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제출문
보고서 초록
요약문
목차
제1장 서론 15
제1절 에너지환경 변화 15
제2절 수소에너지기술의 역할 16
제3절 수소경제진입 전략 제시 17
제2장 수소에너지기술개발 동향 및 전망 18
제1절 국내외 기술개발 동향 18
1. 미국 18
2. 일본 29
3. EU 39
4. 한국 50
제2절 수소에너지 기술경제성 및 타당성 분석 66
1. 서론 66
2. 수소저장기술 개요 67
3. 수소저장기술 종합평가 73
4. 결론 83
제3절 미래 데이터 전망 85
1. 미래목표비용 설정 85
2. 미래 시장 전망 101
제3장 수소에너지기술 특허·논문분석 및 전략 115
제1절 세부 기술별 특허 및 논문 분석 115
1. 붕소수소화물 수소저장 기술 특허/논문 분석 115
2. 저온 수전해 132
3. 고온 수전해 135
4. 금속수소 137
5. 나노재료 142
6. 리니어 동력/발전기술 145
제2절 사업단 특허 사업화 전략 기획 보고서 146
1. 한국가스공사 148
2. Tokyo Gas 150
3. Osaka Gas 154
제4장 시나리오별 파급효과 및 기술별 우위선점 분석 159
제1절 수소에너지 파급효과 분석 최근 동향 159
제2절 에너지시스템 분석모형 구축 164
1. 가정/상업, 발전부문 모형 통합 164
2. 수송, 가정/상업, 발전부문 모형 통합 165
제3절 수소경제 진입 시나리오별 파급효과 분석 166
1. 가정/상업, 발전부문 파급효과 166
제4절 기술분야별 우위선점전략 개발 171
1. 우위선점전략 방법론 연구설계 171
2. 경쟁우위 수소제조기술 선정 171
3. 분석결과 178
제5장 결론 179
〈표 2-1-1〉 2008~2009년에 건설된 공공 수소충전소 현황 23
〈표 2-1-2〉 2009년 CaFCP FCV 보급 설문결과 : 연료전지 자동차 운행 수 24
〈표 2-1-3〉 2009년 캘리포니아 교통국의 계획 및 ZBus(Zero emission Bus) 규정에 따른 연료전지 버스 운행 수 24
〈표 2-1-4〉 추가 신규건설 및 업그레이드/확장이 필요한 수소충전소 25
〈표 2-1-5〉 가정용 연료전지제품 규격(파나소닉사) 38
〈표 2-1-6〉 SOFC 국내시장 규모 전망 51
〈표 2-1-7〉 국내 수소연료전지자동차 시범운행 54
〈표 2-1-8〉 국내 PEFC 기술 수준 비교 55
〈표 2-1-9〉 국내 SOFC 기술 수준 비교 59
〈표 2-1-10〉 국내 주요 MCFC 개발 기관 및 내용 61
〈표 2-1-11〉 국내 수소연료전지 주요기업 및 현황 62
〈표 2-1-12〉 주요 R&D 지원 현황 및 예산(약 1,000억/년) 64
〈표 2-1-13〉 국내 주요 지원 정책 제도 64
〈표 2-2-1〉 Performance measures of hydrogen storage methods(2006) 72
〈표 2-2-2〉 Hydrogen storage targets of DOE 72
〈표 2-2-3〉 수소저장기술의 주요 평가지표 현황 75
〈표 2-2-4〉 수소저장기술의 종합 평가지표 75
〈표 2-2-5〉 수소저장기술의 정규 평가표(R) 76
〈표 2-2-6〉 Fuzzy scale 77
〈표 2-2-7〉 수준 1의 평가지표들의 평균 비교평가치 80
〈표 2-2-8〉 V(Si≥Sj)의 확률적 크기(이미지참조) 81
〈표 2-2-9〉 FAHP에 의한 각 수소저장기술의 평가지표별 점수와 평가 순위 82
〈표 2-3-1〉 미래 목표비용 설정 후보 기술 90
〈표 2-3-2〉 제조분야 분산형 세부기술별 미래 목표비용 추정 양식 91
〈표 2-3-3〉 제조분야 분산형 세부기술별 미래 목표비용 전망치 92
〈표 2-3-4〉 제조분야 중앙집중형 세부기술별 미래 목표비용 추정 양식 93
〈표 2-3-5〉 제조분야 중앙집중형 세부기술별 미래 목표비용 전망치 93
〈표 2-3-6〉 수소제조-천연가스개질 미래비용 추정치 94
〈표 2-3-7〉 수소저장-고온전기분해기술의 미래비용 추정치 95
〈표 2-3-8〉 수소저장-저온전기분해기술의 미래비용 추정치 95
〈표 2-3-9〉 수소저장-원자력수소기술의 미래비용 추정치 96
〈표 2-3-10〉 수소저장-고체수소저장 미래비용 추정치 96
〈표 2-3-11〉 수소이용-가정용연료전지 미래비용 추정치 97
〈표 2-3-12〉 수소이용-수송용연료전지 미래비용 추정치 98
〈표 2-3-13〉 수소이용-수송용연료전지 미래비용 추정치 99
〈표 2-3-14〉 가정용 연료전지 보급실행 계획 102
〈표 2-3-15〉 상업용 연료전지 보급실행 계획 103
〈표 2-3-16〉 발전용 연료전지 보급실행 계획 103
〈표 2-3-17〉 가정·상업용 연료전지 단계별 개발 목표 104
〈표 2-3-18〉 발전용 연료전지 단계별 개발 목표 104
〈표 2-3-19〉 정치형 연료전지의 Bass 모형 계수 추정 결과 104
〈표 2-3-20〉 그린카 기술대안 별 연비 108
〈표 2-3-21〉 그린카 기술대안 별 초기투자비용 108
〈표 2-3-22〉 연료별 가격 108
〈표 2-3-23〉 주유접근성에 대한 기준 시나리오 109
〈표 2-3-24〉 속성별 가중치 추정결과 109
〈표 2-3-25〉 그린카 기술 대안별 시장점유율 추정결과(기준 시나리오) 109
〈표 3-1-1〉 붕소수소화물 수소저장 기술 특허/논문망 122
〈표 3-2-1〉 한국가스공사 특허리스트 150
〈표 3-2-2〉 Tokyo Gas 특허리스트 152
〈표 3-2-3〉 Osaka Gas 특허리스트 157
〈표 4-1-1〉 기준안의 수소 수요 전망 161
〈표 4-1-2〉 수소제조원별 수소공급량 - 기준안 162
〈표 4-2-1〉 수소연료전지 미래시장 보급 전망 165
〈표 4-3-1〉 연료전지 발전량 제약 166
〈표 4-3-2〉 시나리오별 발전부문 이산화탄소 감축 절감비중 169
〈표 4-4-1〉 기초데이터 173
〈표 4-4-2〉 수소제조기술별 Tech Chain 174
〈표 4-4-3〉 시기별 평가기준 가중치 176
[그림 2-1-1] 2050년 캘리포니아 온실가스감축목표 달성을 위한 상용화 성공 경로 19
[그림 2-1-2] 2015년 FCV 상용화에 따른 오일소비추이 20
[그림 2-1-3] 2015년 FCV 상용화에 따른 온실가스배출량 추이 21
[그림 2-1-4] FCV 제조사 및 종류 22
[그림 2-1-5] 캘리포니아주 수소충전소 네트워크망 26
[그림 2-1-6] 일본 연료전지 상업화 시나리오 29
[그림 2-1-7] Automobile Technology Roadmap 30
[그림 2-1-8] 도쿄시내에 있는 수소 충전소 31
[그림 2-1-9] 일본의 가정용 연료전지 보급 현황 32
[그림 2-1-10] 일본 내 가정용 연료전지 공급 제조사 및 공급 연료 형태 33
[그림 2-1-11] 도시바 가정용 연료전지 효율 및 CO₂ 절감율 34
[그림 2-1-12] JHFC 운영에 따른 수소스테이션 설치 현황(2010.2월 현재) 35
[그림 2-1-13] JHFC 후원 기업들 36
[그림 2-1-14] 수소충전소 주요 구성요소별 비용(2010년 2월 현재 기준) 37
[그림 2-1-15] 가정용 연료전지 시스템의 구조 및 효율 38
[그림 2-1-16] IEA의 이산화탄소 배출전망과 부문별 할당량 40
[그림 2-1-17] 파워트레인 포트폴리오 구성 41
[그림 2-1-18] 세가지 시나리오의 가정 42
[그림 2-1-19] 에너지원별 파워트레인의 에너지효율 비교 43
[그림 2-1-20] 2010년과 2050년의 수송분야 1차 에너지 소비량과 운행거리 비교 44
[그림 2-1-21] 수소제조기술별 생산비용 및 CO₂ 배출량 45
[그림 2-1-22] 연료전지시스템 가격 전망 46
[그림 2-1-23] 배터리전기자동차 가격 전망 46
[그림 2-1-24] 내연기관자동차 대비 타 파워트레인 성능 비교 47
[그림 2-1-25] 2030년 스냅샷 - 다양한 파워트레인을 통한 소비자 요구 충족 48
[그림 2-1-26] 수소인프라 투자비용 전망 49
[그림 2-1-27] 국내 1kW 수소연료전지 및 수소연료전지발전소 설치 현황(2011년 2월 기준) 50
[그림 2-1-28] 국내 수소연료전지 자동차 개발 동향 54
[그림 2-1-29] 국내 수소연료전지자동차 상용화 로드맵 55
[그림 2-1-30] 1kW 가정용(계통형)/ 5kW 가정용(독립가옥) SOFC 발전시스템(한전전력연구원) 56
[그림 2-1-31] 복합발전용 5kW급 가압 SOFC 발전시스템(한국에너지기술연구원) 56
[그림 2-1-32] SOFC 평판형 스택(한전전력연구원)/SOFC 관형 스택(한국에너지기술연구원) 58
[그림 2-1-33] 탄천물재생센터 수소연료전지/보령화력의 100kW급 MCFC 시스템 60
[그림 2-2-1] 수소저장시스템의 평가지표에 대한 계층적 모델 74
[그림 2-3-1] DOE Hydrogen Program 시장화 전략 87
[그림 2-3-2] H2A 비용 추정 Process 87
[그림 2-3-3] 미래 목표비용 설정 Process 89
[그림 2-3-4] 수소제조기술 분산형 미래 목표비용 실적 및 전망치 추세 91
[그림 2-3-5] 수소제조기술 중앙집중형 미래 목표비용 실적 및 전망치 추세 92
[그림 2-3-6] 가정·상업용 연료전지 시장보급 전망결과 105
[그림 2-3-7] 발전용 연료전지 시장보급 전망결과 105
[그림 2-3-8] 베이스라인 시나리오에 따른 전망결과 110
[그림 2-3-9] 통합 시스템 다이나믹스 모형 111
[그림 2-3-10] 연료전지자동차 연비가 20% 향상되는 경우 전망결과 112
[그림 2-3-11] 주유접근성에 따른 수소연료전지자동차의 시장보급 민감도 분석 113
[그림 2-3-12] 주유접근성이 100%에 도달하는 시점에 따른 민감도 분석결과 113
[그림 3-1-1] 붕소수소화물 수소저장 기술 연도별 동향 116
[그림 3-1-2] 포트폴리오로 본 붕소화합물 수소저장 기술의 위치 117
[그림 3-1-3] 붕소수소화물 수소저장 기술 국가별 동향 118
[그림 3-1-4] 붕소수소화물 수소저장 기술 주요출원인 및 기관 119
[그림 3-1-5] 붕소수소화물 수소저장 세부 기술별 동향 119
[그림 3-1-6] 붕소수소화물 수소저장 세부 기술별(수소생산기술) 국가별 동향 120
[그림 3-1-7] 붕소수소화물 수소저장 세부 기술별(수소저장기술) 국가별 동향 121
[그림 3-1-8] 붕소수소화물 수소저장 세부 기술별(연료전지) 국가별 동향 121
[그림 3-1-9] 붕소수소화물 수소저장 세부 기술별 주요 출원인 및 기관 122
[그림 3-1-10] 붕소화합물 기술 발전도 131
[그림 3-1-11] 저온수전해 기술 발전도 133
[그림 3-1-12] 고온수전해 기술 발전도 136
[그림 3-1-13] 금속착수소화물 기술 발전도 139
[그림 3-1-14] 마그네슘계 금속수소 기술 발전도 141
[그림 3-1-15] 비탄소 나노재료 기술 발전도 144
[그림 3-2-1] 한국가스공사의 메탄 수소전환기술 추진체계 149
[그림 3-2-2] 수송용 연료전지 모니터링사업의 수소스테이션 구축 계획 149
[그림 3-2-3] Osaka(Oska) gas의 메탄 수증기개질 기술 프로세스 155
[그림 3-2-4] Osaka Gas 수증기 개질 기술의 공정흐름도 155
[그림 3-2-5] JHFC Osaka 수소 스테이션 (HYSERVE-30 in 2007) 155
[그림 4-1-1] 개선된 HyTrans Model 160
[그림 4-1-2] 시나리오 2 - 보급확산, 경제적 수송비용, 연료접근성 용이 161
[그림 4-3-1] 발전용 연료전지 시장진입 현황(기술개발 속도가 빠른 경우) 167
[그림 4-3-2] 발전용 연료전지 시장진입 현황(기술개발 속도가 느린 경우) 167
[그림 4-3-3] 가정/상업용 연료전지 시장진입(70% 비용감소, 기술개발속도 빠름) 168
[그림 4-3-4] 가정/상업용 연료전지 시장진입(70% 비용감소, 기술개발속도 느림) 168
[그림 4-3-5] 시나리오별 이산화탄소 배출량 169
[그림 4-4-1] 경쟁우위 기술선정을 위한 계층구조 설계 172
[그림 4-4-2] 현재기준의 수소제조기술 경쟁우위 평가결과 177
[그림 4-4-3] 단기기준의 수소제조기술 경쟁우위 평가결과 177
[그림 4-4-4] 중기기준의 수소제조기술 경쟁우위 평가결과 177
[그림 4-4-5] 장기기준의 수소제조기술 경쟁우위 평가결과 178
초록보기 더보기
I. 제목
· 수소에너지 기술평가 및 파급효과 분석
II. 연구개발의 목적 및 필요성
· 기술성, 경제성, 환경성 분석을 통한 최적의 수소경제 시스템 진입 전략 도출
· 수소에너지기술 경쟁력 분석 및 정보맵 작성
· 수소 제조원/저장방법별 비용평가 및 미래비용 예측
III. 연구개발의 내용 및 범위
· 시나리오별 수소경제 파급효과 분석
· 수소제조기술별 우위선접전략개발
· 기술시장 수요예측 모델개발
· 기술경제성/타당성 분석
· 수소에너지기술 특허분석 및 사업화 전략기획
IV. 연구개발결과
· 미국, 일본, EU 등에 대한 수소에너지 기술개발 정책 및 연구개발 동향 분석
· 가정, 상업, 발전부문 파급효과 분석 및 수소제조방법에 따른 파급효과 및 민감도 분석
· 수소에너지기술별 미래비용 추정 및 2단계 수소 R&D의 기술경제성 분석
· 수소제조기술별 특성치 조사 및 단중장기별 우위선점기술 선정
· 수소연료전지 자동차 시장보급 전망 모형 및 시뮬레이션 모형
· 특허분석 및 사업화 전략 제시
V. 연구개발결과의 활용계획
· 선진국 수소에너지 기술개발 동향 분석을 통한 국내 기술정책 방향 제시
· 수소생산기술별 경제성분석과 수소연료전지기술 도입에 따른 온실가스 파급효과 분석을 통해 수소경제 진입을 위한 국가 에너지정책 기초자료 구축
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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