수소 모빌리티를 찾아보기 힘든 이유: 수소의 '진짜' 미래를 묻다

수소 모빌리티를 찾아보기 힘든 이유: 수소의 '진짜' 미래를 묻다

대학생신재생에너지기자단 28기 홍서연, 29기 조성현

미래의 에너지원인 수소, 모빌리티에서는?

[자료 1. 수소 모빌리티]

출처 : ⓒ29기 조성현 Chat GPT 생성

수소는 미래의 에너지원으로서 가장 주목 받고 있다. 전 세계가 Net Zero와 탄소중립을 핵심 과제로 내세우면서, 화석연료를 대체할 친환경 에너지에 대한 관심이 급격히 높아졌다. 그 흐름의 중심에 서 있는 것이 바로 수소다. 수소는 연소나 전기화학 반응 과정에서 이산화탄소를 전혀 배출하지 않고 오직 물만을 배출하며, 단위 질량당 에너지 밀도가 화석연료보다도 월등히 높다는 장점이 있다. 또한 지구상에 풍부하게 존재하는 원소인 동시에, 전기를 저장·운반하는 매개체로 활용할 수 있다는 점에서 재생에너지의 간헐성 문제를 보완할 수 있는 대안으로도 평가받는다. 이처럼 청정성과 높은 에너지 밀도, 그리고 저장·운송의 유연성을 두루 갖춘 수소는 여러 산업 분야에서 화석연료를 대체할 유력한 후보로 떠오르고 있다.

그중에서도 주목할 만한 영역이 모빌리티 분야다. 그동안 자동차를 비롯한 운송 수단은 대부분 휘발유·경유와 같은 화석연료 기반의 내연기관에 의존해 왔으며, 이는 전체 탄소 배출량에서 상당한 비중을 차지해 왔다. 이에 따라 화석연료를 수소로 대체함으로써 배출가스 없는 이동 수단을 실현하려는 시도가 국내외에서 본격화되고 있다. 한국 정부는 2026년 1월 '전기·수소 모빌리티 인프라펀드 사업' 지침을 확정하고, 1,494억 원 이상 규모로 충전 기반시설 확충에 나서는 등 수소 모빌리티 인프라에 대한 투자를 이어가고 있다. 해외에서도 이러한 흐름은 뚜렷하다. 체코 정부는 2024년 7월 국가 수소 전략 개정본을 승인하며, 수송 부문에서 화석연료를 대체하는 핵심 수단의 하나로 수소를 지목하고 관련 인프라와 기술 확산을 추진하고 있다.

이러한 관심 속에서 수소 모빌리티가 현재 어느 지점까지 와 있고, 그 과정에서 어떤 한계에 직면해 있는지 살펴볼 필요가 있다.

수소 모빌리티, 지금 어디까지 왔나

모빌리티 분야에서 수소는 크게 두 가지 방식으로 쓰인다. 

먼저 수소를 연료전지에 공급해 산소와의 전기화학 반응으로 전기를 만들고, 그 전기로 모터를 구동하는 연료전지 방식이 있다. 이 경우 배출되는 것은 물밖에 없어 환경적 이점을 가진다. 다른 하나는 수소를 내연기관에서 직접 태우는 연소 엔진 방식으로, 기존 내연기관 기술과 인프라를 활용할 수 있어 초기 비용적 이점을 가지지만, 고온 연소 과정에서 공기 중 질소와 반응해 소량의 질소산화물이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 현재 시장에서는 연료전지 방식이 주목받고 있지만, 선박·항공처럼 대형·장거리 운송으로 갈수록 수소를 단독으로 쓰기보다 암모니아 등 다른 연료와 혼소하는 형태가 함께 검토되고 있다.

[자료 2. 현대자동차 넥쏘]

출처 : 현대자동차

그렇다면 이 기술들은 지금 어디까지 와있을까. 가장 먼저 상용화 궤도에 오른 것은 연료전지 방식인 수소전기차다. 현대차는 2018년 넥쏘를 출시한 데 이어 2025년 6월 2세대 넥쏘를 출시했고, 도요타는 미라이와 크라운을 통해 시장을 개척했다. 수요도 꾸준히 증가하고 있다. SNE리서치에 따르면 2025년 글로벌 수소차 판매량은 1만 6,011대로 전년 대비 24.4% 늘었고, 현대차가 넥쏘 6,861대를 판매해 1위를 기록했다. 다만 이 숫자는 연간 수천만 대가 팔리는 내연 기관차나, 수백만 대 단위로 성장한 전기차와 비교하면 미미한 수준이다. 게다가 시장별 성장세도 엇갈린다. 유럽에서는 넥쏘와 미라이를 합쳐 566대가 팔리는 데 그치며 전년 대비 23.1% 감소했으며, 미국과 일본 시장도 각각 37%대의 감소세를 나타냈다. 이는 수소전기차는 이미 상용화 단계에 진입했지만, 아직 시장의 주요 축으로 자리 잡지 못했음을 보여준다.

[자료 3. 수소 추진 크루즈선 ‘바이킹 리브라’]

출처 : fincantieri

선박과 항공은 수소 전기차보다 상대적으로 더욱 뒤처져 있는 추세지만 선박에서는 일부 의미 있는 진전도 있었다. 이탈리아 조선사 핀칸티에리는 지난 3월 세계 최초의 수소 추진 크루즈선 '바이킹 리브라'를 진수했다. 액화수소와 연료전지를 기반으로 한 추진 시스템을 갖추고 있고, 2026년 말 인도를 앞두고 있다. 하지만 이러한 사례를 제외하고는 다른 상용화 사례는 아직 찾아보기 어렵다.

[자료 4. 에어버스 수소 항공기]

출처 : AIRBUS

항공은 오히려 후퇴하는 모습이다. 수소 항공기 개발을 선도해 온 제로아비아는 2026년 초 자금난으로 인력을 절반으로 감축하고 항공 당국의 인증 일정을 연기했다. 연료전지 시스템 인증 목표는 2027년으로 조정됐으며, 파워트레인 전체 인증은 그보다 최대 2년까지 늦춰질 전망이다. 에어버스 역시 2035년으로 잡았던 수소 항공기 상용화 시점을 뒤로 연기했다. 하지만 지난 9일 에어버스와 MTU 에어로 엔진은 상업용 항공기용 수소 연료전지 기반 추진 시스템의 개발과 시험, 인증, 상용화를 가속하기 위한 새로운 합작사 출범 계획을 발표하며 계획을 지속하고 있다. 

이처럼 육상·해상·항공 전 영역에서 수소 모빌리티는 공통된 지점에 서 있다. 기술적으로는 이미 입증됐지만, 본격적인 상용화는 아직 이뤄지지 않았다는 점이다.

우리 주변에서 아직까지 수소 모빌리티를 찾아보기 힘든 이유

현재 모빌리티에서 수소 연료가 활용되는 방안에 대해 살펴본 이후 든 궁금증은 두 가지다. 수소 에너지원이 관심받은 지는 꽤 오래 됐는데, 아직도 모빌리티 연료로서 본격 상용화되지 못한 이유는 무엇일까? 또 수소 모빌리티는 전기 에너지보다 에너지 및 인프라 측면에서 불리한데도 왜 계속 개발되고 있는 것일까? 

먼저 수소 에너지원이 관심받은 지는 오래 됐는데 아직도 모빌리티 연료로서 본격적으로 상용화되지 못한 이유는 무엇일까? 이 배경에는 두 가지 근본적인 한계가 자리한다.

첫 번째로, 가성비 측면에서 아직까지 수소가 전기를 이기기 어렵기 때문이다. 특히 그린수소를 기준으로 보면, 재생에너지로 물을 분해해 수소를 만드는 생산 단계부터 공정이 매우 많고 복잡하며, 이를 저장하고 운송하는 과정에도 큰 비용이 든다. 게다가 비용과 만들어낸 에너지에 비해 다시 전기로 활용할 때의 에너지 효율도 크지 않다는 한계점이 있다. 실제로, 전기차(BEV)는 전력망-배터리충방전-인버터·모터 사이클로 에너지 흐름이 발생하며, 이는 전기-화학-전기 한 사이클이면 에너지를 변환할 수 있음을 의미한다. 반면 수소차(FCEV)의 경우에는 전기에너지를 화학에너지로 변화하기 위해 재생전력-수전해-압축·운송·저장-연료전지-모터의 사이클을 거쳐야 하는데, 수전해와 연료전지 두 군데에서 연료 손실이 크게 작용한다. 이를 같은 재생전력 투입 대비 효율로 계산하면 BEV는 약 70% 효율을, FCEV는 약 30% 효율을 내어 에너지 효율 면에서 전기차가 2.5배 우세하다. 또한 전기차는 이미 곳곳에 깔린 전력망과 콘센트를 그대로 활용할 수 있지만, 수소는 생산·운송·저장·충전 설비를 처음부터 새로 구축해야 하기 때문에 비용 면에서도, 인프라나 효율 측면에서도 같은 수소와 배터리는 같은 출발선에 서 있지 않은 셈이다. 

두 번째로, 수소는 운송과 저장이 굉장히 까다롭고, 쉽게 활용하기 힘들기 때문이다. 수소는 가장 가벼운 원소인 만큼 같은 에너지를 담으려면 부피가 굉장히 커진다. 따라서 수소를 운송과 저장이 가능한 실용적인 크기로 줄이려면 고압으로 압축하거나 액체로 만들어 저장하는 방식이 필수적이다. 현재 수소의 물리적 저장으로는 고압기체저장방식, 액화수소방식 등이, 화학적 저장으로는 LOHC, 암모니아 혼소 방식 등이 존재하지만 아직 연구가 진행 중인 경우가 많고, 저장 탱크는 값이 비쌀뿐더러 고압이라 안전 관리도 까다롭다. 실제로 대표적인 수소차 넥쏘는 약 700bar의 초고압으로 수소를 저장하는데, 이는 일반 자동차 타이어 공기압(2~3bar)의 수백 배에 달하는 압력이다. 그만큼 저장 기술의 문턱이 높으며 이에 요구되는 기술 수준도 상당히 높아 쉽게 접근하기 어렵다는 한계점이 있다.

그렇다면 수소 모빌리티는 전기 에너지보다 에너지 및 인프라 측면에서 불리한데도 왜 계속 개발되고 있는 것일까? 이를 알아보기 위해 수소차와 전기차의 질량 당 에너지 밀도와 충전 시간에 대한 장단점을 각각 비교했다.

먼저, 질량 당 에너지 밀도 측면이다. 수소의 장점이 부피 대비 아주 가볍다는 것이므로, 연료 자체만 보면 이론상 배터리에 사용되는 리튬이온 셀의 약 100배 이상 높은 LHV 120MJ/kg의 에너지 밀도를 지닌다. 원자 자체만 봤을 때의 에너지 밀도는 수소가 화학연료 중 최고지만, 수소는 실제 저장·운송 시 부피를 줄이기 위해 약 700bar로 눌러 두꺼운 복합재 탱크에 담아 활용되므로, 실제로 차가 짊어지는 무게는 수소와 탱크를 합친 무게로 계산해야 한다. 배터리도 이와 유사하게 배터리를 담는 배터리 팩(냉각장치, BMS, 부속품)까지 합쳐서 무게를 계산해 비교하면, 이 또한 질량 당 에너지 밀도는 약 수소 1.8kWh/kg, 배터리 팩 0.15kWh/kg으로 약 10배 정도 수소가 우세하다.

다음으로, 충전 시간 측면이다. 승용 FCEV는 현재 내연기관의 주유 시간과 유사하게 5kg 남짓 충전에 3~5분이 소요되는 반면, BEV는 350kW 초급속 충전을 해도 80%까지 충전하는데 20분 안팎이고 완속하기까지는 밤새 충전시켜 둬야 한다. 또한 배터리는 리튬배터리 폭발·발열·열화 문제로 인해 충전 전류에 물리적인 상한 및 위험성 또한 존재한다는 한계가 있다.

[자료 5. 수소 모빌리티와 전기 모빌리티 비교]

출처 : ⓒ28기 홍서연 Chat GPT 생성

이를 모두 종합해 보았을 때, 수소 모빌리티는 현재 효율과 가성비, 인프라 면에서 전기차보다 불리하지만, 전기 배터리가 근본적으로 채우기 어려운 영역을 보완할 수 있기에 개발이 지속적으로 이어진다고 결론지을 수 있다. 대형 트럭·선박·항공처럼 무겁고 멀리 가야 하는 운송에서는 배터리 무게가 곧 화물 손실로 이어져, 무게 대비 에너지가 큰 수소가 유리하다. 또 수소는 3~5분이면 충전이 끝나 24시간 가동이 중요한 상용 운송에 적합할 것이며, 무엇보다 수소는 남는 재생에너지를 저장했다가 필요할 때 쓰는 '에너지 저장 수단'으로서도 활용될 수 있기에 전력망만으로 감당하기 어려운 대규모·장기 에너지 문제의 해법으로 사용될 수 있다. 

미래의 수소 연료 모빌리티는 어떤 식으로 변화하게 될 것인가?

미래의 수소 모빌리티는 승용차보다 더 넓은 영역으로 확대되고 있다. 실제로 시장을 이끄는 기업들의 행보를 보면, 현대차는 초기에는 넥쏘 같은 승용차 판매로 수소 연료를 활용했지만 점점 버스·물류·발전용 연료전지 사업을 키우는 쪽으로, 도요타 역시 미라이 판매를 넘어 철도·발전설비 같은 에너지 사업으로 성장의 축을 옮기고 있다. 수소 승용차는 사실상 주력에서 밀려나고, 선박·산업·화물트럭처럼 배터리로는 감당하기 어려운 큰 운송 영역으로 확장되는 흐름이다.

정부와 산업계도 수소 모빌리티의 활성화를 위해 생산·저장·운송을 아우르는 통합 전략을 세우는 추세다. 생산 단계에서는 AI로 재생에너지의 변동성을 예측해 손실을 줄이고, 저장·운송은 설비를 수요지 가까이 배치하는 모듈화·거점화로 효율을 높인다는 계획이다. 여기에 수소도시 조성과 버스·트럭 등 앵커수요 육성으로 초기 시장을 형성하고, 보조금·규제샌드박스 같은 정책으로 뒷받침한다는 방향이다. 다만 현재로서는 수소 연료를 향한 국가적 연구와 지원, 그리고 대중의 관심이 아직 충분하다고 보기 어려운 것도 사실이기에, 국가 차원의 수소 인프라 구축과 보조금을 통한 사용 장려 같은 정책적 뒷받침이 더해진다면 상용화 속도는 한층 빨라질 수 있을 것이다.

하지만 여기서 한 가지 짚어야 할 점이 있다. 지금까지는 모빌리티에서의 활용을 중심으로 이야기했지만, 실제로 수소가 활용되는 많은 부분에서 모빌리티는 아주 적은 부분만을 차지한다는 것이다. 에너지 전문가 미하엘 리브라이히가 제시한 '수소 사다리(Hydrogen Ladder)'를 보면 분야별로 수소가 얼마나 대체 불가능한지를 등급으로 나눈 것을 볼 수 있다

[자료 6.  2023 Hydrogen Ladder 5.0]

출처 :  Liebreich Associates

사다리의 맨 위, 즉 수소 외에는 마땅한 대안이 없는 A~B 등급에는 비료(암모니아), 정유 공정, 메탄올, 철강 같은 산업 원료와 공정이 자리한다. 반면 승용차처럼 배터리가 더 유리한 모빌리티 분야는 사다리의 맨 아래 경쟁력 없는 등급으로 분류된다. 화물트럭이나 장거리 열차, 선박 정도가 중간 등급 정도의 수소활용가능성이 있음을 알 수 있다. 즉 수소의 활용방안은 모빌리티 외의 산업이나 발전 같은 분야에서 더 주로 활용된다는 것을 알 수 있다.

실제 통계도 이를 뒷받침한다. 국제에너지기구(IEA)의 분석에 따르면 전 세계 수소 수요의 대부분은 정유와 산업 공정이 차지하며, 자동차 같은 새로운 응용처가 차지하는 비중은 전체의 1% 미만이다. 즉 수소는 자동차 연료보다 산업의 필수 원료로서 훨씬 더 큰 역할을 하는 것이다.

결국 수소의 미래를 모빌리티만으로 판단하는 것은 옳지 않다. 수소 모빌리티가 대형·장거리 운송이라는 틈새에서 서서히 자리를 넓혀가는 동안, 수소라는 에너지원의 본진은 이미 산업과 발전이라는 더 넓은 무대에 자리 잡고 있다. 수소차의 성공 여부와 무관하게, 수소는 탈탄소 시대의 핵심 원료로서 그 가치를 키워갈 것이다.

수소에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "수소 상용화의 관건, 저장·운송 기술의 현주소", 28기 이건혁, 홍서연, 29기 조성현, https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?q=YToyOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjtzOjQ6InBhZ2UiO2k6Mjt9&bmode=view&idx=170329913&t=board

2. "[세계 수소 여행] 호주: 풍부한 재생에너지에 기반한 대규모 수소 수출 인프라 구축", 27기 권준혁, https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?q=YToyOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjtzOjQ6InBhZ2UiO2k6MTt9&bmode=view&idx=170808707&t=board

참고문헌 

[미래의 에너지원인 수소, 모빌리티에서는?]

1) 기후에너지환경부, 대한민국 정책브리핑, "민관 합동, 전기·수소 충전 기반시설 확충에 1494억 투자", 2026.01.30,
https://www.korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148958871

2) 워터저널, 체코 내 수소 에너지·모빌리티 프로젝트 확산, 한국과 협력에도 관심, 2024.11.14, https://www.waterindustry.co.kr/overseas/overseas03_view.php?code=overseas01&idx=134943 

[수소 모빌리티, 지금 어디까지 왔나] 

1) 변국영, 에너지데일리, "2025년 상반기 글로벌 수소차 시장 27.2% 역성장, 현대차는 1위 유지", 2025.08.08, https://www.energydaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=158735

2) 박정한, 글로벌이코노믹, "에어버스, 17억 달러 투입한 수소 항공기 개발 10년 연기...친환경 계획 재검토", 2025.04.21, https://www.g-enews.com/ko-kr/news/article/news_all/202504211050045202fbbec65dfb_1/article.html

3) 이동재, 헬로티, "에어버스·MTU, 상업용 항공기 수소 연료전지 추진 시스템 개발 합작사 설립", 2026.07.10, https://www.hellot.net/news/article.html?no=113713

4) Isaac, Renovables Verdes, "바이킹 리브라: 세계 최초의 수소 동력 크루즈선", 2026.03.31, https://ko.renovablesverdes.com/%EB%B0%94%EC%9D%B4%ED%82%B9-%EB%A6%AC%EB%B8%8C%EB%9D%BC--%EC%84%B8%EA%B3%84-%EC%B5%9C%EC%B4%88%EC%9D%98-%EC%88%98%EC%86%8C-%EB%8F%99%EB%A0%A5-%ED%81%AC%EB%A3%A8%EC%A6%88%EC%84%A0/

5) SNE Research, 2025년 1~12월 글로벌 수소차 시장 전년 동기 대비 24.4% 성장, 2026.02.10., https://sneresearch.com/kr/insight/release_view/599/page/0

[우리 주변에서 아직까지 수소 모빌리티를 보기 힘든 이유]

1) 대학생신재생에너지기자단, "수소 상용화의 관건, 저장·운송 기술의 현주소", 2026.03.10,  https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?idx=170329913&bmode=view

2) 우훈식, 미주중앙일보, 2026.07.08, https://www.koreadaily.com/article/20260708005706667 

3) 정재훤, 조선비즈, "부피 800분의 1, 충전속도 4배... 액화수소 플랜트 본격 가동", 2024.02.07, https://biz.chosun.com/industry/company/2024/02/07/XVFSRTDJKVGUBPFMAFBQWD23PI/

4) 하준 외, 한국자동차공학회 학술대회 논문집, " 수소 단일 연료를 이용한 수소 엔진 및 연료전지 하이브리드 시스템에서 출력 분배 최적화에 관한 기초 연구",  2021.12.16, https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE11025962 

5) MDPI, Wang, "Comparative Life Cycle Assessment of Battery and Fuel Cell Electric Cars, Trucks, and Buses," World Electric Vehicle Journal, 15(3), 114, 2024,
https://www.mdpi.com/2032-6653/15/3/114 

[미래의 수소 연료 모빌리티는 어떤 식으로 변화하게 될 것인가?]

1) 손진석, 뉴스웍스, "다가온 수소경제... 수소연료전지 車이어 열차·발전설비까지 활용", 2019.09.29, https://www.newsworks.co.kr/news/articleView.html?idxno=398192

2) 한상원, 가스신문, "수소도기 일상화 성과... 이제는 경제성·입법이 관건”, https://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=125028 

3) IEA, Global Hydrogen Review 2025, https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2025

4) Liebreich Associates, "Hydrogen Ladder 5.0, 2023,  https://liebreich.com/the-clean-hydrogen-ladder-now-updated-to-v4-1/