수소 자동차 Fuel Cell Electric Vehicle20141743 박정근 1. 수소연료전지차 현황 , 2. 수소연료전지차 전망 및 원리 조사 20141739 김준엽 1. 현대 - 기아차 개발현황 조사 2. 발표 20141733 김도환 1. 해외 및 국내 개발동향 조사 Fuel Cell Electric Vehicle 수소 자동차Fuel Cell Electric Vehicle agenda 수소연료전지차 소개 수소연료 전지차 출현배경 수소연료전지와 내연기관 비교 수소연료전지차 구성 및 원리 수소연료전지차 개발 효과 친환경자동차 시장 전망 해외 및 국내 개발동향 각국 정책과 연료전지 산업화 로드맵 사례 : 일본 수소연료전지차 산업화 전략 수소연료전지차 시장 전망 ( 미국 ) 한국 수소경제 비젼 2030 수소연료전지차 개발 현황 및 계획 현대 - 기아차 개발 현황 현대 - 기아 연료전지차 개발 이력 현대 - 기아 집중기술개발 현대 - 기아 기술 성과 수소전지차의 문제점 및 전망 차량용 연료전지시스템 개발 이슈 수소충전 인프라 자동차산업의 변화와 기회 수소연료전지차 실용화 시나리오 수소연료전지차 보급사업 효과북미 배기가스 규제 무공해차 의무 판매 석유자원고갈 대체 에너지 개발 유럽 이산화탄소 규제 지구 온난화 Fuel Cell Electric Vehicle 수소연료전지차 출현배경 자동차 산업의 지속적 성장 신 성장 동력Fuel Cell Electric Vehicle 수소연료전지와 내연기관 비교 + + 전기 연료전지 : 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생성하는 일종의 발전기 – 물 전기분해의 반대 Carnot 내연기관 ( 화석연료 연소 반응 ) 연료전지 ( 수소와 산소의 전기화학반응 ) CxHySz + O 2 + N 2 → CO + CO 2 + NOx + SOx + H 2 O 2 H 2 → 4 H + + 4 e - O 2 + 4 e - + 4 H + → 2 H 2 O 내연기관차 연료전지차 동력기관 엔진 , 트렌스미션 연료전지 , 모터 연료 화석연료 수소 효율 20~ / km 140 ~ 240 연료전지 60 원 / km 25 원 / km 0 1) 중형차 : 2008 년 1,500 원 /L, 2015 년 1,580 원 /L, 10km/L) 기준 , 2) 수소가격 : 2008 년 5,000 원 /kg, 2015 년 1,580 원 /kg, 세전 ) 기준Fuel Cell Electric Vehicle 자동차 시장 전망 100% 2000 2010 2020 2030 전세계차량 판매비율 ( 자료 : Holden Advanced Engineering) ``2005 ( 총 6 천 6 백만대 ) 가솔린 : 76.8% (5 천 1 백만대 ) 디젤 : 22.7% (1 천 5 백만대 ) 하이브리드 : 0.5% (30 만대 ) 연료전지 : 시범운행 (3 백대 ) 연료전지차 전기차 하이브리드 디젤 엔진 가솔린 엔진 Plug-in HEV 환경 규제 강화 및 에너지 문제 등으로 하이브리드를 포함한 친환경차 시장 급속 성장 하이브리드 가솔린엔진 전기차 / 연료전지 디젤 엔진Fuel Cell Electric Vehicle 각국 정책과 연료전지 산업화 로드맵 - 온실가스감축 프로그램과 연계하여 로드맵 구축 - 2020 년 본격 상용화를 목표로 지원정책 추진중 CCTP (Climate Change Technology Program, ’07.11) 에너지에 대한 강력한 정부 리더십 + CA 의 확고한 환경정책 → 수소연료전지차의 상용화를 선도 Cool Earth – Innovative Energy Technology Programme (’08.04) 정부의 적극적 , 체계적인 육성 정책 + 민간의 조직적 대응 (FCCJ 등 ) → 수소연료전지차 초기시장 및 기술표준 선도 SET Plan (Strategic Energy Technology Plan, ’07.11) 수소연료전지차 기술플랫폼 발표 (2005) → 대형 정부 / 민간 공동협력프로그램을 통한 상용화 추진 (JTI 프로그팸 )Fuel Cell Electric Vehicle 사례 : 일본 수소연료전지차 산y Sources and Reduce CO 2 Emissions Period of accelerated station building ※ Note: Vertical axis indicates the relative scale between vehicle number and station number. 2008 년 5 월 , 현재 충전소 12 개 Phase 3 중반 , 충전소 500 개 Phase 4, 충전소와 차량 수 최적화 기술적 실증 사회경제적 실증 상용화 초기 보급 본격 상용화 2015 년 , 차량원가 현재의 1/10 Phase 3, FCEV 판매개시 Phase 4, 양산 착수 (1 만대 / 年 / 社 )Fuel Cell Electric Vehicle 수소연료전지차 시장 전망 ( 미국 ) HEV 시장 규모의 12 년 후행 시나리오로 각종 인센티브 정책 검토 中 ( 美 에너지부 ) ■ 2015 년 성능 및 설계원가 목표 달성 후 , 2020 년 전후 본격 판매 예상 2012 년 수천대 / 년 2015 년 수만대 / 년 2018 년 수십만대 / 년 2025 년 누적 500 만대 정부 주도 시장 육성 ( 수소 인프라 구축 , 차량 보급 정책 , 기술 개발 지원 ) 민간 주도 시장 확대 자료 : 美 에너지부 (Department of Energy)Fuel Cell Electric Vehicle 한국 수소경제 비젼 2030 2003 ~ 2012 연구개발 및 초기보급 2013 ~ 2020 2021 ~ 2030 2031 ~ 2040 시장형성 시장확대 수소경제 진입 1. 정부정책 지원하의 실증 / 보급시기 기술개발의 완성 , 수소 인프라 확대 , 자발적 시장형성 2. 국내 수소에너지 점유율 ▶ 0.03% ’ 03- ’ 05 ’ 06- ’ 08 ’ 09- ’ 12 기술개발 실증적용 시장진입 및 확대 ▶ 분산발전 (250-1000kW) 400MW 보급 상업용 (10-50kW) 80 기 가정용 (3kW 이하 ) 10,000 기 수소충전소 10 기 연료전지차 (FCV) 500(80 kw 독자개발 ) - 초저상 FC-BUS (160KW 독자개발 ) 2004~2005 - 투싼 fcev , 스포티지 fcev (80 Kw) 2000~2002 - 싼타페 fcev (75 Kw) - 스포티지 (10kW) 2017~2018 -NEXO fcev (113 Kw) ( 자료 : 현대기아자동차 )Fuel Cell Electric Vehicle 현대 - 기아 집중기술개발 2018 nexo 2002 싼타페 연료 전지 시스템 75KW 수소저장시스템 350 bar 압축가스 최대속도 124km/h 가속성능 17.5s 항속거리 160km 연비 19km/L 연료 전지 시스템 113KW 수소저장시스템 700 bar 압축가스 최대속도 Max 150km/h 가속성능 9.7s 항속거리 595km 연비 93.7km/kg 연료 전지 시스템 100KW 수소저장시스템 700 bar 압축가스 최대속도 160km/h 가속성능 12.5s 항속거리 594km 연비 27.8km/L 2013 투싼Fuel Cell Electric Vehicle 현대 - 기아 기술 성과 수소전기버스 -2018 평창올림픽 시범운행 -2018 울산 시내버스 투입Fuel Cell Electric Vehicle 차량용 연료전지 시스템 개발 이슈 차량용 품질 확보 성능 및 내구성 가격 부피 및 중량 안전성 ( 충돌 , 수소 ) 상품성 품질 및 신뢰성 모듈화 , 조립성 우주항공용 전력발생장치 연료전지차량용 엔진 미국 에너지국 목표 구 분 [2008] [2015] 연료전지시스템 내구성 3,000 hr 5,000 hr 연료전지시스템 가격 $80/kW (8 백만원 / 대 ) $30/kW (3 백만원 / 대 ) 냉시동성 ~ 120 sec 30 sec 귀금속 전극촉매 함량 0.7 g/kW (70g/ 대 ) 0.2 g/kW (20g/ 대 ) 100KW 시스템 기준 : 환율 - 1.,000/$Fuel Cell Electric Vehicle 수소 충전 인프라 선진국에서는 수소경제를 위해 단계별 수소 인프라 구축 사업 추진 중 미국축 인력육성 초기시장 육성정책 연료전지 자동차 실용화 수소 인프라 구축 법규 / 표준 정비 공공부문 민간부문 연료전지자동차 실용화는 공공 / 민간 부문의 긴밀한 협력 체제 구축 필요Fuel Cell Electric Vehicle 수소연료전지차 실용화 시나리오 ※ 기본자료 : 신 · 재생에너지 RD D 전략 2030 ( 에너지관리공단 신 · 재생에너지센터 , 2007. 11) P1. 기반기술개발 / 실증 P2. 사회경제적실증 P3. 초기시장형성 P4. 시장확대 / 양산 모니터링 1 단계 모니터링 2 단계 시범보급 1 단계 시범보급 2 단계 연료전지차 30 대 연료전지버스 4 대 수소충전소 10 기 전문기관 중심 운행 수도권 , 대전 , 울산 , 여수 , 제주 연료전지차 200 대 연료전지버스 20 대 수소충전소 20 여기 공공기관 중심 운행 Carbon Neutral 단지조성 연료전지차 1,000 대 / 년 연료전지버스 100 대 / 년 수소충전소 ( 상용화수준 ) 공공기관 중심 운행 주요 대도시 연료전지차 10,000 대 / 년 연료전지버스 100 대 / 년 수소충전소 ( 상용화수준 ) 일반인 운행 주요 도시 확대 ( 네트워크화 ) - 2009 - 2010 - - 2011 - 2012 - - 2015 - 2016 - 기술개발 기반구축 핵심부품 국산화 생산 기반구축 사용자의 기술수용성 평가 대규모 실증사업 초기 시장 육성 산업 성장모델 구체화 일반인 대상 한정보급 시장 확대 보급정책 본격 추진 민간 중심 개발 체제Fuel Cell Electric Vehicle 수소연료전지차 보급사업 효과 (2010 년 이후 ) - Carbon Neutral 사회로의 진입 → 에너지 자립 가능성 확인 - 세계 최대 규모의 수소연료전지자동차 시범 보급 지역 육성 → 국가 위상 제고 2012 년 2015 년 2018 년 2025 년 비 고 차량 규모 ( 대 / 년 ) 1,000 10,000 10,000 120,000 매출액 증가 ( 억원 ) 176 1,417 3,860 5 조 4,9w}
1. 발명- 발견 : 미처 찾아내지 못하였거나 아직 알려지지 아니한 사물이나 현상, 사실 따위를 찾아내는 것- 발명 : 창의적인 아이디어와 기술적인 방법으로 지금까지 없던 새로운 물건이나 방법을 만들거나 생각해내는 것▶ 사람들이 생활하는데 필요한 새로운 물건이나 기계를 만들어내는 활동▶ 지금까지 없었던 어떤 물건을 새로 만들어 내거나 새로운 생각과 발상과 신기술을 개발하여 인간 생활을 이롭게 하는 창작기술▶ 자연 법칙을 이용한 기술적 사상의 창작으로 고도의 것 (특허법의 ‘발명’의 정의)2. 특허- 특허 혹은 지식재산권▶ 산업과 인간 생활에 이용가치가 있는 인간 지적 활동의 산물에 부여된 권리▶ 지식재산권 (넓은 의미에서 특허)1) 산업재산권 (좁은 의미의 특허)▷ 특허권(발명) - 원천핵심기술▷ 실용신안권(고안) - 주변개량기술▷ 디자인권(디자인) - 물품의 외관▷ 상표권(상표) - 상품의 명칭2) 저작권▷ 저작권▷ 저작인접권3) 신지식재산권▷ 영업비밀▷ 컴퓨터프로그램▷ 반도체집적회로배치설계▷ 데이터 베이스, 유전자원, 전통지식- 특허 요건▶ 특허 : 자연법칙을 이용한 기술적 사상의 창작으로서 고도한 것1) 신규성 : 국내·외에서 공개를 하지 않은 것2) 진보성 : 종래의 기술을 바탕으로 쉽게 도출할 수 없는 발명일 것3) 선출원주의 : 먼저 출원한 것▷ 미국은 얼마전까지 선발명주의4) 산업상 이용 가능성 : 반복 생산이 가능, 경제성(X)
