수소는 왜 색깔로 나누고, 연료전지는 어떻게 전기를 만들까요

수소와 연료전지가 다시 주목받는 까닭은 쓰이는 곳이 자동차를 넘어 발전과 해상 운송까지 넓어졌고, 정부가 제도로 시장을 만들어 주고 있기 때문입니다.

• 이동 수단: 현대자동차는 수소전기차 넥쏘와 수소전기 대형트럭을 양산했고, 그룹 안에서 수소 트램·선박·드론·건설기계를 개발해 왔습니다. 연료전지는 일찍이 아폴로 우주선에도 쓰였습니다.
• 발전: 연료전지 발전소는 효율이 높고 오래 쉬지 않고 돌릴 수 있으며, 남는 열로 증기를 만들거나 지역난방에 보탤 수 있습니다. 국내 첫 설비는 2006년 남동발전의 250kW급이었습니다. 연료전지의 발전 효율은 40~60% 정도이고, 반응열까지 쓰면 연료 에너지의 최대 80%까지 활용할 수 있습니다.
• 운반: 수소는 영하 253도가 되어야 액체가 되지만, 수소를 실어 나르는 화합물로 쓰는 암모니아는 영하 33도면 액체가 되어 다루기 쉽습니다. 액상 암모니아는 같은 부피의 액체수소보다 약 1.5배 많은 수소를 담을 수 있습니다. 대신 다시 수소로 되돌리려면 600도 가까이 가열해야 하고 독성이 있어서, 기업들은 액화수소와 암모니아 두 길을 함께 준비합니다. 조선사들은 암모니아 추진 엔진과 운반선을 개발하고 있습니다.

제도도 뒤따랐습니다. 세계에서 처음 만들어진 수소법(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률)이 2021년 2월 5일부터 시행되어 수소전문기업 확인제도와 수소특화단지 지정 같은 틀이 생겼습니다. 산업통상자원부는 2025년 수소발전 입찰시장을 열면서 청정수소⁶발전과 일반수소발전을 나누었습니다. 수소 1kg을 만들 때 나온 온실가스가 4kg 이하여야 청정수소로 인정받아 청정수소 입찰에 들어갈 수 있습니다. 청정수소발전 물량은 한 해 3,000GWh로 약 85만 가구가 쓰는 전력량이고, 거래 기간은 15년입니다.

다만 그린수소는 아직 비쌉니다. 재생에너지 전기 값이 높고 물을 전기분해하는 수전해 설비의 효율이 낮기 때문입니다. 그래서 단기에는 블루수소를 늘리며 포집 비용을 낮추는 연구를 하고, 길게는 그린수소 중심으로 가는 전략이 제시되어 있습니다.

면접에서 수소 이야기가 나오면 색깔 구분과 연료전지 원리 두 가지만 또렷해도 답이 단단해집니다.

• 색깔부터: 어떤 수소인지 가리지 않고 뭉뚱그려 친환경이라고 말하면 허술해 보입니다. 지금은 그레이수소가 대부분이고, 블루는 포집을 더한 것, 그린은 재생에너지로 물을 분해한 것이라고 나눠 말합니다.
• 원리 한 줄: 수소에서 떨어져 나온 전자가 바깥 회로를 도는 흐름이 전기이고, 산소와 만나 물이 된다고 설명합니다. 배터리는 담아 둔 에너지를 꺼내 쓰고, 연료전지는 연료가 들어오는 동안 계속 만든다는 차이를 덧붙입니다.
• 산업과 잇기: 완성차라면 연료전지 스택과 수소 저장, 조선·해운이라면 암모니아 운반과 추진 엔진, 발전·에너지라면 청정수소 입찰시장과 열까지 쓰는 효율, 화학이라면 수전해와 포집 기술로 연결합니다.

수소가 언제 주류가 된다거나 어느 색깔이 이긴다고 단정하는 말은 피합니다. 비용과 제도가 함께 움직이는 단계라고 말하는 편이 안전합니다.