[ 목 차 ]

1. 개요

2. 산업 및 시장 분석

3. 기술 개발 동향

4. 특허 동향

5. 요소기술 도출

6. 전략제품 기술로드맵

1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의  수소 충전인프라는 외부에서 수소차에 수소를 공급하는 인프라를 의미하며, 그 중심에는 수소충전소(Hydrogen Refueling Station, HRS)가 존재함 ▪ 수소충전소는 보통 수소 공급 장치, 압축장치(Compressor), 수소저장장치(탱크), 예냉장치 (Pre -cooler), 충전기(Dispenser) 및 충전소 운전장치(Priority panel)로 구성됨  수소충전소는 수소의 생산 및 수급방식과 이동성 여부 등에 따라 여러 가지 형태로 구분됨 수소충전은 수소공급방식에 따라, Off-site(중앙공급방식)와 On-site(현지공급방식)으로 구분됨▪ Off-site는 일정지역에서 수소를 대량생산하여 수소충전소까지 파이프라인 또는 튜브 트레일러로 이송하는 방식임. 대량 생산으로 수소 생산비용이 저렴하며 초기 설치비용이 비교적 낮으나, 수소 이송비용이 추가적으로 발생됨 ▪ On-site는 수소충전소에서 Compressed natural gas(CNG), Liquefied petroleum gas(LPG) 등을 개질하거나 또는 수전해하여 수소를 생산하는 방식임. 수소생산지와 충전소 간 원거리인 경우 이송비용 절약이 가능하나, 수소 생산 장치가 필요하므로 초기 설치비용이 높음 ▪ 우리나라의 경우, 부생수소의 외부수급을 활용한 ‘고정형 충전소’를 중심으로 수소충전소의 보급 및 확대가 추진되고 있음 [ 수소충전소의 종류 및 충전방식 ] 분류 원료수소 생산방식 충전방식 비고 고정형 충전소 직접생산 (On-site) 수증기개질 CGH2 Ÿ 천연가스/메탄/메탄올/LPG 등 물전기분해 CGH2 Ÿ 풍력/태양력/일반전력 등 외부수급 (Off-site) 액체수소수급 LH2 Ÿ 액체수소 직접 충전 LCGH2 Ÿ 압축기체수소로 변환 후 충전 기체수소수급 CGH2 Ÿ 실린더로 수급 CGH2 Ÿ 트레일러로 수급 CGH2 Ÿ 파이프라인 수급 이동형 충전소 직접생산 수증기개질 LH2 Ÿ 액체수소 직접 충전 외부수급 액체수소수습 LCGH2 Ÿ 압축기체수소로 변환 후 충전 기체수소수급 CGH2 Ÿ 실린더로 수급 * 출처 : 산업연구원(2016), “신에너지 시대를 여는 수소산업의 성장가능성과 발전과제” 수소충전용 장비 및 부품7 [ 신재생에너지 내 수소충전용 장비 및 부품 ] * 출처 : 구글 이미지, 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」에 정의된 신재생에너지 분류를 기반으로 재작성  Off-site와 On-site 방식은 수소 충전소에 수소를 공급하는 방법이 다르고, Fuel cell vehicle(FCV)에 수소를 충전하기까지는 공통적임 ▪ 35㎫ FCV의 경우 수소를 압축기로 가압하여 축압기에 저장하고, 축압기와 FCV 수소탱크의 압력차이로 수소를 충전하는 차압 충전 방식이 일반적임 ▪ 70㎫ FCV로의 수소충전은 고액의 80㎫ 급 축압기가 필요하기 때문에, 압축기로 수소를 직접 충전하는 직접 충전방식이 검토되고 있음 ▪ 70㎫ 충전에서는 수소를 안전하고 효율적으로 충전하기 위해 ­40˚C정도까지 냉각하는 프리쿨, 국내표준에 의거한 제어순서로 충전하는 충전 프로토콜, 충전 시 충전 노즐을 통해 적외선 통신으로 FCV 탱크의 온도, 압력 등의 정보를 수소 충전소로 보내는 통신 충전 등의 장치와 기술이 요구됨 생산된 수소를 수소전기차, 수소연료전지 연료로 공급하기 위해서는 운송과 저장, 충전소를 통한 공급이 필요함. 수소충전소는 기본적으로 수소를 저장하는 수소저장 용기, 수소의 압력을 높이기 위한 압축기, 수소를 차에 충전하는 디스펜서로 구성됨 ▪ 수소저장 용기는 400기압으로 수소를 저장하며, 공급되는 수소의 압력이 낮을 경우에는 압축기를 사용하여 압력을 높임 ▪ 수소 디스펜서는 수소를 연료로 하는 연료전지의 자동차의 수소저장용기에 수소가스를 공급하는 것으로, 수소가스 주체의 개질 가스를 수고공급라인을 통하여 외부의 차량에 공급됨. 디스펜싱 시스템에서 차량의 수소저장용기에 충전 시 용기 내 온도편차에 따라 용기 안정성 및 충전효율의 감소 등의 문제가 발생할 수 있음 ▪ 저장탱크와 연료전지를 연결하는 수소공급라인에는 유량조절밸브, 솔레노이드밸브, 유량조절기가 설치됨