수소 연료차는 수소를 엔진에서 직접 연소해 생기는 열로 모터를 구동하는 것이다. 그렇지만 열을 역학 에너지로 전환하려다 보면 효율이 낮아지는 문제가 해결되지 않았다. 그래서 ‘수소+산소’로 전기를 만드는 ‘연료 전지’를 자동차에 탑재하는 쪽으로 개발이 진척된 것이다.

수소 전기차의 핵심 부품은 연료 전지 스택이다. 연료 전지를 여럿 묶어 자동차를 움직일 정도의 충분한 전기를 생산하도록 만든 부품이다. 연료 전지 스택과 수소 공급 장치, 공기 공급 장치, 열 관리 장치 등이 연료 전지 시스템으로 묶여 하나의 소형 발전기처럼 기능하다.

수소 전기차의 구동 방식은 생각보다 복잡하지 않다. 우선 공기를 흡입해야 하는데, 이때 불순물을 제거하는 에어필터로 공기가 여과되기 때문에 수소 전기차는 공기 청정기 같은 역할도 하게 된다고 한다. 그 뒤 수소 탱크에 있던 수소와 산소가 연료전지에서 만나 화학반응을 거친다. 수소(H2)와 산소(O2)가 백금촉매를 거치며 이온으로 분리되고, 분리된 전자가 이동하면서 전기가 발생되는 방식이다. 생산된 전기는 모터를 굴리는 데 쓰고 물은 차 밖으로 배출된다.

반면에 주행 거리와 충전 시간 면에서는 수소전기차가 우위에 있다. 현대 넥소는 수소 용량 6.33㎏을 완충하는 데 3∼5분이 걸리고 609㎞ 주행할 수 있는데, 테슬라 모델 3은 배터리 용량 50㎾h를 20분간 급속 충전해 350㎞를 달릴 수 있다. 차 구매 가격은 한국 정부 보조금과 지자체 보조급을 적용해 현대 넥소는 3300∼3900만   원이고 테슬라 모델 3은 2천만 원대로 예상된다.

정리하면 수소차의 가장 큰 단점은 가격, 전기차는 주행거리 등 성능이라고 볼 수 있다. 

전기차 주행거리는 냉·난방을 사용하면 20∼30% 감소한다고 알려져 있다. 거기다 자율주행 시스템이 상용화되면 전기 소모량은 더 많을 테므로 수소차가 전기차보다 유리해진다. 다만 전기차의 배터리 기술(무게)과 가격이 꾸준히 개선되고 있어 주행거리가 늘어나고 있다. 이미 양산 단계라 규모의 경제도 이뤄지고 있다. 

결국 많이 만들고, 많이 팔아야 가격이 낮아진다는 것이라 ‘양산 체계’ 구축에 속도를 내어야 한다.  앞으로 2025년까지 수소차 10만 대의 양산 체계를 갖춰 현재의 반값이 3천만 원대의 수소차를 구매할 수 있게 한다고 했다. 이론적으로 아주 불가능한 시나리오는 아닌 셈이다.

다만 연료인 수소 가격 하락과 안정적인 공급망도 뒷받침돼야 한다. 전기를 이용해 수소를 구하고, 그 수소로 전기를 만들어 모터를 굴리는 두 번의 변환 과정에서 생기는 에너지 손실의 문제가 있다. 

엘론 머스크 테슬라 최고경영자는 에너지 손실 문제를 지적하며 “수소 전기차는 엄청나게 멍청하다”라고 말하기도 했다. 더욱이 한국 산업부에 따르면 한국 내에서 생산되는 부생수소(석유화학 공정에서 생기는 수소, 2016년 기준 164만 톤 생산)의 상당 부분을 정유화학사들이 다시 원료로 사용하고 수소차로 쓸 규모는 약 5만  톤(25만 대 1년 치)에 불과한 등 수소 공급이 원활한 것도 아니다.

앞으로 초기에는 부생수소와 추출 수소를 늘리는 방식으로 가다가 향후 신재생에너지가 확충되면 남는 전기로 물을 전기 분해해서 수소를 얻거나 해외 거점 수소 생산기지에서 대량의 수소를 수입할 계획이다. 

기술이 발달함에 따라 점점 전기 및 수소 동력으로 가는 친환경, 그리고 자동 주행 자동차 등이 발달하고 있다. 동시에 공유 경제의 개념으로 우버 등 공유 자동차 등이 널리 퍼지고 있다.