1

4

연료전지 스택 구성도

저온 PEMFC 고온 PEMFC

운전온도 (oC) 60-80 120-200

습도조건(%RH)

50~100 0~50

membrane PFSA + H2O PBI + H3PO4

- 물관리를 위한 유동장 설계

가 중요

- 분리판 표면 특성이

물관리에 중요한 변수임

- 유동장 설계가 용이

- 고온 내산성 특성이

요구되어 소재선정이

제한적임

저온 PEMFC 고온 PEMFC

분리판 소재 및 제작

- 운전 온도 내 스택 소재

의 열적 안정성 확보

- 배열회수를 위한 열교환

면적이 큼

- 열적으로 안정한 스택

구성품들 설계 요구됨

- 고온 배열 활용을 위한

다양한 열관리 가능

저온 PEMFC 고온 PEMFC

설계 및 제작

- 저온에서 운전됨으로

소재 선택의 폭이 넓음

- 고온 내산성 특성이

요구되어 소재선정이

제한적임

저온 PEMFC 고온 PEMFC

가스켓 소재 및 제작

2014년 MEA 국산화 완료

5

Easier water management

Higher tolerance of impurities

More useful recovered heat

Better electrochemical kinetics

Traditional low temperature PEM fuel cell system high temperature PEM fuel cell system

SmallerCheaper

More efficient

NG

NG

Burner Air

Refo

rmer

Hot WaterTank

Air

Heat exchanger

CoolantTank

Inverter

Stack

Water Tank

Prox

Air

Humidifier

DonkeyBoiler

Water

B

BB

B

P

B

P

P

P

P

NG

NG

Burner

Air

Refo

rmer

Hot WaterTank

Air

Heat exchanger

CoolantTank

Inverter

Stack

Water Tank

B

BB

B

P

P

P

P

6

7

고온용 PEMFC용 스택 상용화 기술개발

-상용급 고온 PEMFC용 스택 최적화 및 상용화 기술 개발-고온/내산성 분리판 최적화 및 상용화 기술개발-내열, 내산성 및 일체화 가스켓 상용화 기술개발-스택 효율 : 51%, 성능감소율 : 16.7 μV/h (개질모사가스 기준)

고온용 연료처리장치 상용화 기술개발

-고성능 고내구성 연료처리장치 최적화 및 상용화 기술개발-연료처리장치 열 물질 수치 전산모사-연료처리장치용 촉매(탈황제, 개질촉매) 상용화 기술개발-열효율 : 95%, 전환율 : 97%, 황화합물 농도 : 10ppb

고온용 PEMFC용 시스템 상용화 기술개발

- 5kW 고온 PEMFC 시스템 최적화 및 상용화 기술 개발-독립운전이 가능한 인버터 상용화 기술 개발- 5kW 고온 PEMFC 시스템 운영 및 안전성능 평가기술 법제화-전기효율 32%, 총효율 82%, BOP 효율 91%, 운영시간 1,050hr

고온 PEMFC 시스템

8

10

10

주택용 1,400세대 보급 및 건물용과 수소타운 적용 사례주택용(1kW) 건물용(1 ~ 20kW) 수소타운

<모니터링 210기>

<울산수소타운>

• 2012년 10kW 건물용 연료전지

인증 획득

• 국가 정책 지원을 통한 보급 확대

• 도심 설치 편의성을 바탕으로 성장

• 가정용 연료전지 모니터링 사업 완료

• 그린홈 100만호 보급사업 수행 중

(2010-현재 : 2012년 기준, 누적대수

995기, 단가 : 51,100천원, 보조금 75%)

• 정유 및 산업등에서 생산되는 부생수소 활용

• 전기료 대폭 절감

• 신재생에너지 활용의 대표적 케이스

2013년 7월 완공- 150세대 ( 공공, 민간건물 )- 산단 부생수소이용- 1kW 140기 + 5kW 9기 + 10kW 1기- 38,000 / 150,000 / 283,000 천원

<상암동 20kW> <환경공단 5kW>

<일본쯔꾸바 10kW> <수원공장 10kW>

<일본 마에바루시>

<출처 : 두산FC>

<Analysis of failures>

11

<출처 : 두산FC>

12

PRESENT FUTURE

도시가스,수소

바이오 가솔린, 디젤

상업용

고온 PEM

적용 연료

확대

건물용

1~ 50kW

상업건물용 발전용

APU* 주택용

건물용연료전지비규제시장

건물용연료전지규제시장

가스공사공급관리소 (290소이상)고온 PEM Tri-Gen.

<출처 : 두산FC>

13

국내 건물용 연료전지 시장 (규제시장)

- 서울시 환경영향평가 제도 시행 : 온실가스 감축을 위한 신재생에너지 설치 증가

- 신재생에너지 시장 중 건물용 연료전지가 5% 시장 점유 시 2020년도에는 991억원,

- 20% 시장점유 시 2020년도에는 3,963억원의 시장 형성이 예상됨

국내 건물용 연료전지 시장 규모분석 (서울시 환경영향평가 및 서울시 건물 신규 허가 통계 자료, 2014)

14

국내 건물용 연료전지 시장 (비규제시장)

천연가스망이 잘 구축되어 있는 지역을 중심으로, 건물용 연료전지와 IoT 기술을 접목

하여, 단순한 연료전지 계통연계가 아닌 EMS(Energy Management System)를 기반으

로 한, 지역통합 에너지 솔루션 체계구축을 통한 수요자 중심의 저탄소 친환경 모델로

연료전지 시장 창출 가능

15