연료전지 시장 분석: 글로벌 및 국내 주요 기업과 기술 동향

1. 요약

• 이 리포트는 글로벌 및 국내 연료전지 시장의 현황과 주요 기업, 기술 동향을 종합적으로 분석합니다. 리포트는 연료전지의 개념과 원리, PAFC, SOFC, PEMFC의 다양한 유형을 설명하고, 주요 글로벌 기업으로 플러그 파워, 후지전기, 지멘스를 언급합니다. 세계 연료전지 시장은 지속 가능한 에너지 솔루션에 대한 수요 증가와 정책적 지원으로 급성장 중이며, 2024년까지 연평균 15% 이상의 성장률이 예상됩니다. 국내 시장에서는 두산퓨얼셀, 엘에스엠트론, 건우테크, 나우산업 등의 주요 기업이 두각을 나타내고 있으며, 다양한 응용 분야에 걸친 기술 개발과 상업화가 활발히 진행되고 있습니다. 리포트는 또한 수소연료전지 자동차, 가정용 연료전지 시스템, 산업용 연료전지 시스템, 건물용 연료전지 MEA 등의 사례를 통해 연료전지의 응용 가능성을 조명합니다.

2. 연료전지 개요 및 원리

• 2-1. 연료전지의 개념

• 연료전지는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 이는 전기화학적 반응을 통해 전기를 생성하며, 직접적인 연소 과정 없이도 고효율의 전력을 생산할 수 있습니다.

• 2-2. 연료전지의 발전 원리

• 연료전지는 연료와 산화제가 반응하여 전기와 열을 생성합니다. 이 과정은 전해질 및 전극을 사용하여 전자가 이동하면서 일어나며, 일반적으로 수소와 산소가 반응하여 물을 생성하는 과정을 포함합니다.

• 2-3. PAFC(인산형 연료전지)

• 인산형 연료전지(PAFC)는 인산을 전해질로 사용하는 연료전지로, 고온 동작이 가능하며, 치밀성이 높아 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다. 특히, 고효율과 장기적인 안정성을 제공합니다.

• 2-4. SOFC(고체산화물형 연료전지)

• 고체산화물형 연료전지(SOFC)는 고체 산화물을 전해질로 사용하는 연료전지로, 매우 높은 작동 온도를 가지며, 연료의 선택 범위가 넓습니다. 또한, 효율이 매우 높아 발전용으로 주로 사용됩니다.

• 2-5. PEMFC(고체고분자형 연료전지)

• 고체고분자형 연료전지(PEMFC)는 고분자 전해질을 사용하여 수소와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기를 생성합니다. 빠른 시작과 반응 속도가 특징이며, 주로 자동차와 소형 발전 장치에 사용됩니다.

3. 글로벌 연료전지 시장 동향

• 3-1. 글로벌 연료전지 시장 규모 및 전망

• 세계 연료전지 시장은 최근 몇 년 간 급속히 성장하고 있습니다. 리서치에 따르면, 연료전지의 시장 규모는 2024년까지 연평균 15% 이상의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 주요 성장 요인은 지속 가능한 에너지 솔루션에 대한 수요 증가와, 주요 국가들의 정책적 지원입니다.

• 3-2. 주요 글로벌 연료전지 기업

• 글로벌 연료전지 시장에서 주도적인 역할을 하는 주요 기업으로는 미국의 플러그 파워(Plug Power), 일본의 후지전기(Fuji Electric), 독일의 지멘스(Siemens)이 있습니다. 이들 기업은 다양한 연료전지 플랫폼을 통해 시장 점유율을 확대하고 있으며, 혁신적인 기술 개발을 통해 경쟁력을 높이고 있습니다.

• 3-3. 글로벌 시장의 주요 응용 분야

• 연료전지는 주로 발전용, 이동용, 주택 및 소규모 건물용으로 사용됩니다. 특히, 수소연료전지 자동차는 자동차 산업에서 큰 주목을 받고 있으며, 지속적인 연구개발이 이루어지고 있습니다. 건물용 연료전지는 주거 및 상업 건물의 에너지 효율성을 높이는 데 기여하고 있습니다.

• 3-4. 신재생 에너지와 연료전지 시장 관계

• 연료전지는 신재생 에너지와 매우 밀접한 관계를 가지고 있습니다. 주로 태양광 및 풍력 에너지와 상호 보완적으로 사용되며, 안정적인 전력 공급을 위해 중요한 역할을 합니다. 이러한 조합은 탈탄소화와 에너지 독립성을 확보하는 데 큰 기여를 하고 있습니다.

4. 국내 연료전지 시장 동향

• 4-1. 한국 연료전지 시장 동향

• 2024년 한국 연료전지 시장은 지속적인 성장이 예상되며 글로벌 시장에서도 중요한 위치를 차지하고 있습니다. '2024 차세대 전지산업' 보고서에 따르면, 한국의 연료전지 시장은 2023년 대비 큰 성장을 기록했으며, 특히 수소연료전지 자동차와 건물용 연료전지의 수요가 크게 증가하였습니다.

• 4-2. 주요 국내 연료전지 기업

• 국내 연료전지 시장에서 두각을 나타내는 주요 기업으로는 두산퓨얼셀, 엘에스엠트론, 건우테크, 나우산업 등이 있습니다. '2024 차세대 전지산업' 보고서에 따르면, 이들 기업은 연료전지 시스템 개발 및 상용화에서 핵심적인 역할을 하고 있으며, 지속적인 기술 개발과 시장 확장을 통해 경쟁력을 강화하고 있습니다.

• 4-3. 국내 연료전지 기술 개발 동향

• '국내외 에너지전환 전략과 그린뉴딜 시장분석'에 따르면, 국내 연료전지 기술은 PAFC, SOFC, PEMFC 등 다양한 유형의 연료전지에서 발전을 이루고 있습니다. 특히, 건물용 연료전지 MEA(Membrane Electrode Assembly)와 수소 연료전지 시스템에 대한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이는 실질적인 응용 가능성을 높이고 있습니다.

• 4-4. 국내 연료전지 정책 및 특허 동향

• '국내외 에너지전환 전략과 그린뉴딜 시장분석'에서는 국내 연료전지 관련 정책 및 특허 동향이 매우 활발하다고 언급하고 있습니다. 2021년부터 본격적으로 시작된 정부의 R&D 지원과 함께, 친환경 전기/수소차 및 자율주행차 분야에 대한 특허 출원이 증가하고 있습니다. 특히, 수소경제의 첨병인 수소 가스터빈 특허와 연관된 기술들이 주목받고 있습니다.

• 4-5. REC 현황 및 과제

• '국내외 에너지전환 전략과 그린뉴딜 시장분석'에 따르면, 국내 REC(신재생에너지 공급인증서) 시장은 설비공급 증가로 인해 공급 과잉 상태입니다. REC 가격은 계속해서 약세를 보이고 있으며, 이러한 상황이 지속될 경우 RPS(신재생에너지 공급 의무화 제도) 제도의 유지가 어려울 수 있습니다. 연료전지의 압도적인 REC 생산능력으로 인해 공급과잉 상황이 계속될 것이며, 이는 시장 정상화와 전기요금 정상화에 큰 도전 과제로 남아 있습니다.

5. 연료전지의 응용 분야 및 사례

• 5-1. 수소연료전지 자동차

• 수소연료전지 자동차는 연료전지를 통해 전기를 생산하여 그 전기로 구동하는 자동차를 의미합니다. 이 기술은 친환경적이며, 내연기관 자동차보다 높은 효율성을 자랑합니다. 데이터에 따르면, 현재 글로벌 수소연료전지 자동차 시장은 급격하게 성장하고 있으며, 주요 제조사들은 지속적으로 연구개발을 진행 중입니다. 2024 차세대 전지산업 보고서에 따르면, 한국에서도 현대자동차를 중심으로 여러 기업들이 수소연료전지 자동차 개발에 매진하고 있습니다.

• 5-2. 가정용 연료전지 시스템

• 가정용 연료전지 시스템은 주택이나 아파트 등 가정에서 사용할 수 있는 소형 연료전지 시스템을 의미합니다. 이 시스템은 연료전지를 통해 주택에 필요한 전기와 온수를 동시에 공급할 수 있습니다. 주요 제조사로는 일본의 ENE-FARM과 한국의 한화큐셀 등이 있으며, 이들은 효율성과 안전성을 높이기 위해 지속적인 업그레이드를 진행하고 있습니다.

• 5-3. 산업용 연료전지 시스템

• 산업용 연료전지 시스템은 대규모 전력과 열을 동시에 생산할 수 있는 시스템으로, 공장 및 대형 건물에서 주로 사용됩니다. 이는 고효율성을 자랑하며, 에너지 비용 절감 효과가 큽니다. 보고서에 따르면, 한국에서는 범한퓨얼셀㈜과 네오솔라 등이 산업용 연료전지 시스템 개발에 많은 투자를 하고 있습니다.

• 5-4. 건물용 연료전지 MEA(Membrane Electrode Assembly)

• 건물용 연료전지 MEA는 연료전지의 핵심 구성 요소로, 건물에 필요한 전기와 난방을 동시에 제공합니다. 이는 특히 고층 건물이나 대형 상업용 건물에서 그 효율성과 강점을 발휘합니다. 보고서에 의하면, 한국에서는 대우전자부품㈜과 삼성공조㈜ 등이 관련 연구개발을 활발히 진행 중입니다. 이 기술은 에너지 효율성을 높이고, 이산화탄소 배출을 줄이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

6. 시장 과제 및 전망

• 6-1. 연료전지 시장의 주요 도전과제

• 연료전지 시장의 주요 도전 과제는 수소 생산을 위한 인프라 부족과 높은 제조 비용입니다. 대부분의 연료전지가 시제품 단계에 머물러 있어 시장 확대에도 제한이 있습니다. 또한, 탈탄소를 위한 기회의 산업으로서 재생에너지의 보급 확대가 선행되어야 하는 과제가 존재합니다. (참고문서: 국내외 에너지전환 전략과 그린뉴딜 시장분석: 연료전지와 수소자동차 시장분석과 비즈니스 전략, 연료 전지 시장 분석 범위 규모 미래 분석 및 전망)

• 6-2. 연료전지의 경제성

• 연료전지의 경제성은 지속적으로 향상되고 있으나, 여전히 제조비용이 높은 편입니다. 한국전력과 같은 대규모 수요자가 존재하더라도 공급과잉 국면에서 경제성을 완전히 확보하는 데는 어려움이 있습니다. 설비공급 증가로 인한 REC(신재생에너지 공급인증서) 공급과잉이 고착화되는 현상이 있으며, REC 가격 약세로 기준가격 하락이 지속되고 있습니다. 이는 RPS(신재생에너지 의무할당제) 제도의 유지를 어렵게 하는 요소로 작용하고 있습니다. (참고문서: 국내외 에너지전환 전략과 그린뉴딜 시장분석: 연료전지와 수소자동차 시장분석과 비즈니스 전략)

• 6-3. 기술적 한계 및 개선방향

• 연료전지의 주요 기술적 한계는 많은 경우 시제품 단계에 머물러 있는 점과 기존 에너지 인프라와의 통합 어려움입니다. 그러나, 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등 다양한 연료전지 기술들이 발전하고 있으며, 각각의 연료전지는 구체적인 개선 방향을 갖추고 있습니다. 예를 들면, 건물용 연료전지 MEA(Membrane Electrode Assembly)와 수소 연료전지 시스템 등이 지속해서 개발 중입니다. (참고문서: 2024 차세대 전지산업(이차전지, 연료전지, 태양전지) 시장동향과 유망 기술개발 및 기업 현황, 연료 전지 시장 분석 범위 규모 미래 분석 및 전망)

• 6-4. 향후 시장 전망

• 연료전지 시장은 예측 기간인 2023년에서 2035년 동안 약 25%의 CAGR(연평균 성장률)을 달성할 것으로 예상됩니다. 특히, 북미 지역은 2035년 말까지 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 전망되고 있습니다. 한국의 경우, 정부와 민간의 지속적인 협력과 기술 개발을 통해 성장 가능성이 높으며, 탈탄소를 위한 기회의 산업으로서의 역할을 갖고 있습니다. (참고문서: 연료 전지 시장 분석 범위 규모 미래 분석 및 전망)

7. 결론

• 이번 리포트를 통해 연료전지 시장의 현황과 주요 기업, 기술 동향을 종합적으로 파악했습니다. 연료전지는 플러그 파워, 후지전기, 지멘스, 두산퓨얼셀과 같은 기업들에 의해 지속적인 기술 개발을 통해 발전하고 있으며, PAFC, SOFC, PEMFC 등의 다양한 타입이 존재합니다. 연료전지는 지속 가능한 에너지 솔루션으로서 수소연료전지 자동차를 비롯한 다양한 응용 분야에서 높은 가치를 지니고 있습니다. 그러나 이 시장은 여전히 수소 인프라 부족과 높은 제조 비용이라는 도전 과제에 직면해 있습니다. 이를 극복하기 위해서는 지속적인 연구개발과 정책적 지원이 필요합니다. 한국에서는 두산퓨얼셀, 엘에스엠트론, 건우테크, 나우산업 등의 기업들이 활발히 활동 중이며, 정부와 민간의 협력을 통해 기술 상용화와 시장 확대가 기대됩니다. 미래에는 연료전지의 경제성 개선과 탈탄소화 기여를 통해 주요 에너지 솔루션으로 자리 잡을 것입니다. 특히, REC 관련 과제가 해결되고, 지속적인 기술 발전이 이루어질 경우 연료전지 시장은 더욱 밝은 전망을 가질 수 있습니다.

8. 용어집

• 8-1. 연료전지 [기술]

• 연료전지는 수소를 이용하여 전기를 생성하는 장치로, 인산형(PAFC), 고체산화물형(SOFC), 고체고분자형(PEMFC) 등 다양한 종류가 있습니다. 이러한 기술은 수소자동차, 가정용 및 산업용 에너지 솔루션 등에 응용됩니다.

• 8-2. 두산퓨얼셀 [회사]

• 두산퓨얼셀은 인산형 연료전지(PAFC)와 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)를 주요 제품으로 하는 국내 주요 연료전지 기업입니다.

• 8-3. 수소연료전지 자동차 [응용 사례]

• 수소연료전지 자동차는 수소를 연료로 사용하여 주행 시 배출가스가 전혀 없는 친환경 차량입니다. 주요 제조사로는 현대차, 기아 등이 있습니다.

• 8-4. REC [정책]

• 신재생에너지 공급인증서로, 신재생에너지 발전을 촉진하기 위한 제도적 장치입니다. 한국의 경우, 설비공급 증가로 인해 현재 REC 공급과잉 상황이 지속되고 있습니다.

9. 출처 문서

• 국내외 에너지전환 전략과 그린뉴딜 시장분석: 연료전지와 수소자동차 시장분석과 비즈니스 전략. 2: 연료전지와 수소자동차 분야 - 신착자료 검색 | 한국노동연구원 전자도서관> 자료검색https://dl.kli.re.kr/library/10150/contents/6009412
• 연료 전지 시장 분석 범위 규모 미래 분석 및 전망 (2023- ...https://www.researchnester.com/kr/reports/fuel-cell-market/3310
• 2024 차세대 전지산업(이차전지, 연료전지, 태양전지) 시장동향과 유망 기술개발 및 기업 현황http://www.kimr.co.kr/goods/26816