수소 전주기 기술개발사업(가칭) 기술수요조사(안)

기후변화 가속화, 화석연료로 인한 경제의 불안정성 가중, 새로운 성장동력 창출 요구 등으로 대내외적으로 ‘수소경제’에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 이에 과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 국토교통부, 해양수산부, 환경부가 공동으로 ‘수소경제’ 구현을 뒷받침하고자 「수소 전주기 기술개발사업(가칭)」을 기획하고 있습니다.

※ 수소전주기기술개발 연구관리전문기관 협의체 : 한국연구재단, 한국에너지기술평가원, 국토교통과학기술진흥원, 한국해양과학기술진흥원, 한국환경산업기술원

상기 기획연구의 일환으로 국내 수소기술 전문가분들을 대상으로 기술수요조사를 실시하여 필요 기술을 발굴하고자 합니다. ‘수소경제활성화로드맵’, ‘수소기술개발로드맵’의 목표 달성을 위해 생산, 저장 및 운송, 활용, 안전 및 표준 등 전주기 관점에서 사업기간내(2022년~2030년)완료될 수 있는 핵심기술을 제안해주시기 바랍니다.

* 소규모 단위 실증, 상용규모 실증을 모두 포함

귀하께서 응답해주신 내용을 적극적으로 반영하여 보다 합리적인 기술개발계획을 수립하고자 하오니, 바쁘시더라도 기술수요조사에 적극 참여하시어 고견을 주시기를 부탁드립니다.

2020. 1. 31.

수소전주기기술개발 연구관리전문기관 협의체

조 사 기 간:	‘20. 1. 31 ~ ‘20. 2. 21
대 상 자:	수소기술 산학연관 전문가
방 법:	수요조사서 작성 후, 설문 사이트에 조사서를 업로드 * 업로드 사이트 URL: http://naver.me/FB6T8CwQ
문 의:	㈜ TBNA 김황만 수석컨설턴트 (02-6272-8259, hmkim@tbna.co.kr)

※ 제출해주시는 자료는 본 조사 목적을 위해서만 활용될 것이며, 응답해주시는 정보는 법률 제12504호 개인정보보호법 제15조(개인정보 수집/이용)에 의거 보호 받을 수 있으며, 동법 제21조(개인정보의 파기)에 의거 조사 종료 후 파기됩니다.

※ 본 기술수요조사는 동 사업 예타기획을 위한 사전유망분야 발굴을 목적으로 하고 있으며, 따라서 추후 신규과제 선정과는 관련이 없는 별개의 분야수요조사 및 의견수렴 과정임을 유의하시기 바랍니다.

							수소 전주기 범부처 기술개발사업(가칭) 분야별 기술개발내용
1. 수소생산기술
(목적) 수소수요 증가에 대비해 친환경적 방법을 이용해 경제적 수소를 안정적으로 생산하는 기술을 개발하고 실증을 추진 (정의 및 범위) 화석연료, 폐자원·바이오매스, 물 등의 원료로부터 열화학적, 생물학적, 전기분해 등 방법으로 수소를 생산하는 기술 (연료이용 수소생산기술) 중대형 개질수소생산시스템, 펫코크/석탄 순산소가스화 수소생산기술, 미생물활용 CO전환 바이오수소 생산기술 (폐자원/바이오매스이용 수소생산기술) 가연성 폐자원 가스화 수소생산 플랜트 실증, 생물학적 발효기반 바이오수소 고생산성 기술 (물분해 수소생산기술) 수십 MW 수전해시스템, 고온 수전해 수소생산시스템, 광분해 수소생산기술, 고효율 열화학사이클 기술
2. 수소 운송 및 저장기술
(목적) 수소 저장·운송 비용을 절감시키기 위해 국내외에서 생산된 수소를 다양한 형태로 대량 저장·운송할 수 있는 기술을 개발하고 실증을 추진 (정의 및 범위) 고압기체, 액체, 액상 등 상태의 수소를 저장·운송하기 위한 상태변환기술, 저장용기, 파이프라인기술 등 (물리적 수소저장기술) 고압수소저장시스템, 수소액화플랜트 및 저장기술, 고체흡착 소재 및 저장시스템 (화학적 수소저장기술) 액상 유기수소화물 저장 및 추출기술, 금속수소화물 수소저장시스템 (수소운송기술) 대용량 고압기체 및 액체수소 저장용
3. 수소활용기술
(목적) 수소연료전지의 대중화를 위해 핵심소재 및 부품을 국산화하고 자동차용 연료전지를 응용해 다양한 영역에서 적용가능한 연료전지시스템 기술을 개발하고 실증을 추진 (정의 및 범위) 육상·해상·항공용 모빌리티 및 발전·산업용 연료전지시스템 기술과 제어기술 등 (수소 모빌리티(자동차·선박 등) 연료전지 및 동력·제어시스템 기술) 수소열차, 수소선박, 항공기용 연료전지시스템 및 제어시스템기술 (수소활용 발전기술) 연료전지 핵심소재·부품 및 엔지니어링 기술, 대용량 고정형 연료전지시스템, 융복합발전소용 연료전지시스템, 수소혼소 중대형 터빈기술
4. 수소 인프라 통합운영 및 안전기술
(목적) 수소경제 이행과 확산을 위해 수소 전 주기에서 필요한 설비 및 인프라의 안전, 표준, 경제, 환경 등 지침 마련을 통한 관리체계/제도 구축과 실증을 통한 기술 검증 (정의 및 범위) 안전기술, 표준화 및 인증기술, 환경 및 경제성 평가, 수소 공급 인프라, 수소사회 기반구축 등 수소 전 주기(생산~활용) 기반 마련 및 기술 검증 (수소 공급기술) 수소충전, 수소벙커링 기술개발 및 실증 (전주기 안전성 평가 및 모니터링 기술) 소재·부품·시스템 안전평가, 전주기 안전 모니터링 기술개발 및 실증, 수소 품질 측정기술, 수소품질 측정 장비 (표준화 및 인증기술) 모빌리티, 에너지 및 공급·계량 등 표준, 소재·부품·제품 인증기술 (전주기 환경 및 경제성 평가) 전주기 환경성 분석 프로그램, 전주기 경제성 분석 프로그램, 전주기 환경·경제성 통합 프로그램 (수소도시 실증) 도시기반 건물·교통 수소 활용·공유기술 및 최적운영시스템 실증, 도시기반 수소 전주기 인프라 구축 및 최적 운영시스템

					기술수요조사서 작성 안내

￭ 기술개발과제 제안 기준

- 제안기술 수는 제한이 없으며, 여러 개의 기술을 제안할 경우, 기술의 개수만큼 기술수요조사서를 작성 (제안기술별로 파일을 구분하여 작성)

＊사업기간(2022년~2030년)동안 기초기술에서 실증(소규모 단위 실증 및 상용규모 실증을 모두 포함) 기술 개발까지 완료될 수 있는 기술 중심으로 제안 요청

￭ 기술수요조사서 작성방법

1. 기술명 : 제안하는 기술개발과제명 기재(제안하는 기술의 핵심적인 내용 표현)

2. 기술분야 : 제안하는 기술개발과제가 해당되는 분야에 표시(●)

3. 기술개발 필요성 : 제안하는 기술개발과제 관련 기술의 한계를 중심으로 작성

- 기존 활용 중인 기술의 한계점 및 향후 개선 방향 중심으로 기재 요청

4. 기술개발 동향 : 제안하는 기술개발과제 관련 국내‧외 동향 작성

- 국내 타 부처 및 국외 선진국 기술개발 동향 관련 이슈 기재 요청

5. 기술개발 목표 및 내용 : 제안하는 기술개발과제의 주요 연구내용을 기능, 성능목표 등을 포함하여 작성

* 시설규모 : 제안하는 기술개발과제가 실용화/실증에 해당할 경우, 시설규모 기재

6. 연구개발단계 : 제안하는 기술개발과제가 해당되는 모든 연구개발단계에 표시(●), 복수 표시 가능

* 제안하는 기술개발과제가 기초, 응용, 개발, 실증을 포함할 경우, “기초(●), 응용(●), 개발(●), 실증(●)”로 표시

7. TRL단계 : 제안하는 기술개발과제의 기술개발 착수 시점과 종료 시점의 TRL단계에 표시

8. 연구기간 및 소요예산‧인력 : 제안하는 기술의 개발에 소요될 것으로 예상되는 기술개발 기간 및 비용(억원) 작성

‘수소 전주기 기술개발사업(가칭)’ 기술수요조사서

1. 기술개발과제 제안

기술명
기술분야 * 해당기술분야에 ● 표기(복수 표기 가능) * 세부기술분야에 대한 설명은 [참고 1] 참조		1. 수소생산				2. 저장 및 운송						3. 활용(수송)				4. 활용(발전)						5. 안전/환경/인프라
		⑴ 연료이용				⑴ 물리적 저장						⑴ 육상용				⑴ 수소활용 공통기술						⑴ 전주기 안전
		개질반응 ( )				기체 수소저장 ( )						승용차 ( )				연료전지 소재 ( )						소재부품/시스템 안전 ( )
		가스화 반응 ( )				액체 수소저장 ( )						상용차 ( )				연료전지 엔지니어링 ( )						시설 및 설치안전 ( )
		생물학적 전환반응 ( )				물리흡착 저장 ( )						철도차량 ( )										사고예방기술 ( )
												건설기계 ( )										품질 및 측정기술 ( )
												개인이동수단 ( )
		⑵ 폐자원/바이오매스이용				⑵ 화학적 저장						⑵ 해상용				⑵ 고정형 연료전지						⑵ 표준 및 인증
		가연성 폐자원 가스화 ( )				액상 수소화물 저장 ( )						연박선박 ( )				마이크로 열병합 ( )						수소모빌리티 표준화 ( )
		생물학적 발효 ( )				금속/무기수소화물저장 ( )						대양선박 ( )				분산발전용 ( )						수소에너지 표준화 ( )
		바이오매스 가스화 ( )														대규모 발전용 ( )						수소공급/계량 표준화 ( )
																						시험인증 기술 표준화 ( )
		⑶ 물분해				⑶ 운송						⑶ 항공용				⑶ 융복합 발전						⑶ 환경 및 경제성 평가
		전기분해 ( )				육상 수소 운송 ( )						드론 ( )				융합 플랫폼 ( )						환경성 평가 ( )
		광분해 ( )				해상 수소 운송 ( )						유인항공기 ( )				연료전지 네트워크 ( )						경제성 평가 ( )
		열분해 ( )
		초고온가스로 ( )
																⑷ 수소 터빈						⑷ 수소공급 인프라
																혼소-중대형 GT ( )						수소충전기술 ( )
																전소-소형 GT ( )						수소벙커링 ( )
																						⑸ 수소사회기반구축
																						수소도시실증 ( )
기술개발 필요성
기술 개발 동향	국내
	국외
기술 개발 목표 및 내용	목표
	내용
	시설 규모
연구개발단계 * 해당단계에 ● 표기		기초( ), 응용( ), 개발( ), 실증( )
TRL단계 * 해당단계에 ● 표기 * TRL 단계에 대한 설명은 [참고 2] 참조		착수시점(AS-IS)												종료시점(TO-BE)
		1	2	3	4		5	6		7	8		9	1	2		3		4	5	6		7	8	9
연구기간 및 소요예산‧인력		연구기간							소요예산									소요인력
		총 년							억원									명

2. 기술개발과제 제안자

제안자 인적 사항	성명
	소속기관		직위
	기관분류	□ 학계 □ 연구계 □ 산업계 (□ 대기업 □ 중견기업 □ 중소기업)
	연락처	(휴대전화) (사무실) (E-mail)

3. 기술개발 참여의향

기술개발 참여의향	□ 참여	□ 미참여

참고 1		수소기술분류체계

(1) 수소생산기술분야

중분류	소분류	개 념
1-1. 연료 이용 수소생산	개질 반응	화석연료로부터 개질 반응을 통해 수소를 생산하는 기술
	가스화 반응	화석연료로부터 가스화 반응을 통해 수소를 생산하는 기술(수소생산과정에서 미세먼지 및 CO2 배출 저감기술 포함)
	생물학적 전환 반응	화석연료에서 유래한 CO를 함유하는 혼합가스로부터 미생물의 수성가스전환 반응을 통해 수소를 생산하는 기술
1-2. 폐자원 /바이오매스 이용 수소 생산	가연성 폐자원 가스화	가연성 폐자원을 통해 합성가스를 생산한 후, 수성가스로의 전환 반응을 통해 수소를 생산하는 기술
	생물학적 발효	바이오매스 및 바이오매스 유래의 유기화합물로부터 미생물의 혐기성 발효를 통해 수소를 생산하는 기술
	바이오매스 가스화	바이오 매스 가스화를 통해 합성가스를 생산한 후, 수성가스로의 전환 반응을 통해 수소를 생산하는 기술
1-3. 물분해 수소생산	전기 분해	전기를 이용해 물을 분해하여 수소를 생산하는 기술로서 알카라인/PEM 수전해, 양방향 고온수전해, P2H기술 등을 포함
	광 분해	물 분해를 위한 외부에너지원으로 ‘태양광’을 이용하는 기술로서 촉매 및 전극 소재, 광반응기, 광합성 생물균주 개량기술, 태양광 발전시스템과의 연계기술 등을 포함
	열 분해	물 분해를 위한 외부에너지원으로 ‘열’을 이용하는 기술로서 열화학 사이클 리술, 초고온 열원 연계기술, 레독스 촉매 및 레독스 물분해 시스템 등을 포함
	초고온가스로	초고온 시험로를 통해 발생된 에너지로 물을 분해해 수소를 생산하는 기술

(2) 수소저장 및 이송기술분야

중분류	소분류	개 념
2-1. 물리적 수소저장	기체 수소저장	대량의 수소를 기체상태로 저장하는 기술로서 다양한 모빌리티용 (트럭, 드론, 건설기계, 철도 등) 저장 용기기술 등이 포함
	액체 수소저장	대량의 수소를 액체 상태로 전환하여 저장하는 기술로서 수소 액화플랜트, 액체수소 저장탱크, 극저온 압축수소 저장탱크 기술 등이 포함
	고체 흡착 수소저장	대량의 수소를 물리 흡착법을 이용하여 저장하는 기술로서 수소흡착 저장 소재 및 저장시스템 기술 등이 포함
2-2. 화학적 수소저장	액상 수소화물 저장	대량의 수소를 이송하기 위해 화학적으로 결합시켜 액상 수소화물(LOHC, 암모니아 등)로 저장하고 액상수소화물에서 수소를 추출하는 기술
	금속 및 무기 수소화물 저장	대량 생산된 수소를 금속 및 무기 화물을 이용해 저장하는 기술
2-3. 수소 운송	육상 수소 운송	수소를 내륙 지역간 차량 또는 배관망을 통해 운송하는 기술로서 튜브 트레일러/액체수소 탱크로리 용기 제조 기술, 중 장거리 배관망 재료 및 운영 기술 등이 포함
	해상 수소 운송	수소를 액화수소 또는 액상수소 화합물 형태로 선적하여 운송하는 기술로 액체수소 운송선의 화물창 제작 및 관리 기술, LOHC 운송선 기술 등이 포함

(3) 수소활용(수송)기술분야

중분류	소분류	개 념
3-1. 육상용 수송수단	승용차	승용차용 연료전지시스템 기술
	상용차	상용차용 연료전지시스템 기술
	철도차량	수소 철도 차량의 하이브리드 동력시스템, 파워모듈 제어기술 개발과 철도차량 기술기준 및 안전성 인증 기술
	건설기계	수소 건설기계의 연료전지시스템, 파워팩, 내환경 기술
	개인 이동 수단	수송용 연료전지 활용 확대를 위한 개인이동 수단용 연료전지시스템 기술
3-2. 해상용 수송수단	연안선박	연안선박용(수백kW급) 연료전지 스택 및 부품, 연료전지시스템 기술
	대양선박	대양선박용(MW급) 연료전지시스템 기술
3-3. 항공용 수송수단	드론	수소 드론용 패시브/액티브 연료전지시스템 기술
	유인항공기	유인항공기용 연료전지시스템기술

(4) 수소활용(발전)기술분야

중분류	소분류	개 념
4-1. 수소활용 공통기술	연료전지 소재	연료전지의 촉매, 전해질, 지지체, 분리판 및 집전체 소재 등 핵심소재 기술
	연료전지 엔지니어링	연료전지 시스템 신뢰성 확보, 가격저감, 내구 증대 등 품질 향상을 위한 설계, 소재 및 가공, 운전 최적화, 품질관리 등 기술
4-2. 고정형 연료전지	마이크로 열병합	마이크로 열병합 발전소용 연료전지시스템 기술
	분산발전용	분산발전용 연료전지시스템 기술
	대용량 발전용	대용량 발전용 연료전지시스템 기술
4-3. 융・복합 발전	융합(연계) 플랫폼 기술	연료전지 산업 부가가치 창출을 위한 융합기술로서 재생에너지 수소연료전지 시스템, 석탄가스화 연계, 복합발전 설계, 전기/열/수소 동시생산 기술등이 포함
	연료전지 네트워크	에너지(열, 전기, 수소) 수요를 활용·관리할 수 있는 연료전지 기반 에너지 네트워크 및 운영 기술
4-4. 수소터빈	수소 혼소 중대형 GT	수소-천연가스 혼합 연료 (체적기준 수소 50% 이상)를 사용하여 가스터빈 수준의 열효율과 배출 특성을 내는 중대형 가스터빈 및 시스템 최적화 기술
	수소 전소 소형 GT	100% 수소를 사용하여 기존 가스터빈 수준의 열효율과 배출 특성을 내는 분산발전용 가스터빈 및 시스템 최적화 기술

(5) 안전・환경・인프라기술분야

중분류	소분류	개 념
5-1. 안전기술	소재・부품・시스템 안전	수소 생산부터 활용까지 적용되는 소재, 부품 및 시스템에 대한 안전을 확보하는 기술
	시설 및 설치 안전	수소설비 안전성 확보를 위해 시설기준 및 기술기준을 마련하는 기술
	사고예방	다양한 상황별 사고발생 시나리오를 기반으로 한 수소 전 주기 사고예방 및 안전관리 기술 개발 부품・시설의 생애주기 내 건전성 확보를 위한 감시・평가・위험 예측기술, 수소 공급 및 사용 중 화재나 폭발 사고예방을 위한 안전기술
	품질 측정	수소 순도 및 유량 측정을 위한 정밀 측정・표준물질의 개발・보급 기술
5-2. 표준화 및 인증 기술	수소 모빌리티 표준	수소차・충전소・선박・열차・드론・기계 등이 해당되며 건설기계, 드론・선박 등 분야의 표준화
	수소 에너지 표준	연료전지・수소가스터빈 등이 해당되며 에너지저장 시스템 등 연료전지 모듈 응용 분야의 표준화
	수소 공급 및 계량 표준	수소공급・생산, 수소계량 등이 해당되며, 수소품질・저장・운송 및 수소충전량 측정을 위한 계량 분야 표준화
	시험인증 기술 표준화	충전소・열차・선박・드론・기계・발전용・가정용・건물용 등 시장 창출형 수소기술・연료전지 제품 시험인증 기술 표준화
5-3. 환경 및 경제성	전주기 환경성 평가	전과정 환경 평가를 통해 수소 생산부터 활용까지 환경에 미치는 영향을 정량적으로 분석하는 기술
	전주기 경제성 평가	합리적인 수소 가격 목표에 도달하기 위한 전 주기 경제성 분석 툴을 개발하는 기술
5-4. 수소 공급 인프라	수소충전기술	수소를 차량에 일정한 시간 이내 안전하게 압축, 저장 및 충전하는 기술
	수소벙커링	항만 및 외해에서 수소를 저장하면서 선박과 항만설비등에 수소를 공급하는 기술
5-5. 수소사회 기반 구축	수소도시 실증	수소를 도시의 주요 에너지원으로 활용하는데 필요한 기술의 성능과 안전성을 확인하고 기술적 제약사항을 해소하기 위한 도시차원의 기술 검증

참고 2		TRL(Technology Readiness Level) 단계

구분	단계		설명
기초 연구	1	【기초실험】 기본원리발견	기초이론 정립 단계
	2	【개념정립】 기술개념과 적용분야의 확립	기술개발 개념 정립 및 아이디어에 대한 특허 출원 단계
실험	3	【기본성능검증】 분석과 실험을 통한 기술개념 검증	실험실 환경에서 실험 또는 전산 시뮬레이션을 통해 기본 성능이 검증될 수 있는 단계 개발하려는 부품 또는 시스템의 기본 설계도면을 확보하는 단계 등
	4	【부품/시스템 성능검증】 연구실 환경에서의 Working Model 개발	시험샘플을 제작하여 핵심성능에 대한 평가가 완료된 단계 3단계에서 도출된 다양한 결과 중에서 최적의 결과를 선택하는 단계 컴퓨터 모사가 가능한 경우 최적화를 완료하는 단계
시제품	5	【장치/시스템 시제품 제작】 유사 환경에서의 Working Model 검증	확정된 공법/재료/시스템의 실험실 시제품 제작 및 성능 평가가 완료된 단계 개발 대상의 생산을 고려하여 설계하나 실제 제작한 시제품 샘플은 1∼수개 미만인 단계 경제성을 고려하지 않고 기술의 핵심성능으로만 볼 때, 실제로 판매가 될 수 있는 정도로 목표 성능을 달성한 단계
	6	【시제품 성능평가】 유사 환경에서의 프로토타입 개발	파일럿 규모(양산의 1/10 정도)의 시제품 제작 및 평가가 완료된 단계 파일럿 규모 생산품에 대해 생산량, 생산용량, 생산수율, 불량률 등 제시 파일럿 생산을 위한 대규모 투자가 동반되는 단계 생산기업이 수요기업 적용환경에 유사하게 자체 현장테스트를 실시하여 목표성능을 만족시킨 단계 성능평가 결과에 대해 가능하면 공인인증 기관의 성적서 확보
실용화	7	【시제품 신뢰성평가】 실제 환경에서 시제품 데모	실제 환경에서 성능 검증이 이루어지는 단계 장치 및 재료개발의 경우 수요업체에서 직접 파일롯 시제품을 현장평가(성능뿐만 아니라 신뢰성에 대해서도 평가) 가능하면 KOLAS 인증기관 등의 신뢰성 평가 결과 제출 등
	8	【시제품 인증】 상용제품 시험평가 및 신뢰성 검증	표준화 및 인허가 취득 단계
양산	9	【사업화】 상용제품생산	본격적인 양산 및 사업화 단계