최근 기후변화와 관련하여 전 세계적으로 탄소중립이라는 목표가 수립되면서 수소가 더욱 각광받게 되었다. 연소 시 이산화탄소를 배출하는 현재의 주 연료인 화석연료를 대체할 에너지원으로 태양광, 풍력 등의 재생에너지가 집중 조명되면서 그 단점인 간헐성(Intermittency)을 보완할 수단으로 수소가 부상하게 된 것이다. 태양광이나 풍력은 날씨에 영향을 받아 일정한 발전출력을 유지하기가 어렵다. 그래서 한낮에 태양광발전으로 전력이 여유 있을 때나 바람이 많이 불어 풍력발전으로 전력이 여유 있을 때 이 전력으로 물을 전기분해하여 수소를 만들고(Power to Gas, P2G) 이 수소를 자동차, 발전, 제철 등에 이용하는 방법이 현재 전 세계적으로 개발되고 있다. 수소는 구성이 가장 간단한 원소이며, 수소 원자는 양성자와 중성자를 각각 하나씩 갖고 있다. 또한 태양과 같은 별(항성)들도 대부분 수소로 이루어져 있을 만큼 우주에서도 가장 풍부하게 존재하는 원소다.
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수소경제는 ‘수소를 주요 에너지원의 하나로 사용하는 경제 및 산업 구조’라고 정의할 수 있다. 수소경제의 목표는 수소를 주력 에너지원으로 활용하여 석유, 석탄, 천연가스와 같은 기존의 화석연료 기반 에너지 공급 구조에서 벗어나 에너지 산업과 시장에 근본적인 변화를 만들고, 나아가 수소의 공급 사슬을 구축하는 과정에서 새로운 성장 기회를 발굴하여 경제 성장을 도모하는 것이다. 수소경제는 기후 위기에 직면하면서 등장한 새로운 개념이 아니며, 이미 1970년대부터 탄소경제(Carbon Economy)를 대체하기 위한 대안으로 구상이 시작되었다. 우리나라도 2005년에 ‘친환경 수소경제 구현을 위한 마스터플랜’을 수립한 바 있으며, 당시에 작성한 기관별 역할과 추진 일정은 다음 그림과 같다. 이와 같이 우리 정부는 이미 2005년에 수소경제 추진을 위한 특별법 제정과 예산 확보, 산업화 등의 계획을 마련했다. --- p.63

탄소중립은 곧 에너지 대전환이라 할 수 있다. 2018년 기준, 전 세계 온실가스 배출량인 약 460억 톤(CO2eq) 중 에너지 부분 배출 비중이 75%에 이를 만큼 절대적이기 때문이다. 이산화탄소 배출이 많은 탄화수소 자원에 대한 의존도를 낮추고, 그 자리를 태양광과 풍력 등 재생에너지가 대체한다는 것이 전 세계적 흐름이다. 그러나 재생에너지는 친환경적이며 무한한 자원이라는 장점만큼이나 간헐성으로 인한 단점도 뚜렷하다. 수소는 이러한 재생에너지의 간헐성 문제를 해결할 수 있는 저장성과 에너지 유통수단으로서 수송성이라는 장점을 가진다. 세계 각국이 탄소중립 선언과 함께 수소경제를 대비하는 이유이다. 2017년 1월 17일, 다보스 포럼에서 수소를 청정에너지로 사용하는 것을 가속화하고 기후변화를 일으키는 온실가스를 저감하기 위해 수소위원회(Hydrogen Council)가 구성됐다.
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온실가스 감축기술은 크게 에너지 효율 향상, 신재생에너지, CCUS를 포함한 저탄소 연료로의 에너지 전환을 꼽는다. 이 중 CCUS의 비중은 산업·발전·연료 전환 분야에서 13%로 에너지 효율 향상(39%), 신재생에너지(36%) 다음이며, 단일기술로는 가장 높은 비중을 차지한다. 화석연료를 대체하는 신재생에너지 개발이 성숙 단계에 접어들 때까지는 화석연료 사용이 필수적이기에, 2019년 IEA가 발표한 전 세계 에너지 소비구조 예측에 따르면 화석연료에 대한 수요는 여전히 증가할 것으로 전망되며, 이에 따라 CCUS 기술의 개발도 절실한 상황이다. CCUS는 이산화탄소 포집, 수송, 활용, 저장의 4단계로 구분할 수 있다. 발전소 등 대규모 배출원에서 포집한 이산화탄소는 육상으로는 차량 또는 배관망으로, 해상의 경우 이산화탄소 운반선 또는 배관망을 이용하여 수송한다.
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지역적으로 수소의 생산비용에는 상당한 차이가 있으며, 수소 생산에 필요한 변수들도 지속적으로 변화할 것이다. 현재 가장 저렴한 것은 그레이수소이며, 중동에서 생산 시 kg당 약 1달러 정도이다. 그린수소의 경우 수전해를 위한 전력 가격이 10~40달러/MWh일 경우 블루수소, 즉 CCUS와 연계된 천연가스로부터의 수소 생산가격과 비슷해진다고 본다. 2050년 생산된 수소 5억 3천만 톤 가운데 25%가량이 정유공장을 포함하는 산업시설 내에서 생산되고, 나머지는 한 업체가 다른 업체에 판매하기 위해 생산하는 상업수소(Merchant Hydrogen)이다. 2050년에 저탄소 수소의 약 30%는 수소 기반 연료의 형태를 취하는데, 여기에는 암모니아로 전환된 수소와 기타 액체 및 가스와 합성된 수소가 포함된다. 수소 생산의 증가분은 2050년 전체 생산량의 60%를 차지하는 수전해에서 나올 것으로 예상된다.