현재 수소전기차는 승용 및 상용 등 다양한 모빌리티 분야에서 전 세계적으로 이슈가 되고 있다. 환경규제 강화, 신기후체제 출범 등 변화의 물결에 따라 자동차산업의 패러다임이 친환경으로 전환되고 있으며, 세계적으로 관련 기술의 개발 및 보급을 위한 확대 정책이 발표되고 있다.

1990년 초 수소전기차^{FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle} 기술개발이 진행돼 1994년 독일 다임러사가 세계 최초로 ‘네카1^NECAR1’을 개발했다. 이후 많은 완성차가 상용화를 위해 기술개발을 진행했으며, 2013년 현대자동차가 세계 최초로 양산형 수소전기차인 ‘투싼ix’를 출시했다. 1년 후 다시 일본 토요타에서 세계 최초로 전용 차체를 적용한 ‘미라이’ 수소전기차를 출시하면서 초기 시장이 형성됐다. 이후 2018년 현대자동차가 ‘넥쏘’를 발표했다. 이 차는 전 세계적으로 가장 많이 팔린 수소전기차에 해당한다. 2021년 미라이 2세대가 더욱 진보된 기술을 바탕으로 출시됐으며, 현대자동차는 2025년 상반기 ‘이니시움’을 출시할 계획으로 지난 10월 말 콘셉트카를 공개했다. 출력·연비·효율·내구 등 모든 면에서 넥쏘보다 진보된 기술을 탑재한 차량으로 평가받고 있다. 이와 함께 수소 승용차뿐만 아니라 수소 상용차 시장이 뜨겁게 부상하고 있어 각국에서 관련 기술개발을 진행하고 있다.

수소전기차의 원리는 수소와 공기 중 산소의 전기화학 반응으로 전기를 발생시키고, 이렇게 발생된 전기로 모터를 구동하는 형태다. 전기를 발생시키는 장치는 연료전지 스택^❶이다. 다양한 연료전지 중에서도 운전 온도가 저온이며, 출력 밀도 및 시동 특성이 우수한 고분자 전해질형 연료전지가 사용된다. 수소전기차 구동 형태는 정상 운전 시 배터리 도움 없이 스택에서 발생된 전기로만 운행되고, 가속 운전과 저속 운전 시 배터리가 작동된다. 감속 운전 시에는 회생제동장치^❷를 통해 배터리가 충전되는 형태다.

수소전기차는 ▪수소저장시스템 ▪연료전지 스택 ▪스택에 공기나 수소를 공급하고 스택의 온도를 조절하는 운전장치 ▪스택에서 생산된 전기를 변환시켜주는 전력변환기 ▪모터 및 감속기 ▪스택의 운전을 보조해주는 보조전원 등으로 구성된다.

일본은 수소전기차에 국한하지 않고 발전용 연료전지, 그린수소 생산기술 등 세계 최고 수준의 다양한 수소 관련 기술과 상용화 실적을 보유하고 있다. 토요타의 수소차 미라이 2세대의 경우 1회 충전으로 1003km를 주행하며 고효율·고성능을 앞세워 점유율을 넓히고 있다. 또 수소트럭 시장 진입을 위해 최대 600km의 주행거리를 목표로 수소트럭을 개발해 일본 내에서 시범 운행 중이다.

유럽은 이산화탄소 저감을 위해 유럽연합 내 국가 간 정책적 지원과 탁월한 기초연구 능력을 토대로 연료전지 시스템 기술을 선도하고 있다. 수소전기차, 수소충전소, 건물 및 발전용 연료전지 등 다양한 범위의 수소 응용 분야를 적극적으로 수용하며 수소연료전지 국제표준 활동을 주도해가고 있다.

국내의 경우 현대자동차를 중심으로 글로벌 수소전기차 시장을 선도하는 우수한 수소 승용차 기술력을 확보한 상태다. 현재 국내 최고 수준의 내구성(승용차 운전 기준 5000시간) 기술력을 바탕으로 수소 상용차 기술개발 및 상용화에 집중하고 있다.

글로벌 에너지 대전환 시대를 맞아 주요 선도국 및 선도 기업들이 수소 패권 확보와 미래 산업 발굴, 새로운 에너지 전략으로 수소 산업에 집중하고 있다. 우리나라는 수소 승용차 기술의 우위를 이용해 미래 수소차 경쟁력 강화를 위한 기술개발에 힘써야 한다. 수소전기차의 경우 우리나라 탄소중립의 핵심 수단이기도 하며, 미래 중추 산업으로서 경쟁력 확보가 필요하다. 나아가 에너지 안보에도 주요한 역할을 하므로 지속적인 투자가 요구된다.

수소전기차의 보급 확대를 위해서는 전기차와의 차별화 및 연비·내구성 강화에 집중해야 한다. 현재 전기차의 경쟁력이 급속하게 확산됨에 따라 수소전기차는 전기차 대비 강점을 보이는 대용량·장거리 상용차 시장에 공격적으로 접근할 필요가 있다. 내연기관 기반 상용차의 경우 미세먼지 및 온실가스 배출이 많아 수소차로 전환 시 탄소 저감 효과 비중이 높다. 또 버스, 트럭, 청소차 등 화물 및 특장차 분야로 넓혀 대중교통 수단으로서 수소 상용차의 공공성을 확대할 수 있다. 이에 현대자동차그룹은 버스, 트럭, 청소차뿐만 아니라 굴삭기, 지게차 등 수소전기차가 강점을 보이는 부문을 적극 활용하고 있다.