◎ 도서소개

전 세계 수소 시장의 미래는 기후변화 대응 목표치와 이를 달성하기 위한 전략의 이행 여부와 밀접한 관련이 있다. 우리 정부가 에너지전환, 산업, 수송, 건물 탈탄소화, 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS), 수소 등이 포함된 ‘2050 탄소중립 시나리오’를 공개하며 탄소중립으로 가기 위한 대안을 마련하고 있는 이유이기도 하다.

수소는 신재생 에너지의 저장과 이동을 가능하게 하는 매개체로 장기간 저장이 가능하고 유해한 부산물 없이 에너지를 발생시키는 장점이 있어, 기후 위기로 인해 탈탄소 시대가 본격화된 현재 주요국 정부는 ‘수소 공급망’ 구축 경쟁을 본격화 하고 있다.

미국은 자국 내 수소 시장 활성화를 목표로 약 95억 달러(인프라법), 225억 달러(인플레이션 감축법) 규모의 보조금을 활용 기술 개발과 생산 단가 절감을 위해 힘쓰고 있으며, 2032년 말까지 수소 생산자에게 kg당 최소 60센트에서 최대 3달러까지 세액을 공제해 주고 있으며,  일본은 수소 사회 실현을 위해 2027년부터 15년간 화석 연료와의 발전 단가 차이를 지원할 예정이고, 호주·사우디아라비아 등으로부터 수소를 수입하는 정책을 추진하고 있는 중이다.

독일 또한 그린 수소 생산을 목표로 생산 비용 절감을 위해 킬로와트아워(kWh) 당 3.723센트씩 전력 부과금을 면제하고, 수소 공급이 가능한 33개국을 대상으로 그린수소 수입 전략을 수립했으며, 중국은 2020년 기준 세계 1위 수소 생산국(274억 달러, 세계시장 점유율 21.1%)임에도 중앙정부 주도로 수소 경제 활성화를 적극 추진하고 있다.

2021년 기준 전 세계 수소 생산량 약 9,400만 톤 중 81%가 화석 연료로 만든 그레이 수소로 생산되고 있으나, 2030년까지 수소 생산 시설인 수전해 설비 규모가 연평균 86% 증가하며 신재생 에너지 기반의 그린 수소를 중심으로 본격 전환될 것으로 예측되는 가운데 수소 생산, 저장, 운반 등 수소 공급 측면과 수소를 이용한 고정형 연료전지 발전, 수소연료전지 모빌리티 등 수소 수요 측면의 다양한 밸류체인 전체에 걸쳐 시장 확대의 시기를 맞이할 것으로 분석되고 있다. 한편, 청정 암모니아 또한 수소캐리어 역할뿐만 아니라 발전 원료로도 사용할 수 있어 활발한 기술개발과 협력이 이뤄지고 있다.

수소산업은 관련 밸류체인 부문별로 대기업, 중견기업, 스타트업 등 기업 생태계가 풍부하게 참여할 수 있어 신규사업이나 사업 다각화의 기회가 될 것으로 보여 국내외 기업의 주목을 받고 있으며, 특히 대부분의 밸류체인에서 국내 기업의 역량도 인정받고 있어 우리 기업에게도 중요한 사업 기회가 될 것으로 평가 되고 있는 실정이다.

이에 당사는 수소 생산·저장·운반 등 수소 인프라 기술의 최신 동향부터 수소연료전지, 수소모빌리티, 고정형 수소연료전지 발전 등 다양한 수소 연관사업의 전주기 밸류체인에 대한 동향과 기술개발 동향을 조사·분석 하였으며, 글로벌 시장 동향과 전망, 국내외 정책 및 선도기업의 전략 등을 종합적으로 조사 분석하여 본서를 출간하게 되었다. 모쪼록 본 보고서가 수소 산업 종사자뿐만 아니라 관련 분야에 관심을 갖고 계시는 모든 분들의 업무에 미력하나마 도움이 되길 바란다.

◎ 목차

Ⅰ. 수소경제에 대응하는 글로벌 수소산업 실태와 대응 동향

1. 수소경제의 등장과 국내외 수소산업 실태와 전망

  1-1. 수소경제와 수소산업 동향과 밸류체인

    1) 수소경제의 부상과 장래 전망

      (1) 지속가능 에너지 전환과 기후변화 대응

      (2) 탄소경제에서 수소경제로

      (3) 청정수소, 넷제로 도달을 위한 필수 과제

    2) 2050년 글로벌 수소경제 전망

      (1) 2050년 그린 수소 생산 단가 전망

      (2) 2025년 수소 무역(수출·수입국) 전망

      (3) 2050년 국내외 수소 수요 전망

    3) 수소산업 밸류체인과 특징

      (1) 수소 생산

      (2) 저장 및 운송

      (3) 수소 충전

      (4) 수소 활용

    4) 청정수소를 향한 단계적 접근(도입) 방안

  1-2. 세계 수소산업 실태와 주요 이슈

    1) 세계 수소산업 실태와 전망

      (1) 세계 수소산업 전망

      (2) 글로벌 수소경제 투자 동향

      (3) 청정수소 인증제 국내외 도입과 논의 동향

    2) 글로벌 수소 밸류체인별 주요 이슈와 동향

      (1) 생산·운송·저장 분야

      (2) 수소 활용 분야

  1-3. 국내 수소산업 실태와 주요 동향

    1) 국내 수소산업 현황

      (1) 국내 수소산업 투자 동향

      (2) 국내 수소산업 기술 수준

    2) 국내 주요 수소 기술과 밸류체인별 현황

      (1) 수전해 기술

      (2) 수소충전소

      (3) 수소 운반차량

      (4) 액체수소 운송선

      (5) 모빌리티용 연료전지

      (6) 발전용 연료전지

      (7) 수소터빈

      (8) 기타 수소산업 관련 기술 분야

    3) 국내 수소산업 과제와 대응 방안

      (1) 연구개발 능력 향상과 전략적 제휴 확대

      (2) 수소산업 공급망 안정과 소부장 육성

    4) 국내 수소 밸류체인별 주요 이슈와 동향

      (1) 생산·운송·저장 분야

      (2) 수소 활용 분야

    5) 국내 청정수소 활용계획

      (1) 발전 부문

      (2) 수송 부문

      (3) 산업 부문

2. 글로벌 주요국 수소산업 대응 동향과 전략

  2-1. 미주, 유럽

    1) 미국

      (1) 미국의 수소산업 지원 정책

      (2) 미국 수소 밸류체인별 정책 동향과 전략

      (3) 청정수소 허브(H2Hubs) 프로젝트

      (4) 미국 그린 수소 생산 전망

      (5) 미국 청정수소 주요 프로젝트와 스타트업 동향

    2) 독일

      (1) 독일의 수소산업 지원 정책

      (2) 독일 수소 활용 계획과 투자 동향

      (3) 독일 수소산업 주요 기업 동향

      (4) 수소모빌리티 한-독 협력

    3) 네덜란드

      (1) 네덜란드 수소 정책 동향

      (2) 네덜란드 수소 산업 현황

      (3) 네덜란드 수소 프로젝트

      (4) 수소허브, 로테르담 항

    4) 튀르키에

      (1) 튀르키에 수소 정책 동향

      (2) 튀르키예 수소 에너지 투자 현황

    5) 폴란드

      (1) 폴란드 수소 정책 동향

      (2) 폴란드 수소산업 현황

      (3) 폴란드 수소산업 투자 현황

    6) 멕시코

      (1) 멕시코 수소 정책 동향

      (2) 멕시코 수소 산업 현황

      (3) 멕시코 그린수소 현황

      (4) 멕시코 주요 수소 관련 프로젝트

    7) 브라질

      (1) 브라질 수소 정책 동향

      (2) 브라질 수소 산업 현황

      (3) 브라질 그린수소 관련 주요 지역·기업 동향

      (4) 해상풍력 확대로 그린 수소 생산

    8) 칠레

      (1) 칠레 수소 정책 동향

      (2) 칠레 그린수소 프로젝트 현황

  2-2. 아시아, 중동, 기타

    1) 중국

      (1) 중국 수소 정책 동향

      (2) 중국 수소산업 현황

      (3) 중국 수소차, 충전소 동향

      (4) 중국 공공부문(중앙/지방정부 주도) 수소 투자 동향

      (5) 한중 협력 가능 분야

    2) 일본

      (1) 일본 수소 정책 동향

      (2) 일본 수소 기술개발 로드맵

      (3) 일본의 수소분야 주요 기업 동향

    3) 대만

      (1) 대만 수소산업 정책 동향

      (2) 2050년 대만의 수소 수요·공급 전망

      (3) 대만 기업 수소 사업 추진 동향

    4) 인도

      (1) 인도 수소 정책 동향

      (2) 인도 수소산업 동향

      (3) 인도 그린수소 분야 주요 기업동향

    5) 사우디

      (1) 사우디 수소 정책 동향

      (2) 사우디 수소산업 현황

      (3) 유럽과 중동을 잇는 수소 파이프라인 방안

    6) UAE

      (1) UAE 수소 정책 동향

      (2) UAE 주요 수소 프로젝트

    7) 오만

      (1) 오만 수소 정책 동향

      (2) 오만 그린수소 투자 동향

    8) 호주

      (1) 호주 수소 정책 동향

      (2) 호주 수소산업 주요 프로젝트

      (3) 수소분야 국제 협력 강화

Ⅱ. 수소산업 전주기 밸류체인별 기술, 시장 동향과 전망

1. 수소 생산/저장/운송/충전 분야 기술, 시장 동향과 전망

  1-1. 수소 생산 분야 기술개발 동향과 시장 전망

    1) 수소 생산 기술과 개발 동향

      (1) 수소생산 기술 개요

    2) 수소 생산 시장 동향과 전망

      (1) 글로벌 수소 생산과 생산 단가 시장 전망

      (2) 세부 분류별 수소 생산 시장 전망

    3) CCS 기술 융합 블루수소 생산 동향

      (1) CCS 기술 개요와 현황

      (2) CCUS 기술 융합 블루수소 생산 기술과 개발 동향

      (3) 선상 탄소 포집 기술(OCCS)

    4) 그린수소 생산 기술개발 동향과 시장 전망

      (1) 그린수소 생산 위한 수전해 기술 개발 동향

      (2) 그린수소 생산 기술개발 동향과 전망

      (3) 글로벌 그린수소 시장 전망

    5) 그린 청정 암모니아 기술개발 동향과 시장 전망

      (1) 청정 암모니아 정의 및 분류

      (2) 글로벌 암모니아 수요 및 청정 암모니아 시장 전망

      (3) 국내 청정 암모니아 시장 동향

      (4) 청정 암모니아 기술개발 과제

    6) 국내 수소 생산 시장 및 주요 기업 동향

      (1) 국내 수소 생산 시장 동향

      (2) 국내 수소 생산 주요 기업 동향

  1-2. 수소 저장/운송 분야 기술개발 동향과 시장 전망

    1) 수소 저장·운송 분야 기술개발 동향

      (1) 수소 저장 기술 개요

      (2) 수소 운송 기술 개요

    2) 액화수소, 암모니아 기반 저장·운송 기술개발 동향

      (1) 액화수소 활용 수소운송 전망

      (2) 암모니아 기반 청정수소 도입 추진 전략

    3) 수소 이동 거리별 운송 방법과 동향

      (1) 근거리, 국내운송과 튜브 트레일러

      (2) 원거리, 해외 운송과 수소 운반선

    4) 국내외 수소 저장·운송 분야 시장 동향과 전망

      (1) 주요국 수소 저장·운송 시장 동향과 전망

      (2) 국내 수소 저장·운송 시장 동향과 전망

  1-3. 수소 충전 분야 기술개발 동향과 시장 전망

    1) 수소충전소 개요와 글로벌 구축 동향

      (1) 수소충전소 개요

      (2) 글로벌 수소충전소 구축 현황

    2) 주요국 수소차 및 수소충전인프라 보조금 지원 정책

      (1) 미국

      (2) 독일

      (3) 일본

      (4) 중국

    3) 국내 전기·수소충전소 현황과 최근 동향

      (1) 국내 전기·수소충전소 현황

      (2) 국내 수소 충전소 구축을 위한 대응 방안

      (3) 2024년 수소 충전소 민간 보조사업

2. 수소연료전지 분야 기술, 시장 동향과 전망

  2-1. 수소연료전지 개요와 기술 동향

    1) 연료전지의 개요

      (1) 연료전지 정의

      (2) 연료전지 시스템 구성과 기능

      (3) 연료전지 활용분야

    2) 연료전지 분류와 특징

      (1) 연료전지 분류

      (2) 전해질 종류에 따른 연료전지 분류

      (3) 주요 수전해 기술별 특성과 기술 수준

  2-2. 국내외 수소연료전지 시장 동향과 전망

    1) 글로벌 수소연료전지 시장 동향과 전망

      (1) 글로벌 수소연료전지 시장 동향과 전망

      (2) 글로벌 수송용 연료전지 시장 전망

      (3) 글로벌 연료전지 기업 매출 동향

    2) 국내 수소연료전지 시장 동향과 전망

      (1) 국내 수소연료전지 보급 설비용량 현황

      (2) 국내 수소연료전지 시장 전망

  2-3. 국내외 수소연료전지 분야별 주요기업 동향

    1) 국내외 고정(정치)형 연료전지 주요 기업별 동향

      (1) 기술분야별 주요 기업 개발 동향

      (2) 주요 기업별 고정형 연료전지 개발 동향

    2) 국내외 이동형 연료전지 주요 기업별 동향

3. 수소 활용 모빌리티분야 기술, 시장 동향과 전망

  3-1. 수소연료전지 자동차 기술, 시장 동향과 전망

    1) 수소자동차 개요

      (1) 수소자동차 정의와 시스템 구성

      (2) 수송부문 수소자동차 역할과 밸류체인

      (3) 수소자동차 특징과 연비 경쟁력

    2) 수소자동차 최근 기술개발 이슈와 전망

      (1) 암모니아 활용 수소 모빌리티 기술

      (2) 액화수소 상용차 기술 개발

    3) 국내외 수소자동차 시장 전망

      (1) 글로벌 수소자동차 및 관련 시장 동향

      (2) 국내 수소차 및 관련 시장 동향

    4) 국내외 수소자동차 주요기업 동향

      (1) 수소연료전지자동차 기술개발 동향

      (2) 수소 내연기관 자동차 기술개발 동향

    5) 수소자동차 보급 확대를 위한 과제와 대응전략

      (1) 수소자동차 보급 확대를 위한 과제

      (2) 수소차 시장 확대를 위한 대응전략

  3-2. 수소연료전지 기반 모빌리티 개발동향과 전망

    1) 수소 선박 개발 동향과 전망

      (1) 수소연료전지 선박 기술개발 배경

      (2) 수소연료전지 선박 구성과 특징

      (3) 수소, 암모니아연료 선박 시장 동향

      (4) 국내외 수소 선박 개발 동향

    2) 수소 항공기 개발 동향과 전망

      (1) 수소 항공기 상용화 전망

      (2) 수소 항공기 도입을 위한 기술적 해결 과제

      (3) 수소 항공기 도입 비용 및 대응 방안

      (4) 국내외 수소 항공기 개발 동향

    3) 수소 열차(트램) 개발 동향과 전망

      (1) 수소 열차(트램) 개요와 개발 배경

      (2) 국내외 수소 열차(트램) 개발 동향

    4) 수소 UAM, 드론 개발 동향과 전망

      (1) UAM, 드론 개요와 동향

      (2) UAM, 드론 시장 동향과 전망

      (3) 전기수직이착륙기(eVTOL) 동향과 전망

      (4) 국내외 수소 UAM, 드론 개발 동향

4. 수소 활용 발전분야 기술, 시장 동향과 전망

  4-1. 수소연료전지 발전 개요와 기술 동향

    1) 발전연료로서의 수소의 활용과 과제

      (1) 발전연료로서의 수소 활용

      (2) 수소 혼소율 향상 위한 기술적 과제

    2) 수소·암모니아 발전 기술 동향과 전망

      (1) 수소·암모니아 발전 기술 개요

      (2) 글로벌 수소·암모니아 발전 비용

      (3) 수소·암모니아 가스터빈 기술 동향

      (4) 차세대 PEMFC 분산발전 기술 동향

  4-2. 국내외 수소연료전지 발전 시장 동향과 전망

    1) 글로벌 수소연료전지 발전 시장 동향과 전망

      (1) 글로벌 발전용 연료전지 시장 전망

      (2) 수소 연료전지 발전소 도입과 국가별 사례

      (3) 수소 연료전지 발전 동향과 국가별 전략

    2) 국내 수소연료전지 발전 시장 동향과 전망

      (1) 국내 발전용 연료전지 설치 현황 및 목표

      (2) 국내 연료전지 전력거래량 추이 및 발전단가

      (3) 국내 지자체별 수소연료전지 발전소 추진 현황

      (4) 국내 발전사별 수소연료전지 발전사업 동향

  4-3. 국내 청정수소발전 입찰시장 개요 및 동향

    1) 청정수소발전 입찰시장 개요

    2) 정부의 청정수소 인증제 운영방안

      (1) 인증 방향

      (2) 인증 추진체계

      (3) 인증절차 및 관리방식

      (4) 배출량 산정 툴 (Tool) 개발 등 인증 기반구축

      (5) 연계 지원방안

    3) 청정수소발전 입찰시장 동향

Ⅲ. 국내 수소산업 관련 주요 정책과 기술개발 전략

1. 국내 수소산업 관련 주요 정책과 추진 전략

  1-1. 수소산업 소부장 육성 전략

    1) 수립 배경

    2) 비전 및 추진전략

    3) 주요 정책과제와 추진 전략

      (1) 핵심 소부장 원천기술 확보

      (2) 개발된 기술의 사업화 촉진

      (3) 글로벌 소부장 공급망 강화

    4) 세부 과제별 추진일정

  1-2. 수소전기자동차 보급 확대 방안

    1) 수립 배경과 추진 경과

      (1) 수립 배경

      (2) 그간의 성과 및 과제

    2) 비전 및 추진전략

    3) 핵심 정책과제별 추진 전략

      (1) 상용차 중심의 수소차 보급 확대

      (2) 고성능 수소차 시장 출시 및 사후관리 강화

      (3) 재정·금융 지원으로 수소차 구매 매력도 향상

      (4) 수소충전소 확대 및 충전서비스 품질 제고

      (5) 수소충전소의 안정적 운영을 위한 대응체계 마련

      (6) 수소차 홍보 강화 및 보급모델 확산

    4) 세부 과제별 추진 일정

  1-3. 청정수소 인증제 운영방안

    1) 추진 배경과 추진 경과

      (1) 개념 

      (2) 추진 경과

    2) 목표 및 추진 전략

    3) 주요 과제별 추진 전략

      (1) 인증 방향

      (2) 인증 추진체계

      (3) 인증절차 및 관리방식

      (4) 배출량 산정 툴 (Tool) 개발 등 인증 기반구축

      (5) 연계 지원방안

    4) 세부 과제별 추진 일정

  1-4. 국가 수소 중점연구실 운영방안

    1) 국가 수소 중점연구실 지정‧운영 배경

    2) 수소 분야 R&D 투자 및 성과

    3) 국가 수소 중점연구실 운영 방향

      (1) 국가 수소 중점연구실 목표

      (2) 국가 수소 중점연구실 역할

      (3) 재정지원 사항

      (4) 연구실 간 협업

    4) 분야별 세부 운영 계획

      (1) 알칼라인 수전해 연구실

      (2) PEM 수전해 연구실

      (3) 차세대 수소 기술 연구실

    5) 세부 과제별 추진 일정

2. 국내 수소산업 관련 유망기술 개발 전략과 연구테마

  2-1. 2024년 신규 추진 기술개발 연구테마

    1) 수소충전소 핵심 설비 및 부품 효율 및 내구성 향상

    2) 원전 전력 연계 저온 수전해 수소 생산 및 운영 실증

    3) 모빌리티용 실내 수소충전소 및 고압 호스 안전성 검증/안전기준 개발

    4) 암모니아 운송 배관(직경 200mm 이상) 위험성 평가 안전진단/안전기준 개발

    5) 수소충전소용 100 kg/hr급 이오닉 피스톤 압축기 개발

    6) 1 MW급 음이온 교환막 수전해 스택 및 시스템

    7) 비금속 Flexible 수소 배관 및 접속재 국산화 기술 개발

    8) 민군 공동 활용을 위한 정격 100kW급 이동형 수소연료 발전기 및 확장식 수소 공급

       장치 개발

    9) 200kW 이상급 선박용 연료전지 파워팩 개발

    10) 연료전지 셀 제조 품질 안정화 기술개발

    11) 탄화수소계 양이온교환 고분자막 양산 기술개발

    12) (총괄) 수소상용차용 200kW급 대용량 단모듈 연료전지시스템 기술개발

    13) (1세부) 대용량 단모듈 연료전지시스템 설계/제어 기술개발

    14) (2세부) 수소상용차 전용 단모듈 연료전지 시스템 적용 파워팩 제어 및 효율 최적화

        기술개발

    15) (3세부) 대용량 단모듈 연료전지시스템 수소상용차 내구 실증

    16) 수소상용차용 액체수소 저장 및 공급 기술개발

    17) 분산전원급 수소전소 가스터빈 기반 발전시스템 실증

  2-2. 2023년 신규 추진 기술개발 연구테마(계속 과제)

    1) 대면적 알칼라인 수전해 시스템 개발

    2) 수전해 스택 성능인증 안전기술 개발

    3) 전력계통 안정화를 위한 연료전지 및 수전해 계통 연계 운영기술 개발

    4) 청정수소 활용을 통한 화학산업의 탄소중립 실현 공정 기술 개발

    5) 수소혼입 도시가스 배관 수소취성 평가 및 수명예측 안전기술 개발/실증

    6) 도시가스 배관망 수소혼입 전주기(제조-공급-사용) 안전성 검증 기술개발/실증

    7) (총괄) 극저온 액화수소 이송 시스템용 고품위 철강 주·단조재 부품화 기술개발

    8) (1세부) 항복응력 345MPa 이상 내균열성 향상 고망간강 합금설계 및 주·단조용

       소재 개발

    9) (2세부) 4만m³급 액화수소 이송 시스템용 고망간강 밸브, 플랜지, 피팅 부품개발

    10) (3세부) 조선해양산업용 액화수소 이송 부품 실증 및 인증 기술개발

    11) 미래 모빌리티용 고온(200℃ 이상) 고분자막 연료전지 소재 개발

    12) 멀티스케일 모델링 기반 자가발전형 수소생산 원천 기술 개발

    13) 300MW급 (H급) 가스터빈 50% 수소혼소 변환 기술개발 및 실증

    14) 150MW(F급) 가스터빈 수소혼소 리트로핏 기술개발 및 실증

    15) 가스터빈 연소기 수소 연료전환 시험평가 기술개발

    16) 기력발전용 보일러 암모니아 혼소 전환 실증 기반기술 개발

    17) USC급 미분탄 보일러 암모니아 20% 혼소 기술개발 및 실증

    18) 발전용 순환유동층 보일러 암모니아 20% 혼소 기술최적화 및 실증

    19) 암모니아 혼소발전 안전성 평가 및 설비규격 안전·기술기준 개발

    20) 가스터빈 연소기 수소 연료전환 시험평가 기술개발

    21) 미래 모빌리티용 고온(200℃ 이상) 고분자막 연료전지 소재 개발

    22) (총괄) 수소상용차 실차 기반 신뢰 내구성 검증 기반 구축

    23) (1세부) 수소상용차 부품 성능 검증 기반 구축

    24) 상용 수소자동차 연료전지 시스템용 고내구/고밀도 열관리 부품 개발