수소자동차

현대 넥쏘

현대 일렉시티 수소전기버스

1. 개요

2. 종류

2.1. 수소 연료 전지 자동차

수소 연료 전지 자동차의 원리

2.2. 수소 내연기관 자동차

2.3. 나무위키에 문서가 있는 차량 모델

• 승용차
• 혼다 클래리티 : 2008년 1세대 출시. 2016년 2세대 출시.[1]
• 현대 투싼 FCEV : 2013년 출시.[2]
• 토요타 미라이 : 2014년 1세대 출시.[3] 2020년 2세대 출시.
• 현대 넥쏘 : 2018년 1세대 출시.[4]
• 토요타 크라운 세단 : 2023년 출시.[5]
• 혼다 CR-V e:FCEV : 2024년 출시 예정.

• 상용차
• 토요타 소라 : 시내버스. 2017년 출시.
• 현대 일렉시티 수소전기버스 : 시내버스. 2017년 출시.
• 현대 엑시언트 수소전기트럭 : 화물차. 2020년 출시.
• 현대 유니버스 수소전기버스 : 광역버스, 시외버스, 전세버스. 2023년 출시.

• 콘셉트 카
• 현대 N 비전 74 : 2022년 공개.

3. 특징

3.1. 수소생산 관련

• 수소의 에너지 밀도
  수소의 열량은 동일 중량당 내연기관 연료의 약 3배나 된다. 같은 에너지를 싣기 위해 배터리는 더 많은 무게와 부피를 필요로 한다. 승용차 기준 수소 1kg당 100km의 연비가 나와서[6], 약 6~7kg의 연료통만 가진다. 따라서 긴 주행거리나 큰 출력이 필요한 상용차, 건설기계, 열차, 선박, 비행기 등에서는 전기자동차에 비해 우위를 가진다. 반면 배터리 전기차는 400km을 가는데에만 수백kg대의 배터리를 탑재해야 한다. 일각에서는 '부피당 실을 수 있는 열량이 휘발유차보다 적다'고 비판하지만, 내연기관이 연료 전지보다 에너지효율이 낮아서 연비와 주행거리는 수소차 쪽이 훨씬 좋다. 다만 고압의 보관을 위해 연료 탱크(봄베)가 둥근 형태여야 해서, 상용차의 경우 괜찮지만 승용차 수준에서는 차량설계 및 공간활용성에 제약이 따른다.

• 수소의 경제성(연료 가격)
  세계적으로 가격 차이가 적은 석유에 비해, 수소는 생산방식 또는 생산지로부터의 거리에 따라 천차만별이다. 1kg당 한국은 3000~12000원, 미국에서는 $4~17까지 차이가 크다. (수소 문서 참고.) 대한민국 정부는 2030년까지 1kg당 평균 4,500원 정도로 가격을 안정화하는 것을 목표로 하고 있다. (수소경제 문서 참고.) 때문에 한국은 수소가 생산되는 울산/여수/삼척/당진 등에서 먼저 수소자동차의 수가 늘고 있다. 반면 미국에서는 600km를 주행한다고 했을 때 내연기관 자동차는 휘발유 11갤런을 주유하는 데에 $30 전후면 충분한 반면 수소차는 6kg 충전에 $80이 들어 '거리당 연료비'가 2.5~3배에 달한다.

• 수소의 친환경성 - 수소 문서 참고.

3.2. 수소 탱크 관련

• 차량 안정성 평가 (14개 항목) : 후방·전방충돌·화재·고온·저온·고지 등을 통해 안정성 인증
• 수소 탱크 인증 시험 (15개 항목) : 총기·기밀·낙하·가압·화재·고온 시험 등을 통해 안정성 인증
• 외부 이상 환경에서 875 가압 충전 실험 12,000회 진행
• 긴급상황에서 수소 공급라인을 차단하고, 화재위험 인지 시 수소를 대기로 방출[7]

• 수소 탱크는 위험하다. - 수소 탱크 자동차는 기존의 휘발유/LPG/천연가스 탱크 자동차보다도 안전하다.[8][9] 수소 저장 기술은 최근 개발된 기술이 아니라, 산업 전반에서 100년 이상 된 기술이다.[10] 다른 가스저장 기술과 함께 보수적으로 발달해온 기술이기 때문에, 수소가 누출될 위험은 거의 없다고 봐도 된다.
• 수소 누출 시 폭발한다. - 가연성이라 불은 붙을지언정, 폭발이 일어날 위험은 거의 없다고 봐도 된다. 폭발하기 위해서는 생각보다 까다로운 조건이 필요하여, 과량의 산소와 섞여야 하는데, 수소 탱크 내부가 고압인데다 공기보다 가볍기 때문에 수소가 누출될 경우 밀폐된 공간이 아닌 이상 수소는 흩어지는데다가 하늘로 신속히 날아가 '불기둥'이 된다.
• 1937년의 수소비행선 힌덴부르크 참사 - 이 참사의 충격적 비주얼과 달리 오히려 수소가 빠르게 연소-방출되어 조기 진화됐고, 비행선의 특성상 비행기 사고와는 달리 생존자도 많다. 해당 사고시점까지 수소비행선은 1783년부터 무려 154년이나 운영되어 왔으며, 1928년부터 대서양 횡단에도 쓰여왔다. 사고원인은 헬륨용으로 설계된 비행선에, 침략전쟁 탓에 미국이 독일에게 헬륨을 팔지 않자, 독일 운영사가 수소를 억지로 집어넣었기 때문. 즉 이 사고를 언급하며 수소가 위험하다는 사람들은 "가솔린차에 디젤을 집어넣어 사고가 났으니 디젤은 위험하다"라고 하는 격. 또한 속도와 탑승인원 등 비행기가 기술적 우위를 가지며 점차 세대교체가 된 점도 있다.
• 1951년의 수소 폭탄 발명 - 핵융합의 원리인데, 그런 고온고압 조건을 일개 자동차 단위로 양산가능했다면 인류가 에너지 문제를 겪고 있지 않을 것이다. 또한 수소자동차는 그냥 경수소(1H)를 쓰는데, 핵융합은 희소한 자원인 중수소를 쓴다.

• 수소 탱크는 수명이 있다. - 장시간 사용 시 수소 취성(hydrogen embrittlement)에 따라 금속이 깨지거나 찢어질 수 있다. 예컨대 토요타 미라이는 수소 탱크의 수명을 15년으로 보며, 주입구 옆에 특정 시기 이후로는 수소를 주입하지 말라는 경고 문구가 붙어있다. # 대부분 법적인 문제로 실제 내구연한은 반영구적일만큼 안전하다. 셀프 충전도 가능해졌다.
• 구매자가 별도의 안전교육이 필요하다. - 한국의 현행법상 고압가스차 운전교육을 이수하고 수료증을 받아야 하며, 수료증 없이 운전하다 적발시 벌금이 부과된다. 이 때문에 술 마시면 대리기사를 못 부른다는 말이 나왔다.[11] 이에 2021년 2월 25일 관련 규정 개정을 통해 일반인은 의무교육 대상에서 제외하고, 수소버스기사 등에 한해서만 이수하도록 변경됐다. #
• 정비자도 별도의 교육 및 시설이 필요하다. - 정비에 추가 인프라, 전문 정비인력이 필요한데다가, 관련 정비를 할 때는 탱크 내의 수소를 비워야 하는데 폭발 위험성 때문에 따로 특별히 관리가 되는 전용 외부 공간에서만 허용이 되고 근처에 고층 빌딩이 있으면 아예 불허된다.

3.3. 수소 충전 관련

3.4. 연료 전지 관련

4. 역사

4.1. 공통 사항

• 1990년, 미국 캘리포니아 대기위원회(CARB) 하겐 슈미트가 친환경차량을 1998년도부터 일정 비율 의무화하겠다고 발표한다. 수요가 확실해지자 전세계 자동차회사들이 친환경차 생산 붐이 일어났다.

• 1996년, 미국 캘리포니아 대기위원회가 친환경 의무화 시점을 1998년에서 2003년으로 한 차례 미룬다.

• 2003년, 미국 캘리포니아 대기위원회가 2012년으로 친환경의무화를 미루면서 전세계 친환경차 붐이 꺼져버린다.

• 2019년 3월, 현대자동차와 토요타가 상용차 개발에 있어서는 협력하자고 '대용량 고압충전 표준 부품 개발' 컨소시엄을 세웠다. # 이처럼 2019~2020 무렵부터, 규모의 경제 실현을 위해 제조사 간 연합이 생겨났다. 혼다-GM, 토요타-BMW, 현대-아우디 동맹 등.

4.2. 수소 연료 전지 자동차

4.2.1. 1990년 이전

• 1959년, 앨리스차머스 사가 트랙터를 개조한 것이 최초의 수소자동차로 기록됐다.

• 1966년, 브리티시모터스 사가 승용차의 천장에 압축수소 탱크를 달고 시운전했다. GM 사가 6인승 밴에 5kW 연료 전지를 싣는데에 뒤 4인승을 다 써서, 아직 수소자동차 기술이 멀었음을 시연했다. (2020년대 수소자동차 연료 전지들은 100kW임) 1975년 다임러 사가 역시 6인승 밴으로 같은 실험을 반복했다.

4.2.2. 1990년, 친환경차 붐

• 1994년, 다임러는 1966년/1975년 했던 6인승 밴 시연을 다시 꺼내 부활시켰다. 마쓰다는 1991년 모터쇼부터 1994년까지 2만km를 주행한 수소 연료 전지 자동차를 내놓았다.

• 1996년, 토요타는 수소자동차의 현실적인 양산 크기가 SUV가 될 것이라 예측하고, 25kW 연료 전지 자동차를 만드는데, 가격이 10억원에 달했다. 니켈-철 수소화물로 수소를 저장했고, 주행거리는 175km 가량.

• 1997년
• 현대자동차는 고체수소를 기화시키는 현대 티뷰론 시제품을 공개했다. #
• 다임러는 NEBUS라는 세계 최초의 수소버스를 선보였고, 곧이어 NECAR라는 SUV도 선보인다.

• 2000년, 현대자동차가 싼타페의 연료 전지 버전 시모델을 미국의 우주기업 UTC에게 300억원이나 들여 배워서 만든다. 시카고 모터쇼, 미쉐린 챌린지 비벤덤, CaFCP 로드랠리 등에 참가하여 성능을 뽐낸다. 현대자동차는 이 시점에서 DMFC(메탄올 연료 전지), PEMFC(수소 연료 전지) 중, 수소 탱크의 발전을 믿고, PEMFC 연구로 베팅하여, 연 30억원 예산의 비밀 연구 조직을 만든다.

4.2.3. 2000년대 초반, 친환경차 혹한기

• 2003년
• 조지 H. W. 부시 행정부의 4000억불의 시범연구사업에 현대자동차는 2004년 투싼(80kW급), 2005년 스포티지(80kW급) 등을 납품한다.
• 참여정부가 자문회의를 열고, 2004년 사업단, 2005년 수소 로드맵을 펴고, 수소자동차 연구를 이어갈 수 있게 만든다. 2006~2008년엔 '수소 연료 전지 자동차 모니터링 사업'이라 하여 승용차80대, 버스3대를 국가가 구매보증하여, 500개 업체의 생태계가 만들어지고 국산화율을 75%까지 확보한다.

• 2005년, BMW가 7시리즈의 수소 내연기관 버전인 하이드로젠 7을 리스 방식으로 출시했다.

• 2006년, 2006 FIFA 월드컵 독일에 현대자동차가 선수단 버스 모델이 없어서 타 회사의 버스에 스티커만 붙이는 굴욕을 겪는다. 이 자존심 만회를 위해 3개월만에 일렉시티 FCEV를 만든다. 독일 입장에선 1997년 다임러의 NEBUS 이후 처음 보는 수소버스인데, 10년간 발전한 기술들과 잔고장이 없는 점에 감탄했다는 평.

4.2.4. 2008년~, 전기차로 인한 혹한기

• 2008년
• 혼다는 FCX 클래리티를 출시하여 북미시장에서 리스로 판매했다.
• 대침체의 발생으로 미국 버락 오바마 정부는 '당장 실현 가능성'에 집중하기로 했다.
• 이명박 정부는 수소자동차 생태계 유지를 위해 2009~2013 수소차 2단계 실증 사업을 유지하기로 했으며, 18,000명의 일반인 체험단이 운영되는 등 이 무렵에 수소자동차가 대중엔 알려지는 계기가 됐다.

• 2010년
• 미국과 한국의 돈줄이 끊긴 무렵, 유럽연합이 FCH-JU 실증사업을 열자 전세계 60개국 수소자동차 생태계 1만여명이 사활을 걸고 달려들어 혹독한 경쟁을 치뤘다. 이 때 생존하여 세계의 수소자동차 2강이 된 것이 현대와 토요타.
• 3월, 현대자동차가 현대 투싼 ix FCEV을 선보였다.

• 2013년
• 유일하게 수소 내연 기관 자동차를 2006년까지 만들어오던 BMW가 토요타와 연료 전지 공동개발 계약을 체결했다.
• 11월, 현대자동차가 투싼 FCEV의 양산 라인을 구축했다. 현대자동차에서는 이를 '세계 최초 양산형 모델'이라고 마케팅했지만 애매한 부분이 있다. 최초의 상용 수소차는 2008년 혼다 FCX 클라리티이기 때문에 최초의 '양산형'이라고 덧붙인 것인데, 양산형이라는 정의 자체가 애매한 부분이 있기 때문이다. 그럼에도 구매자도 없는 혹한기에 연구 팀을 유지하기 위해 "사는 사람이 없더라도" 2013~2015 1천대를 적자를 감안하고 생산하기로 하여, 수소자동차 분야의 초격차를 만들어낸 것은 정몽구 회장의 결단이었다. 이후 현대자동차의 수소 연료 전지는 2014년에 '세계 10대 엔진'으로 선정됐고 2018년에 다시 선정됐다.
• 대한민국에서는 충청남도가 가장 의욕적으로 수소차를 도입했다. 충청남도 도청에 수십대의 수소차를 도입하고, 내포신도시를 비롯해 각지에 공영 수소충전소도 세운다. 또한 서산 대산 지역을 수소산업특구로 지정해 한화그룹으로부터 부생수소 공장, 수소연료 전지 발전소를 유치하는 등 다양한 지원을 했다. 2025년까지 공영 수소충전소 20개소, 민영 수소충전소 10개소, 관용 수소차를 400대까지 확대할 계획을 밝혔다.[12] 또한 충청북도의 충주시도 홍보를 가장한 관용차 훔치기영상을 만드는 등 수소차를 밀어주었다.

• 2014년
• 11월
• 토요타가 미라이를 출시하고, '세계 최초 양산형 세단 수소차 전용모델'임을 강조했다. 현대자동차가 그랬듯이 토요타도 그냥 세계 최초라고는 할 수 없기 때문에 온갖 조건을 덧붙이는 모습을 보였다. 이전해에 현대 투싼 ix FCEV는 대당 2억원에 팔았는데, 토요타에서 적자를 감수하고 미라이를 8000만원에 팔자, 현대자동차도 차량 가격을 인하했다. 그 이전 구매자들에게는 정비시설-정비사교육을 무상 제공하는 등으로 보상했다. 토요타에서는 자사 특허 100개를 공개했다.
• 아우디가 A7 스포츠백 h-트론 콰트로를 공개하고, 2016년 1월 컨셉트카를 공개했다.

• 2015년 3월, 폭스바겐이 캐나다 발라드파워시스템과 연료 전지 공동 개발을 추진했다.#

• 2016년 11월, 혼다가 클래리티의 신모델 '클래리티 퓨얼 셀'을 766만엔으로 출시했다.

4.2.5. 2017년, 돌아온 친환경차 붐

• 2017년
• 10월, 현대자동차가 일렉시티 EV 기반의 수소연료 전지버스인 일렉시티 FCEV를 공개했고 평창동계올림픽 셔틀버스로 최초 운행을 시작했다.
• 12월부터 대한민국은 수소경제를 여야 없이 강력하게 지원하기로 한다. 해당 문서 참고.

• 2018년
• 3월, 현대자동차가 신모델 현대 넥쏘를 출시한다. 토요타 미라이처럼 '수소차 전용모델'이다.
• 5월, 토요타가 토요타 소라를 출시함과 동시에 시내버스 노선에 투입한다.
• 10월, 대한민국에서 개최된 유엔기후변화협약 당사국총회의 IPCC 특별 보고서는 산업화 이전보다 1.5℃ 이상 지구 온도가 상승할 경우 지구 상 생명체가 거의 멸종할 수 있다는 충격적인 결과를 발표한다. 이는 각 나라들의 친환경차 추진이 더욱 빨라진다.

• 2019년
• 3월, 토요타가 세븐일레븐에 3t 수소 연료 전지 트럭을 운영한다. #
• 10월, 토요타가 토요타 미라이 2세대를 공개했다. 1세대는 전량 리콜.
• 12월, 세계적인 친환경 모험가인 '베르트랑 파카르'가 프랑스에서 현대자동차 넥쏘로 주행거리 신기록을 달성했다. 778km를 주행했고, 수소 잔량 49km분으로 도합 827km정도의 주행거리로 볼 수 있다. # 현대 넥쏘 사용자들은 시큰둥한 반응을 보였는데, 실 주행거리로 900~1000km를 타는 사람이 왕왕 있기 때문.

4.2.6. 2020년

• 2월, 프랑스 프라그마가 수소 자전거(전동기)를 출시했다. 150kW 연료 전지, 150kW 배터리, 2kg 수소 탱크로, 가격은 비싸지만 충전시간이 2분으로 짧고 연료 전지가 이만큼 소형화될 수 있음을 보여준 데 의의가 있다. #
• 4월, 다임러-벤츠가 유일한 수소연료 전지 승용차 모델인 GLC F-Cell의 개발을 중단했으며, 후속 기종 개발 예정도 없다고 밝혔다.
• 6월 4일, 니콜라(기업)이 나스닥에 상장된 직후 수소트럭을 예약주문 받자 주가가 폭등해 포드조차 뛰어넘었다.
• 9월 20일, 공매도 전문리서치업체 힌덴버그가 여러 사기 의혹들을 종합해 정식으로 제기했다. 특히 "2016년 12월 도로주행 영상은 그냥 빈 트럭을 언덕길에서 굴린 것" 의혹에 대해 창업자 트레버 밀턴의 "당시는 시제품으로, 움직였다고 했지 주행했다고는 안 했다"는 반박 발언이 화제가 됐다. 이에 주식은 폭락했고, 미국 검찰은 트레버 밀턴을 사기 혐의로 피소했다. # 결국 2022년 10월 17일, 배심원단이 유죄를 평결했다. #
• 다만 창업주가 사기범일뿐 기업 자체가 먹튀기업은 아니라는 평이 많다. 위 발언 논란을 인식하고 2021년 8월 니콜라가 '오르막을 오르는' 실제 주행영상을 올리기도 한다. # 또한 2021년 9월 보쉬가 파워트레인 공급협력을 밝혀 진짜 수소자동차 기업임을 보인다. #
• 7월 10일, 현대 '넥쏘'의 세계 판매량이 1만대를 돌파했다. 그 중 한국내 판매량은 77%, 해외 판매량은 23% #
• 9월 16일, 다임러-벤츠가, 2023년에 수소연료 전지 트럭을 생산할 계획임을 밝혔다. #
• 10월, 현대자동차가 '세계 최초 양산용 상용 수소전지 트럭'인 현대 엑시언트 수소전기트럭을 출시한다.

4.2.7. 2021년

• 1월, 현대자동차는 중국 광저우시에 수소연료 전지시스템 생산/판매 법인을 설립하고 넥쏘에 탑재된 수소연료 전지시스템을 생산하면서, 이후 순차적으로 공급력을 확대해 가며 중국 수소시장을 선점하겠다는 전략을 밝혔다. # 또한 세계 최초로 수소 청소트럭을 만들어 경상남도 창원시에서 실증사업을 시작했다. #
• 2월, 폭스바겐의 CEO 허버트 디에스는 "수소는 비싸고, 비효율적이고, 생산과 수송이 어렵고 느리다"며 수소차를 비판했다. #
• 2월, 독일 프라운호퍼연구소(IFAM) 마커스 보거트 박사 팀은 수소화 마그네슘을 끈적한 풀에 담은 '파워페이스트'를 선보였다. 물을 붓기만 하면 수소가 생산되며, 평상시엔 안전하다. 리튬이온 배터리(200~300Wh/kg)보다 높은 에너지밀도(1600Wh/kg)여서 소형 전동기 분야에서 배터리를 대체할 것이 기대된다. #
• 6월, 혼다가 판매 부진을 이유로 유일한 수소차 차종인 클래리티의 생산을 중단했다. 수소차에 대한 연구 개발은 이어나가겠다고 밝혔다.
• 8월, 현대자동차가 하이드로젠 웨이브라는 행사를 진행했다. 해당 문서 참고.
• 9월, 프랑크 베버(Frank Weber) BMW 개발 이사가 언론 인터뷰를 통해 "전기차 외에는 다른 방법이 없다"며 "수소는 대중적 솔루션이 될 수 없다"는 견해를 밝혔다. # 이로서 유럽에서 수소 승용차를 개발하는 완성차 업체는 하나도 남지 않게 됐다. 단, 수소 상용차 연구는 이어나가고 있다.
• 12월, 현대자동차는 9월 "수소모빌리티플러스쇼"에서 제원을 공개했던 3세대 연료 전지가 내부 감사 결과 아직 미흡하다고 판단하고 도입 계획을 다소 늦추기로 결정한다. 여기서 1세대는 2013년 투싼, 2세대는 2018년 넥쏘, 3세대는 2024년 제네시스 장착 예정이었던 연료 전지를 의미한다. #

4.2.8. 2022년

• 1월, 프랑스는 수소자동차 후발국가로서 우선 고가의 스포츠카에 도입해 보려는 모습을 보인다. GCK의 경우 2024 다카르 랠리용 차량 모델을 선보였다. # 르망 최연소 우승자 올리비에 롱바르는 오피엄이라는 회사를 세우고 차량 모델을 선보였다. #
• 2월, 중국은 2022 베이징 동계올림픽을 맞아 수소자동차 1000대, 수소충전소 4기를 보급했다. 2025년까지 수소자동차 1만대, 수소충전소 37기를 보급하고, 베이징~텐진 일대의 수소경제가 18조원에 달할 것으로 전망했다. #
• 4월, 대한민국이 세종시에서 운영중인 현대 일렉시티 FCEV의 자율주행 적용을 허용한다. 수소상용차의 세계 최초 자율주행이다. #

• 5월
• 독일 - 다임러(메르세데스-벤츠 그룹)가 버스-트럭 등 대형상용차에서도 수소 뿐 아니라 배터리도 한다는 입장을 보인다. #
• 일본 - 토요타가 다임러의 버스에 60kW 플랫형 연료 전지를 납품하기로 한다. # 또한 쿠보타가 세계 최초 수소 연료 전지 트랙터를 내놨으며, 기존보다 40% 비싸다고 밝혔다. # 그리고 2017년에 이어 2번째 국가 차원의 로드맵이 NEDO에서 나왔다. 대형-상용 모빌리티(HDV, Heavy Duty Vehicle)에 연료 전지가 적합하다고 보고, 이에 대한 로드맵을 내놨다. #
• 영국 - '앵글로아메리칸'이 남아공의 백금 광산에 쓸 수소 트럭을 출시했다. #
• 대한민국 - 현대자동차가 스타리아의 수소자동차 버전 출시를 장기 보류하기로 했다. #

• 6월
• 스웨덴 - 볼보가 수소연료 전지로 구동되는 관절형 덤프트럭을 내놨다. #
• 미국 - UPS의 물류를 자율주행 트럭으로 운반하는 회사 '투심플'이 수소 트럭을 도입하겠다고 자회사 하이드론을 세웠다. #
• 영국 - '테브바'가 10분만에 충전되고 500km를 주행하는 7.5톤급 수소트럭을 출시했다. 이어서 12톤급, 19톤급을 출시하겠다고 밝혔다. # 엔진회사 리카르도는 버스회사 Stagecoach North East와 협력해 2024년까지 150대의 런던 이층버스 내부를 교체하겠다고 밝혔다. #

• 7월
• 대한민국 - 현대자동차의 서브브랜드 현대 N에서 "N 데이 2022 월드 프리미어"를 맞아( 7월 15일) 수소자동차 현대 N 비전 74의 컨셉트카를 공개했다. 과거 1974년 양산을 목표했으나 무산됐던 현대 포니의 쿠페 버전 디자인을 이용했다. 수소 구동계는 현대 넥쏘와 크게 다르지 않으나,[13] 추가적으로 하이브리드 시스템[14]이 추가됐다. 총출력은 후륜 600마력 #
• 미국 - 배터리삼륜차를 15개국에 판매하는 '빌리티'가 주행거리 680kg을 싣고 209km을 주행할 수 있는 수소삼륜차도 선보였다. 2023년부터 인도에서 연 24만대를 생산할 예정이다. #
• 중국 - GAC가 자율주행 미니밴 콘셉트카 '스페이스'를 내놨다. 수소차가 고출력의 자율주행에 적합하고, 냉각그릴이 커야 한다지만, '콧구멍 그릴'로 유명한 BMW보다도 그릴이 커서 고래의 입을 연상시킨다며 디자인이 혹평을 받았다. #

• 8월 - 미국에서 포드가 소칼가스와 손잡고 수소트럭을 만들기로 한다. 미국 에너지부(DOE) 'SuperTruck 3' 프로그램의 일환으로, 기존 F-550 모델을 교체하기로 했다. #

• 9월
• 미국 - 캘리포니아주가 수소 운반을 위한 트럭 5대를 디젤에서 현대 엑시언트 수소전기트럭으로 교체하기로 하고, 350만불을 투자했다. #
• 대한민국 - 기아가 군용으로 쓰일 수 있는 트럭, ATV, 발전기운반차량의 콘셉트카를 선보였다. #

• 10월
• 독일 - BMW가 "전기차 이후 트렌드는 수소차가 될 것이다. 수소차는 가장 '힙'해질 것이다"라며 자사의 연료 전지 연구 단계를 밝혔다. #
• 유럽 - 미국의 다국적 자동차회사 스텔란티스가 프랑스 호르댕에서 푸조 엑스퍼트(미니 밴), 시트로엥 점피(중급 밴), 오펠 비바로(캠핑 밴)에 각각 수소전기차를 납품하기로 했다. #

• 11월 - 미국의 플러그 파워와 프랑스 르노가 합작사 '하이비아HYVIA'를 세우고 프랑스에서 수소 밴을 판매하기로 했다. #

• 12월
• 대한민국 - 현대자동차가 독일 파운(FAUN)의 트럭생산 자회사 엔지니어스(Enginius)에 연료 전지를 공급하기로 했다. #
• 독일 - BMW가 BMW X5의 수소 버전인 iX5 FCEV를 소량 생산시작했다. #

4.2.9. 2023년

• 1월
• 일본 혼다가 중국 동풍기차와 수소 트럭 제작을 협업하기로 했다. #
• 미국 아모지가 암모니아 기반 수소연료 전지를 이용한 트럭을 운행했다. SK이노베이션이 투자한 회사다. #

• 2월, 한국 현대자동차가 중국 횡윈그룹과 수소자율주행택시 제작을 협업하기로 했다. #

• 3월, 한국 두산퓨얼셀이 직접 수소버스를 만들겠다고 밝혔다. #

• 4월, 독일 BMW가 파일럿 모델 'iX5 하이드로젠'을 공개했다. # BMW는 승용차용 수소연료 전지 연구개발을 중단한 관계로 파워트레인은 도요타가 개발한 것을 사용했다.

• 5월, 일본 이스즈-혼다가 대형 수소 트럭을 2027년 출시하겠다고 밝혔다. #

• 7월, 한국 SK E&S가 서울특별시와 업무협약을 맺고, 2025년까지 700대, 2026년까지 1300대의 수소버스를 도입할 예정이다. #

• 9월, 캐나다 발라드파워시스템즈가 상용차용 수소시스템을 선보였다. #

• 12월
• 독일 다임러 트럭이 액체수소를 이용하는 GenH2 트럭을 2024년 상반기 독일 일반도로에서 실증할 계획을 밝혔다. #
• 중국 스타트업 하이봇이 트럭 H49를 공개하며 "연비를 100km/7.5kg까지 높여서, 기체수소를 이용하고도 1000km를 주행할 수 있는 최초의 트럭"이라고 주장했다. 2024년 하반기 소량 납품, 2025년 정식 양산 목표를 밝혔다. #

4.2.10. 2024년

• 1월, 독일 다임러트럭이 아마존, 에어프로덕츠, Ineos, Holcim, Wiedmann & Winz 다섯 곳의 물품 운반에 수소트럭을 실증할 계획임을 밝혔다. #
• 2월, 홍콩이 세계 최초로 수소 2층버스를 1달간 시범운영한다. #
• 6월, 일본 혼다가 3년만에 수소자동차를 내놨다. SUV로, 'CR-V e:FCEV'라는 이름을 붙였다. #
• 6월, 현대자동차가 카니발/스타리아를 차기 수소자동차 모델로 선정했다. #

4.3. 수소 내연기관 자동차

4.3.1. 1957년, 보관의 어려움

• 1957년 시작된 우주 경쟁을 수소 내연기관의 시초로 볼 수 있다. 내연기관보다는 액체수소의 큰 부피와 관리의 어려움이 있었고, 이 때문에 1980년대 이후 로켓 연료는 케로신, 메탄, 하이드라진 등이 주로 사용된다.

• 1979년, BMW가 수소 내연기관 자동차를 시모델로 내놓았다. 가솔린과 수소 아무 것이나 태울 수 있는 내연기관은 내놨지만, 수소를 기체로도 액체로도 아직 보관기술이 부족하여 시모델에 그쳤다.

• 1991년, 만화 신세기 GPX 사이버 포뮬러에 나오는 머신의 대부분[15]은 수소 내연기관 자동차라는 설정이다. 만화가 그려진 당시에 신기술로 주목받았기 때문.

• 1993년
• 6월, 한국 최초의 수소자동차는 성균관대학교 기계공학과 이종태 교수 팀이 1987년도부터 6년간 연구한 수소 내연기관 자동차 '성균 1호'다. (사진) 800cc 3기통 엔진을 개조한 수소 직접 분사형이다. 플랫폼은 당시 아시아자동차 '타우너 밴'을 활용했으며, 가장 어려운 분사밸브 개발을 포함했지만, 주행거리 20km에 최고속도 60km라서 상용화는 되지 않았다.
• 8월, 한국은 1993 대전 엑스포에 '성균 2호'를 전시한다. (사진, 기술자료PDF) 고려대 KARI-1(국내 최초의 무인주행 차량) 및 홍익대 HHV-1(국내 최초 하이브리드카)와 함께 전시됐다.

4.3.2. 1994년, 효율의 어려움

• 1994년, BMW는 수소 저장 부피를 해결한 수소 내연기관 자동차 '하이드로젠' 모델군을 내놨다.

• 2006년, BMW는 E65 760i의 6.0리터 V12 엔진을 수소용으로 마개조해 만든 마지막 모델인 '하이드로젠 7'을 내놨는데, 차량 가격이 1억3천만원이 넘었다.[16] 그런데 2007년에 수소 연료 전지 자동차인 현대 투싼이, 2008년 토요타 미라이가 나왔는데 이들의 차량 가격도 이 정도 했다. 하지만 수소 연료 전지 자동차의 효율이 수소 내연기관 자동차의 2배에 달했다. 그래서 2008년 BMW 사장이 직접 하이드로젠7 배기구에서 나온 물을 마시는 시연을 하며 생산을 마무리한 뒤, BMW도 수소연료 전지차 개발로 넘어갔다. 2015년 BMW의 수소엔진 팀은 KEYOU라는 스타트업을 차려 유럽연합에서 700만 유로를 투자받는다.

4.3.3. 2015년, 부활의 움직임

• 수소는 당연히 H 밖에 없으므로 CO₂ 생성은 하지 않으나, 내연기관의 고온 때문에 질소산화물은 여전히 생길 수 있다는 지적이 생겨났다.[17] # 이를 피하려 기체를 희박하게 혼합시키는 정밀제어 연구가 이어진다. 2020년 독일의 보쉬와 오스트리아의 그라츠 대학 팀, 일본의 산업기술총합연구소와 가와사키 중공업 팀 등. #
• 대한민국은 수소 엔진을 드론-비행체에 적용하려는 쪽으로 접근해 왔다. 2015년 한국항공우주연구원의 무인기에 적용시키려는 연구 #, 2021년 한국기계연구원의 액체수소를 직접 이용하는 엔진 연구 등. #

4.3.4. 2021년

• 일본의 토요타가 토요타 코롤라에 수소 엔진을 적용하여 '후지 레이스'에 참석했다. BMW의 마지막 모델이 6리터 12기통이었는데, 토요타가 이를 통해 1.6리터 3기통까지 추격했음을 보였다. 하지만 미국 아르곤연구소는 토요타의 이 모델이 수소 50L로 100km를 가는 저효율 기관이라고 했다.[18][19] # 토요타가 토요타 야리스에도 동일 엔진을 적용하여 선보였는데 엔진의 기술적 변화는 없다. #
• 일본의 가와사키 중공업은 얀마, 재팬 엔진이 선박용 수소 엔진 연합체를 이뤘다. #
• 일본의 마쓰다는 왕년의 로터리 엔진 강자답게, 수소 로터리 엔진 연구를 공개한다. 자동차 매니아 층에서는 2006년 무렵부터 암암리에 흘러 나오던 소식이라고 하나, 언론기사화되고 홈페이지에 올라온건 이 무렵. 로터리 엔진의 최대 단점이 환경 문제라는 걸 생각하면 환영할 만한 소식.[20]

4.3.5. 2022년

• 2월, 일본의 야마하 모터에서 V8 수소 엔진 시제품을 공개했다. 토요타의 의뢰로 5년간 개발했다고 한다. 480마력 수준이며, 독특하게도 V형 엔진이 보통 배기관이 바깥쪽으로 나오는데 반해, 이 엔진은 V각 안쪽으로 매니폴드를 모은 인뱅킹 형태이다. #
• 5월, 미국의 Achates Engines가 여러 기관과 수소 대향 피스톤 엔진 그룹을 결성했다. #
• 6월, 대한민국의 HD현대인프라코어가 2025년 수소 내연기관을 대형 상용차(버스, 트럭, 건설기계)에 상용화 할 계획을 밝혔다. #
• 6월, 중국의 시노트럭-웨이차이파워가 중국 최초로 13L급 수소 내연기관 트럭을 선보였다. #
• 6월, 일본의 토요타는 에네오스와 협업해 액화수소 승용차를 만들 계획을 밝혔다. 엔진을 사용한다. #
• 7월, 일본의 토요타, 이스즈, 히노 자동차 3사가 수소 트럭용 내연기관 개발 계획을 밝혔다. 3사는 이를 위해 CJPT(일본 상용차 합작 기술 주식회사) 합작사를 2021년 3월에 세운 바 있다. #
• 8월, 일본의 토요타가 GR 야리스 H2로 WRC 벨기에 랠리에 참가한다. 이는 지난 6월에 GR 코롤라 H2로 참가한 이후 2번째로 수소를 연료로 사용하여 레이스에 참가하는 것이다. #
• 8월, 대한민국의 HD현대인프라코어가 11리터급 수소 내연기관을 타타대우의 타타대우 맥쎈에 장착해 2024년 출시할 예정을 밝혔다. #
• 9월, 미국의 커민스가 독일의 메르세데스-벤츠의 트럭에 수소 내연기관을 실은 컨셉트카를 선보였다. #
• 12월, 일본의 토요타가 코롤라 크로스에 수소 엔진을 올려 일본 북부에서 테스트한다. ##

4.3.6. 2023년

• 1월
• 일본 토요타가 AE86 트레노를 기반으로 수소 엔진을 올린 컨셉트카를 공개했다. #
• 일본 가와사키는 자사의 전기 오토바이 모델군의 수소 버전 프로토타입을 공개했는데 엔진을 사용한다. #
• 8월, 토요타가 액체수소 엔진의 코롤라로 24시 내구 레이스를 마쳤다.#
• 9월, 한국기계연구원과 현대자동차가 공동으로 누우 하이브리드 엔진을 기반으로 승용 수소 엔진을 개발했다. ##

4.3.7. 2024년

• 4월, 오스트리아 AVL사가 400마력을 내는 2리터 4기통 직접분사형 수소 엔진을 출시했다. 압축비는 14:1에 50% 이상의 열효율 달성으로, 기존 가솔린엔진을 뛰어넘었으며, 연료 전지차/배터리차보다 경제성이 월등해졌다고 주장했다. #

5. 비교

5.1. 천연가스 차량과의 비교

• 화석연료 차량의 끝 - 탄소세 도입 정도를 넘어서 화석연료 자동차가 2025~2040 중에 전면 금지되면 천연가스 자동차의 장단점을 떠나서 생산 자체가 없어질 수 있다. 천연가스 버스는 어차피 친환경차로 대체돼야 하는데 그렇다고 비싼 인프라가 필요한 수소차가 대안은 아니고, 배터리 교체식 전기차가 최적이다.
• 연료로서 수소와 천연가스 - 개질-부생이 아닌 전기 분해를 통한 수소 생산도 늘고 있으며, 수소가 저렴한 국가로부터의 해상운송이 도입되는 등 수소의 가격은 점차 낮아지고 정부 보조금까지 지원된다. 반면 천연가스는 탄소세가 문제. 생산지가 다양한 천연가스 특성상 에너지 안보는 전세계를 적으로 돌리지 않는 한 큰 문제는 안된다.
• 천연가스를 수소로 만드므로 에너지효율이 낮고 비용이 높지 않겠냐는 지적 - 이는 수소가 대량생산될 2023년 전까지 화석연료의 개질-부생에 수소 생산이 의존하기 때문에 나온 지적이다. 하지만 화석 연료 내연 기관 차량의 연비는 낮고, 연료 전지의 효율은 높아서 최종 에너지 효율과 비용은 비슷하다.
• 배기가스 제로 / 달리는 공기청정기 - 온실가스나 배기가스를 만드는 화석연료의 연소와 달리, 수소의 연소 및 연료 전지는 물(수증기)이 생성될 뿐이다. 연료 전지는 산소 사용을 위해 공기를 흡입하며, 미세먼지를 필터링해야 한다. 연료 전지 반응 후 미사용된 공기는 배출한다. 현대 넥쏘의 경우 한 시간당 26.9kg의 공기를 정화하는데, 성인 1명이 1시간당 0.55kg의 공기를 필요로 하므로, 48.9명이 한 시간당 호흡하는 공기량에 해당한다. 또한 이는 타이어-도로마모로 인한 미세먼지를 스스로 정화하며 다니는 효과를 낸다. 35㎍/㎥부터 '미세먼지 나쁨' 예보가 뜨는데, 고속도로는 300m 이내에 350~700㎍/㎥의 미세먼지를 뿜어내곤 한다. 하지만 굳이 5배 비싼 수소버스로 공기정화 같은 걸 할 이유는 없고, 굳이 필요하면 전용의 대형 공기청정기를 곳곳에 설치하는 것이 훨씬 싸고 유지보수도 편하다.

5.2. 전기자동차보다 불리한 점

• 충전
• 연료 가격 - 2022년 한국 기준 화석연료＞수소＞전기다.[21]
• 충전소 및 공급망 건설 - 전기차 충전소는 전기 설치가 가능한 곳이라면 어디든 건설이 가능하다. 대한민국 기준 한국전력공사에 전기차 충전기 설치를 신고하고 별도의 계량기를 달면 누진세도 피하게 해준다.[22] 반면 수소충전소는 주유소처럼 배관 또는 트럭 인프라를 새로 구축해야 해 어려움이 있다. 수소충전소 건설 비용이 20억원 이상으로 전기차 충전소와는 비교할 수 없이 비싸고, 까다로운 안전규정을 충족해야 하는데다 공동주택과 의료시설로부터 50m, 학교와는 200m 이상 거리를 두지 않으면 설치할 수 없어 위치 선정에도 제약이 크다. 배관이 아닌 트럭운반으로 대체할 경우 배관보다 단기적으로 가격이 저렴하겠지만 트럭운반에 의한 에너지손실과 물류 파업으로 인한 공급중단이 있을 수 있다.
• 충전소 회전률 - 수소자동차는 충전시간 자체는 짧으나, 바로 앞 차가 충전하고 간 뒤 충전기의 냉각과 압력 조정으로 대기시간이 필요하다.[23] 이는 곧 수소충전소 사업자의 수익률과 직결되며, 높은 건설 비용과 함께 보급에 걸림돌로 작용한다.
• 충전소 야간이용 - 수소충전기는 LPG 충전기처럼 자격 인력만 다룰 수 있어서 야간 운용이 어렵다. 24시간 기준으로 따지면 수소충전소 당 충전가능한 차량 수는 전기충전소보다 낮게 된다.[24]

• 차량
• 연료 전지와 수소 탱크에 의한 디자인 제한 - 차량의 전고와 디자인에 제약이 크다. 탱크(원통형) 크기가 커질수록 낭비공간도 커진다.[25] 전기자동차의 배터리는 최소단위가 조금 큰 건전지 사이즈이고 가격을 무시한다면 밀도를 더 끌어올릴 수도 있어서 배치가 훨씬 자유롭고 공간확보가 유리하다.
• 적은 배터리 - 연료 전지는 발전기라 전기를 저장하지는 못하므로 회생제동, 하드웨어 보호, 연료 전지 어시스트 등을 이유로 배터리를 설치한다. 전기자동차처럼 배터리만 싣는 것에 비해 배터리의 용량이 작게 되므로, 전기자동차만큼 회생제동을 넉넉하게 할 수 없기 때문에 효율이 더 떨어진다.
• 낮은 최대출력 - 배터리는 수천개의 셀을 직병렬로 구성하므로 용량이 커질수록 방전용량도 비례해서 커진다. 그래서 사이즈에 비해 고성능, 특히 출력전류가 커서 높은 토크, 높은 차량 가속력을 만들기 쉽다. 반면 연료 전지는 근본적으로 발전기이고 산소와 수소를 끌어와서 반응시켜야 하므로 배터리처럼 대전력을 신속히 당겨오기 힘들며, 발열과 전압강하가 심해서 고전류 조건에 취약하다.
• 낮은 출력밀도 - 연료 전지는 같은 부피와 중량의 배터리에 비해 현저히 성능이 떨어진다. 현대 넥쏘는 95kW[26]밖에 되지 않는다. 넥쏘의 크기가 카이런과 비슷하단 것을 생각하면 동급 화석연료 내연기관차 대비 출력이 낮다. 이 부분을 보완하기 위해 배터리를 추가로 달아 135kW 하이브리드처럼 운용하지만, 기본적으로 동력 성능은 영 시원찮은[27] 차량인 셈. 배터리로 가속을 커버한다 하더라도 미리 충전해놨다 사용하는 만큼 오래 지속될 수는 없는 구조. 상용차로 만든다 하더라도 짐을 실은 채 지형 극복이 의외로 쉽지 않을 수 있다. 전기자동차의 경우 리튬이온배터리의 좋은 방전특성 상 차량 밸런싱과 공간을 둘 다 넉넉하게 확보하면서 출력을 크게 높이는 것이 가능하다. 일례로 테슬라의 가장 저렴한 테슬라 모델 3조차 250~450마력을 낼 수 있으며, 현대 코나 일렉트릭마저 200마력을 제공한다. 심지어 이 문제는 대형차량으로 갈수록 더욱 심각해서 차량 1대에 연료 전지를 2대 내지 3대씩 올려야 하고 그만큼 경제성과 수송능력을 크게 악화시킨다.
• 복잡한 구조 - 수소차는 연료 전지 냉각수 및 라디에이터, 수소 공급장치 등으로 인해 전기차에 비해 구조가 복잡하다. 복잡한 구조는 정비 비용을 높이고 보다 잦은 정비를 하도록 만든다.
• 충분하지 않은 수명 - 수소차 상용화 연구는 긴 주행거리를 살릴 수 있는 상용차 영역에서 주로 이뤄지고 있지만 짧은 수명이 발목을 잡고 있다. 전기차는 30만 km 이상 운행할 수 있다는 것이 실제 주행 데이터로 검증되어 있지만 수소차는 연료 전지의 수명이 15~20만 km 정도에 불과하다. 연료 전지 이외에 다른 부품도 수소 취성으로 인해 수명이 짧기 때문에 승용차보다 훨씬 긴 수명을 요구하는 상용차의 특성을 고려하면 수소차는 적합하지 않을 수도 있다.
• 큰 냉각계통 - 연료 전지 온도는 약 90도로, 발열량은 많은데 온도는 화석연료 내연기관에 비해 상당히 낮은 점이 발목을 잡아 같은 출력의 내연기관 자동차의 4배 이상의 라디에이터 면적이 필요하다[28]. 제한된 공간에서 공기와 닿는 면적을 넓혀야 하는 설계 난점은 공력설계 및 차량밸런싱에 악영향을 미친다. 라디에이터 그릴이 매우 넓어지는 데에서 오는 디자인의 제한은 덤. 전기자동차의 경우 배터리 및 실내 냉방에 필요한 수준의 라디에이터만 있으면 되어, 흡기구 및 라디에이터를 차량 하부에만 있는 수준으로 만들 수 있다. 공력설계 및 냉각계통 공간/무게에서 내연차에 비해 많은 이득을 얻는다.

5.3. 전기자동차보다 유리한 점

• 차량
• 에너지 밀도 - 수소 탱크의 용량을 키우는 것은 가격과 무게를 크게 늘리지 않지만, 배터리의 용량을 키우는 것은 가격과 무게를 늘린다. 전고체배터리가 나와도 ~400Wh/kg 가량인데, 수소시스템은 탱크와 연료 전지 등을 다 합쳐도 1500Wh/kg 가량이다. 따라서 500kW 이상의 열차, 비행, 선박에서는 배터리가 아닌 수소가 적합하다는 관점이 지배적이고 실제로도 그런 방향으로 많은 사업들이 진행되고 있다.



다만 오해하지 말아야 할 점은 대형차량 또한 수소차에게 상당히 도전적인 분야라는 점이다. 어지간히 대규모가 아니고서야 트럭이나 버스등도 전기차에 비해 성능 측면에서는 생각보다 또이또이한데 왜냐하면 연료 전지의 성능이 너무 떨어져서 충분한 동력성능을 확보하기가 어렵고,[29] 보통 대형차량들은 수송 능력이 중요하다보니 연료소모량에 비해 생각보다 수소 탱크를 충분히 설치할 공간이 부족하기 때문이다. 크기가 2배 커지면 중량은 8배로 증가함을 잊지 말자. 때문에 차량이 대형화 될수록 연료소비량이 세제곱으로 급증하게 되며, 이는 수소차량 입장에서도 매우 큰 압박이다. 게다가 수소 탱크는 원통이나 구형으로 제작되므로 커지면 커질수록 공간 낭비가 더 크고 회생제동을 활용하는 경우엔 필요한 배터리 체급도 확 불어나기 때문에 급격하게 공간 효율이 감소하게 된다.



이는 대표적으로 현대자동차에서 개발한 전기버스인 현대 일렉시티에서 더 명확하게 드러나는데 수소차 버전과 전기차 버전의 스펙을 비교해보면 수소차 쪽이 좌석은 더 적음에도 불구하고 항속거리는 25% 정도의 격차로 승용차 규모에 비해 주행거리 차이가 크게 줄어드는 경향이 있음을 명확히 알 수 있다.



항속거리 격차는 차량이 커질수록 더 줄어서 화물트럭 수준이 되면 수소차 쪽이 출력은 훨씬 떨어지고 항속거리는 거의 비슷비슷해지게 된다. 이는 차량 수준의 규모에서는 연료 전지 시스템의 부피와 복잡도가 생각보다 부담이 상당하고 전문적인 유지보수를 기대할 수 없는 환경이기 때문이다. 테슬라 세미 같은 전기 트레일러가 상용화 될 수 있었던 현실적인 이유는 바로 여기에 있으며, 때문에 차량 규모 수준에서는 막상 제품을 만들어보면 아직까지는 전기차에 비해 그다지 크게 경쟁력이 있다고 보기는 힘들다.



그럼에도 불구하고 대형차량 분야에서 수소차를 밀어주는 이유는 아무래도 대용량 충전 인프라가 오히려 수소 쪽이 더 확보가 쉬워서 그렇다. 수소 충전소는 그냥 충전 용량이 많을 뿐이라 승용차와 똑같은 곳을 쓰면 되지만 전기 충전소가 트럭을 지원하려면 아예 충전장비 자체를 훨씬 고용량으로 교체해야만 한다는 치명적인 문제가 있다. 같은 장비로는 충전이 너무 오래 걸리기 때문이다. 현대 엑시언트가 수소차 버전은 있지만 전기차 버전이 없는 이유 중 하나다. 차량을 만들 수는 있지만 현실적으로 국내에는 대형 전기 화물차를 충전할 시설이 없다. 그나마 버스는 일정한 경로로 다니고 차고지에서 충전하면 되지만 화물차는 언제 어디로 갈지 알 수 없으므로 그런 충전 시스템을 주도적으로 깔아줄 정책이나 기업이 없다면 아직은 경쟁력이 없다.



또한 차량의 중량이 증가할수록 회생제동 효율이 급격하게 줄어들어 순수 전기차의 효율이 급감한다는 점도 크다. 왜냐하면 무거운 차량일수록 주행 중 타이어와 파워트레인에서 발생하는 동력손실이 무척 클 뿐더러 이 동력손실은 차량의 구동 뿐만 아니라 회생제동에도 영향을 주기 때문이다. 쉽게 말해 차량이 무거울수록 회생제동으로 회수할 수 있는 에너지가 커지긴 하는데 그냥 주행하면서 깡으로 손실되는 동력이 그보다 훨씬 빠르게 커지므로 전체 소비에너지에서 회생제동으로 회수되는 에너지의 비중이 확 줄어든다. 전기차의 동력효율에 회생제동이 기여하는 바가 매우 크기 때문에 회생제동 효율이 크게 떨어지면 전기차의 효용성도 떨어진다. 때문에 그만큼 전기차에 비해 수소차가 효과적이게 된다.



체급이 기관차 이상으로 올라가게 되면 성능이 문제가 아니라 더 이상 에너지소모량이 배터리의 에너지 밀도로는 감당이 안되므로 다시 수소연료 전지가 우위에 서게 된다. 마찬가지로 항공기도 기관차 이상으로 막대한 에너지를 쓰는 교통수단이고 회생전력을 활용하기가 매우 어려운데다[30] 보통 폐기되기 전까지 거의 쉬지 않고 운행하므로 충전을 기다릴 시간이 없어서 회전률과 에너지 밀도 문제 때문에 수소연료 전지가 더 각광 받는다. 생각보다 배터리의 무게는 크게 문제가 되지 않는데 왜냐하면 보통 그 이상으로 교통수단의 자체중량이 매우 무겁고 수십톤에 달하는 내연기관 엔진, 그리고 거기서 비롯되는 복잡한 발전 및 변전 시설을 덜어낼 수 있어서 그렇다.

• 충전
• 빠른 충전속도 - 수소충전은 SAE J2601-1 기준 5분[31], 전기충전은 급속 15~30분, 완속 4~8시간까지도 걸린다. 이는 수백대의 차량이 1분1초라도 더 운용돼야 하는 택시-버스-화물차 등 상용차 업체가 수소차를 선호하는 이유가 된다. 테슬라가 전기 세미 트레일러인 테슬라 세미를 공개하면서 트레일러용 초고속 충전기인 메가차저를 설치할 계획이라고 밝히는 등 배터리 충전속도를 꾸준히 개선하고는 있지만 아무래도 트레일러 수준의 큰 차량을 30분 내에 충전하기 위해서는 거의 아파트 1동 수준의 매우 큰 전력을 끌어와야 하므로 이런 대형 충전소 설치를 충분히 하기가 쉽지 않다.


• 긴 주행거리 - 2020년 양산형(6천만원 이하) 기준 수소자동차의 주행거리는 600~800km대 수준으로 기존 가솔린자동차와 비슷한 반면, 전기자동차의 주행거리는 300~400km대 수준이다. 다만 이 격차는 차량이 대형화 될수록 줄어들며 수소차들의 항속거리가 큰 개선이 없는데 비해 전기차들은 꾸준한 추격으로 600km를 넘기는 차량도 속속 나오고 있는 상황이다.

• 내연기관 등 화력 기술과 접목 유리 - 수소는 그 자체로도 연소가 가능한 연료이기 때문에 기존 화력(천연가스)의 보조적인 연료로 사용이 가능하다. 수소를 도시가스에 섞어 공급할 수도 있으며, 수소 항공기, 수소 화력발전소를 만들 수도 있다. 무엇보다도 수소를 사용하는 내연기관 제작이 가능하다는 점이 장점으로 꼽히고 있다. 수소연료 전지나 이차전지의 문제점으로 인해 아직까지는 전기차보다 내연기관이 더 적합한 분야에서는 수소 내연기관이 기존 화석연료 내연기관을 대체하여 사용될 수 있다.

5.4. 전기자동차와의 중립 및 논쟁적 사안

• 충전
• 전기와 수소의 생애 전 주기의 온실가스 배출량, 친환경성, 에너지 효율 비교는 논쟁적인 연구들이 공존한다. 수소 비판 측은 연료와 차량만 보아 수소차는 40%대, 전기차는 80%대의 효율을 가진다고 지적한다. 탄소를 배출하는 수소 생산 및 저장 방식들도 있다. 수소 긍정 측은 에너지 저장 체계로서 90%가 버려지는 재생에너지의 대용량 보관은 수소만 가능하므로 국가와 지구 단위로 보면 효율적이라고 한다.
• 전기자동차의 충전시간이 길다고 하지만, 상용차의 주행거리-근무시간이 2020년대 이후 운전자의 일일근무시간을 충분히 상회한다. 운전자는 무조건 쉬어야 하는데, 이 때 충전을 하면 된다. 전기-수소 상용차의 주행거리증가-충전시간단축은 결국 인간 운전자를 배제한 자율주행에 의한 24시간 운행을 목표하는 것이다. 24시간 자율운행시대에는 충전시간이 짧은 수소차가 유리해질 것이다.
• 둘의 인프라 설치가 중복이다, 한 인프라가 자리잡으면 다른 인프라는 필요없다 등의 주장이 있으나, 전기 승용차는 가정이나 사무실 주차장에 설치된 소형 충전소를 중심으로, 수소 상용차는 충전거점을 차고지에 별도로 두거나 주유소 같은 별도의 충전시설을 드문드문 설치하는 방식으로 분리하면 된다.
• 전기자동차의 주행거리가 짧다고 하지만, 장거리 여행을 떠나는 횟수는 매우 적다. 대부분의 시간은 집-회사-마트 등 항속거리 안쪽으로만 주행하며, 수소충전소와 달리 전기충전기는 주차장에 존재가능하고, 따로 충전시설로 운행할 필요가 없어 충전시간을 절약한다. 장거리 여행시에도 휴식지점마다 충전시설이 준비되어 있으면 되고, 따로 고속충전시설을 들러야 하게 되더라도, 장거리여행이 아닌 날들에 절약한 시간을 손실하는 것으로 볼 수 있다.
• 과장된 수소차의 충전 시간은 수소차의 구매 후 가장 후회가 크게 되는 측면이다. 완충에 걸리는 시간이 5분이라고는 하지만, 압력조절과 결로 제거 등 실제로 걸리는 시간은 20분을 상회하며, 1시간 당 5대가 최대 수준이다. 5분씩이라면 사실 10~12대가 충전되어야 하는데 수소차 타 본 사람이라면 1시간에 10대라는 것은 절대로 말도 안되는 수준이란 것을 알 것이다. 결국 시간이 전기차의 급속 충전과 별 다를 바 없다. 심지어 전기차와 달리 중간에 빼지도 못한다. 현재 주행 거리가 부족해서 100km만 더 가면된다고 했을 때, 전기차는 5분 만 급속 충전 후 다시 출발해서 나머지 주행거리는 집에 도착한 후 주차장에서 충전하는 방식이라면, 수소차는 남은 거리에 상관없이 온전히 20분 충전 시간을 소비해야만 한다. 당연히 대부분 상황에서 앞차 충전 중으로 인한 대기 시간까지 발생하므로 실제 충전시간의 경험은 30분을 훌쩍 넘긴다. 주유소의 경우 대부분 대기가 없는 경우가 많고, 있다고 해도 그 대기시간만 걸릴 뿐, 주유하는 시간 5분이 정말로 전부기 때문에 이런 문제가 없다.
• 최종적인 충전 시간에 충전소까지 이동하는 거리를 제외하면 안된다. 수소차에서는 유독 휘발유처럼 빠른 충전 시간에만 혹해서 충전소까지의 이동 거리를 생각 안하는 경우가 있다. 물론 거주지 옆에 바로 수소차 충전소가 있다면 상관이 없겠으나 문제는 수소차 충전소가 2024년 현재에도 매우 부족한 실정이며, 대부분 거주지와 큰 거리 차이가 있다. 내연기관차의 경우 여전히 압도적으로 많고 거주지와도 그리 멀지 않은 위치 내 주유소가 위치할 확률이 높아서 단점이 되지 않는다. 전기차의 경우는 진입 장벽이 낮은 설비 건설 난이도로 인해 주유소보다 훨씬 많은 전기차 충전소로 상쇄한다.[32] 또는 전기차의 충전소가 아파트 내 위치할 경우 주차와 충전을 한 번에 해결한다. 설치가 쉽다보니 아파트 입주민 회의에서 전기차 사용자가 많으면 단지내 전기차 충전소를 만드는 것 조차 간단하다. 반면 수소차의 경우 설비 난이도가 높아서 설립이 지지부진한데다, 부지 선정도 쉽지 않아 대부분 거주지와 큰 거리차이가 있다. 결국 충전소까지의 이동 거리를 생각해야 하는 경우는 수소차 밖에 없다.

• 차량
• 전기자동차는 짧은 주행거리 낮은 가격, 수소자동차는 긴 주행거리 높은 가격으로 판매한다. 동 제원으로 출시하지 않고 시장도 다르므로 무엇이 싸고 비싸다라고 하기 어렵다.
• "배터리는 차량 외에도 여러 곳에 쓰인다"나 "연료 전지는 차량 외에도 여러 곳에 쓰인다"는 말은 같은 말이다. 둘 다 규모의 경제를 갖출 수 있고, 범용성과 확장성이 있다.
• 수소차도 배터리를 사용한다. 수소 비판 측은 회생제동과 순간출력도 낮고 복잡성만 높였다고 비판한다. 수소 옹호 측은 고중량, 고출력, 장거리 상용차의 보완 연료로서 배터리의 생산량을 줄이는 수단으로 보아 지지한다.
• 배터리의 제작에 희토류가 사용되며, 수소연료 전지의 제작 역시 촉매 원료로 팔라듐, 백금, 세륨 등이 쓰인다. 따라서 배터리와 연료 전지 모두 희토류 사용을 줄이거나 대체하려는 연구가 진행된다. 하지만 촉매를 줄이면 차량의 수명도 줄어들 수 있다.
• 수소 탱크의 안전성은 가솔린 자동차보다도 안전하다고 국제인증이 났으므로 논외. 배터리는 쇼트로 인한 화재 및 전체 스택이 발화해야 꺼진다는 문제가 있으나, 수소자동차도 전기자동차 수준은 아니지만 소형 이차전지를 소량 탑재하기 때문에 어느정도 문제를 공유한다.

6. 전망

6.1. 수소차와 전기차의 공존 전망

• 국제에너지기구(IEA), 맥킨지, 블룸버그, 마켓앤마켓, 대한민국 정부 등은 2030년 이후에도 수소차와 전기차는 공존하는 것으로 전망하고 있다.
• 2019년 대한민국 정부는 "배터리는 소형인 전동기~승용차~선박, 수소는 대형인 상용차~수소 열차~수소비행기~수소선박에 적합하다"고 보았다. 미래자동차 정책위키

6.2. 수소차의 가격 전망

• 미국 에너지부, 한국자동차산업연구소, SK증권, 삼성증권은 원가의 40%가 3대부품(스택, 운전장치, 수소 탱크)에 달려 있으며, 스택 원가의 30%가 양극판, 18%가 촉매도포 등으로 분석했다. #
• KTB투자증권은 시스템(차량) 수가 늘어남에 따라 50 $/kWnet 가량에 수렴할 것으로 분석했다. #

• 현대, 토요타, 혼다의 수소 승용차는 한국에서 6천만원, 미국에서 5만달러 가량으로, 내연기관자동차 가격의 1.5~2배에 달한다.
• 일본 NEDO(신에너지종합개발기구)는 수소자동차와 하이브리드 자동차의 가격차이를 현재 3천만원 수준에서 2025년까지 700만원으로 축소할 수 있다고 보았다.

6.3. SOFC 연료 전지 사용 검토

• 찬성 측
• 섭씨 700도의 고온으로 작동해 승용차 크기 실용화는 어려울지 몰라도, 어차피 '소형-승용은 전기차, 대형-상용은 수소차'가 되어가므로 도입을 검토할 만 하다. 고온을 장시간 견디는 재료를 쓰며 원가가 올라가지만, 백금 등의 고가 촉매를 사용하지 않아 원가가 저렴하다. 2020년 기준 kW당 800~1,000달러 수준.
• 예열시간이 길 것이므로, 자주 켜고 끄는 승용차엔 부적합하다. 따라서 연료 전지는 꾸준히 발전하고, 배터리에 계속 축전시켜서 작동케 하면 된다. 장기간 운행하는 트럭 또는 규칙적인 운전이 보장된 열차 등에 도입할 수 있다.

• 반대 측
• 천연가스의 탄소(C)가 산화되면 일산화탄소(CO)가 만들어져, 연료 전지의 수명 및 안정성에 지대한 악영향을 미친다. 이를 CO Poisioning이라고 부른다. 괜히 연료 전지들이 순수소를 사용하는 것이 아니다. 이론적으로 CO를 사용할 수는 있지만, 수소에 비해 반응이 느려 Activation loss를 증가시켜 출력전압에 손실도 온다. 이 때문에 현재 SOFC 발전소들도 도시가스(천연가스)를 바로 쓰지 않고, 개질하여 순수소로 사용한다.
• 무엇보다 고온 SOFC의 효율이 저온 PEMFC의 효율과 비슷하거나 더 낮다. 따라서 그냥 PEMFC를 쓰지, 고온을 필요로 하는 SOFC를 차량에 도입할 이유가 없다.

• 천연가스를 연료통에 보관하고, 수소화장치를 달아서 수소로 만든 뒤 수소 연료 전지를 이용하자는 방안
• 반박: 그냥 수소 연료통을 보관하지, 수소보다 위험한 기체인 천연가스를 보관하고[33], 또 수소화장치까지 달 이유가 없다.

7. 관련 문서

• 수소
• 수소경제
• 수소 열차
• 수소비행기
• 수소선박