수소경제를 앞당기는 기술, 한계를 넘어 가능성을 설계하다
2025.11.03
🔍 전 세계가 탄소중립 목표를 강화하면서 수소가 차세대 에너지 전략의 중심으로 자리 잡고 있습니다. 저배출 수소 생산이 확대되고 수전해·연료전지 기술이 상용화 단계로 진입하며 수소경제가 본격적으로 움직이고 있습니다.
촉매 기술은 수소 생산 효율과 시스템 안정성을 좌우하는 핵심 요소입니다. 희성촉매는 전극촉매와 MEA 기술을 고도화해 물을 수소로 분리하고, 다시 전기로 활용하는 전 주기에서 성능과 내구성을 높이고 있습니다. 또한 독자적인 귀금속 분산 기술과 일괄생산 시스템을 기반으로 글로벌 수소 밸류체인에서 경쟁력을 강화하고 있으며, 본 글에서는 이러한 기술 혁신과 수소산업의 발전 방향을 함께 살펴봅니다.
탄소중립이 전 세계 산업의 핵심 과제로 자리 잡으며 에너지 전환 방향이 빠르게 바뀌고 있습니다. 석탄과 석유 중심 화석연료 체계가 한계에 달하자 각국은 재생 가능한 에너지로 새로운 산업 생태계를 구축하고 있습니다. 그 중심에는 ‘수소(Hydrogen)’가 있습니다.
수소는 연소 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않아 환경 부담이 없고, 재생에너지로 생산하면 완전한 탄소중립을 실현할 수 있습니다. 또한 전력, 열, 화학 원료 등 다양한 산업에서 활용되며 에너지 전환의 가교 역할을 합니다. 특히 수소는 태양광이나 풍력처럼 발전량이 일정하지 않은 재생에너지의 잉여 전력을 저장할 수 있어 안정적인 전력망 운영과 에너지 안보 확보에도 핵심적인 매개체입니다.
수소산업의 성장, 기술 혁신이 이끄는 새로운 전환점
국제에너지기구(IEA)가 발간한 ‘글로벌 수소 리뷰 2025(Global Hydrogen Review 2025)’에 따르면, 2024년 저배출 수소(Low-Emissions Hydrogen) 생산량은 전년 대비 약 10% 증가했습니다. 또한 IEA는 저배출 수소 생산량이 2025년에는 약 100만 톤 규모에 이를 것으로 전망합니다. 이는 아직 전체 수소 생산량의 1% 미만이지만 수소산업 상업화가 본격적으로 이뤄지고 있음을 보여줍니다.
정책적 불확실성, 인프라 구축 지연 등으로 확산 속도는 더뎌도 기술 혁신과 프로젝트 투자는 꾸준히 늘고 있습니다. 2020년 이후 200건이 넘는 저배출 수소 프로젝트가 최종투자결정(FID)이 완료됐으며 과거 시범사업 수준이던 시장이 점차 상업화 단계로 전환되고 있습니다.
2030년 기준으로 확정(FID 포함) 프로젝트만 연간 약 420만 톤 수준의 저배출 수소 생산이 예상됩니다. 이는 2024년보다 약 5배 늘어난 규모이자 전체 수소 생산량의 4% 수준입니다. 또한 정책 지원과 수요 창출이 함께 이뤄진다면 추가로 약 600만 톤의 생산 잠재력도 확보할 수 있습니다. 반면 발표(Announced) 프로젝트 기준 전망은 3,700만 톤으로 지난해 4,900만 톤 대비 다소 낮아졌습니다. 이는 공급망 불균형과 정책 조정 등 글로벌 시장의 변동성이 반영된 결과입니다.
이처럼 수소산업은 여전히 많은 도전 과제를 안고 있지만 기술 발전과 투자 확대가 시장을 빠르게 변화시키고 있습니다. 결국 수소는 전력과 열, 화학 원료를 잇는 ‘산업형 에너지’로 수소경제는 각국 에너지 전략의 핵심이 될 것입니다.
수소 밸류체인으로 연결되는 산업 생태계
수소경제는 ‘생산(Production) → 저장·운송(Storage & Distribution) → 활용(Utilization)’ 단계가 유기적으로 연결되는 구조입니다. 이를 수소 밸류체인(Hydrogen Value Chain)이라 부릅니다. 수소가 만들어지고 저장되며 이동해 다시 에너지로 활용되는 모든 과정을 하나의 산업 생태계로 보는 개념입니다.
생산 단계에서는 수전해 기술이, 활용 단계에서는 연료전지 기술이 핵심이며, 이 두 기술을 연결하는 중심에는 전극촉매(Electrode Catalyst)가 있습니다. 전극촉매 효율이 곧 수소경제의 효율을 결정합니다.
희성촉매는 전극촉매 기술을 발전시키며 수소 생산부터 활용까지 이어지는 전 주기를 하나로 잇는 기술적 가교 역할을 하고 있습니다.
물에서 수소를 분리하는 기술, 수전해(Water Electrolysis)
수전해는 전기를 이용해 물(H₂O)을 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분리하는 기술입니다. 이 과정에서 양극(Anode)에서는 산소 발생반응(OER, Oxygen Evolution Reaction)이, 음극(Cathode)에서는 수소 발생반응(HER, Hydrogen Evolution Reaction)이 일어납니다. 이 두 반응의 효율이 전체 시스템 성능을 결정하는데, 전극촉매가 활성화 에너지를 낮춰 전기 손실을 줄이고 수소 생산 효율을 높일 수 있습니다.
희성촉매는 IrOx, RuOx, Pt 등 귀금속 촉매의 분산·입도 제어 기술을 통해 내구성과 효율을 동시에 향상시키는 PEM 수전해 전극촉매를 개발하고 있습니다. 독자적 합성 기술로 장시간 운전 환경에서도 성능 저하를 최소화해, 수전해 효율과 내구성을 높이고 그린수소 상용화를 앞당기는 기반이 될 것입니다.
수소로 전기를 만드는 기술, 연료전지(Fuel Cell)
연료전지는 수소와 산소가 전기화학적으로 반응해 전기와 열을 생산하는 장치로 수소 활용 단계의 핵심입니다. 연소 과정이 없기 때문에 탄소를 배출하지 않으며, 발전 효율이 높아 미래 친환경 에너지 시스템에서 중요한 기술입니다.
대표적인 연료전지로는 PEMFC(고분자전해질형), PAFC(인산형), SOFC(고체산화물형) 등이 있습니다. 각 방식은 기동성, 작동 온도, 연료 활용도, 내구성에서 차이를 보이며 적용 분야에 따라 적합한 형태로 선택됩니다. 전극촉매와 MEA(막전극접합체) 설계가 연료전지의 출력 밀도, 수명, 경제성을 좌우해 연료전지의 효율과 산업 확장성을 결정짓습니다.
희성촉매는 Pt/C, PtCo/C 등 합금형 전극촉매 시스템을 자체 설계해 산소 환원 반응(ORR, Oxygen Reduction Reaction) 활성도를 높이는 동시에 귀금속 사용량을 최소화하는 기술을 개발하고 있습니다.
수소 시스템의 심장, MEA(Membrane Electrode Assembly)
수소산업에서 MEA는 연료전지와 수전해 시스템의 핵심 구조체로 전기화학 반응이 실제로 일어나는 심장 역할입니다. 희성촉매는 전극촉매 제조부터 잉크(ink) 분산, 코팅, 적층에 이르는 전 공정을 자체적으로 수행하는 전 과정 일괄생산 체계를 구축했습니다.
이 체계를 통해 품질 편차를 최소화하고 연구개발에서 양산까지 빠르게 전환할 수 있는 구조를 마련했습니다. 이러한 MEA 기술력은 수소 생산과 활용 양측에서 안정적인 성능을 보장합니다.
희성촉매의 기술 경쟁력
희성촉매는 오랜 기간 축적한 귀금속 촉매 설계 경험을 바탕으로 금속 입자 크기와 분포를 균일하게 조정하여 뛰어난 반응성과 재현성을 구현했습니다.
또한 전 공정 자체 수행 체계(In-house System)를 통해 품질 일관성을 확보하고 외부 의존도를 낮춰 공급 안정성을 강화했습니다. 연구개발 단계에서 생산까지의 전 과정이 하나의 통합된 체계 안에서 운영되기 때문에 기술의 완성도와 신뢰성을 모두 확보할 수 있습니다.
더불어 BASF, 현대자동차 등 글로벌 리더들과 협력 네트워크를 통해 기술 혁신을 이어가고 있으며 수소 밸류체인 전반으로 사업을 확장하고 있습니다.
지속가능한 수소사회로 나아가는 길
수소경제는 에너지 패러다임 전환을 넘어 산업 구조 자체를 바꾸는 거대한 변화입니다. 그리고 그 중심에는 ‘촉매’라는 작지만 강한 기술이 있습니다. 희성촉매는 자동차·환경 촉매 분야에서 쌓은 기술력과 연구 역량을 기반으로 수전해·연료전지·MEA 등 수소산업의 핵심 소재 분야로 사업 영역을 넓혀가고 있습니다.
앞으로도 희성촉매는 지속적인 기술 혁신과 글로벌 협력을 통해 수소 생산부터 활용까지 이어지는 전 주기에서 효율과 신뢰성을 높이는 데 앞장서겠습니다. 미래 세대가 깨끗한 에너지를 누릴 수 있는 세상, 그 변화를 가능하게 하는 기업으로서 수소경제의 중심에서 새로운 시대를 열어나가겠습니다.
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