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기후변화 대응 신기술 정책과 연구동향-태양전지/수소산업/연료전지/이차전지 요약정보 및 구매

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ISBN 979-11-5862-112-4 93500
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  • 기후변화 대응 신기술 정책과 연구동향-태양전지/수소산업/연료전지/이차전지 (+0원)

상품 정보

상품 상세설명

 

 

◆ 안내문   



정부가 현재 8% 수준인 재생 에너지 발전 비중을 2040년 35%까지 늘리기로 방침을 정하면서 우리나라의 에너지 산업과 연관 정책이 중대 전환점을 맞게 됐다. 2017년 기준 한국의 전체 에너지 발전에서 재생에너지가 차지하는 비중이 7.6%임을 고려하면 상당히 과감한 목표치다. 때문에 태양광과 풍력이 재생에너지 확대를 주도해갈 것으로 예상된다. 현재 태양광 발전에 사용되는 태양전지의 95% 이상은 실리콘 태양전지이지만 제조공정이 복잡해 생산단가가 높다는 게 단점이었다. 그러나 학계에서는 향후 페로브스카이트 개발에 속도를 내고 있기 때문에 생산단가가 더 낮아질 것으로 기대하고 있다.

 

  한국가스공사는 ‘수소사업 추진 로드맵’을 발표해 수소산업에 4조7000억원을 투자한다고 밝혔다. 서울시 또한 수소경제 활성화를 위해 국내업계에서 개발 중인 SOFC 건물용 연료전지에 상용화를 준비하고 있다. 더불어 국내 수소차 분야 선도업체인 현대차는 2019년에는 6,500대의 수소차를 생산해 전년대비 6배 확대할 계획인데 이처럼 환경 규제 강화, 수소차 보급 정책 확대, 수소차 출시모델 수의 증가로 수소차 보급이 본격화될 전망이다. 특히 핵심 ‘스택’의 가격하락은 수소전기차의 대량생산도 가능해질 것으로 내다보고 있다.

 

 최근 전기차 및 스마트폰 등에서 발생하고 있는 전지의 폭발 사고로 인해 전고체전지에 대한 세계적 관심과 투자가 지속되고 있다. 전고체 전지는 높은 전압에 안정성으로 인해 리튬이온 전지 대비 구동 전압을 높일 수 있고 에너지 밀도도 현재 리튬이온 전지의 상한선인 약 250wh/㎏ 이상으로 높일 수 있다. 일본의 조사기관인 후지경제에 따르면 차세대 전지인 전고체전지 시장은 2035년에는 시장규모가 28조원에 이를 것으로 추정되고 있으며, 국내 전지업계는 2025년 상용화를 목표로 관련 기술을 개발하고 있다.

 

 이에 본원 R&D정보센터에서는 태양전지, 수소연료전지, 차세대 이차전지 등의 분야별 기술개발 및 관련 산업실태와 소재의 제반정보를 공유하고 산업 활성화를 위한 방안을 모색하고자 「기후변화 대응 신기술 정책과 연구동향-태양전지/수소산업/연료전지/이차전지」를 발간하였다. 본서 제1편에서는 종류별 태양전지 최신기술 개발동향을 수록하였고 제2편은 수소연료전지와 수소차산업의 주요동향 수록하였으며, 제3편에서는 차세대 이차전지의 개발이슈를 다루었다. 아무쪼록 본서가 학계・연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.




   

 

◆ 목차  

 

 

제 1편 기후변화대응 태양전지 최신기술 개발동향


1 장 실리콘/박막형 태양전지 기술 및 관련소재 개발동향
1. 4차 산업혁명 시대의 태양광산업 유망소재 동향
1) 태양광산업의 역할 확대와 소재의 중요성
2) 차세대 태양전지 소재의 기술 수준 및 경쟁력 평가
(1) 차세대 태양전지 소재의 유망성 및 기술·시장 실현 시기 평가
(2) 차세대 태양전지 소재의 기술 수준 평가
(3) 차세대 태양전지 소재에 대한 경쟁력 평가
가. 경쟁력 약화 요인
나. 경쟁력 강화 요인
3) 태양광발전(PV)과 소재광물 동향
(1) 태양광발전 시스템과 태양전지의 소재
가. 태양광발전 시스템의 분류와 기기구성
나. 태양전지의 종류와 태양광발전 원리
다. 태양전지의 소재와 가치사슬
(2) 태양광발전 설비와 소재의 시장 동향
가. 태양광발전 설비 증설 추이와 전망
나. 태양광발전 시스템의 가격과 비용구조
다. 폴리실리콘(Polysilicon)의 공급구조
라. 메탈실리콘(Silicon Metal)의 수급 구조 전망과 문제점
(3) 소재공급의 안정성 분석
가. 우리나라의 교역구조와 소재공급의 안정성
나. 태양광발전 보급 목표 달성을 위한 소재 공급의 안정성 평가
4) 향후 과제
2. 실리콘 태양전지 관련 기술 동향
1) 결정질 실리콘 태양광 모듈의 중금속 함량 및 환경 영향
(1) 결정질 Si 태양광 모듈 내 중금속 함량
가. 결정질 Si 모듈의 구성 부품 분석
나. 결정질 Si 태양광 모듈의 환경기준 적합성
(2) 모듈 내 중금속의 유출 가능성
2) 박막 실리콘 태양전지의 광열화 현상 연구동향
(1) 실험
(2) 결과 및 고찰
가. 나노양자점 실리콘 박막 증착
나. 박막 실리콘 태양전지의 광열화현상
(3) 결론
3) 실리콘 태양전지 주요동향
(1) 개요
가. 범위
나. 주요 제품
A) 결정형 실리콘 태양전지
B) 박막형 태양전지(화합물, GIGS, 비정질 실리콘, 유기(DSSC, OPV))
(2) 산업 동향
가. 산업의 특성
나. 산업 구조
다. 업체 동향
A) 해외업체 동향
B) 국내업체 동향
(3) 태양전지 R&D동향 분석
가. 해외 R&D 동향
A) 결정질 실리콘 태양전지
B) 박막 태양전지
나. 국내 R&D동향
A) 결정질 실리콘 태양전지
B) 박막 태양전지
3. 박막형 태양전지 관련 기술 동향
1) 나노텍스쳐 플라즈모닉 기판을 이용한 Si 박막태양전지 기술
2) CdTe 태양전지 기술
(1) CdTe 태양전지
(2) CdTe 태양전지의 구조 및 공정
가. CdTe 박막 태양전지 구조
나. CdTe 태양전지의 제조공정
(3) CdTe 태양전지의 최근동향 및 전망
(4) 주요업체의 CdTe 태양전지 증설 계획
(5) CdTe 태양전지 기술 전망
3) Cu(In, Ga)Se2 태양전지 연구 동향과 중장기 개발 방향
(1) 서론
(2) CIGS 태양전지
가. CIGS 박막 태양전지 개발 이력
나. CIGS 박막 태양전지 구조 및 공정
다. CIGS 광흡수층 형성 기술
A) 진공증발법을 이용한 CIGS 박막형성 기술
B) 전구체 박막의 반응법
C) 비진공 기반 형성법
라. 그 외 CIGS 태양전지 요소 기술
A) 버퍼층 형성 기술
B) 투명전도막 형성 기술
(3) 국내외 연구 동향
가. 미국
나. EU
다. 일본
라. 중국
마. 한국
(4) 중장기 연구 개발 방향
4) 경량·유연 기판상 소면적 CIGS 박막 태양전지 기술 개발
(1) 연구 착수 배경
(2) 국내외 기술개발 현황
가. 일본
나. 미국
다. 유럽
라. 국내 기술개발 현황
(3) 태양전지 소자 제조 및 특성 분석 연구
가. 경량 유연 기판상 CIGS 박막 태양전지 제조
A) 경량 유연 기판 상 광흡수층 제조
B) PI 기판 상 CIGS 박막 제조
C) STS 기판 테스트
D) STS 기판 상 CIGS 박막 제조
E) 유연기판 상 확산방지막 적용 실험
나. 경량 유연 기판 상 CIGS 박막 태양전지 제조
A) CIGS 박막 태양전지 제조
B) NaF 후처리 공정 진행
(4) 소자 면적 스케일업 및 광흡수층 및 단위 박막 비교 연구
가. 면적 스케일업
A) 경량 유연기판용 Mo 후면 전극 증착
B) 경량 유연기판용 CIGS 광흡수층 증착
나. 광흡수층 및 단위 박막 비교
A) R2R 대면적 장비 최적화 수행 (@소면적 셀기준)
B) R2R 장비를 이용하여 스케일업 수행
(5) III-V족 상용 우주용 태양전지와의 비교연구
가. III-V족 상용 우주용 태양전지
A) III-V족 태양전지 특성
나. 우주환경 영향 비교
A) 우주태양광 스펙트럼(AM0)
B) 태양광의 입사각도에 따른 태양전지 특성 변화
C) 우주 환경 온도 영향 비교
D) 내방사선 특성 비교
E) 자외선 및 원자산소 영향 실험
5) 양자점 기반 고효율 CIGS 박막 태양전지 기술동향
(1) 18% 이상 고효율 CIGS 박막 태양전지 제조 기술
(2) CIGS 박막 태양전지에 최적화된 양자점 제조 및 집적 기술 개발
(3) 고효율 및 장기안정성을 위한 Capping-layer 개발
6) CZT(S, Se) 태양전지 연구 현황 및 전망
(1) CZT(S, Se) 물질 특성
(2) CZT(S, Se) 태양전지
가. CZT(S, Se) 태양전지 광흡수층 제조 방법
A) 1-step CZT(S, Se) 태양전지 광흡수층 제조
B) 2-step CZT(S, Se) 태양전지 광흡수층 제조
나. 고효율 CZT(S, Se) 태양전지 제조
A) 밴드갭 엔지니어링
B) 이차상 생성 억제 및 제거
C) 금속 도핑
D) 동종 접합 및 계면 패시베이션
E) 후면 전극 컨택
7) 태양 전지용 CaAl2Se4: Co 단결정 박막 성장과 태양 전지로의 응용기술
(1) 서론
(2) 실험 및 측정
가. HWE에 의한 CaAl2Se4: Co 단결정 박막 성장 및 특성 평가
나. n-Si/p- CaAl2Se4: Co 이종접합 태양전지 제작 및 특성 평가
(3) 실험 결과 및 고찰
가. CaAl2Se4: Co 다결정의 결정구조
나. HWE에 의한 CaAl2Se4: Co 단결정 박막의 성장 조건
다. CaAl2Se4: Co 단결정 박막의 화학 양론적 조성비
라. CaAl2Se4: Co 단결정 박막의 Hall 효과
마. CaAl2Se4: Co 단결정 박막의 광흡수 스펙트럼과 광학적 에너지갭
바. p-Si/n-CaAl2Se4: Co 이종 접합 태양 전지의 효율 및 특성
사. p-Si/n-CaAl2Se4: Co 이종 접합 태양전지의 J-V 특성, fill factor 및 효율
아. p-Si/n-CaAl2Se4: Co 이종 접합 태양 전지의 에너지 모델
8) 전이원소 도핑 방법을 이용한 강유전 박막형 태양전지
(1) 국내외 연구동향
(2) 전위원소 도핑을 통한 강유전 박막 태양전지 제작
가. 결정 구조
나. 강유전 특성
다. 밴드갭 측정
라. 전자구조 계산
마. 광전 특성
(3) 결론


2 장 유기/연료감응/페로브스카이트 태양전지 최신 개발동향 
1. 유기 태양전지 개발동향
1) 유기 태양전지 소재(도너, 억셉터) 및 소자 기술 개발 동향
(1) 도너 소재
가. 고분자 도너(donor) 소재
나. 저분자 도너 소재
(2) 억셉터 소재
가. 풀러렌 프리 고분자 소재
나. 풀러렌 프리 저분자 소재
(3) 소자
가. 소자 최적화
나. 버퍼층(buffer layer)
A) 적층형(tandem) 및 삼성분계(ternary) 유기 태양전지
다. 광안정성
라. 서브-모듈 유기태양전지
2) 유기태양전지 성능 향상을 위한 연구동향
(1) 고효율 고안정 유기태양전지 소자 기술 개발
가. 국내 연구 동향
A) 광활성층 모폴로지 안정화 연구 동향
B) p-n 다층구조 유기태양전지 연구 동향
C) 층간 소재 및 계면제어기술 연구 동향
D) 소자 장기 안정성 연구 동향
나. 국외 연구 동향
A) 광활성층 모폴로지 안정화 연구 동향
B) p-n 다층구조 유기태양전지 연구 동향
C) 층간 소재 및 계면제어기술 연구 동향
D) 소자 장기 안정성 연구 동향
(2) 용액공정 기반의 고효율 유기 태양전지 소자 개발 연구
가. IGZO를 이용한 역구조 유기 태양전지 개발 및 특성 분석
A) IGZO의 박막 특성 연구
B) PTB7:PC70BM 기반의 역구조 고분자 태양전지 연구
C) PTB7-Th:PC70BM 기반의 역구조 고분자 태양전지 연구
나. PCPDTBT:ZnO type의 Hybrid 태양전지 개발 및 특성 연구
A) PCPDTBT:ZnO type의 Hybrid 태양전지 소자 개발 연구
B) 광 흡수 증가를 위한 최적 구조 시물레이션
C) 차세대 태양전지의 광 센서 적용을 위한 분석 연구
(3) 소형 전자기기에 적용이 가능한 대면적 유기 태양전지 시제품 제작 연구
가. 대면적 모듈화된 유기 태양전지 특성 연구
나. 소형 전자기기 구동
(4) 유기태양전지 성능 향상을 위한 금속 나노입자 도입 연구동향
가. 금속 나노입자 도입의 효과
나. 입자 크기 조절에 대한 효과
다. 입자 모양 조절에 대한 효과
라. 나노입자의 광 활성층 도입에 대한 효과
마. 나노입자의 중간층 도입에 대한 효과
(5) 유기태양전지 효율 높이는 수중 플라즈마 기술개발
3) 유기 태양전지의 버퍼 층으로서 2D재료 개발동향
(1) 그래핀 산화물 (GO)와 그 유도체
(2) 전이 금속 디칼코게나이드 나노시트 (Transition metal dichalcogenide nanosheets) 
가. MoS₂
나. WS₂
다. TaS₂ 
라. NbSe₂
마. Bi2Se3
바. 흑인 (Black phosphorus)
4) 국내외 유기태양전지 업체동향
(1) 해외 업체동향
(2) 국내 업체동향
2. 염료감응 태양전지 연구 및 개발동향
1) 염료감응 태양전지
(1) 구조 및 작동 원리
(2) 특징
2) 염료감응 태양전지 기술 개발 동향
(1) 광전극
(2) 탄뎀 구조
(3) 상대 전극
(4) 염료
가. 유기금속 염료
나. 유기염료
(5) 전해질
3) 염료감응 태양전지 연구기관 동향
(1) EPFL
(2) NREL
(3) CIAC(Chanchun Institute of Applied Chemistry)
(4) IPP(Institute of Plasma Physics)
(5) AIST (Advanced Industrial Science and Technology)
4) 염료감응 태양전지 산업체 동향
(1) G24i power
(2) 이건창호
3. 페로브스카이트 태양전지 주요동향
1) 개요
(1) 작성배경
(2) 기술의 정의
(3) 기술의 범위
2) 페로브스카이트 태양전지 핵심기술 동향
(1) 고효율화 기술
(2) 소자구조 기술
가. 감응형 구조 (Sensitized Structure)
나. 메조 구조 (Meso-Superstructure)
다. 이중층 구조 (Bi-layer structure)
라. p-i-n 소자 구조
(3) 박막 제어기술
(4) 페로브스카이트 광흡수층 물질제어 기술
(5) 안정성 확보기술
가. 수분 안정성
나. 광 안정성
다. 열 안정성
(6) 대면적화 기술
(7) 친환경 소재기술
(8) 플렉서블화 기술
3) 페로브스카이트 태양전지 관련 국내외 기술동향 및 신기술개발
(1) 해외 기술동향
가. 미국
A) 효율
B) 안정성
C) 대면적화
D) 사회적 수용성
나. 유럽
A) 효율&안정성 
B) 대면적화
C) 사회적 수용성
다. 일본
A) 효율
B) 안정성
라. 중국
A) 비용
B) 효율
C) 대면적화
(2) 국내 기술동향
가. 비용
나. 효율&안정성
다. 대면적화
라. 사회적 수용성
(3) 고효율 역구조 페로브스카이트 태양전지 최근 동향
(4) 무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 핵심소재 및 제조기술 개발
가. 연구내용
나. 기대효과
(5) Organometallic 융복합 소재 기반 유연 박막 태양전지 개발
가. 신조성 페로브스카이트 기반 광 흡수체 개발
A) 신조성 페로브스카이트 소재의 기초물성 제어기술 확립
B) 신조성 페로브스카이트 소재의 박막화 형성 기술 개발 및 제어
나. 정공 차단층의 저온 형성기술과 전하 수집 능력 평가
A) 플렉서블 기판에 적용 시 높은 안정성을 가진 저온 정공 차단층 개발
B) 높은 전하 수집 효율을 가진 저온 정공 차단층 형성
다. 플렉서블 태양전지 제작 및 기초분석 평가법 확립
A) 플렉서블 태양전지의 응력거동 평가와 특성변화 원인 규명
B) 플렉서블 태양전지 응력거동 평가법 확립
(6) 유연 페로브스카이트 태양전지 개술개발
가. TiO₂ 나노입자 합성
나. TiO₂ 전하수송층을 위한 저온 용액 공정 기술 개발
다. 전자수송층으로써 특성 평가
라. 페로브스카이트 태양전지 소자제작 및 특성 평가
마. 저온용액공정을 통한 Li 도핑된 SnO₂ 전자 전달층 개발 및 특성 분석
바. Li:SnO₂ 전자수송층을 기반으로 한 페로브스카이트 태양전지 소자 제작
사. 페로브스카이트 태양전지 적용을 위한 Nb:TiO2 두께 최적화
아. Nb:TiO2 나노입자 합성 및 박막제작
자. Nb:TiO2 박막의 특성 분석 및 전자수송층으로써 특성 평가
차. Nb:TiO2 박막을 도입한 페로브스카이트 태양전지 소자 제작 및 특성 평가
카. Nb:TiO2 박막을 도입한 유연 페로브스카이트 태양전지의 제작 및 특성 분석
타. Nb:TiO2 박막을 도입한 페로브스카이트 태양전지의 미니모듈(4.2㎠)의 제작 및 특성분석
파. Nb:TiO2 박막을 도입한 유연 페로브스카이트 태양전지 모듈(25㎠)의 제작 및 특성분석
하. 콜로이드성 금속산화물 나노 입자의 전하수집층 적용에 의한 전자-홀 재결합 억제
(7) 비납계 페로브스카이트 연구 동향
가. 주석 기반의 태양전지
나. 비스무스 기반의 태양전지
다. 안티모니 기반의 태양전지
(8) 페로브스카이트 태양전지 모듈 효율 높이는 새로운 모듈 구조 개발
가. 연구의 필요성
나. 연구내용
다. 연구성과/기대효과
(9) 첨가제 통한 20% 넘는 고효율 및 안정한 페로브스카이트 태양전지 개발
가. 연구의 필요성
나. 연구내용
다. 연구 성과/기대효과
(10) 열에 안정한 페로브스카이트 태양전지 기술 개발
가. 연구의 필요성
나. 연구내용
다. 연구성과/기대효과
(11) 고효율·고신뢰성 갖춘 페로브스카이트 태양전지 개발
가. 연구의 필요성
나. 연구내용
다. 연구성과/기대효과
(12) 페로브스카이트 태양전지 상용화 요소 기술 개발
가. 한국화학연구원의 페로브스카이트 태양전지 연구 개발
나. 고효율 소자를 위한 페로브스카이트 소재, 소자, 공정에 관한 원천 기술 개발
다. 고안정성 페로브스카이트 태양전지 개발
라. 인쇄공정 기반 대면적 박막형성 기술 및 모듈 제조공정 기술 개발
(13) 차세대 고효율 신축성 태양전지의 개발
가. 플라즈마를 활용하여 진행된 태양전지 개발
나. 공동연구 통한 기술 확보와 소재 개발
4) 페로브스카이트 태양전지 산업동향
5) 국가별 페로브스카이트 태양전지 관련 정책 및 개발동향
(1) 미국
(2) EU
(3) 일본
(4) 중국
(5) 한국
6) 페로브스카이트 태양전지 R&D 투자동향
(1) 기술분야 및 상용화 요소
(2) 부처
(3) 연구개발단계
(4) 연구수행주체
4. 국내외 태양전지 패널 시장동향
1) 태양광 발전의 활용 시장 범위
2) 태양전지 패널 시장동향
3) 태양전지 패널 기업동향
(1) Canadian Solar
(2) First Solar
(3) JinkoSolar
(4) Sharp
(5) Suntech Power Hodings
(6) Trina Solar
(7) Yingli Solar
(8) Fuji Electric
(9) Fraunhofer
(10) Panasonic

 

제 2편 수소연료전지/수소차 산업 주요동향 분석


1 장 수소에너지 산업현황 및 수소생산/저장 기술동향

1. 수소에너지 산업 관련 주요동향
1) 수소에너지 산업
(1) 수소 에너지 현황 및 대두
(2) 수소 에너지 장단점
(3) 국내외 수소산업 현황
가. 제조 및 저장, 이용처
나. 국내 수소산업 현황
A) 수소 생산현황
B) 수소의 운송 및 저장
C) 국내 수소 관련 기업 현황
D) 수소충전소 현황
다. 국외 수소산업 현황
(4) 수소 관련 산업의 구성과 특징
가. 수소 관련 산업의 전반적 구성
나. 연료전지응용산업의 현황과 특징
A) 정치형 응용 산업
B) 수송용 응용 산업
다. 연료전지산업의 현황과 특징
라. 수소에너지산업의 현황과 특징
2) 국내외 수소산업 관련 정책동향
(1) 국내 정책 동향
가. 수소차 산업생태계 구축
나. 천연가스 기반 수소제조ㆍ공급 실증센터 구축
다. 수소경제법안 발의
라. 수소경제활성화 법안 발의
마. 수소산업 육성을 위한 특별법안 발의
(2) 국외 정책 동향
가. 미국
나. 유럽
다. 일본
라. 중국
(3) 국내 수소에너지 산업의 활성화 방안
가. 에너지원으로서의 수소와 상용화 가능성
나. 수소에너지 상용화 제약요소
3) 국내외 수소관련 산업 육성사례 및 추진현황
(1) 해외
가. 北네덜란드
A) 북네덜란드의 수소경제 추진 배경
B) 북부네덜란드의 수소경제 비전: 그린수소경제의 실현
C) 2050년까지 3단계에 걸쳐 수소경제를 구축하는 로드맵 제시
D) 수소의 생산
E) 수소의 소비
F) 투자계획
나. 일본
A) 중앙정부의 ‘수소사회 실현’ 비전에 적극 동참
B) ‘총체적인 수소기반 사회 형성’ 비전
C) 아이치현은 현 차원에서 2030년까지 ‘저탄소 수소 공급망 구축’을 목표
D) ‘아이치현 저탄소수소 공급망 구축 프로젝트’에 착수
E) 바이오가스의 개질을 통해 수소 생산
F) 수소 소비는 주로 도요타의 자동차 연료전지지게차의 연료로 활용
(2) 국내
가. 충청남도
A) 수소 관련 추진 현황
B) 수소연료전지차 부품 실용화·산업기반 육성
C) 패키지형 수소 충전 플랫폼 모델 개발·실증
나. 광주광역시
A) 수소산업 목표와 추진전략
B) 주요 추진사업
다. 강원도
A) 추진배경
B) 수소산업 육성 방안
C) 세부사업 주요 내용
라. 울산광역시
A) 추진현황
B) 수소산업 성장여건
C) 수소에너지산업 육성 전략
마. 창원시
A) 수소에너지 순환시스템 실증단지 조성
B) 수소산업 인프라 구축 및 활성화
2. 수소 생산 및 저장 관련 기술동향과 응용
1) 수소 액화/저장기술
(1) 액화수소
(2) 수소액화 및 저장
가. Linde-Hampton Cycle
나. Claude Cycle
다. Collins Cycle
라. Turbo-Brayton Cycle
(3) 액화수소의 적용
2) 고분자전해질 수전해 시스템 기술동향
(1) 고분자전해질 수전해장치의 원리와 특징
(2) 고분자전해질 수전해장치의 개발현황
3) 고효율 수소 저장기술 업체동향 및 특허분석
(1) 기술개발 트렌드
가. 고압가스저장
나. 액체저장
다. 고체저장
라. 화학저장
(2) 주요기업 동향
가. 해외업체 동향
나. 국내업체동향
(3) 특허 동향
가. 고효율 수소 저장 시스템 주요 기술
나. 세부 분야별 특허동향
A) 주요 기술별 출원인 국적별 특허동향
B) 주요 기술별 출원인 동향
다. 국가별 특허활동지수(AI) 비교
라. 질적 수준을 고려한 각국의 시장력 분석
마. 고효율 수소 저장 시스템 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술
바. 최신 국내 특허기술 동향
사. 중소기업 특허전략 수립 방향 및 시사점
3. 수소 저장 시장동향
1) 글로벌 전체 시장규모
2) 세부기술별 시장규모
3) 지역별 시장규모
4) 국내 전체 시장규모
4. 수소기술 국제 표준화 동향
1) 수소기술 국제 표준화 개요
2) 국제표준 개발현황
3) ISO/TC197 주요작업반 동향
(1) WG24(ISO 19880-1 Gaseous hydrogen fueling stations - General requirements)
(2) WG27(ISO 14687 Hydrogen fuel - Product specification)
(3) WG28 (ISO 19880-8 Hydrogen fuel-Quality verification(Quality control))
4) 국제표준의 국내표준화 작성대상
(1) 국제표준의 국내표준화 작성대상
(2) 국제표준 국내도입 현황
(3) 국가표준 개발 전략대상
(4) 국내 COSD 및 간사기관의 표준화 활동 활성화
(5) 국제표준활동 강화
(6) 수소기술 표준분야 전문인력 양성
(7) 시사점


2 장 연료전지 산업현황 및 최신기술 개발동향
1. 연료전지 산업현황과 시장동향
1) 연료전지 발전 개요
(1) 연료전지의 구성
가. 연료전지 스택 구성
A) 고분자 전해질 막(Polymer electrolyte membrane)
B) 촉매층 (Catalytic Layer)
C) 가스확산층 (Gas Diffusion Layer)
D) 분리판(bipolar plate)
(2) 연료전지 종류 및 특성
가. 고분자전해질 연료전지 (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)
나. 직접 메탄올 연료전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell)
다. 용융탄산염 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)
라. 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)
마. 인산형 연료전지(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)
2) 연료전지 산업발전 현황
(1) 밸류체인
(2) 건설 단가
(3) REC 가중치
3) 국내외 연료전지 시장동향
(1) 세계시장 동향
(2) 국내시장 동향 및 설치현황
(3) 연료전지 발전 산업 전망
(4) 산업 및 군용 연료전지 시장동향
(5) 자동차 산업용 연료전지 시장동향
가. 자동차 산업용 연료전지의 정의
나. 자동차 산업용 연료전지 산업의 특성
다. 자동차 산업용 연료전지 시장동향
4) 연료전지 BOP관련 시장동향
(1) 연료전지 BOP관련 시장 및 구성
가. 연료전지 시스템 내 스택(Stack), 주변장치(BOP) 비용구조 분석
2. 고분자 전해질 연료전지 관련 최신기술 동향
1) 연료전지 혁신기술
(1) 연료전지 혁신기술 분류
(2) 연료전지 혁신기술 검토
가. 연료 전처리(Fuel pretreatment)
나. 재료 가공(Material processing)
다. 부품 생산(Component production)
라. 부품 연결(Component connection)
마. 시스템 설계(System design)
바. 작동 제어(Operation control)
2) 박막 전극 개발동향
(1) 고분자 전해질 연료전지
(2) 고분자 전해질 연료전지의 기본구조와 작동원리
(3) 기존의 이오노머 주입형 전극 구조
(4) 이오노머가 배제된 박막 전극 아키텍쳐 (architecture)
3) 고분자 전해질 연료전지의 안정성 향상을 위한 전해질막 연구동향
(1) 알칼리막 연료전지용 고분자 전해질막의 화학적 안정성 향상을 위한 연구개발 동향
가. 고분자 주쇄의 분해 메커니즘
나. 양이온기의 분해 메커니즘
다. 고분자의 화학적 안정성 향상을 위한 연구
(2) Pt 나노 입자가 도입된 연료전지용 탄화수소계 고분자 전해질 복합막의 제조
가. 실험 방법
A) 재료
B) 건식법에 의한 Pt/SFBC-SPEEK 복합막 제조
C) 기기분석/특성분석
나. 결과 및 고찰
다. 결론
4) 고분자전해질 연료전지 예지 진단 기술개발
(1) 열화 메커니즘
가. 스택 핵심요소 구조
나. 전해질 막 열화
다. 촉매층 열화
라. GDL 열화
(2) 예지 진단 기술 분석
가. 데이터 기반 접근 방식
나. 모델 기반 접근 방식
다. 지식 기반 및 복합 접근법
(3) PEMFC에 대한 예지 진단 기술
가. 예지 진단 및 RUL 추정
나. 모델 기반 예지 진단
다. 자료 기반 및 복합 방식 예지 진단
3. 고체산화물 연료전지 관련 최신기술 동향
1) MEMS공정 기반 박막형 고체 산화물 연료전지 제작 및 활용
(1) MEMS 공정 기반 박막형 MEA
가. MEMS 공정 기반 박막형 MEA 제작 과정
나. 박막형 전해질 제작 공정
다. 박막형 촉매 전극 제작 공정
(2) 공기극 반응 개선을 위한 엔지니어링
가. 표면 결정립계 밀도 제어
나. 3차원 MEA 제작
2) 중저온형 고체산화물연료전지(SOFC) 개발을 위한 차세대 전해질 소재연구
(1) 산소이온전도체
가. 치환형 세륨산화물 계열(doped cerium oxide, DCO)
나. 안정화 비스무스 산화물 계열(stabilized bismuth oxide, SBO)
다. 스트론튬 실리케이트계 산화물(SrMO3 (M=Si, Ge))
(2) 수소이온전도체(proton conductor)
(3) 복합 전해질(composite electrolyte)
가. 이중상(dual phase) 복합 전해질
나. 이중층(bilayer) 복합 전해질
3) 고체산화물 연료전지의 열화 현상
(1) 양극의 열화 현상
가. 고온 화학반응 및 이차상 생성에 의한 열화
나. Sr Segregation에 의한 열화
다. 오염물질에 의한 열화
(2) 음극 열화
가. 미세구조 변화에 의한 열화
나. 산화-환원 사이클에 의한 열화
다. Carbon Deposition에 의한 열화
라. Sulfur poisoning에 의한 열화
(3) 금속 분리판 열화
(4) 밀봉재 열화
4) 국내외 고체산화물 연료전지(SOFC) 보급동향
(1) 국외 실증사업 및 보급현황
가. 미국
나. 일본
다. 유럽
(2) 국내 업체별 개발동향
가. 한전, 에이치앤파워
나. STX중공업
다. 경동나비엔
라. 미코
마. 기타
(3) KS인증 표준안 도출
가. 신재생에너지설비 KS인증 부재 발목
나. SOFC KS 표준(안) 도출
다. SOFC KS인증 내년 초 마련 필수적
(4) 건물용 연료전지보급 활성화 방안 ‘경제성 확보 지원책’
가. 전기+열 생산 자가소비 최고
나. 경제성 벽에 부딪힌 건물용
다. SMP+REC 부여 첫 사업모델 실현
라. 설치된 건물용, 경제성 미미 여전
4. 연료전지 촉매개발 신기술동향
1) 고분자 전해질 연료전지의 백금 기반 전극소재 및 삼상계면
(1) 삼상계면
(2) 백금 기반의 산소 환원 반응 전기화학촉매
2) 고분자 전해질 막 연료 전지용 1차원 나노구조 촉매 연구현황
(1) 1차원 촉매의 장점 및 필요성
(2) 1차원 촉매 연구 동향
가. 1차원 촉매 제작 방법
나. 다양한 산소환원반응용 1차원 나노 구조 촉매
A) 1차원 Pt 나노 구조 촉매
B) 1차원 Pt 기반 합금 촉매
C) 1차원 백금 기반 복합 촉매
D) 비백금계 기반 촉매
E) 1차원 Pt 나노 구조를 이용한 전극
3) 연료전지 전극촉매용 팔라듐 나노입자 형상 제어 및 전기적 평가
(1) 실험
가. 팔라듐 나노입자 제조
나. 전기화학 평가
다. 특성화
(2) 결과 및 고찰
가. CO 환경 팔라듐 나노입자 제조
나. 전기화학적 평가
(3) 결론
4) 연료전지 수명연장 '백금 → 이리듐' 기반 합금촉매 개발
5) 나노기술로 백금 대체할 저렴한 연료전지 촉매 개발
6) 연료전지 철 촉매 개발
5. 고성능·저가격 연료전지 관련 국내 최신연구 동향
1) UNIST- 천연가스 연료전지
2) KAIST
(1) 고 내구성의 페로브스카이트 산화물 전극개발
(2) 수소이온 세라믹 연료전지 개발
3) DGIST- '스마트' 연료전지 전극 소재 개발


3 장 국내외 수소(전기)차 주요동향
1. 국내외 수소차 관련 주요기술 현황
1) 친환경차 대두배경
2) 수소차 정의
3) 수소전기차의 구조 및 요소기술
(1) 수소공급시스템
가. 수소저장장치 – 수소연료탱크 (수소공급시스템 중 Main)
나. 수소공급장치
다. 수소(연료)순환장치
(2) 연료전지 스택
가. 막전극집합체(MEA)
나. 가스확산층(GDL)
다. 분리판(Separator)
라. 가스켓
(3) 공기공급시스템
가. 공기공급시스템
나. 공기 블로워
다. 에어클리너
라. 가습기
(4) 열관리시스템
(5) 전기생성시스템
4) 수소차 주요 요소 부품별 국내 기술 동향
(1) 주요 요소 부품별 국내 기술 동향 진단
가. 스택
나. 운전장치
다. 전장장치
라. 수소저장장치
마. 수소 생산 및 인프라 기술
바. 국내 연료전지차 관련 최신 기술개발
A) 과불소계 술폰산 이오노머(PFSA) 전해질 개발
B) 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 소재 개발
C) 수소 연료전지용 카본복합소재 분리판 제조기술 개발
(2) 완성차 기술동향
가. 주요 수소전기차 양산 모델별 기술동향
나. 수소전기차의 대안(버스/트럭)
(3) 국내 기술수준 및 기술개발 계획
가. 국내 기술수준 진단(‘17년)
나. 정부의 기술개발 계획
A) 제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급 기본계획(‘16년~’20년)
B) 미래차 기술개발 로드맵(‘17.12.19. 산업부)
다. 수소연료전지차의 한계점
5) 국내 수소전기차 보급 및 수소 충전인프라 구축 현황
(1) 국내 수소전기차(수소전기버스 포함) 개발 및 생산동향
(2) 국내 수소충전인프라 구축 현황
6) 세계 주요국 및 주요 자동차 회사 동향
(1) 주요社 동향
(2) 독일
가. 다임러벤츠
나. BMW
다. 아우디
(3) 일본
가. 수소연료전지차(FCEV, 수소전기차)
나. 수소의 생산, 운송, 충전 시설
(4) 중국
(5) 미국
가. GM
나. Ford
7) 수소차 관련 특허출원 동향
(1) 연료전지 스택 관련 특허출원
(2) 수소충전장치 특허동향
2. 주요국 수소연료전지차 보급정책 동향
1) 주요국 정책 동향
(1) 미국
가. 캘리포니아 무공해차 의무 판매 규제(Zero Emission Vehicle, ZEV)
(2) 일본
가. 수소사회로의 이행 선포과 적극적 예산편성 및 지원
나. 수소전기차 보급을 위한 충전소 인프라 관련 규제에 대한 적극적 완화표명
(3) 중국
가. 수소차 굴기, 중앙정부부터 지방 정부까지 대규모 투자
(4) 유럽
(5) 국내
가. 수소전기차 보급확산을 위한 목표 설정 및 제도 정비
나. 저비용 고효율 인프라 구축 확대
다. 수소전기차 분야에 대한 투자 계획 확대에 대한 정책 의지 표명
2) 주요국별 수소연료전지차 보급정책 비교
(1) 종합 비교
(2) 각 국의 수소차 보급목표·구매보조금 분석 결과
3. 수소연료전기차 정부 R&D 투자동향
1) 주요사업
2) 부처별
3) 연구수행주체별
4) 연구개발단계별
5) 지역별
4. 국내외 수소연료전차 시장동향 및 전망
1) 해외
2) 국내

 

제 3편 차세대 이차전지 개발현황 및 전망 


1 장 차세대 이차전지/전고체전지 소재 및 기술개발 동향 
1. 전지 세대의 진화와 차세대 배터리 개발상황
1) 리튬이온전지와 한계점
(1) 리튬이온전지
(2) 리튬이온전지의 전기적 및 열적 취약성
2) 전지 세대의 진화방향
(1) 경제성을 위한 양극재와 음극재의 변화들
(2) 양극재 개발 트랜드
(3) 음극재 개발 계획
3) 차세대 배터리 연구개발
(1) 리튬-황 배터리
(2) 리튬-에어 전지
(3) 나트륨-이온 전지
(4) 전고체전지
가. 전고체전지 개발 동향
나. 전고체전지 극복과제
4) 전고체 리튬 2차 전지 현황 및 국내외 개발동향
(1) 전고체 전지의 출력 및 수명
(2) 액체 전해질 활용한 전지성능 향상연구
2. 안전성 향상을 위한 고체전해질 및 전고체전치 연구개발 동향
1) 고체 전해질 연구개발 동향
(1) 고체전해질의 종류와 특성
(2) 황화물계 고체전해질 기술동향
(3) 산화물계 고체전해질 기술동향
(4) 폴리머 전해질 기술동향
2) 복합전극 제조기술 동향
(1) 복합전극의 기술적 현안
(2) 복합전극의 현안 극복 방안
3) 업체별 전고체전지 연구개발 동향
(1) Toyota
(2) Dyson
(3) BMW
(4) Volkswagen
(5) Fisker
(6) GM
(7) 현대차 그룹
(8) Bosch
(9) Hitachi Zosen
(10) Bollore
(11) 칭다오에너지디벨로프먼트
(12) 씨아이에스
4) 전고체전지 관련 특허출원
3. 리튬 이차전지용 전극소재 개발관련 주요동향
1) 리튬이차전지 양극소재 개발동향
(1) 층상형 양극소재
(2) 스피넬계 양극소재
(3) 올리빈계 양극소재
(4) 과잉리튬의 양극소재
2) 리튬이차전지 음극소재 개발동향
(1) 리튬금속
(2) 탄소계 소재
(3) 실리콘
(4) Ti 계열 산화물
3) 리튬이차전지 소재 시장동향
(1) 리튬이차전지 양극재 시장동향
(2) 리튬이차전지 음극재 시장동향
(3) 리튬이차전지 분리막 시장동향
(4) 리튬이차전지 전해질 시장동향
4) 리튬이차전지 소재관련 기술 특허동향
(1) 리튬이차전지 특허동향
(2) 리튬이차전지 양극활물질 특허동향
가. 양극활물질 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황
나. 양극활물질 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황
(3) 리튬이차전지 음극활물질 특허동향
가. 음극활물질 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황
나. 음극활물질 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황
(4) 리튬이차전지 분리막 특허동향
가. 분리막 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황
나. 분리막 기술 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황
(5) 리튬이차전지 전해질 특허동향
가. 전해질 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황
나. 전해질 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황
4. 플렉서블 리튬전지 연구개발 동향
1) BoT(Battery of Things) 시대를 여는 플렉서블 리튬이온전지
(1) 플렉서블 리튬이온전지 구조 및 특성
(2) 플렉서블 리튬이온전지 연구동향
가. 플렉서블 전극
A) 저차원 탄소 소재 기반 전극
B) 종이/직물 기반 전극
나. 플렉서블 고체 전해질
다. 차세대 플렉서블 전지
A) 다형상 플렉서블 전지
B) 프린터블 전지

2) 플렉서블 리튬이온배터리 개발


통계(도표) 목차






* 체제 : A4사이즈, 본문 696
* 발행일 : 2019. 7. 3

* 편저: 지식산업정보원 R&D정보센터 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





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