수소발전 완벽 가이드: 정의·국내 현황·미래 전망

1. 수소발전이란 무엇인가

저는 수소발전을 “수소를 연료로 터빈(또는 연료전지)을 돌려 전기를 생산하고, 그 과정에서 탄소를 거의―혹은 전혀―내뿜지 않는 발전 방식”으로 정의합니다. 수소가 산소와 반응해 물만 발생시키는 화학적 특성을 그대로 이용하기 때문에, 탄소중립 시대를 이끌 핵심 전력원으로 주목받고 있습니다. 기존 LNG 발전 설비에 수소를 5~20 % 정도 섞어 돌리는 수소 혼소(블렌딩)부터, 수소만 100 % 쓰는 수소 전소까지 기술 스펙트럼이 다양합니다. 혼소는 기존 설비 활용도가 높아 초기 진입 장벽이 낮고, 전소는 탄소배출이 “0”이라는 장점이 있지만 연소 특성 차이와 높은 연료비를 동시에 해결해야 합니다.

2. 국내 수소발전 도입 현황

2-1. 가동 중인 설비 총괄

현재 우리나라에는 천연가스 개질(그레이 수소)을 연료로 하는 고정형 연료전지 발전 설비가 약 1.1 GW 규모로 운영되고 있습니다. 아직 ‘청정수소(온실가스 배출량 ≤ 4 kg CO₂eq / kg H₂)’가 아닌 만큼 탄소중립 측면에서 한계가 있었지만, 2024년 도입된 청정수소 발전지원제도(CHPS)를 통해 빠르게 전환이 진행되고 있습니다. 

2-2. CHPS 1라운드 결과

작년 첫 CHPS 입찰에는 6곳의 발전소가 응찰했으나, 실제 낙찰은 남부발전 삼척그린파워 1호기(블루 암모니아 33 만 t 도입) 단 한 곳이었습니다. 블루·그린 수소 공급사가 극히 제한돼 ‘공급자 우위’ 시장이 형성된 탓입니다.

2-3. 울산 135 MW 청정수소 전소 발전소

국내 수소발전의 분위기를 단숨에 끌어올린 뉴스가 2025년 5월 15일에 나왔습니다. 울산·미포 국가산업단지 유휴 부지에 6000억 원(약 4.4억 달러)을 투입해 135 MW 규모의 수소 100 % 전소 복합발전소가 2031년 완공 예정입니다. 건설·운영 과정에서 약 150개의 신규 일자리가 창출되고, 울산의 ‘수소 선도 도시’ 위상도 강화될 전망입니다. 

2-4. 연료 공급망 이슈

국내 청정수소 인증을 획득한 블루 암모니아 공급사는 손에 꼽힐 만큼 적습니다. 특히 중동 A사가 120 만 t 인증 물량 중 33 만 t을 이미 삼척 1호기에 팔아, 남은 90 만 t을 두고 다른 발전사들이 가격 협상력에서 밀릴 가능성이 큽니다. 공급사 다변화, 인증 기준 일시 완화, 공고 물량 확대 등 보완책 논의가 활발합니다. 

3. 기술별 특징과 과제

구분	장점	주요 과제
수소 혼소(5~50 %)	기존 LNG 터빈 활용·진입비용↓	수소 공급가격, NOx 제어, 안전 기준
수소 전소(100 %)	탄소배출 “0”, ESS 연계시 출력조정↑	터빈 신설 비용, 고속연소 제어, 냉각 기술
연료전지	모듈화 용이, 분산형 전원	스택 수명, 그린수소 조달, O&M 비용

4. 정책·제도적 지원

• 청정수소 발전지원제도(CHPS) – 혼소·전소·연료전지로 생산한 전력 중 ‘청정수소 몫’만 별도 단가로 정산.
• 수소특화단지 – 울산·전주완주·창원 등에서 수소생산·운송·활용 전주기 실증.
• RE100 + 수소 – 재생에너지 변동성을 수전해-수소-발전으로 흡수, 장주기 저장을 겸함.

5. 미래 전망

5-1. 설비 확장 전망

녹색에너지전략연구소 분석에 따르면 2050년까지 250 TWh를 수소 터빈 기반으로 공급하려면 2035년까지 9.9~15.2 GW 규모의 수소 전소/혼소 설비가 필요합니다. 이는 국내 현재 LNG 복합 설비(약 40 GW)의 25~38 %를 수소로 대체하는 수준입니다. 

5-2. 연료 가격·공급망

그린수소(수전해)는 아직 kg당 6~8 달러 수준이지만, 재생에너지 단가 하락과 수전해 기술 국산화가 빠르게 진행되고 있습니다. 정책 보고서는 2030년 세계 수전해 설비가 850 GW, 2050년 3600 GW에 이를 것으로 추산합니다. 우리나라 역시 재생에너지 강국들과의 장기 PPA, 해외 그린수소 도입 MOU를 늘려 공급망 다변화에 나서고 있습니다

5-3. 생태계 확장

수소 생산(그린·블루) → 저장(액화·암모니아) → 운송(파이프라인·선박) → 발전(터빈·연료전지) → 활용(모빌리티·열)로 이어지는 전주기 밸류체인이 빠르게 구축되고 있습니다. 특히 울산·인천·창원권은 산업단지와 항만, 수소 모빌리티 보급률이 높아 ‘지역 클러스터-발전소-수요처’ 선순환 구조가 기대됩니다.

6. 결론: 수소발전으로 가는 현실적 로드맵

정리하면, 수소발전은 탄소중립 전력 믹스의 실질적 해법이지만 ‘연료 가격’과 ‘공급망’이라는 두 벽을 넘어야 합니다. 저는 다음 세 단계를 현실적 로드맵으로 제안합니다.

1. 2025~2030 년 — 혼소 확대 : LNG 터빈에 20 % 수소를 섞어 연소 경험과 안전 기준을 확보합니다.
2. 2030~2040 년 — 전소 전환 : 촉매·냉각 기술을 고도화해 50 % 이상 수소 비중을 달성하고, 울산 135 MW 같은 전소 파일럿을 전국 10 곳 이상 건설합니다.
3. 2040~2050 년 — 그린수소 내재화 : 해외 재생전력 PPA + 국내 수전해로 그린수소 비중을 80 % 이상으로 끌어올려, 수소발전을 ‘망 안정화 + 베이스로드’ 양면에서 활용합니다.

이 로드맵이 실현되면, 우리나라 전력 부문은 2050년 탄소중립 목표 달성뿐 아니라, 수소경제 글로벌 경쟁에서도 주도권을 잡을 수 있습니다. 수소발전소는 더 이상 공상과학이 아닌, 바로 눈앞의 현실적 선택지입니다. 투자는 이미 시작됐고, 에너지 전환의 속도는 앞으로 10년 안에 우리가 결정하게 됩니다.