수소 활용 분야 총정리 - 수소는 어디에 어떻게 쓰일까요? (2026)
안녕하세요, 음이온 교환막(AEM) 수전해 기술로 청정수소 생산 단가를 낮추고 있는 HydroXpand입니다.
오늘은 수소 활용 분야를 자동차부터 비료, 플라스틱, 철강, 선박까지 훑으면서 각각 어떤 원리로 쓰이고 어떤 기업이 실제로 쓰고 있는지를 정리합니다.
수소를 앞으로 쓰게 될 미래 연료로 아시는 분이 많지만 수소는 이미 우리가 매일 쓰는 물건 속에 들어와 있습니다. 밥상에 오르는 쌀을 키운 비료도 손에 쥔 플라스틱도 수소 없이는 만들어지지 않습니다.
다만 그 수소는 대부분 천연가스나 석탄에서 뽑아내기 때문에 만드는 과정에서 이산화탄소가 나옵니다. HydroXpand는 이 수소를 이산화탄소 없이 만드는 일을 하고 있습니다. 이번 글에서는 많은 분들이 궁금해하시는 수소 활용 분야를 하나씩 살펴보겠습니다.
수소 활용 분야, 핵심만 먼저
수소 활용 분야는 여러가지가 있지만 원리는 하나입니다.
수소는 산소와 결합해 물이 되면서 원래 물질에서 산소를 떨어뜨리거나, 다른 물질과 결합해 새 물질이 됩니다. 모든 용도가 이 두 가지에서 나옵니다.
세계에서 쓰이는 수소는 자동차보다 공장에서 훨씬 많이 소비됩니다. 비료와 플라스틱 원료가 그 절반가량을 차지합니다.
수소차는 수소를 태우는 차가 아니라 수소로 전기를 만들어 모터를 돌리는 전기차입니다.
볼보는 수소로 만든 철로 세계 최초의 화석연료 제로 차량을 만들었고, 포스코도 같은 방식을 개발하고 있습니다.
해운은 수소로 만든 연료를 쓰는 배를 이미 띄웠지만 정작 그 연료를 구하지 못해 기존 연료를 쓰고 있습니다.
어느 분야든 막혀 있는 지점은 같습니다. 이산화탄소 없이 만든 수소를 얼마에 공급할 수 있느냐로 모입니다.
수소차부터 - 가장 잘 알려진 수소 활용 분야
수소 하면 대부분 수소차를 떠올립니다. 그런데 수소차의 작동 방식은 알려진 것과 다릅니다.
수소차는 수소를 태워 엔진을 돌리는 차가 아닙니다. 차 안에 연료전지라는 장치가 들어 있어서 수소와 공기 중 산소를 반응시켜 전기를 만들고 그 전기로 모터를 돌립니다. 배터리 대신 수소통을 실은 전기차에 가깝습니다. 배기구에서 나오는 것도 매연이 아니라 물입니다.
세계적으로는 승용차보다 트럭과 버스가 중심으로 옮겨가고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)는 수소차 누적 대수가 2025년 약 13만 대에 이르렀고 중국의 트럭 판매와 한국의 승용차 판매 회복이 함께 작용했다고 봅니다. 2030년에는 누적 대수가 약 3배로 늘면서 트럭이 수소 사용량의 약 60퍼센트, 버스가 약 30퍼센트를 차지할 것으로 전망합니다.
국내에서는 2025년 11월 기준 수소차 4만 4천여 대가 보급됐고 그중 버스가 2천여 대입니다.
다만 수소차는 세계 수소 소비량에서 아주 작은 부분을 차지합니다. 수소가 훨씬 많이 쓰이는 곳은 따로 있습니다.
수소 활용 분야를 관통하는 원리는 두 가지입니다
수소가 쓰이는 곳을 나열하면 자동차, 제철소, 비료 공장, 정유 공장, 반도체 공장까지 이어집니다. 서로 관계없어 보이지만 원리는 두 가지뿐입니다.
첫째, 수소는 산소와 결합해 물이 됩니다. 산소가 붙어 있는 물질에 수소를 넣으면 산소가 수소 쪽으로 옮겨가 물이 되고, 원래 물질에서는 산소가 떨어져 나옵니다. 자연에서 캐낸 철광석은 철이 산소와 붙어 있는 상태인데, 여기서 산소를 떼어내야 비로소 쇳물이 됩니다. 금속을 고온에서 가공할 때 표면에 산소가 달라붙지 못하게 막는 것도 같은 원리입니다.
수소는 산소 말고 다른 것도 떼어냅니다. 땅에서 퍼 올린 원유에는 황 성분이 섞여 있는데, 그대로 태우면 매연과 미세먼지의 원인이 되는 물질이 나옵니다. 그래서 정유 공장에서는 수소를 넣어 황을 붙여 떼어낸 뒤 경유나 휘발유를 만듭니다.
둘째, 수소는 다른 물질과 결합해 새 물질이 됩니다. 이때 수소는 빠져나가지 않고 제품 안에 그대로 남습니다. 질소와 결합하면 암모니아가 되어 비료의 원료가 되고, 일산화탄소와 결합하면 메탄올이 되어 플라스틱의 원료가 됩니다.
이 두 가지만 알면 처음 보는 공장에서도 수소가 왜 필요한지 짐작할 수 있습니다.
산업 분야 수소 활용 - 비료와 플라스틱의 원료
세계에서 쓰이는 수소는 대부분 공장에서 소비됩니다. IEA에 따르면 2025년 세계 수소 수요는 1억 톤을 넘어섰고 그중 암모니아와 메탄올 두 품목만으로 약 절반이 설명됩니다.
이 두 품목이 무엇이 되는지를 보면 체감이 달라집니다.
암모니아는 수소와 질소를 결합해 만들며 질소비료의 원료가 됩니다. 농사에 쓰이는 비료가 여기서 나옵니다. 메탄올은 플라스틱과 각종 화학제품의 원료가 되어 페트병부터 도료, 접착제까지 이어집니다. 정유 공장에서는 앞서 본 것처럼 원유의 황을 수소로 떼어낸 뒤 경유와 휘발유를 만듭니다.
이 세 곳에서는 이미 수소를 쓰고 있습니다. 그래서 새 설비를 짓거나 수요를 새로 만들 필요 없이 쓰던 수소를 이산화탄소 없이 만든 수소로 바꾸기만 하면 됩니다. 청정수소 도입이 이 분야에서 가장 먼저 일어나고 있는 배경입니다.
공장 현장에서의 수소 활용 - 반도체·유리·금속·식품
대형 공장만 수소를 쓰는 것은 아닙니다. 제품의 재료가 아니라 만드는 과정에 필요한 가스로 수소를 쓰는 현장이 넓게 퍼져 있습니다. 산업용 가스를 공급하는 업체의 기술자료를 보면 대표적인 자리는 다음과 같습니다.
반도체를 만드는 공정에서 수소를 씁니다.
금속 산업에서는 금속 산화물을 환원하고 고온 가공에서 표면이 산화되지 않도록 수소를 씁니다.
창문이나 화면에 쓰이는 판유리를 만들 때 질소와 수소를 섞어 넣어 남은 산소를 걷어냅니다. 산화와 유리 결함을 막기 위해서입니다.
식품·화학·제약에서는 유지와 지방에 수소를 더해 성질을 바꾸고 보존 기간을 늘립니다. 마가린이나 쇼트닝이 이 공정에서 나옵니다.
이런 현장은 제철소만큼 많은 양을 쓰지는 않지만 공정이 돌아가는 내내 수소가 필요합니다. 그래서 통에 담아 배달받기도 하지만, 공장 안에 설비를 두고 필요한 만큼 직접 만들어 쓰는 방식도 함께 쓰입니다.
수소를 쓰는 현장이 이렇게 넓다는 사실은 청정수소로 가는 길이 대형 공장 하나뿐이 아니라는 뜻이기도 합니다.
철강 분야 수소 활용 - 볼보 트럭은 수소로 만든 철로 제작됐습니다
철강은 수소가 석탄을 대체하는 분야입니다. 앞서 본 것처럼 철광석은 철이 산소와 붙어 있는 상태라 산소를 떼어내야 쇳물이 됩니다. 지금은 이 일을 석탄이 맡고 있어서 그 과정에서 이산화탄소가 나옵니다. 이 자리를 수소가 대신하면 나오는 물질이 물로 바뀝니다.
이미 실물이 나왔습니다. 스웨덴 철강사 SSAB는 석탄 대신 수소로 철광석에서 산소를 떼어내는 HYBRIT 기술로 철강을 만들고 있습니다. 볼보 그룹은 이 철강으로 세계 최초의 화석연료 제로 차량을 공개했습니다. 광산과 채석장에서 쓰는 화물트럭입니다. SSAB는 볼보 외에도 알파라발, 메르세데스-벤츠, 카고텍과 공동 프로젝트를 진행하고 있습니다.
국내에서는 포스코가 HyREX라는 독자 기술을 개발하고 있습니다. 이미 상업 운전 중인 파이넥스(FINEX) 공정을 기반으로 해서 철광석을 덩어리로 가공하지 않고 가루 상태 그대로 쓸 수 있다는 점이 해외 방식과 다릅니다. 2024년 4월 포항제철소에 시험 설비를 세워 첫 쇳물을 뽑는 데 성공했고 연산 30만 톤 규모의 실증 공장 건설을 추진하며 2030년 기술 개발 완료를 목표로 하고 있습니다.
수소로 만든 철이 이미 트럭이 되어 운행되고 있다는 점이 이 분야의 현재 위치를 보여줍니다.
발전·해운·항공 분야 수소 활용 - 지어놓고 연료를 못 구하는 단계
이 세 분야는 수소가 쓰일 곳으로 일찍부터 지목됐지만 진척이 가장 느립니다. 그 이유를 해운이 가장 선명하게 보여줍니다.
수소는 부피가 커서 배에 그대로 싣기 어렵습니다. 그래서 메탄올이나 암모니아 같은 액체로 바꿔 실어 나릅니다. 이 가운데 e메탄올은 재생에너지 전기로 물을 분해해 얻은 수소에 공장에서 붙잡아둔 이산화탄소를 결합해 만듭니다. 결국 메탄올로 가는 배는 사실상 수소로 가는 배인 셈입니다.
배는 이미 떠 있습니다. 2023년 하반기 세계 최초의 메탄올 추진 컨테이너선이 운항을 시작했고, 이후 머스크와 HMM을 비롯한 선사들이 메탄올 선박을 잇달아 투입했습니다. 문제는 연료입니다. 2025년 중반 기준으로 e메탄올 가격은 기존 선박 연료의 세 배를 넘고 공급도 부족해서, 가장 많은 메탄올 선박을 갖춘 머스크조차 대부분의 친환경 선단에 기존 연료를 넣고 있다고 밝혔습니다.
발전과 항공도 구조가 같습니다. IEA는 발전 부문의 진척이 더디고 일본과 한국에 집중돼 있다고 평가하며 항공에서는 유럽의 의무 규정만이 도입을 밀고 있으나 확정 구매계약이 드물어 생산 설비 투자가 뒤처져 있다고 봅니다.
설비를 만들 기술은 이미 있지만 없는 것은 감당할 만한 가격의 청정수소입니다.
수소 활용 확대의 공통 조건은 생산 단가입니다
분야를 훑고 나면 조건은 하나로 모입니다. 철강이든 해운이든 발전이든, 기술이 없어서 멈춘 곳은 없습니다. 살 만한 가격의 청정수소가 없어서 멈춰 있습니다. 배를 지어놓고 기존 연료를 넣는 상황이 그 증거입니다.
여기서 말하는 청정수소는 만드는 과정에서 이산화탄소를 내지 않은 수소를 뜻합니다. 지금 세계에서 쓰이는 수소는 대부분 천연가스나 석탄에서 뽑아내기 때문에 수소를 쓴다고 해서 곧바로 탄소가 줄어들지는 않습니다.
청정수소를 만드는 핵심 기술이 수전해입니다. 수전해는 재생에너지로 만든 전기로 물을 분해해 이산화탄소 없이 수소를 만듭니다. 수전해 설비의 값이 내려가고 전기를 덜 쓰게 될수록 청정수소 단가가 내려가고, 그만큼 각 분야가 전환을 결정할 수 있는 지점에 가까워집니다.
HydroXpand는 음이온 교환막(AEM) 수전해 기술로 청정수소의 생산 단가를 낮추는 문제에 집중하고 있습니다.
마치며
수소가 쓰이는 곳은 넓지만 원리는 두 가지로 압축됩니다.
산소와 결합해 물이 되면서 원래 물질에서 산소를 떨어뜨리거나, 다른 물질과 결합해 새 물질이 됩니다. 그 원리가 비료가 되고 플라스틱이 되고 쇳물이 되고 선박 연료가 됩니다. 각 분야가 지금 서 있는 자리는 다르지만 넘어야 할 문턱은 같습니다. 이산화탄소 없이 만든 수소를 얼마에 공급할 수 있느냐입니다.
HydroXpand는 AEM 수전해 기술로 청정수소의 생산 단가를 낮추는 문제에 집중하고 있습니다. 수전해 기술과 청정수소 전환에 대한 소식을 이어서 받아보고 싶으시다면 블로그 구독을 신청해 주시기 바랍니다.
수소 활용 분야 관련 자주 묻는 질문
Q1. 수소차는 수소를 태워서 달리나요?
아닙니다. 차 안의 연료전지가 수소와 산소를 반응시켜 전기를 만들고 그 전기로 모터를 돌립니다. 배터리 대신 수소통을 실은 전기차에 가까우며 배기구에서는 물이 나옵니다.
Q2. 수소가 비료와 무슨 관계가 있나요?
질소비료의 원료인 암모니아가 수소와 질소를 결합해 만들어집니다. 그래서 수소 공급이 흔들리면 비료 가격에도 영향이 갑니다.
Q3. 큰 공장이 아니어도 수소를 쓰나요?
씁니다. 반도체 제조, 금속 가공, 판유리 생산, 유지 수소 첨가처럼 만드는 과정에 수소가 필요한 현장이 넓게 퍼져 있습니다.
Q4. 수소로 만든 철강이 실제로 팔리고 있나요?
스웨덴 SSAB가 수소로 철광석에서 산소를 떼어내는 HYBRIT 기술로 철강을 만들고 있으며, 볼보 그룹이 이 철강으로 만든 화물트럭을 세계 최초로 공개했습니다. 국내에서는 포스코가 HyREX 기술로 실증 단계를 밟고 있습니다.
Q5. 수소를 쓰면 탄소 배출이 줄어드나요?
수소를 무엇으로 만들었느냐에 달려 있습니다. 지금 쓰이는 수소는 대부분 천연가스나 석탄에서 뽑아내기 때문에 만드는 단계에서 이산화탄소가 나옵니다. 물을 전기분해하는 수전해로 만든 청정수소여야 배출이 실제로 줄어듭니다.