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중소기업 기술로드맵 조회결과

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연료전지 셀
* 발행 년도 : 2016년
1. 기술로드맵

연료전지 셀 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위

- 정의 : 연료전지 스택은 여러 개의 단위셀이 전기적으로는 직렬로, 유체의 흐름은 병렬이 될 수 있도록 적층되어 있는 것이며, 각각의 하나를 ‘단위셀’ 혹은 ‘단위전지‘라고 함

- 범위 : PEMFC의 경우 셀은 MEA(막전극접합체이며, 전극촉매와 전해질막 그리고 가스켓 등을 포함) 분리판 그리고 밀봉재로 구분하며, MCFC의 경우, 매트릭스분말, 전극분말, 용융염 전해질분말 그리고 분리판 코팅소재 등으로 나누며, SOFC의 경우에는 전해질, 전극, 밀봉재, 분리판 등을 의미함

3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망
  • 2015년 후지경제의 세계 연료전지 시장 전망에 따르면 2015년 1.9조원에서 2020년 9.2조원 정도로 증가할 것으로 전망되고 있으며, 이 중 연료전지 셀 시장은 연료전지 시장의 약 30%로 추정
  • 연료전지 셀 의 세계시장 규모는 2015년에는 5,700억원이며, 2020년에는 2.1조원으로 성장할 예정
[ 연료전지 셀의 세계 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억원, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
연료전지 19,000 34,000 49,000 63,000 78,000 92,000 37
연료전지 셀 5,700 7,410 9,633 12,523 16,280 21,164 37
[ 연료전지 자동차의 국내 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억원, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
연료전지자동차 830 3,659 3,659 3,659 5,402 8,711 60
4. 기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • 연료전지 셀 기술의 지난 7년(‘10~’16) 간 출원동향25)을 살펴보면 증감을 반복하다 최근 감소하는 추세를 보임
  • 국가별 출원비중을 살펴보면 일본 41.5%로 최대 출원국으로 연료전지용 셀 기술을 리드하고 있으며, 미국이 30.7%, 한국 20.9%, 유럽 6.9% 순으로 특허 점유
연료전지 셀 세계동향

(2) 국내동향

  • 국내 출원인 동향을 살펴보면 대기업은 현대자동차의 출원건수가 가장 높게 나타났으며, 중소기업에서는 케이세라셀의 출원건수가 높게 나타남
  • 기업 이외의 주요출원인을 살펴보면 한국에너지기술연구원, 한국과학기술연구원, 한국화학연구원 등 연구소/공공기관의 출원이 다수 나타났으며, 대학은 한양대학교, 서울대학교, 연세대학교등의 출원이 높은 것으로 분석됨
5. 핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산․학․연 전문가로 구성된 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정
  • 핵심기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성 (10)을 고려하여 평가

[ 연료전지 셀 분야 핵심기술 ]

핵심요소기술 선정
분류핵심기술개요
MEA제조기술 막/전극 계면 접착 향상 기술 전극과 전해질과의 접촉저항 감소를 및 반응가스의 전극으로의 도달을 원활히 하기 위한 기술로서, 전해질막과 전극 사이의 접촉 저항 감소를 목적으로 계면접착 향상
저가형 전해질막 제조기술 수소극에서 생성된 수소이온의 산소극으로의 이동 경로인 전해질막의 가격저감을 위한 기술
전극 고성능화 기술 수소와 산소의 전기화학 반응이 일어나는 것으로 연료극(수소)과 공기극(산소)으로 구분
고내구성 막/전극 접합체(MEA) 제조기술 수소와 산소의 전기화학 반응을 발생시켜주며, 이온전달 등 전기 발생 핵심 요소
셀 구조체 제조기술 성능개선을 위한 새로운 단전지 및 스택 디자인 개발 단위전지와 단위전지가 여러 장을 전기적으로는 직렬, 유체의 흐름은 병렬의 구조로 연결된 셀스택의 적층 및 설계
고전도성/내부식성/저가형 전류집전체 개발 셀스택에서 생성된 전자를 셀 외부로 이동시켜 주는 금속 소재
연료전지 셀 구조 최적화 기술 채널 및 매니폴드의 구조를 최적화하여 셀 내부에서의 유체의 흐름을 원활히 하며, 수분배출을 용이하게 해주는 기술, 연료전지 성능 최적화