지속가능한 교통수단 전환은 전 세계적 기후위기 대응 전략에서 핵심으로 부상하였다. 내연기관 자동차가 온실가스 배출과 대기오염의 주요 원인으로 지목되면서, 대체 동력으로 전기자동차(EV, Electric Vehicle)와 수소연료전지자동차(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)가 주목받고 있다. 두 기술 모두 탄소중립 사회 실현을 위한 유력한 수단이지만, 에너지 효율성·인프라 구축 비용·환경영향·적합 차량군 등에서 차이를 보인다. 본 글에서 EV와 FCEV의 경쟁적 요소와 보완 가능성을 분석하고, 미래 혼합형 모빌리티 시나리오를 전망하고자 한다.
에너지 효율성 비교
전기차(EV)는 배터리에 저장된 전기를 모터로 직접 전달하는 구조로, Well-to-Wheel(에너지원에서 차량 구동까지) 효율성이 약 70-80%에 이른다. 반면 수소차(FCEV)는 전력으로 수소를 생산·압축·저장 후 연료전지에서 다시 전기로 변환하는 과정을 거쳐야 하므로, 전체 효율은 약 25-35% 수준에 그친다.
즉, 동일한 전력을 사용할 경우 EV가 FCEV보다 에너지 활용 효율성이 두 배 이상 높다고 할 수 있다. 따라서 도심 단거리 운행에서는 전기차가 경제성과 친환경성에서 상대적으로 유리하다. 다만, 장거리 운행에서는 배터리 충전 시간이 길고 에너지 밀도가 낮다는 한계가 있어, 이 경우에는 수소차가 경쟁력을 발휘할 수 있다.
인프라 구축 비용
EV 충전 인프라는 비교적 구축이 용이하다. 기존 전력망을 기반으로 가정용, 공용 충전소 설치가 가능하며, 충전기 단가도 수백만 원에서 수천만 원 수준으로 보급 확산 속도가 빠르다. 2025년 현재, 한국은 약 26만 기 이상의 전기차 충전기를 설치하여 전국망을 갖추어 가는 중이다.
반면 수소 인프라는 구축 난도가 훨씬 크다. 수소 생산·운송·저장·충전 전 과정에서 고압설비와 안전 규제가 필요하며, 충전소 한 기당 설치 비용은 약 30억 원 이상으로 EV 대비 수십 배에 달한다. 또한 수소를 운송하기 위한 전용 파이프라인, 액화 설비, 고압 저장 탱크 등도 필요하다. 이로 인해 수소차 보급은 충전소 인프라의 제약에 크게 의존하고 있다.
환경영향 비교
EV는 주행 시 배출가스가 없지만, 배터리 생산 과정에서 리튬·코발트·니켈 등 희소금속 채굴로 인한 환경·사회적 문제가 발생한다. 또한 전력 생산 과정에서 화석연료 의존도가 높을 경우, 간접 탄소 배출 문제가 제기된다.
수소차는 주행 시에도 오직 수증기만 배출하는 청정 기술로 평가받지만, 현재 보급된 대부분의 수소는 천연가스 개질(SMR, Steam Methane Reforming) 방식으로 생산되고 있어, 온실가스가 발생한다. 재생에너지 기반의 그린수소 전환이 이루어져야만 진정한 의미의 ‘무탄소 이동수단’이 될 수 있다.
따라서 두 기술 모두 완전한 친환경성을 확보하기 위해서는, EV의 경우 재생에너지 전력 비중 확대, FCEV의 경우 그린수소 생산 기술 상용화가 필수적이다.
적합성 분석: 차량 유형별 구분
- 장거리 운송·대형 상용차:
수소차는 짧은 충전 시간(약 5분)과 높은 에너지 밀도 덕분에 장거리 화물차·버스·항만 운송 등에서 효율적이다. 이미 현대자동차의 ‘엑시언트 수소트럭’은 스위스·독일 등 유럽 물류 시장에서 운행되고 있으며, 일본·중국도 수소 버스 보급을 확대 중이다. - 도심 승용차 및 단거리 이동:
전기차는 충전 인프라 접근성이 높고 효율성이 우수하여, 개인 승용차·카셰어링·택시 등 도심형 이동수단으로 적합하다. 특히 주행거리가 짧고 충전 대기 시간이 크게 문제되지 않는 도시 환경에서 강점을 가진다. - 혼합형 시나리오:
EV는 도심 개인 모빌리티와 소형 상용차에, FCEV는 장거리 운송과 대형차에 특화된 역할 분담이 가능하다. 이는 기술적 경쟁이 아니라 상호 보완적 관계로 발전할 수 있는 근거가 된다.
미래 혼합형 모빌리티 시나리오
향후 지속가능 교통 체계는 단일 기술이 아닌 복합형 에너지 모빌리티 시스템으로 발전할 가능성이 크다. 구체적 시나리오는 다음과 같다.
- 재생에너지 기반 EV·FCEV 동시 확산
- 태양광·풍력 전력을 활용한 EV 충전소 보급
- 수전해 기술을 통한 그린수소 대량 생산 및 유통
- V2G(Vehicle-to-Grid)와 H2G(Hydrogen-to-Grid) 융합
- EV 배터리는 전력망 안정화에 기여
- FCEV는 수소를 활용해 전력망 피크 수요 대응
- 탄소중립 물류체계
- 도시권은 EV 택배차·배송 로봇 중심
- 국가 간 장거리 운송은 수소 트럭·선박·항공 중심
- 정책적 유도
- EU는 배터리 규제와 수소 전략을 동시에 추진 중이며,
- 한국은 「수소경제법」과 EV 보급 보조금을 병행하여 양 축을 강화하고 있다.
전기차와 수소차는 상호 보완적 역할 분담을 통해 지속가능 교통체계의 핵심 축을 이룰 가능성이 높다. EV는 고효율성과 인프라 용이성으로 도심형 교통에 적합하며, 수소차는 에너지 밀도와 충전 속도 측면에서 장거리·대형 운송에 강점을 가진다. 궁극적으로는 재생에너지 기반 EV와 그린수소 기반 FCEV가 공존하는 혼합형 모빌리티 체계가 기후위기 대응의 핵심 전략으로 자리 잡을 것이다.