에너지 시장의 변화, 그 중심의 연료 전지

*해당글은 2019년 9월 작성한 글로 정보의 차이가 있을 수 있습니다.

해당글은 개인적인 기업 분석글로 절대 종목 추천의 목적이 아님을 명시합니다. 

 

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투자에서 중요한건 흐름을 읽어내는 인사이트라고 생각합니다.

변화가 있는 곳에서 그 변화를 선두하는 기업들을 선별해 내는 능력이 투자자의 핵심 역량중 하나 아닐까요?

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이번 포스팅에서는 에너지 업계에서 부는 바람 - 석유 중심 에너지 발전에서 신재생 에너지 발전으로의 전환 - 의 중심에 있는 '수소 연료전지' 에 대해 공부한 내용을 정리하고자 합니다.

요약 :​

-연료전지는 수소를 연료로 해 직접 발전하는 장치로,

- 친환경/ 고효율, 상시발전가능, 높은 공간효율성 등의 특징을 지님.

- 고체산화물형(SOFC) 의 적용범위가 가장 넓고,

- 글로벌 연료전지 시장은 2030년 50조원 규모로 28배 성장 전망

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1. 연료전지 기본 개념

[ 연료전지란? ] 

수소 + 산소 화학반응으로 생기는 '화학에너지' 를 '직접 에너지'로 변환하는 발전장치 (저장장치 X)

수소경제 활성화에 중추적인 역할 수행.

 

[ 연료 전지 특징 ]

 

1) 고효율/친환경

: 발전효율 45% 이상, 종합효율 85% 이상 (발전효율 + 열효율) / 온실가스 60% 저감, 미세먼지 99% 저감

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2) 상시발전 : 24H/365D 상시발전 가능 (가동률 95% 이상)

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3) 공간효율성 : 특히 도심지역 적합. 태양광 비해 1/ 110, 풍력 비해 1/ 220 공간 차지

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4) 분산발전 가능 : 송전손실 없고 필요한 곳에서 직접 전기생산 가능

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[ 연료전지 종류 및 특징 ] 

 

전해질에 따라 아래 표와 같이 분류. 1세대 PAFC, 2세대 MCFC, 3세대 SOFC, 4세대 PEMPC 로 나뉜다.

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Type	고온형 (650도 이상 작동)	저온형 ( 200도 이하 상온 구동)
	MCFC, SOFC	PAFC, PEMFC, DMFC
장점	- 전극촉매로 니켈 비롯 일반 비귀금속계 촉매 사용 가능 - 발전효율 좋음	- 시동시간 짧고 부하변동성 뛰어남
단점	- 가동 및 정지 시간 길다 - 열 충격에 취약	- 고가 백금 촉매 사용 필요 - 낮은 효율
용도	장기 운전에 적합한 발전소, 대형건물에 적합	수송용, 이동전원, 백업전원, 가정용 열병합발전 시스템에 주로 사용

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[ 적용 분야 ] 

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- 응용 분야별 특징

(*source : 한국에너지공단)

구분	정의	출력 범위	적용 사례
고정형(Stationary)	전기와 열 공급하는 연료전지. 이동 불가능	0.5kW ~ 400kW	- 가정/건물용 - 대형/분산발전용 - 백업전원
휴대형(Portable)	이용이 용이한 연료전지 보조 전력 공급장치 포함	5W~20kW	- 이동 수단 외 (레저용 차량 및 보트 등) 보조전원 - 휴대용 전자기기 - 군사용
수송형(Transport)	추진력, 주행거리 개선에 필요한 기능 제공	1kW ~100kW	- 개인 상용차 - 대중교통(버스, 트램) - 물류 운반(지게차, 트럭) - 선박용

- 종류별 적용분야

*SOFC 적용범위가 가장 많음.

특히 SOFC 는 1980년대 본격적으로 기술 개발된 3세대 전지로, 2세대인 MCFC 보다 효율 우수.

대형 발전소, 아파트단지 및 대형건물 분산형 전원으로 이용. 최근 선진국에서는 가정용, 자동차용 등으로 연구 진행 중.

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2. 연료 전지 시장

[ 시장 규모 ] 

- 2030년 글로벌 연료전지 시장은 50조원 규모로 28배 성장 전망 (by 일본 후지경제)

- 2017년 연료전지 시장규모는 1,757억엔(약 1.8조원) 규모

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이 중 PEMFC는 141억엔(약 1,400억원) 규모로 수소전기 차, 지게차, 버스 등의 운송수단에 사용

SOFC가 산업업무용 시장 대부분을 차지

[ 용도별 성장 ] 

 

[ 시장 성장 ]

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고정형과 수송형의 전체적인 성장세가 두드러짐.

특히, 2015년까지는 발전용 연료전지를 위주로 고정형이 전체 연료전지 시장의 약 68% 이상의 시장을 점유.

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자동차용 시장의 급격한 성장으로 2017년 이후부터는 수송형의 시장 점유율이 크게 성장, 고정형과 비슷한 규모로 시장이 형성 (고정형 51.2%, 수송형 48.6%).

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글로벌 발전용 연료전지 시장은 2013년 부터 2017년까지 연평균 33% 성장

시장규모는 2030년 ~ 2050년에 연평균 7~11% 성장 전망

 

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[ 각 시장별 연료전지 종류 ]

 

- 고정형 :

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PEMFC - 2013년 고정형 연료전지 시장에서 약 31.8%를 차지, 이후 꾸준한 기술 실용화를 바탕으로 군용, 농업용 등 보급분야의 확대 및 양산화에 따른 가격 하락으로 시장 점유율이 계속적으로 증가, 2019년에는 전체의 과반 이상을 보일 것으로 예상.

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SOFC- BOP(Balance of Plant, 주변 보조기기)의 최적화 및 가격 저감에 관한 노력이 필요하다는 한계점으로 인하여 2013년에는 42.8%의 시장 점유율에서 2015년에는 24.6%로 시장의 축소가 발생. 하지만 2017년 이후 관련 이슈의 해결과 함께 시장 규모는 성장

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- 수송형:

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PEMFC - 전체시장의 99%이상을 차지하고 있으며, 전기자동차와 함께 친환경 운송수단의 수요 증가로 인하여 시장 규모는 지속적으로 증가

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▶ 주요 Source :

삼정 KPMG "연료전지 시장의 현재와 미래" (2019.08)

IBK 투자증권 "연료전지, 신재생에너지 시장의 다크호스를 꿈꾸다" (2019.05)

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