수소도시의 시대가 도래하다
서론
전 세계 산업은 18세기 중반 산업혁명 이후로 급격하게 발전하였다. 이러한 산업발전은 화석연료에 의존하였으며, 이는 기후변화를 야기시키는 중요한 원인이 되었다. 전 세계는 1992년 6월 브라질에서 개최된 유엔환경개발회의에서 160여 개 국가가 협의한 기후변화 협약을 선두로 기후변화 대비 온실가스 저감을 본격적으로 논의하기 시작한 바 있다. 1996년 교토의정서는 1990년 기준으로 이산화탄소 배출량을 5.2% 감소하는 방안에 대해 미국을 제외한 대부분의 선진국이 의결함으로써, 1992년 기후변화 협약에 대한 실행이 시작되었다. 이후 2015년 12월 파리에서 개최된 21차 유엔 기후변화협약에서 195개국은 기후변화에 대응하기 위해 온실가스 배출량을 단계적으로 감축하여 지구 평균온도가 2℃이상 상승하지 않도록 협정을 맺었다.
여기서 미국은 2024년까지 26~28% 절대량 감축을 약속했고, 유럽연합은 2030년까지 절대량 40% 감축, 중국은 2030년까지 국내총생산(GDP) 대비 60~65% 감축, 한국은 2030년의 목표연도 배출전망치 대비(BAU) 37% 감축 목표를 제출한 바 있다. 그러나, 실질적으로 자국 산업의 발전과 대치되는 문제를 필연적으로 가질 수 밖에 없었으며, 이러한 연유로 미국의 트럼프 대통령은 2018년 3월 탈퇴를 선언한 바 있다. 온실가스를 저감하는 것은 기후변화에 대한 근본적인 대책이 될 수 없다.
신재생에너지 개발은 이러한 맥락에서 시작이 된 것으로 이해될 수 있다. 2018년 9월 10일 발표된 DNV GL의 ‘에너지전환 전망’ 보고서1)에 따르면 2050년까지 재생에너지에 지출되는 투자액은 3배 늘어날 것으로 전망된다. 그러나 태양에너지로 대표되는 신재생에너지는 국가의 환경적인 요인에 의해 크게 좌우된다는 점과 비록 현재는 일부국가에서 경제성을 갖춘 것으로 발표되었지만, 대부분의 국가에서 경제적인 문제로 인하여 실용적인 면이 떨어진다. 또한 대부분의 신재생에너지가 단지 전력 형태로만 발생되기 때문에 에너지 저장면에서 효율성이 크게 떨어질 수 밖에 없어 화석연료의 보조적인 수단으로 활용될 수 밖에 없다. 최근 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 에너지 원으로서 수소가 새롭게 조명되고 있다.
수소는 이미 1977년 IEA에서 탈석유시대를 위해 다양한 프로젝트를 추진한바 있으며, 미국의 주도로 수소 경제 진입을 위한 국가 비전을 내걸고, 2003년에 정부간의 국제 조직인 IPHE2)를 출범시키는 등, 수소 관련 기술개발 프로그램을 조직적으로 추진하였으며, 2017년 1월 다보스 포럼에서 13개사가 참여하여 2030년까지 교통연료로서 수소를 100% 대체할 것을 목표로 수소위원회(Hydrogen Council)가 추진되었다.(www.hydrogencouncil.com)
이 외에도 그림 2에 나타난 것처럼 2050년까지 에너지 요구량의 18%를 수소로 대체하는 등의 비전을 제시하였지만, 수소위원회는 기본적인 정책 방향이 교통에 초점이 맞추어져 있어 현재 가장 활발한 수소연료전지를 기반으로 수소자동차 개발에 집중하고 있다. 현재 대부분의 수소경제를 기반으로 하는 수소도시는 수소스테이션과 수소자동차를 중심으로 계획되고 있는데, 이는 수소 활용에 대한 범위가 불명확하고, 경제성 확보가 어렵기 때문이라 할 수 있다.
- DNV-GL, “Energy Transition Outlook 2018” (2018)
- IPHE-국제 수소 연료 전지 파트너십(Partnership for International Hydrogen and Fuel Cells in the Economy, www.iphe.today)은수소 및 연료 전지 관련 기술 개발, 표준화, 정책 기준 및 정보 교환 등을 촉진 하기 위한 국제 협력 체제 구축을 목표로 2003년에 미국을 중심으로 제창, 결성되었다. 2018년 9월 현재, 오스트레일리아, 브라질, 캐나다, 중국, 유럽 위원회, 프랑스, 독일, 아이슬란드, 인도, 이탈리아, 일본, 대한민국, 뉴질랜드, 노르웨이, 러시아, 남아프리카 공화국, 영국, 미국, 오스트리아 등 19개 회원국들이 참여하고 있다.
수소의 생산, 저장
그리고 이송 기술
《표 1》 수소 생산기술의 분류
| 화석연료 이용 | |||
|---|---|---|---|
| 방법 | 원료 | 에너지원 | 기술수준 |
| 수증기 개질 | 천연가스, LPG, 나프타 | 열 | 상용 |
| 이산화탄소 개질 | 천연가스 | 열 | - |
| 부분산화 | 중질유, 석탄 | 열 | 상용 |
| 자열개질 | 천연가스, LPG, 나프타 | 열 | 상용 |
| 직접분해 | 천연가스 | 열 | 상용 |
| 비 화석연료 이용 | |||
|---|---|---|---|
| 방법 | 원료 | 에너지원 | 기술수준 |
| 전기분해 | 물 | 전기 | 상용 |
| 열화학 분해 | 물 | 고온열(원자력, 태양열) | 연구 중 |
| 생물학적 분해 | 물 또는 바이오매스 | 열, 미생물 | 연구 중 |
| 광화학적 분해 | 물 | 태양광 | 연구 중 |
현재 수소는 표1에 나타난 바와 같이 천연가스, 석탄 등의 열 분해와 물 분해 방식으로 생산되고 있으며, 전체 수소생산의 96%가 화석연료를 이용하여 생산된다.(Hydrogen from Renewable Power, IRENA). 현재 기술 수준에서 천연가스 개질과 석탄의 열 분해 등은 2.27 - 3.14 $/kg 내외의 경제성을 갖추고 있으며, 물의 전기분해에 의한 수소 생산이 4.75 - 7.43 $/kg으로 약 3배까지 높은 생산단가를 나타내는 것으로 알려졌다. 현재 많은 국가에서 수소 생산단가를 낮추기 위한 연구개발 중에 있으며, 그 중에서도 네널란드는 2030년까지 1-1.5 €/kg (1.14 - 1.71 $/kg)을 목표로 하고 있다.(Developing the Hydorgen Economy 2018)
화석연료로부터 수소를 생산할 때 단점은 개질을 통한 생산 시 CO 2 가 필연적으로 발생되기 때문에 온실가스 저감이라는 의미가 퇴색될 수 밖에 없다는 것이다. 따라서 청정연료로서 의미를 가지기 위해 반드시 물의 전기분해에 의한 수소 생산이 되어야 하지만, 이 또한 전기가 필요하므로 전기 발생의 소스에 따라서 수소의 성격이 결정된다고 할 수 있다. 이모든 것을 고려할 때 신재생에너지를 이용하는 것은 장기적인 관점에서 필연적이라 할 수 있다.
수소 저장 방식은 크게 압축저장, 액화저장, 기타 소재기반 저장기술로 구분될 수 있다. 표 2는 이것을 요약정리한 것으로 전반적으로 압축저장은 상용화 수준에 있으나, 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있으며, 액화저장은 기술 개발단계에 있어, 경제성 확보가 부족하지만 기술이 완성되면, 향후 장거리 이송 시 잠재적인 경제성 확보가 가능할 것으로 사료된다. 다만, 수소 이송거리가 짧을 경우 수소 액화가 반드시 필요할지는 다양한 측면에서 경제성을 평가할 필요가 있다.
《표 2》 수소 저장방식의 비교
| 압축저장 | ||
|---|---|---|
| 저압탱크 | 부가적인 압력 없이 수소 저장 | 기술의 정립이 우수 낮은 에너지 밀도 |
| 2.77 kg/m3(30-35 bar, 25℃) 3.95-10.9 kg/m3(50-150 bar, 25℃) |
PEM을 통한 생산 압력 0.2-0.8 kWh/kg | |
| 고압탱크 | 고압하에 수소를 저장하며, 압력정도에 따라 cylinder 형과 composite 형으로 구분 | 기술의 정립이 우수 낮은 밀도와 추가 에너지 소요 |
| 23 kg/m3(350 bar, 25℃) | 4.4 kWh/kg | |
| 지하저장 | 지하의 암반 층에 구멍을 뚫어서 저장 | 낮은압력과 저비용으로 많은 부피저장 지형적 요인에 의존 |
| 액화저장 | ||
|---|---|---|
| 극저온 탱크 | -253℃ 조건에서 수소를 압축하여 저장 | 높은 에너지 밀도 기화에 의한 손실이 많음 경제적인 단점 |
| 70.8 kg/m3 (1 bar, -253℃) | 10-13kWh/kg | |
| 저온압축 | 저온과 300bar의 고압에서 저장 | 높은 저장 밀도 기화에 의한 손실이 적음 경제적 단점 |
| 기타저장 | ||
|---|---|---|
| 암모니아 | 수소를 암모니아로 전환하여 저장 | 이미 있는 정립된 기술 높은 수소의 밀도 이론적인 효율성의 제한 전환을 위한 에너지 소요 독성물질 |
| 121 kg/m3(1 bar, -33℃) | 2-3 kWh/kg (단 다시 수소전환시 약 8kWh/kg 소요) | |
수소 운송기술은 가스를 운송하는 튜브 트레일러, 액화 수소 운송 트레일러, 파이프라인 등 크게 3가지 방법으로 구분되며, 전체 운송 기술에 대해서는 전반적으로 효율 개선이 되어야 한다. 현재까지는 소규모 운송시 튜브트레일러가 가장 많이 이용된다. 표 3에 나타난것과 같이 운송거리가 멀수록 액화기술이나 파이프라인 구축이 중요하다. 파이프라인은 특히 대량 운송과 경제성 확보가 가능하기 때문에 향후 수소도시 구축을 위해서는 필연적으로 요구된다. 현재 수소이송을 위한 파이프 라인 중 천연가스와 함께 공급할 경우 FRP를 사용할 수 있으며, 이때 약 0.61$/ton/km의 비용이 소요되는 것으로 예상되어 가장 현실성이 있는 수단으로 고려되고 있다.
《표 3》 수소 운송방법의 비교
| 구분 | 튜브트레일러 | 액화트럭 | 파이프라인 |
|---|---|---|---|
| 운송용량 | 적음 | 중간 | 많음 |
| 운송거리 | 근거리 | 장거리 | 장거리 |
| 에너지손실 | 작음 | 큼 | 작음 |
| 고정비 | 높음 | 중간 | 높음 |
| 변동비 | 높음 | 중간 | 낮음 |
| 개발기간 | 근시일 | 장기적 | 장기적 |
수소도시
수소도시에 대한 명확한 개념은 아직까지 정립되지 못한 상황이나, 일반적으로 화석연료 기반의 산업구조, 혹은 사회 구조를 수소에너지를 기반으로 변화시킨 도시라고 크게 정의할 수 있으며, 도시 내 활용 에너지 및 인프라 변혁이라는 개념으로 이해할 수 있다. 이러한 개념에 따라 도시 사용 에너지원의 일부 혹은 전부를 수소에너지로 대체함으로써 탈 탄소와 미세먼지 문제 해결 등이 가능한 도시로 정립이 될 수 있다. 하지만 현재는 큰 틀에서 수소연료전지를 기반으로 하는 수소에너지 교통을 중심으로 이루어지고 있다. 하지만 그래도 장기적인 관점에서 그림 3에서 보여주는 방향으로 수소도시를 정의하는 것이 바람직할 것이다.
수소도시에 대한 대표적인 사례는 일본, 미국, 유럽이라 할 수 있다. 표 4는 각 국가의 수소 사회에 대한 특징 등을 비교한 것으로 일본은 4차 에너지 기본 프로그램 중 JHFC 프로젝트와 수소 고속도로 프로젝트를 토대로 수소도시를 진행 하였으며, 최종적으로 기타큐슈에 수소 타운을 실증을 한 바 있다. 미국은 캘리포니아에 수소 스테이션을 구축, 유럽은 다양한 신재생에너지와 수소 생산의 결합을 통해 구현하는 것을 목적으로 추진한 바 있다.
《표 4》 일본, 미국, 유럽의 수소도시 구축의 특징
| 일본 | |
|---|---|
| 대표정책 | 4차 에너지 기본계획 2020년 수소사회 진입 |
| 수소생산 | 부생수소 및 해외 수입 |
| 수소운송 |
튜브트레일러 및 파이프라인 미래 : 액화수소 |
| 수소저장 |
대용량 저장소 구축 수소 탱크 활용 |
| 특징 |
수소 충전소 확대 가정용/발전용 포괄적인 산업 추진 |
| 미국 | |
|---|---|
| 대표정책 |
Hydrogen Posture Plan of DOE CaFCP(Califonia FC partnership) |
| 수소생산 |
천연가스 개질/부생수소 풍력 이용 생산 |
| 수소운송 |
천연가스 배관 혼합 튜브 트레일러 |
| 수소저장 |
CNG 충전소 활용 주유소 연계 |
| 특징 | 수소충전소 확대 |
| 유럽 | |
|---|---|
| 대표정책 |
FCH JU 독일: NIP 영국: UK H2 Mobility 프랑스: H2 Mibility |
| 수소생산 | 신재생에너지 활용 수소 생산 |
| 수소운송 |
천연가스 배관 혼합 수소전용 파이프라인 |
| 수소저장 |
열병합 발전소 연계 복합 클러스터 |
| 특징 |
가스그리드 신재생에너지 적극 활용 수소 충전소 확대 |
가. 기타큐슈 수소타운
그림 4는 제철소 부생수소가스를 활용한 수소도시 계획으로 하는 기타큐슈 수소타운의 모식도를 보여주는 것이다. 부생수소를 수소스테이션에 공급하고 인근 가구, 공공시설 등에 파이프라인 공급망을 설치하는 것이 주된 내용이다. 이곳의 핵심은 연료전지를 이용한 수소발전으로 가정용/상업용 연료전지 발전설비의 실증을 위한 설비와 건물용 태양광 발전 및 이차전지 등과 연계한 에너지 시스템을 구축하는 것이었다. 도시 내 수소 공급망을 통한 수소도시의 실증으로는 세계 최초 사례로써 완성도는 높았지만, 경제성 부족으로 인하여 도시 내 에너지 생태계 실현에 대한 한계점이 나타나 도시규모까지 확대되지 못하였다.
나. 미국 캘리포니아 주
미국은 캘리포니아 주를 중심으로 수소연료전지 자동차 및 스테이션 보급에 대한 계획을 추진 중에 있으며, 2018년 7월 기준으로 약 5,000대의 연료전지 자동차가 주 내에 등록되어 있다. 현재 30여 개의 수소 충전소를 이용할 수 있으며, 그림 5에 나타난 바와 같이 2023년까지 약 2,000억을 투자하여, 100기까지 추가 건설할 계획 하에 있다. 최종적으로 이러한 인프라를 바탕으로 2050년까지 자동차의 27%를 수소차로 보급하기 위해 2023년까지 수소연료전지차 6만대를 생산할 계획이다. 하지만 이러한 계획들은 수소도시라기 보다는 수소교통의 실현이라는 차원에서 이해하는 것이 옳을 것으로 사료된다.
다. 유럽의 수소구역 (Hydrogen Territories)
EU Horizon 2020 프로그램의 연구개발 과제 중 하나로 2015년부터 시작된 수소 에너지기반의 사회 구현을 위한 실증적 연구 프로그램이다. 현재, 스코틀랜드의 Orkney에서 BIG HIT(Building Innovative Green Hydrogen Systems in Isolated Territories, https://www.bighit.eu/about/)라는 이름의 프로젝트를 진행 중에 있으며, 섬 지역에 설치된 풍력 발전기와 조력 발전기를 통해서 생산한 전기를 MW 규모의 PEM 수전해 시설을 이용하여 수소를 생산(연간 50 톤 규모)하고 가압한 수소 탱크를 페리선에 싣고 항구에 도착하면 75 kW 규모의 연료전지를 통해서 열과 전기를 지역사회에 공급하고 지역에서 사용 중인 10여 대의 연료전지 자동차에 공급하는 계획으로 추진된다. 그림 6은 수소 구역에 대한 특징을 정리한 것이다.
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기술개발 특징
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《그림 6》 BIG HIT 프로젝트로 구현한 수소 구역
가. 수소 산업 발전 계획
현재 우리나라의 전체 수소에너지 분야 기술수준은 최고기술 보유국(미국) 대비 77.7% 수준이며, 기술격차는 3.9년(연료전지는 3.0년)이이다. 우리나라는 수소사회 진입을 위해 경제성 확보 전략에 초점을 맞추고 있으며, 기반구축-경제성 확보-상용화 등 3단계로 구분하여 추진 예정이며, 전체적인 방향성은 수소충전소와 수소차 위주의 산업 기반구축과 그 이후의 시장창출로 되어 있다.
나. 수소 충전소 및 수소연료전지 자동차
| 년도 | 수소전기차(천대) *( )안은 당해년도 |
수소전기버스(천대) | 충전소/누적(개소) *( )안은 당해년도 |
|---|---|---|---|
| 2018 | 0.9 (0.7) |
39 (18) |
|
| 2019 | 2 (1.1) |
80 (41) |
|
| 2020 | 5 (3) |
130 (50) |
|
| 2021 | 9 (4) |
200 (70) |
|
| 2022 | 15 (5) |
1 | 310 (110) |
| 2030 | 630 | n.a | 520 |
《표 5》 수소전기차/충전소 보급계획(자료: 산업통상자원부. 2018.6)
수소 자동차 분야는 세계 최고 수준으로 2013년 이미 수소자동차를 생산한 바 있으며, 2018년 넥소를 발표하여 기술력을 과시한 바 있다. 이에 비해 수소 자동차는 207대로 일본 대비 7.8%(2,667대), 미국 대비 4.9%(4,215대)로, 아직까지 국내 판매는 부진한 상황이다. 또한 국내 충전소는 12기가 있으며 상업용으로는 7기만 사용 가능하여(나머지 5기는 연구용), 일본대비 12%(고정식 60기, 이동식 40기, 총 100 기) 수준이다. 이러한 인프라의 부족은 수소 자동차 보급이 늦어지는 이유 중 하나로 인식된다. 이에 정부에서는 2022년까지 수소충전소 310기 건설(누적)과 수소연료전지차 1만5천대(2030년까지 63만대) 보급 계획을 발표하였다.(친환경차 보급계획, 2018.06)
다. 울산 수소도시 구축계획
울산시는 부생수소 인프라를 활용한 친환경 도시 조성 사업으로 공동주택, 공공건물에 10kW, 100kW급 수소기반 중앙집중식 연료전지시스템을 구축할 예정이다. 중앙집중식 연료전지를 구축하여 세대별 전기 공급과 열 공급을 통한 에너지 효율 극대화를 계획하고 있으며, 인프라 구축에 1년, 시스템 운영에 5년, 총 6년(2019년 1월부터)에 걸친 계획으로 ICT 기반 통합 에너지 수요관리 및 안전 모니터링 시스템 구축을 통한 운영 등을 주요 골자로 계획 중에 있다. 총 비용은 48.4억으로 SPG산업/케미칼, 울산테크노파크, 한국 에너지관리 공단이 컨소시엄을 구성하였다.
국토부에서는 2018년 12월 단순한 수소교통 설비 구축에서 벗어나 수소에너지를 기반으로 하는 도시 구축을 위한 본격 기획에 착수하였다. 이 기획에서의 수소도시는 한국적 특징을 잘 나타낼 수 있도록 ICT 기술과 수소도시를 융합하고, 구축된 도시가 지속가능할 수 있도록 수소 생태계를 구축하는 방향으로 계획하고 있다.
가. ICT 활용을 통한 도시 내 스마트 에너지 시티 개념 도입
(데이터 기반의 헤드쿼터)
공급자 (생산, 이송 및 저장업체)와 사용자 (일반가정, 공공건물 등)를 양방향으로 연계하여 공급과 수요를 조절하는 빅데이터 기반의 컨트롤 타워를 구축하고, 도시내 수소에너지 흐름에 대한 ICT적 기술연계를 바탕으로 수소 생태계 및 전주기 관리를 위한 수소도시내 구성요소간 전 방향 연계/관리 역할을 부여한다. 이를 통해 최종적으로 수소 사용에 따른 보조금 정책 및 가치사슬 창출을 위한 block chain 구성을 위한 기반 자료로서 활용할 수 있는 DB를 구축한다.
나. 수소 생태계 구축
생산자, 공급자, 사용자 간 수소에너지 네트워크를 통해 도시 내 수소 및 관련 에너지의 순환고리를 구축하고 관련 수소에너지 value를 수치화함으로써 시장창출의 기반을 마련한다. 이를 위해 수소의 흐름체계 모니터링 체계를 구축하고 수소 생산공정, 공급 관망, 이송 수단, 복합스테이션 발전, 수요량 등 도시 내 전체 수소흐름을 ICT 기술을 활용하여 모니터링 함으로써 수소에너지 value chain 확립하고, 수소 Block Chain 내 수치화함으로써 에너지 value를 평가/관리하는 시스템을 구축한다.
다. 리빙랩 및 수소도시 모델 구축
수소 생태계의 구현을 위한 방법론적인 체계구축모델로서 다양한 수소활용 모델을 개발한다.
- (중소형 도시모델) 복합 수소스테이션을 중심으로 수요자 중심의 수소에너지 사용을 위한 탄소저감/CO 2 FREE 등의 복지 도시 모델. 열과 전기의 2가지 에너지로서 수소에너지 흐름을 block chain화하고, 수요자의 니즈를 ICT적 기술에 의해 데이터 기반으로 충족하는 시스템적 체계를 구축
- (공공/대형건물 간 연계 모델) 각 건물의 엘리베이터, 에스컬레이터, 가로등 등 전력공급과 공항 등 전력/냉난방에 대한 수소에너지 공급 시스템 구축. 이를 위한 전용 수소활용 체계를 독립적으로 구축하고, 분산형 소규모 수소 시스템을 구축. 아울러 건물간 연계 구역의 교통수단으로서 수소스테이션과 수소차 활용 모델
- (도시 내 교통체계) 공공 교통수단 위주의 수소스테이션과 공공 수소자동차를 활용하여 교통체계 구축. 도시와 도시를 연결하는 고속도로 내 수소스테이션을 통한 네트워크와 도시 내 수소 거점 스테이션 구축·연결
라. 수소 네트워크 구축
수소의 생산공정, 공급을 위한 관망, 이송 수단, 복합스테이션 발전 등 공급을 위한 관망 체계 구축과 에너지 하이브리드 체계를 구축한다.
- (생산과 이송 네트워크) 해외의 저가 전력을 활용한 수소 생산과 국내 수소 거점 도시간 이송망(수소 선박 등)을 구축함. 도시 자체를 수소 물류도시화 모델로 구축함으로서 국내 수소네트워크 망을 연계
- (도시 간 연계) 수소 물류도시와 수소도시간 연계 망을 구축. 직접 도로망 구축과 도로 내 수소 스테이션을 구축한 육상 이송망 혹은 수소 철도를 통한 철도 이송망을 체계화하고 도시 내 복합 수소스테이션까지 연계할 수 있는 네트워크 구축
- (도시 내부 연계) 복합스테이션과 파이프 이송을 통한 수요자, 공공건물, 교통체계 등에 수소에너지를 연계
마. 수소에너지 사용량 목표
도시 내 사용 에너지의 일정수준이상을 수소에너지를 사용함으로써 수소도시 이미지를 구축하는 전략을 추진한다. 크게 일반 수요자와 수소교통으로 구분될 수 있으며, 일반 수요자는 주택단지 등 기 구축된 도시가스와 혼합사용량 20% 이상을 목표로 하고 복합발전량의 20% 이상을 수소에너지로 대체하는 것을 목표로 추진한다. 수소교통은 도시 내 교통량의 10% 이상을 수소자동차로 대체하기 위해 도심 내 수소 스테이션을 구축하되, 공공버스 정류장 등에 local 수소스테이션을 구축하는 방향으로 진행한다.
결론
현재 국가적으로 추진되고 있는 대부분의 수소에너지 활용은 수소 자동차 및 그 관련 분야로 요약될 수 있다. 수소에너지는 수소 자동차 분야 외에는 경제성 확보가 되지 않아 생산, 저장 그리고 이송에 있어 많은 발전이 요구된다. 모두 알고 있는 것처럼 수소에너지는 최종 산물이 물이고, 다시 물로부터 수소를 얻을 수 있는 선순환 구조를 구축할 수 있으며, 지구온난화, 환경오염 등을 개선할 수 있는 청정에너지원 중의 하나이다. 다만 이를 최대한 효율적으로 사용하기 위해서는 반드시 신재생에너지와 결합된 시스템이 요구된다. 그래도 신재생에너지 자체를 사용하는 것에 비해 국가의 자연 환경적 영향에서 비교적 자유로울 수 있다는 점과 필요시 수소와 전기/열 등의 변환이 자유롭다는 장점으로 인해서 미래 사회의 에너지라 할 수 있다. 미래 시대의 수소에너지 활용을 위해서 수소 자동차 분야 외에도 반드시 수소에너지 인프라를 구축해야할 필요성이 있다. 이는 도시 계획과 맞추어 진행되어야 하며, 미세먼지 저감 등 지속적으로 요구되는 복지라는 관점에서 반드시 수행되어야 할 계획 중 하나이다. 수소도시를 구축하기 위해 세계 여러 국가에서 경쟁적으로 연구를 진행 중이다. 이제 국내에서도 수소도시의 기획을 통해 국가적 경쟁력을 갖추어야 할 시점에 도래했다고 사료된다.
