최근 전 세계적으로 에너지 전환 움직임이 활발해지면서 수소 산업이 큰 주목을 받고 있습니다! 특히 2025년 들어 저탄소 수소 생산 기술의 상용화 사례가 속속 등장하면서 경제성과 환경적 영향에 대한 논의가 뜨거워지고 있죠. 유럽을 비롯한 주요국들이 재생에너지 기반 수소 생산 시설을 대규모로 건설하고 있고, 우리나라도 2038년까지 무탄소 발전 비중을 70% 이상으로 높이겠다는 야심찬 계획을 발표했습니다. 이렇게 글로벌 에너지 시장이 빠르게 변화하는 가운데, 오늘은 저탄소 수소 생산 기술의 경제성과 환경적 장점을 깊이 있게 비교 분석해보려고 합니다.
왜 지금 저탄소 수소인가? 글로벌 에너지 전환의 핵심
수소는 탄소 중립 사회로 가는 길목에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 발전, 철강, 화학, 수송 등 다양한 산업 분야에서 청정 에너지원으로 활용될 수 있기 때문이죠. 하지만 기존의 수소 생산 방식은 천연가스를 개질하는 과정에서 많은 양의 탄소를 배출해 문제가 되었습니다. 이에 따라 전 세계적으로 탄소 배출을 최소화하면서 수소를 생산하는 기술 개발이 활발히 진행되고 있어요.
2025년 현재, 저탄소 수소 생산 기술은 크게 두 가지 방향으로 발전하고 있습니다. 첫째는 재생에너지로 물을 전기분해하는 그린수소, 둘째는 천연가스 개질 과정에서 발생하는 탄소를 포집·저장하는 블루수소입니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2023년 기준 전 세계 수소 생산량 9,400만 톤 중 76%는 여전히 탄소를 많이 배출하는 회색수소가 차지하고 있지만, 저탄소 수소의 비중이 빠르게 증가할 전망입니다.
특히 2025년 10월, 유럽 주요 정유사들이 100MW 규모의 대형 전해조를 설치해 재생에너지와 폐기물 기반으로 저탄소 수소를 생산하는 프로젝트를 본격화했습니다. 이처럼 주요 국가들과 글로벌 기업들이 저탄소 수소 산업에 막대한 투자를 하고 있는 이유는 무엇일까요? 다음 섹션에서 자세히 알아보겠습니다!
저탄소 수소 생산 기술, 어떻게 다른가?
저탄소 수소 생산 기술을 이해하려면 먼저 수소의 ‘색깔’을 구분하는 기준을 알아야 합니다. 수소 자체는 무색무취의 기체이지만, 생산 과정에서의 탄소 배출량에 따라 회색, 블루, 그린 등으로 분류되고 있어요. 각 기술의 특징을 하나씩 살펴볼게요.
그린수소는 재생에너지로 생산된 전력을 이용해 물을 전기분해하는 방식입니다. 태양광이나 풀력 발전으로 만든 전기로 물을 수소와 산소로 분리하는 과정에서 탄소가 전혀 배출되지 않아 가장 청정한 수소로 평가받고 있죠. 블룸버그NEF에 따르면 2025년 현재 그린수소의 생산비용은 kg당 3~6달러 수준이지만, 2030년에는 1.5~3달러까지 낮아질 것으로 예상됩니다.
블루수소는 천연가스를 수증기와 반응시켜 수소를 생산하는 기존 방식에 CCS(탄소 포집 및 저장) 기술을 결합한 것입니다. 생산 과정에서 발생하는 탄소의 90% 이상을 포집해 지하에 저장함으로써 탄소 배출을 크게 줄일 수 있어요. 현재는 그린수소보다 생산비용이 낮아 단기적인 대안으로 주목받고 있습니다.
회색수소는 천연가스 개질 과정에서 탄소를 전혀 포집하지 않는 전통적인 방식입니다. 생산비용은 가장 저렴하지만, kg당 약 10kg의 탄소를 배출해 환경 부담이 큰 편이에요. IEA 통계에 따르면 2023년 기준 전 세계 수소 생산의 76%를 차지할 정도로 여전히 주류를 이루고 있습니다.
경제성 비교: 어떤 기술이 더 합리적인 선택일까?
저탄소 수소 기술의 경제성을 평가할 때는 초기 투자비용, 운영비용, 규모의 경제 효과, 기술 발전 속도 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 각 기술별 경제성 현황을 자세히 살펴보겠습니다.
그린수소의 경우 초기 설비 투자비용이 상대적으로 높은 편입니다. 대규모 수전해 시설과 재생에너지 발전 설비를 함께 구축해야 하기 때문이죠. 하지만 운영비용은 재생에너지 발전 단가에 크게 의존합니다. 최근 태양광과 풍력 발전 비용이 빠르게 하락하면서 그린수소의 경제성도 개선되고 있어요. 블룸버그NEF는 2050년이 되면 그린수소 생산비용이 kg당 1~2달러까지 떨어져 가장 저렴한 옵션이 될 것이라고 전망했습니다.
블루수소는 기존 천연가스 인프라를 활용할 수 있어 초기 투자비용이 상대적으로 낮습니다. 하지만 CCS 시설 구축과 운영에 추가 비용이 발생하죠. 또한 천연가스 가격 변동에 민감하게 반응하는 특징이 있습니다. 현재는 kg당 1.5~2.5달러 수준으로 그린수소보다 경제성이 우수하지만, 장기적으로는 재생에너지 가격 하락과 탄소 배출권 가격 상승으로 그린수소에 뒤처질 가능성이 있습니다.
회색수소는 여전히 가장 저렴한 생산비용을 자랑합니다. kg당 1~1.5달러 선으로 다른 방식보다 경제성이 뛰어나죠. 하지만 유럽을 중심으로 탄소 국경조정제도가 도입되고 탄소 배출권 가격이 상승하면서 점점 경쟁력을 잃어가고 있습니다. 환경 규제가 강화될수록 회색수소의 실제 비용은 점점 더 높아질 전망이에요.
환경적 장점 분석: 지구를 위한 더 나은 선택
저탄소 수소 기술을 논할 때 경제성만큼 중요한 것이 환경적 영향입니다. 각 기술이 지구 환경에 미치는 영향을 자세히 비교해보겠습니다.
그린수소는 생산 과정에서 탄소를 전혀 배출하지 않아 가장 이상적인 환경적 특성을 가지고 있습니다. 재생에너지를 원천으로 하기 때문에 전 과정에서 탄소 발자국이 거의 없죠. 또한 물만을 원료로 사용해 자원 순환 측면에서도 우수한 평가를 받고 있어요. 가톨릭대학교 임진규 교수는 “그린수소는 장기적으로 생산비용이 가장 낮아질 전망이며, 동시에 환경적 장점도 가장 뚜렷하다”고 강조했습니다.
블루수소는 탄소 배출을 90% 이상 줄일 수 있어 회색수소 대비 환경적 장점이 분명합니다. 하지만 CCS 기술의 효율성과 안정성에 따라 실제 탄소 감축 효과가 달라질 수 있어요. 또한 천연가스 채굴과 수송 과정에서의 온실가스 배출을 완전히 막을 수 없다는 한계도 있습니다. 단기적으로는 탄소 배출을 빠르게 줄일 수 있는 실용적인 대안으로 평가받고 있죠.
회색수소는 생산 과정에서 막대한 양의 탄소를 배출해 환경에 부정적 영향을 미칩니다. kg당 약 10kg의 이산화탄소가 배출되는데, 이는 같은 양의 휘발유를 연소할 때 배출되는 양과 비슷한 수준이에요. 따라서 탄소 중립 목표를 달성하기 위해서는 회색수소의 비중을 점진적으로 줄여나가는 것이 필수적입니다.
글로벌 시장 동향과 주요 사례
전 세계적으로 저탄소 수소 산업이 빠르게 성장하고 있습니다. 주요 국가들과 글로벌 기업들의 투자와 정책 지원이 본격화되고 있죠. 구체적인 시장 동향과 사례들을 알아보겠습니다.
유럽은 2025년 10월 하순, 주요 정유공장에 100MW급 대형 전해조를 설치하는 프로젝트를 추진하고 있습니다. 재생에너지와 폐기물 가스화 기술을 결합해 연간 1만 톤 이상의 저탄소 수소를 생산할 계획이에요. 유럽연합은 2030년까지 수소 공급량의 50% 이상을 저탄소 수소로 전환하겠다는 목표를 재확인했습니다.
우리나라도 2025년 10월 제11차 전력수급기본계획을 통해 재생에너지 비중을 2038년까지 70.7%로 확대하겠다고 발표했습니다. 또한 수소 생산·저장·운송·충전 인프라 구축을 국가 에너지 전략의 핵심으로 삼고 있죠. 국내 수요를 충당하기 위해 청정수소 비중을 높이고, 부족분은 해외에서 도입하는 방안도 추진 중입니다.
- 중국은 연간 2,800만 톤의 수소를 생산하며 전 세계 생산량의 30%를 차지하는 최대 생산국입니다.
- 미국과 중동 국가들은 각각 1,300만 톤씩 생산하며 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
- 인도도 850만 톤의 생산량으로 빠르게 성장하는 시장으로 부상하고 있죠.
KDI 경제정보센터에 따르면 글로벌 수소 시장 규모는 2020년 1,400억 달러에서 2030년 2,500억 달러로 성장할 전망입니다. 연평균 성장률 8.3%를 기록하며 지속적인 확대가 예상되는 분야입니다.
전문가들이 바라보는 미래 전망
저탄소 수소 기술의 미래에 대해 전문가들은 어떤 의견을 가지고 있을까요? 다양한 관점에서 전망을 들어보겠습니다.
가톨릭대학교 에너지환경공학과 임진규 조교수는 “2025년은 수소 기술 상용화의 원년으로, 청정수소 생산 기술의 경제성과 환경적 장점이 본격적으로 부각될 시기”라고 평가했습니다. 특히 AI, 전기차, 데이터센터 등 에너지 집약적 산업의 성장으로 수소 수요가 급증하고 있다고 지적했죠.
맥킨지와 IEA 등 글로벌 기관들은 장거리 수소 운송 기술로 암모니아와 액체수소 기술이 유망하다고 분석했습니다. 특히 액화수소 운송선은 우리나라 조선 산업의 경쟁력을 활용할 수 있는 분야로 주목받고 있어요. 또한 2030년 이후에는 그린수소 생산비용이 블루수소와 회색수소를 추월할 것으로 예상됩니다.
국제에너지기구의 보고서에 따르면 현재 전 세계 저배출 수소(그린수소 + 블루수소) 생산량은 연간 100만 톤 미밖에 되지 않습니다. 전체 수소 생산량의 1%에도 못 미치는 수치이죠. 하지만 2030년까지 이 비율이 20% 이상으로 크게 높아질 것으로 기대되고 있습니다.
마치며
2025년 현재, 저탄소 수소 생산 기술은 경제성과 환경적 장점 모두에서 주목할 만한 발전을 보여주고 있습니다. 그린수소는 비록 초기 투자 비용이 높지만 재생에너지 발전 단가 하락과 기술 발전으로 장기적으로 가장 경쟁력 있는 옵션이 될 전망이에요. 블루수소는 단기적으로 탄소 배출 감축에 실질적으로 기여할 수 있는 실용적인 대안입니다.
전 세계적으로 주요 국가들과 기업들이 저탄소 수소 산업에 막대한 투자를 하고 있는 만큼, 관련 기술의 발전 속도는 앞으로 더 빨라질 것으로 예상됩니다. 특히 수전해 효율 향상, CCS 기술 고도화, 수소 저장 및 운송 기술 발전 등 다양한 분야에서 혁신이 이루어지고 있죠.
탄소 중립이라는 세계적인 과제를 해결하기 위해서는 저탄소 수소 기술의 발전이 필수적입니다. 경제성과 환경적 장점을 모두 갖춘 기술이 본격적으로 상용화된다면, 우리는 더 깨끗하고 지속 가능한 에너지 미래를 만들 수 있을 것입니다. 지금이 바로 그 출발점에 서 있다고 해도 과언이 아니겠죠!