국내외 전지 및 관련 전후방 산업 및 수요산업 시장실태와 기술현황을 살펴보는 연구보고서다. 구체적으로 이차전지, 연료전지, 태양전지 각각의 발전 원리들을 살펴보고, 나아가 각 전지산업의 시장현황과 기술현황을 살펴보고자 한다.
누구나 한번 쯤, 기후변화로 인한 문제점에 대해 들어본 적 있을 것이다. 녹아내리는 빙하, 높아가는 지구의 온도 등 기후변화는 현재 인류가 마주하고 있는 가장 큰 문제이며 어떻게 본다면 인류의 생존과 가장 직결된 문제라고 할 수 있다. 계속해서 폭염, 태풍, 폭우 등의 이상기후 현상이 반복적으로 나타나면서 많은 사람들은 ‘기후위기’로 인한 피해를 우려하고 있다. 유럽 연합은 기후위기 극복을 위해 2050년 탄소중립을 목표로 여러 가지 정책을 실행중이며, 온실가스 배출량이 가장 많은 중국 또한 최근 2060년 탄소중립을 선언했다. 우리 정부도 ‘그린 뉴딜’ 정책 발표를 통해 저탄소 친환경 경제로의 도약을 위한 전략을 제시했으며, 국회에서 통과된 ‘기후위기 비상대응 촉구 결의안’에는 2050년 온실가스 순배출제로 목표가 포함됐다.
이러한 세계적 상황에 비추어보면 기후위기를 극복하기 위한 에너지 전환과 이를 통한 새로운 경제 시스템 도입은 ‘글로벌 스탠다드’라고 해도 과언이 아니다. 특히 재생 가능한 에너지의 확대는 에너지를 스마트하게 절약하는 방법과 함께 탄소중립을 실현하기 위한 중요한 에너지 전환 방안 중 하나이다.
화석연료를 기반으로 한 전통적인 전력 생산 방식은 그 과정에서 기후변화, 지구온난화, 대기오염 등의 많은 환경 문제를 야기한다. 현재 전 세계의 석유, 천연가스와 같은 화석연료에 대한 에너지 의존도는 85%로 절대적이다. 화석연로는 효율성이 높지만 최근 대두되고 있는 다양한 환경 문제와 큰 관련이 있으며, 자원이 고갈되고 있기 때문에 탈 화석연료를 위한 움직임이 활발히 일어나고 있다. 많은 국가들이 지속가능한 친환경 재생 에너지의 비중을 늘리기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.
이에 전지 시장에서도 이차전지, 수소전지, 태양전지와 같은 친환경 전지들이 주목받고 있다. 이차전지는 충전해서 반영구적으로 사용할 수 있어, 친환경 부품으로 주목받으면서 성장세를 거듭하고 있으며, 태양전지는 빛에너지를 전기에너지로 바꿀 수 있다는 점에서 화력발전소나 원자력 발전소로부터 전기를 생산하는 방식보다 친환경 방식으로 알려져 있다. 또한 수소연료전지는 화석연료를 이용하는 터빈발전방식에 비해 에너지 효율이 높으며(26%) 소음이 없고 온실가스 발생이 적은(40%) 친환경 에너지원이다.
본서에서는 국내외 전지 및 관련 전후방 산업 및 수요산업 시장실태와 기술현황을 살펴보고자 한다. 구체적으로 이차전지, 연료전지, 태양전지 각각의 발전 원리들을 살펴보고, 나아가 각 전지산업의 시장현황과 기술현황을 살펴보고자 한다.
1. 서론 1
2. 전지의 분류 2
가. 재료에 의한 분류 3
나. 특성에 의한 분류 4
1) 1차 전지 4
2) 2차 전지 8
3) 연료전지 13
3. 이차전지 18
가. 2차 전지 핵심부품 18
1) 양극재 18
2) 음극재 21
3) 전해질 25
나. 2차 전지 기술적인 원리 28
1) 2차 리튬이온 전지 28
2) 2차 리튬이온전지 생산공정 30
3) 2차 리튬이온 전지 구성요소 31
다. 2차 전지 기술의 장?단점 35
1) 장점 35
2) 단점 36
라. 2차 전지 시장 동향 37
1) 해외 동향 37
2) 국내 동향 44
3) 핵심부품 시장 47
마. 2차 전지 기술 동향 50
1) 해외 기술 동향 50
2) 국내 기술 동향 57
3) 2차 리튬이온전지 59
4) 핵심 부품 기술 동향 66
5) 특허 동향 71
4. 연료전지 77
가. 수소산업 77
1) 수소산업 특징 77
2) 수소 에너지란? 79
3) 수소 산업 정의 81
4) 국내 수소산업 동향 82
나. 수소 경제 89
1) 수소 경제 개요 89
2) 수소경제 Value Chain 94
다. 연료전지 개요 119
1) 연료전지 기술 및 특싱 124
2) 수소연료전지 130
라. 수소산업 시장 동향 137
1) 국내외 수소 산업시장 137
2) 그린 수소 시장 157
마. 연료전지 시장 동향 161
1) 세계 시장 161
2) 국내 시장 166
바. 수소산업 기술 ...동향 168
1) 생산 분야 168
2) 이동 분야 179
3) 저장 분야 181
사. 연료전지 특허 동향 184
5. 태양전지 192
가. 태양전지란 192
1) 태양광과 태양열 193
2) 태양광 발전의 구성과 원리 198
나. 태양전지 종류 206
1) 1세대 태양전지 208
2) 2세대 태양전지 212
3) 3세대 태양전지 213
다. 태양광 발전 시장현황 218
1) 세계 시장 218
2) 국내 시장 234
라. 태양전지 시장동향 236
1) 폴리실리콘 동향 236
2) 태양전지 동향 238
3) 태양광 모듈 동향 240
4) 3세대 태양전지 시장 242
마. 태양광 발전 산업 기술 동향 244
1) 웨이퍼(Wafer) 244
2) 셀(Cell) 247
3) 모듈(Module) 252
바. 태양광 발전 기술 응용분야 256
1) 우주 태양광 발전 256
2) 솔라 로드웨이 260
3) 수상 태양광 발전 260
4) 영농형 태양광(Agri-PV) 261
5) 그린수소(Green Hydrogen) 262
사. 태양전지 기술 및 연구 현황 263
1) 연료감응 태양전지 263
2) 유기 태양전지 266
3) 페로브스카이트 태양전지 268
4) 양자점 태양전지 271
5) 산·학·연 현황 273
6. 결론 277
7. 참고문헌 279
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