별 점유율 변화 213
[그림 3-23] 미국의 주요출원인 출원 동향 214
[그림 3-24] 일본의 주요출원인 출원 동향 214
[그림 3-25] 한국의 주요출원인 출원 동향 215
[그림 3-26] 주요 국가의 특허점유율/인용점유율 216
[그림 3-27] 영향력지수 및 특허활동지수 218
[그림 3-28] 특허출원 동향 및 점유율 219
[그림 3-29] 기술별 점유율 변화 222
[그림 3-30] 미국의 주요출원인 출원 동향 222
[그림 3-31] 일본의 주요출원인 출원 동향 223
[그림 3-32] 한국의 주요출원인 출원 동향 224
[그림 3-33] 주요 국가의 특허점유율/인용점유율 224
[그림 3-34] 영향력지수 및 특허활동지수 226
[그림 3-35] 리니어 동력/발전 시스템 기술별 특허출원 동향 228
[그림 3-36] 리니어 동력/발전 시스템 기술의 포트폴리오로 본 위치 229
[그림 3-37] 주요 국가의 특허점유율/인용점유율 230
[그림 3-38] 제조분야 전체 특허맵 및 특허맵 상에서 사업단 연구성과 231
[그림 3-39] 저장분야 전체 특허맵 및 특허맵 상에서 사업단 연구성과 233
[그림 3-40] 이용분야 전체 특허맵 및 특허맵 상에서 사업단 연구성과 234
[그림 4-1] DB 구축 과정 264
[그림 4-2] 논문 DB 작업순서 266
[그림 4-3] 특허 DB 작업순서 267
[그림 4-4] 보고서 DB 작업순서 267
[그림 4-5] 정책정보> 분석자료 페이지 269
[그림 4-6] APEC 회의자료>국제협력 270
[그림 4-7] IEA 회의자료>국제협력 270
[그림 4-8] IPHE 회의자료>국제협력 271
[그림 4-9] 국제협력>사업단 활동상황 페이지 271
[그림 4-10] 기술 DB 현황 272
[그림 4-11] 통합검색 페이지 273
[그림 4-12] 분석 보고서>기술DB 검색 273
[그림 4-13] 컨퍼런스>뉴스&이벤트 274
[그림 4-14] Expert Search 메인페이지 274
[그림 4-15] 내부 DB 검색 페이지 275
[그림 4-16] 포털사이트 검색 페이지 275
[그림 4-17] 전문사이트 등록 276
[그림 4-18] 선택적 사용자 환경 설정-스킨설정 276
[그림 4-19] 키워드 관리 277
[그림 4-20] 추천 컨텐츠 277
[그림 4-21] 블로그 등록 278
[그림 4-22] 수소연구사업단 통합연구전문정보서비스플랫폼(XpertHUB) 279
[그림 4-23] 수소에너지 제조기술 분과연구 전문정보 플랫폼 280
[그림 4-24] 수소에너지 저장기술 분과연구 전문정보 플랫폼 280
[그림 4-25] 수소에너지 이용기술 분과연구 전문정보 플랫폼 281
[그림 4-26] 수소연구사업단 기술분류별 XpertHUB구축을 통한 통합연구전문정보서비스플랫폼 281
[그림 4-27] 국가 에너지정책 수립 결정 기준의 우선순위에 대한 인식 288
[그림 4-28] 「수소경제」 실현의 걸림돌에 대한 인식 289
[그림 4-29] 수소경제 관련 정보원 분석 290
[그림 4-30] 수소에너지에 대한 인식 분석 : 삶의 편의 향상·환경친화성·경제성·위험수준 291
[그림 4-31] 수소경제 실현에 대한 정부와 전문가의 중요성 인식 비교 292
[그림 4-32] 「수소경제에 대해 일반 국민은 이해하기 어렵다」에 대한 동의 수준 293
[그림 4-33] 「수소경제 실현을 위해서는 이에 대한 국민적 합의가 반드시 필요하다」에 대한 동의 수준 294
[그림 4-34] 「수소가 위험하다는 인식은 잘 몰라서 그런 것이다」에 대한 동의 수준 294
[그림 4-35] 「수소경제와 관련해 홍보하는데 비용을 사용하기 보다는 그 비용을 연구개발에 투자하는 편이 낫다」에 대한 동의 수준 295
[그림 4-36] 「수소에너지와 관련해 국민에 대한 적극적인 홍보와 커뮤니케이션이 필요하다」에 대한 동의 수준 296
[그림 4-37] 위험통제(risk governance)의 개념과 속성 298
[그림 4-38] 단계별 각 이해집단의 참여 수준 302
[그림 4-39] 수소경제 진입을 위한 커뮤니케이션 초기 전략 Time Schedule 303
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