자동차 연료전지 시스템 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 전해질 유형별(폴리머 전자막 연료전지, 직접 메탄올 연료전지, 알칼리 연료전지, 인산 연료전지), 차량 유형별(승용차, 상용차), 연료 유형별(수소, 메탄올), 출력별(100kW 미만, 100~200kW, 200kW 이상), 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

자동차 연료 전지 시스템 시장 성장 요인

상용차 분야에서 연료전지 시스템 도입 증가

정부와 환경 기관들은 환경 문제에 대한 우려가 커짐에 따라 엄격한 배출 기준과 법률을 제정하고 있으며, 이는 향후 연비 효율이 높은 디젤 엔진 생산 비용 상승을 초래할 것으로 예상됩니다. 결과적으로 신형 상용차용 디젤 엔진 시장은 당분간 성장세가 둔화될 것으로 전망됩니다. 또한, 화석 연료를 사용하는 기존 상용차, 특히 트럭과 버스는 교통 부문 배출량 증가의 주요 원인입니다. 연료전지 상용차는 무공해 또는 저공해 차량으로 간주되어 이러한 대형 상용차의 배출량을 줄이는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 전 세계 정부 기관들이 교통 오염을 줄이기 위해 친환경 에너지 이동성을 장려하는 정책을 추진하고 있는 것이 연료전지 상용차 시장 성장을 견인할 중요한 요인으로 작용할 것으로 예상됩니다.

시장 제한

수소 충전소 부족

수소 인프라의 부재는 다양한 수소 에너지 도입을 가로막는 주요 장벽입니다.연료전지 자동차국제 시장에서 수소는 아직 널리 보급되지 않았습니다. 전 세계적으로 수소 충전소가 많지 않은 이유 중 하나는 기존 방식으로 수소를 생산하는 데 많은 비용이 들고 배출물이 많이 발생하여 에너지 정책법의 엄격한 요건을 충족하기 어렵기 때문입니다. 새로운 수소 충전 인프라를 구축하는 데에도 비용이 많이 들지만(메탄올이나 에탄올 인프라 구축보다는 비용이 적게 듭니다), 천연가스를 이용해 수소를 생산할 수 있으며, 이는 휘발유보다 저렴할 수 있습니다. 하지만 저렴한 심야 전기를 이용하거나 태양광 패널을 사용하지 않는 한, 물과 전기를 이용한 가수분해 방식으로 수소를 생산하는 비용은 기존 방식으로 휘발유를 생산하는 비용보다 높습니다.

시장 기회

연료 전지 모듈의 발전

많은 자동차 제조업체에게 있어 이상적이고 효율적인 연료 전지 시스템의 필요성은 항상 중요한 고려 사항이었습니다. 그 결과, 자동차 업계는 초기 모델의 단점을 보완하기 위해 더욱 발전된 기술을 적용하여 현재의 연료 전지 차량 모듈을 지속적으로 개선해 왔습니다. 지난 5년간 자동차 제조업체부터 연료 전지 시스템 및 부품 공급업체에 이르기까지 많은 기업들이 전 세계적으로 확산되는 무공해 차량 트렌드에 발맞춰 연료 전지 모듈을 업그레이드하기 위한 연구 개발 활동에 적극적으로 투자해 왔습니다. 자동차 제조업체와 연료 전지 부품 공급업체 모두 합작 투자를 활발히 진행하고 있으며, 전 세계 자동차 산업에서 연료 전지 사업을 확장하고 있습니다.

전해질 유형 분석

고분자 전자막 연료전지(PEMF) 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 40.75%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 연료전지의 장점으로는 높은 에너지 변환율과 깨끗한 물 생산이 있습니다. 음이온 교환막 연료전지(AEMFC)는 경쟁 제품보다 가격이 저렴하고 환경 친화적입니다. 다만, AEMFC는 이온 전도도, 화학적 안정성 및 성능이 다소 떨어지는 단점이 있습니다. 최근 몇 년 동안 많은 대기업들이 이러한 기술에 관심을 보이고 있습니다. 연료전지 기술은 버스에 가장 널리 적용되고 있습니다.

인산연료전지(PAFC)의 양극과 음극은 탄소 및 탄화규소 구조에 미세하게 분산된 백금 촉매로 구성됩니다. 인산은 PAFC의 전해질로 사용됩니다. 선진 시장에서 이러한 전지는 일반적으로 건물, 호텔, 병원 및 발전소의 고정식 발전용으로 사용됩니다. 이 전지는 수만 시간의 작동 수명을 자랑하며 높은 신뢰성과 기술적 성공을 입증해 왔습니다. PAFC는 PEM과 같은 다른 연료 전지에 비해 수분을 더 빠르게 제거하고 수소 불순물에 대한 내성이 더 강합니다. 단점은 인산 증기가 발생하여 적절한 환기가 필수적이라는 점입니다. PAFC는 동일한 무게와 부피의 다른 연료 전지에 비해 출력이 낮고, 다른 연료 전지보다 백금을 훨씬 많이 사용하기 때문에 가격이 더 비쌉니다.

차량 유형별 분석

승용차 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 40.71%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 상용차 시장에서 승용차 관련 발전은 아직 미미한 수준입니다. 하지만 지난 몇 년간 여러 지역의 자동차 제조업체들이 연료전지 승용차 개발에 더욱 집중하기 시작했습니다. 토요타 유럽은 2021년 3월, 주행거리가 약 650km 연장된 신형 미라이를 출시했습니다. 토요타는 GA-L 플랫폼을 기반으로 새로운 연료전지 스택과 연료전지 상용차(FCPC)를 개발했습니다. 정부와 기업의 적극적인 지원에도 불구하고, 연료전지 승용차가 널리 보급되기까지는 아직 갈 길이 멉니다. 2019년 기준 유럽연합(EU)에 등록된 연료전지 승용차는 단 535대에 불과했습니다. 하지만 일부 국가에서 신차 판매량의 2%에서 50%를 차지했던 전기차의 성장세가 지속됨에 따라 연료전지 승용차의 보급률은 향후 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.

버스는 도시와 농촌의 통근 교통에 필수적이지만, 버스에서 배출되는 가스는 지구 온난화에 기여합니다. 엄격한 배출 기준과 인센티브로 인해 신에너지 및 무공해 차량 시장이 성장하고 있습니다. 연료전지 버스는 배터리 버스에 비해 빠른 연료 보충과 긴 주행 ​​거리라는 장점을 가지고 있으며, 이는 향후 시장 성장을 견인할 것으로 예상됩니다. 수소의 접근성 향상 또한 시장 성장을 뒷받침합니다. 광범위한 생산 시설에서 연료용 수소를 생산하여 차고지와 주유소로 운송하고 있습니다. 전해조와 천연가스 개질기를 통해 수소를 생산할 수 있으며, 다양한 수소 생산 방식이 연료전지 버스 개발을 촉진할 것으로 기대됩니다. 개발도상국의 국가 및 지방 정부는 대기 오염 문제 해결을 위해 연료전지 버스를 도입하고 있습니다.

메탄올 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 40.95%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 연료전지는 자동차 산업의 탄소 배출량 감축 노력에 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 메탄올 연료전지는 자동차 및 기타 특수 기계에 적합합니다. 개발된 금속 유리 전극은 백금 기반 전극보다 메탄올을 85% 더 효율적으로 산화시킵니다. 과학자들은 메탄올 산화 연료전지의 성능과 안정성을 향상시키기 위한 이상적인 금속 유리 조성에 대해 연구하고 있습니다. 이 부문의 발전 속도는 점차 빨라지고 있습니다. 또한, 메탄올은 예측 기간 동안 수소 연료전지와 유사한 성장세를 보이며 연료 시장에서 점유율을 높여갈 것으로 예상됩니다.

탄소 중립 사회를 구현하기 위해 기업들은 상용차 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 픽업트럭과 승용차가 수소 연료전지차 시장에 진입할 가능성이 있으며, 많은 기업들이 수소 자동차 기술 개발에 힘쓰고 있습니다.

• 예를 들어, 프랑스 스타트업 호피움(Hopium)은 2021년 1월 고급 수소 자동차용 기술 플랫폼을 공개했습니다. 이 플랫폼의 탱크는 3분 만에 6kg의 수소를 저장할 수 있으며, 최고 출력 500마력, 최고 속도 230km/h, 주행 거리 1,000km를 달성할 수 있습니다.

전기버스 다음으로 대중교통 기관들이 선호하는 것은 수소 연료전지 버스입니다. 미래 기술은 연료 보충 시간을 단축하여 버스 이용 편의성을 향상시킬 것입니다.

전력 출력 분석

100~200kW급 시장이 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며, 예측 기간 동안 연평균 40.74%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 수소 연료전지 자동차의 보급은 인프라 구축에 달려 있는데, 아직 인프라가 구축 단계에 있기 때문에 대부분의 자동차 제조업체는 아직 이 시장에 진출하지 않았습니다. 또한, 연료전지 자동차에 필요한 수소를 저장하기 위한 고압 탱크는 상당한 공간을 차지합니다. 따라서 버스나 트럭에 비해 소형차 및 경상용차(LCV) 분야의 개발은 상대적으로 더디게 진행되었습니다. 하지만 많은 자동차 제조업체들이 연료전지 자동차에 대해 매우 높은 목표를 설정하고 있으며, 지난 몇 년간 새로운 모델들이 출시되었고, 이후에도 추가 차량 발표가 이어지고 있습니다. 특히, 충전소 네트워크가 필수적인 라스트마일 배송 수요가 증가함에 따라 기업과 자동차 제조업체들은 경상용차(LCV)를 시장에 도입하기 위해 노력하고 있습니다.

지역 분석

아시아 태평양 지역은 전 세계 자동차 연료 전지 시스템 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며, 예측 기간 동안 연평균 33.15%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 한국은 이 지역에서 중요한 자동차 시장입니다. 다른 아시아 국가들과 마찬가지로 한국은 수소 기술에 대한 투자를 확대하고 있으며, 이는 자동차 연료 전지 시스템에 대한 수요를 견인하고 있습니다.

• 예를 들어, 세아메카닉스(Se'A Mechanics Co. Ltd.)는 2021년 3월 경상북도 구미에 신규 공장 건설에 250억 원을 투자한다고 발표했으며, 해당 투자는 2027년에 만료될 예정입니다. 이 회사는 자동차 부품을 생산합니다.내연기관(ICE)연료전지 및 전기 자동차용 차량 및 다이캐스팅 부품. 이 시장은 한국 산업통상자원부의 적극적인 개입으로 더욱 성장할 것으로 예상됩니다.

북미 시장 동향

북미 시장은 예측 기간 동안 연평균 52.56% 성장하여 146억 4,500만 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다. 미국은 세계 최대 규모의 내연기관 차량 보유국 중 하나로, 주요 배출국이기도 합니다. 엄격한 배출 규제, 기술 제조업체들의 참여, 그리고 세금 공제 혜택 덕분에 미국의 연료전지 시장은 성장세를 보이고 있습니다. 미국의 주요 자동차 제조업체와 OEM 업체들은 연료전지 상용차 도입을 적극적으로 추진할 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 현대자동차는 2030년까지 상용차 및 승용차용 연료전지 시스템 50만 대를 생산할 수 있는 64억 달러 규모의 공장을 건설할 계획입니다. 대중교통에서 연료전지 버스의 보급이 확대됨에 따라 자동차 연료전지 시스템 시장 또한 성장할 것으로 전망됩니다.

유럽은 예측 기간 동안 꾸준한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. JIVE 프로그램은 국내외 시장에서 연료전지 시스템의 주요 용도인 연료전지 전기 버스의 보급을 확대할 것으로 기대됩니다. 독일에서는 여러 대기업이 자동차 연료전지 시스템 시장을 장악하고 있습니다.

• 예를 들어, 로버트 보쉬(Robert Bosch GmbH)는 2021년 3월에 자동차 연료전지(FC) 시스템 부품을 개발하여 2022년까지 판매할 계획이라고 발표했습니다. 이 회사는 수소 가스 분사기, 공기 밸브, 현재 개발 중인 연료전지 스택과 같은 핵심 연료전지 자동차(FCV) 부품을 결합한 통합 시스템을 만들 예정입니다.

이 나라의 시장은 유럽에서 가장 크며, 예측 기간 동안에도 국제적으로나 지역적으로 지배적인 위치를 유지할 것으로 예상됩니다.

브라질은 배터리 전기차를 중심으로 점진적으로 친환경 교통수단으로 전환하고 있지만, 풍부한 다른 연료 자원으로 인해 시장 규모가 아직 작은 편입니다. 그러나 일부 자동차 제조업체들이 연료전지 기술 도입에 관심을 보이고 있어, 브라질 내 연료전지 상용화에 긍정적인 신호로 작용하고 있습니다. 특히 바이오에탄올을 연료전지에 활용하는 기업들이 늘어나면서 향후 브라질이 이 기술 분야를 선도할 것으로 예상되며, 이는 궁극적으로 예측 기간 동안 연료전지 시스템 시장 성장에 기여할 것입니다.

아랍에미리트(UAE)는 유럽표준측정기구(ESMA)를 위해 연료전지 차량에 대한 기술 규정을 개발했으며, 이는 시장 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다. UAE는 전기 자동차(EV), 친환경 차량, 그리고 이제는 수소 자동차 사용을 장려하는 정책을 시행하고 있습니다. 수소 자동차 관련 법안을 마련하기 전, 규제 기관은 실린더 테스트, 저장 탱크 및 사용 금속 검사, 밸브 안전성 모니터링 등을 실시했습니다. 이러한 프로그램들은 향후 30년 동안 UAE 전체 전력 생산량의 75%를 청정에너지로 충당하는 것을 목표로 하는 두바이 청정에너지 2050 전략의 일환입니다. 또한, 여러 주요 기업들이 수소 기술 분야에서 UAE에 관심을 보이고 있습니다.