모빌리티를 넘어, 난방과 전기까지 삶의 모든 곳에서 수소가 기본으로 작동하는 곳이 있다. 한국에 지정된 ‘수소도시’들이다. 한국에서 수소를 가장 많이 생산하는 도시 울산, 그리고 수소친화도시로 바람과 태양으로 그린수소를 실험하는 섬 제주. 직접 다녀온 수소도시에서, 수소에너지는 이미 도로를 건너 한 도시의 살림살이 안으로 들어와 있었다.
현대자동차그룹
울산은 국토교통부 지정 수소도시에 해당하나, 제주는 국토교통부 지정 수소도시는 아니다. 본 기사에서 ‘수소도시’라는 용어는 수소를 미래 에너지 전환의 핵심 수단으로 활용하며 관련 생태계를 적극 구축해 나가는 지역을 포괄한 넓은 의미로 쓰였다.
울산
보일러 없이 온수 펑펑? 아파트로 흘러든 수소
남윤중
울산 북구의 ‘탄소제로 아파트’ 뒤편에 위치한 수소열병합발전소 내부 모습. 이곳에서 열과 전기가 사시사철 만들어져 주민들에게 공급되고 있다.
9월 8일 방문한 울산 북구의 한 아파트 단지. 아파트 초입의 ‘탄소제로 아파트’ 입간판이 먼저 기자를 맞았다. “아파트 주민들이 되게 좋아합니다. 보일러가 없거든요.” 단지에서 만난 이종규 울산도시공사 팀장이 웃으며 안내했다.
“보일러가 없지만 온수는 콸콸 쏟아집니다. 현관을 열면 신발장 밑에 보일러 대신 열교환기가 놓여 있어요.” 그가 짚은 열교환기 속 온기의 출처는 아파트 단지 뒤편의 발전시설인 수소열병합발전소. 수소로 전력을 만들고 열을 생산하는 ‘미니 발전소’다.
“수소가 연료전지에 들어가면 물과 전기 에너지, 75℃ 정도의 열이 나옵니다. 그 열을 모아서 아파트로 보내는 거예요.” 주민들은 기존 난방과의 차이를 체감할까. 이 팀장은 “관리비 체감은 확실하다”고 전했다. “난방·급탕 요금은 지역난방공사 제시 금액의 70% 수준이죠.”
수소아파트는 이곳을 시작으로 울산 전역으로 뻗어나갈 예정이다. 지금은 437세대가 이 온기를 나눠 쓰고 있고, 2030년까지 2000세대를 훌쩍 넘는 수소아파트가 들어설 계획이다.
굴뚝산업으로 들어온 청정 연료
수소가 쓰이는 곳은 앞서 소개한 모빌리티, 아파트를 넘어서고 있다. 9월 9일 방문한 현대자동차 울산공장에서는 도시가스 대신 수소를 태워 열을 얻는 버너로 교체하는 작업이 한창이었다. 넥쏘를 만드는 52 도장 공장에 이미 소형 수소버너 설치가 이뤄졌다. 바로 옆 51 도장 공장에서는 중대형 수소버너 설치를 준비 중이었다.
“도장공장에서 오븐 설비는 가장 탄소 배출이 많은 공정 중 하나입니다.” 이용석 현대자동차 도장생기1팀 매니저가 설명했다. 도장은 자동차 겉면을 색칠하는 과정이다. 도장된 자동차 겉면은 열풍으로 건조하는데, 이때 버너로 오븐 챔버를 약 500℃로 가열한다. 이 과정에서 탄소가 다량 배출된다. 즉, 수소버너는 탄소를 내뿜지 않는 방향으로 연료를 전환하는 과정이다.
같은 공장의 전기차 생산 시설에서는 수소지게차 두 대가 철제 팔레트를 바지런히 실어 나른다. “수소지게차는 연료전지가 전기를 계속 생산하는 방식이라, 수소 잔량이 90%일 때나 50%일 때나 수소가 공급되는 한 계속해서 안정적 출력으로 운행이 가능합니다.” 조창현 현대자동차 생산물류계획팀 매니저가 수소지게차에서 내리며 설명했다. 디젤 지게차는 실내에서 쓰기엔 매연과 진동이 문제였다. 전기배터리 지게차는 상대적으로 힘이 부족하다. 수소지게차는 그 빈틈을 메운다.
수소버너와 수소지게차. 서로 다른 설비처럼 보이지만 그 목적은 같다. 생산과 물류 과정에서의 화석연료 사용을 줄여, 제품 생산 전 주기에서의 탄소 배출을 낮추는 것이다. RE100(기업이 사용하는 전력량의 100%를 2050년까지 재생에너지로 조달하겠다는 캠페인) 등 세계적으로 탄소 감축 흐름이 확산하면서, 기업들은 사업장과 공급망 전반의 배출량을 줄여야 하는 과제를 안고 있다. 이에 따라 산업 현장에서는 생산과 물류 과정의 탈탄소화를 위해 수소 활용을 점차 확대하고 있다.
남윤중
현대자동차그룹
현대자동차그룹은 차량 생산 과정에서 탄소를 줄이기 위해 수소 전환을 공장 단위에서 시도하고 있다. 이를 위해 울산의 현대자동차 공장에서는 수소지게차 도입을 비롯해(위), 제조 공정 중 가장 많은 탄소를 배출하는 도장 공정(아래)에서 필수로 쓰이는 기존 버너를 수소버너로 교체하는 작업을 진행하고 있다.
선도 수소도시 울산의 비결, 배관망과 인프라
보일러 없이 아파트가 따뜻해지고, 화석 연료 없이 버너를 사용할 수 있는 비결은 울산 전역으로 퍼지고 있는 ‘수소 배관망’이다. 울산에는 아시아 최대 규모의 석유화학공업단지가 있다. 그리고 이곳의 석유화학 공정에서 부산물로 수소가 만들어진다. ‘부생수소’다.
“울산은 국내에서 가장 많은 수소를 생산하는 도시예요. 연간 97만 t의 수소 생산능력을 갖추고 있고, 이 가운데 14만 7000t이 수소 시장으로 나가죠. 전국 단위에서 보면 전체 수소 생산능력의 약 절반(49.2%), 유통량의 약 62%를 담당합니다.” 9월 9일 만난 이한우 울산테크노파크 단장이 설명했다. 이 부생수소가 배관망을 통해 충전소부터 아파트, 공장까지 곳곳으로 퍼져나간다.
울산에는 이미 200km에 달하는 수소 배관망이 깔려 있다. 서울에서 대전 사이 거리보다도 긴 이 수소 배관망을 모니터링하고 관리하는 곳이 통합운영관리센터다. 이종규 팀장은 “울산 전역에 깔린 수소 배관의 압력, 개별 소비처 사용량, 세대별 난방·온수량을 모두 시각화한다”며 “사고 예방, 피해 예측은 물론, 향후 배관망 확장의 데이터로도 쓸 예정”이라고 전했다.
울산은 앞으로도 수소도시의 뼈대가 될 수소 배관망을 더 촘촘히 채워 넣을 계획이다. “울산의 수소 전환은 새로운 기반을 처음부터 만드는 것이 아니라, 이미 갖춰진 산업 인프라를 도시 전체의 에너지 시스템으로 확장하는 데서 출발합니다.” 김상욱 울산광역시장이 울산의 수소 인프라 계획을 설명했다. 울산시는 2028년까지 북구와 울산 미포국가산업단지 일원에 11.9km의 배관을 추가로 구축할 계획이다.
배관망에서 시작된 변화는 이미 도로 위 숫자로도 나타나고 있다. 2026년 9월 기준 울산에는 수소전기차 약 4000여 대가 다니고, 16개의 충전소가 함께 이 변화를 이끌고 있다. 2030년까지는 수소전기차 약 5600대, 충전소 22개소, 배관망 210km, 연료전지 발전 250MW까지 총체적 규모를 키운다는 목표다. 더불어 경제성, 안전성, 시민의 신뢰를 잡기 위해 울산시는 수소의 생산부터 활용까지 전 과정에 인공지능(AI) 기반 누출 예측과 실시간 모니터링, 원격감시를 도입해 안전관리체계를 고도화하고 있다.
울산이 그리는 다음 단계는 2040년이다. “수소의 생산·저장·운송·활용을 연결하는 에너지 네트워크를 구축할 겁니다. 수소가 교통과 발전, 산업, 주거를 아우르는 울산의 핵심 에너지원으로 자리 잡도록 말이죠. 수소도시 울산은 ‘이미 도래한 미래’입니다.” 김 시장의 표현이다.
울산광역시
김상욱 울산광역시장은 “수소는 더 이상 먼 미래의 에너지가 아니”라며 “우리의 일상과 산업 현장에서 활용되고 있는 현재의 에너지”라고 전했다.
수소 여정의 A to Z, 수소 밸류체인
수소 사회 실현을 위해서는 생산부터 저장과 유통, 활용까지 전 주기를 이루는 인프라가 필요하다.
이 모든 주기에서 ‘수소 전환’을 위한 기술 개발이 이뤄지고 있다. 이를 한눈에 정리했다.
자료: 현대자동차그룹
제주
바람과 바다로 그린수소를 만드는 곳
9월 16일, 제주 함덕 그린수소 충전소로 버스 한 대가 들어왔다. 버스에 충전기가 꽂히자 충전 15분 만에 연료 충전이 끝났다. 충전 시간이 40분 이상은 족히 걸리는 전기차에 비하면 2배 넘게 빠른 충전 속도다. 이곳은 한국 유일 ‘그린수소’ 충전소다.
남윤중
한국 최초 그린수소를 도입한 제주 함덕의 그린수소 충전소. 도내 수소전기버스 20대와 넥쏘를 이곳에서 충전할 수 있다.
그린수소 충전소는 재생에너지로 생산한 수소인 그린수소를 채워 넣는다. “왜 그린수소냐고요? 제주는 바람이 많이 불고 햇빛이 쨍쨍하잖아요.” 현장에서 만난 김형욱 소장은 이렇게 설명했다. “수소 생산을 위한 물 분해에는 전기가 많이 필요한데, 이 전력을 바람과 태양에서 얻는 거죠.”
김 소장의 말처럼 제주도는 높은 재생에너지 보급률을 자랑한다. 2025년 기준, 제주도 재생에너지 발전 비중은 24.3%다. 전국 평균 재생에너지 비중인 10.5%의 두 배를 상회한다. 높은 비중을 바탕으로 제주도는 2035년 탄소중립 달성을 목표로 에너지 전환에 힘쓰고 있다. 그린수소 생태계 구축이 그 일환이다.
현재 제주의 그린수소는 모두 행원의 그린수소 생산 시설에서 만들어진다. 하루 약 400kg 만큼 생산되는 그린수소는 도내 수소전기버스 20대와 넥쏘는 물론, 제주 소방대원의 회복을 돕는 용도로도 활용된다. 이를 확인하기 위해 9월 17일 방문한 소방교육대에는 소방관 회복지원 수소전기버스가 대기 중이었다.
차량 내부로 들어서자 소방대원이 기력을 충전할 수 있도록 편안한 의자와 TV, 음식 조리 시설이 마련돼 있었다. 고영호 제주소방안전본부 소방교는 “회복지원차가 있기 전까지는 근무 현장 바닥에서 쉬는 일이 잦았다”며 “10시간이 넘어가는 장시간 구조 작업을 하는 과정에서 이제는 교대 시간 동안 더 안전하고 효율적으로 재충전을 할 수 있게 됐다”고 말했다.
제주의 그린수소를 만드는 재생에너지의 원천은 바람이다. “실증 단계를 넘어 그린수소 충전소에 실제로 수소를 공급하는 유일한 시설입니다.” 9월 16일, 김용완 제주에너지공사 에너지활성화처 청정수소사업팀 전문관이 수전해 설비를 가리키며 말했다. 바로 옆에서 회전하는 풍력 발전기로 전력을 얻어 물을 산소와 수소로 분해한다. 얻은 수소는 튜브트레일러에 저장해 수소충전소로 보낸다.
제주는 그린수소를 만드는 자연의 힘을 바다에서도 찾고 있다. 같은 날 찾아간 제주 한경면 용수리 해안 인근에는 검은색과 빨간색으로 이루어진 구조물이 바다에 우두커니 떠 있었다. 이곳은 선박해양플랜트연구소(KRISO)가 운영하는 파력발전 실해역 시험장이다.
파력발전소는 파도의 힘으로 전기를 생산하는 시설이다. 파도가 치며 수위가 오르내리면 발전 설비 내부 공기가 압축하거나 팽창한다. 이 공기 흐름으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 원리다. KRISO는 해상풍력과 파력 등 다양한 해양에너지를 수전해를 위한 전력으로 사용하는 방법을 연구하고 있다.
현재 KRISO가 실증 중인 파력발전 시험장은 해저에 구조물이 고정된 형태다. 임창혁 KRISO 친환경해양개발연구본부 제주파력시험장 선임기술원은 “고정식을 넘어 수면에 떠 있는 부유식 생산시설도 개발하고 있다”고 말했다. “먼 바다는 바람이 더 많이, 세게 불어 해상풍력을 활용하기 좋지만, 해저에 구조물을 고정하기 어려우니 부유식 시설이 필요하죠.”
앞으로 해양에너지를 활용한 그린수소의 과제는 바다 환경에 맞춘 설비 개발이다. “염분을 견디는 재료가 중요합니다. 수전해 설비로 수소를 생산하려면 해수 담수화가 필요한데, 담수화 전력을 줄이기 위해 바닷물을 바로 수소로 분해하는 ‘해수전해’ 기술도 연구 중이에요.”
남윤중
제주에서 생산된 그린수소는 소방관 회복지원 수소전기버스의 연료로도 활용되고 있다. 제주 소방대원들은 장시간 구조 작업 시, 교대 시간 동안 소방관 회복지원차에서 휴식하며 재충전을 한다.
그린수소, 에너지 자립을 위한 한 걸음
제주가 그린수소에 주목하게 된 계기는 에너지 자립이다. “2006년 제주 전 지역에서 2시간 반 동안 정전이 발생했습니다. 원인은 육지로부터 전력을 공급받는 해저 송전 케이블에 문제가 생겨서였죠.” 9월 17일 제주특별자치도청에서 만난 이일권 기후에너지정책과 생활에너지팀 팀장은 “2003년 이라크 전쟁으로 인한 유가 상승에 2006년 대규모 정전까지 겹치면서 제주가 에너지 자립에 관심을 가지기 시작했다”고 말했다. 에너지 자립을 위해 제주는 2008년부터 풍력 발전 등 보급을 늘리는 정책을 추진했다.
재생에너지 보급을 늘리다 보니 예기치 못한 문제가 생겼다. 바로 출력 제어다. 출력 제어는 전력을 더 생산할 수 있음에도 전력 수요가 부족할 때 전력망 과부하를 막기 위해 발전소의 가동을 낮추는 조치다. 2023년에는 제주도 내 출력 제어가 연간 181회까지 증가할 정도였다. 재생에너지의 전력 수급 변동성에 대응해 발전량과 소비량을 조절할 수 있는 유연성 자원으로 제주가 찾은 것이 수소였다. 수전해 기술을 활용해 넘치는 재생에너지를 수소로 저장한다는 발상이었다. “생산부터 충전, 활용까지 모두 제주라는 섬 안에서 이뤄집니다. 해외에서도 주목하는 부분이죠.”
제주 그린수소가 해외에서도 관심 받는 이유는 지역의 재생에너지 여건과 에너지 문제를 수소를 통해 하나의 체계로 연결하려는 시도 덕택이다. 이 시도에는 수소가 안전한 에너지라는 사실을 알리는 일도 포함된다. 실제로 기자가 방문한 함덕 충전소에서 수소를 방출하는 모습을 보면서 수소의 안전성을 직접 체감할 수 있었다. 수소 기체 밀도는 일반 대기보다 낮아서 누출되더라도 대기 중으로 재빠르게 확산된다. 혹여나 사고가 발생하더라도 기존의 주유소에 비해 2차 피해 가능성이 낮은 이유다.
이 팀장은 앞으로 그린수소 생태계가 안정적으로 확대되기 위해서 “초기 산업의 경제성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다”고 강조했다.
“현재 재생에너지 전력비와 수전해 설비비 등으로 인해 그린수소의 생산 단가가 상대적으로 높아요. 특히 제주도는 모빌리티를 중심으로 수요가 형성되고 있어서, 초기 시장 형성까지 정부의 지원과 연계한 사업모델을 발굴하면서 그린수소의 생산 단가를 낮춰야 하죠. 민간이 참여할 수 있는 경제성을 확보하는 선순환 구조도 만들어 가야 합니다.”
선박해양플랜트연구소
제주 용수리의 파력발전 시험장. 선박해양플랜트연구소는 파력 등 해양에너지를 활용해 그린수소 생산 등 다양한 연구를 한다.
인천과 울산, 제주가 그리는 수소 사회의 미래
수소도시는 화석 연료 이후의 에너지 시스템을 보여주는 창이 될 수 있다. 인천, 울산과 제주는 그 변화를 엿볼 수 있는 공간이었다. 인천에서는 탄탄하게 구축된 수소 모빌리티를 경험했다. 울산은 산업 시설에서의 막대한 생산량과 배급망을 바탕으로, 수소의 생산과 활용을 연결하며 실질적인 수소 생태계를 구축하고 있었다. 제주는 재생에너지를 이용해 수소를 생산하며 수소 사회가 나아가야 할 이상향을 제시했다.
인천, 울산과 제주의 모습은 각기 달랐지만 공통점이 있었다. 각 지역의 특색을 살려 당면한 문제를 해결하는 동시에, 미래 에너지 사회의 기반을 만들어가고 있다는 점이다. 즉, 앞서 본 인천과 울산의 수소 인프라와 제주의 청정 그린수소가 결합된 사회가 궁극의 수소도시인 셈이다. 김상욱 울산광역시장은 수소도시의 청사진을 묻는 마지막 질문에 이렇게 답했다.
“글로벌 수소도시를 그리는 울산의 목표는 단순히 수소를 많이 생산하는 도시가 되는 게 아닙니다. 깨끗한 수소를 경쟁력 있는 가격으로 공급하고, 안전하게 활용하며, 시민이 안심하고 수소를 이용하는 도시를 만드는 거죠. 기존 부생수소 중심의 산업 기반을 활용하면서 (제주처럼) 그린수소와 저탄소 수소 등 청정수소 생산 기반을 단계적으로 확대할 계획이에요. 이를 통해 한국을 넘어 세계가 주목하는 수소도시를 만들어가겠습니다.”
남윤중
푸른 바닷가에 접한 제주 행원의 그린수소 생산 시설. 풍력 발전으로 얻은 전기로 물을 수소와 산소로 분해해 수소를 생산한다.
