1830년대 연료전지에 대한 원리가 발견되고 130년 이후 1966년 미국 GM이 세계 최초의 수소전기차인 “GMC Electrovan”을 선보였다. 최초의 수소전기차는 액체 수소와 액체 산소를 이용하는 형태였으며 32kW 연속출력의 연료전지 스택 모듈(32개)이 사용되었다. 6인승 밴을 2인승으로 개조해야만 연료전지시스템이 들어갈 정도로 많은 공간이 필요했다.

1994년 독일 Daimler-Benz가 GM과 유사한 밴(Van) 차량에 연료전지시스템을 탑재한 수소전기차 “NECAR 1”을 선보였다. GM이 개발한 최초의 수소전기차와는 달리 300기압으로 저장된 기체수소와 공기 중의 산소를 이용하는 형태로 개발하였다. 하지만, “GMC Electrovan”의 문제점인 부피 문제는 해결하지 못하여 6명이 탑승할 수 있는 밴 차량이 2인승으로 제작되었다. 

Daimler-Benz는 2년간 연구 끝에 1996년에 연료전지시스템 부피를 1/3로 감소시킨 6인승 밴 수소전기차 “NECAR 2”를 다시 선보였다.

많은 수소전기차 전문가들은 내연기관과 동일한 탑승인원을 가진 “NECAR 2”를 최초의 수소전기차라고 말하기도 한다. “NECAR 2”의 1충전 주행거리는 250km로 “NECAR 1”의 주행거리 130km를 2년 만에 2배로 향상시켰다. 그리고 1년 뒤 1997년에 수소버스 “NEBUS”를 개발하였으며 미국, 캐나다에 실증차량으로 공급하였다. 

Daimler-Benz가 수소전기차를 단기간 개발할 수 있었던 것은 당시 세계적인 연료전지시스템 전문기업인 캐나다의 발라드와의 협력이 있었기 때문이다. 발라드는 Daimler-Benz가 수소버스를 개발하기 4년 전인 1993년에 세계최초의 수소버스를 개발한 회사이다.

현재 개발되고 있는 모든 수소전기차는 CO2를 배출하지 않는 무공해자동차이다. 하지만, 수소를 탑재하는 기술이 다른 쪽으로 발전하였다면 지금의 수소전기차는 CO2를 배출하는 자동차가 되었을 수도 있다.

밴, 버스 보다 부피가 한정적인 세단에 연료전지시스템을 탑재하기 위해 많은 완성차 기업들이 노력하였다. 1990년대 당시 기술로는 세단에 고압용기를 넣고 내연기관차 수준의 주행거리를 달성하기 어려운 실정이었다. 이를 해결하기 위해 주유소에서 휘발유를 주유하는 것과 같이 수소전기차에 메탄올을 주유하고 개질기로 수소를 추출하여 연료전지에서 전기를 발생시키는 연구가 진행되었다.

2000년에 공개된 Daimler-Benz의 메탄올 개질형 수소전기차 “NECAR 5”는 고속도로 시험운행에서 내연기관차 주행 거리보다 많은 1충전 1,111km를 달성하였다. NECAR 5는 국내 아반떼 차량급으로 세단형 수소전기차에서 1충전 1,000km를 주행하는 것은 당시 기술로는 획기적인 결과였다.

하지만, 메탄올 개질기 기술이 연료전지 기술만큼 개발이 어려웠고 미국 GM, 일본 Toyota, Honda, 한국 현대차 등에서 고압용기를 적용한 기술이 매우 빠르게 발전하여 지금과 같이 700기압으로 수소를 충전하여 사용하는 형태로 진행되었다. 

만약 20년 전 내연기관차 수준의 1충전 주행거리를 달성한 “NECAR 5”가 수소전기차의 기준이 되어 시장을 창출했다면 현재 수소전기차는 메탄올 개질반응시 발생하는 CO2를 배출하고 있었을 것이고 친환경차, 무공해차라는 수식어는 붙지 않았을 것이다.

하지만, 메탄올이 아닌 기체수소를 선택한 수소전기차는 다른 문제점이 발생했다. 메탄올 주유는 기존 휘발유, 경유 주유와 방식이 동일하여 충전 인프라와 연료 운송에 큰 문제가 없지만 기체수소를 사용하는 수소전기차는 고압으로 충전하는 수소충전소의 기술개발과 구축이 필요하게 되었다.

전기차의 경우 전기차를 위해 전기관련 인프라를 구축한 것이 아니라 전기차 시장이 형성되기 전에 이미 가정, 산업 등 생활 속에서 사용하기 위해 인프라가 구축되어 있었다. 전기차는 확보된 인프라를 이용하여 충전기 구축하는 형태이다. 하지만 수소전기차는 수소전기차만을 위해 수소충전소를 구축하고 있다. 수소전기차를 보급하기 위해서는 수소충전소뿐만 아니라 수소생산, 공급 등 다양한 인프라가 필요하며 전기차와 동일하게 성장한다는 것은 어려운 실정이다. 

다행인 것은 최근 에너지 관련 국내외 기업들이 수소생산, 저장, 운송, 충전 등의 관련 산업에 뛰어들고 있어 지난 과거보다는 점차적으로 나아질 것으로 보인다.

수소전기차만을 위한 인프라를 구축하는 것은 수소전기차가 많아야 수소충전소의 운영이 가능하고 수소충전소가 많아야 수소전기차 수요가 증가할 수 있다는 논쟁에서 자유롭기 어렵다. 수소전기차가 소비자의 수요를 충족하기 위해 먼저 인프라가 구축되어야 하는 것을 이제는 공감하고 있으나 수소전기차 보급대수가 낮은 시기에 수소충전사업자는 수익성 확보가 어려운 실정이다.

만약 수소충전소에서 수소전기차 외 다른 모빌리티가 함께 충전하고 있다면 수익성은 조금씩 개선될 것으로 여겨진다. 현재 수소승용차 중심의 수소충전에서 수소버스, 수소트럭이 함께 사용하는 형태로 진행 중이다. 수소전기차(승용, 버스, 트럭) 외 수소충전소의 활용이 가능한 모빌리티는 수소기차, 수소선박, 수소지게차, 수소드론, 수소이륜차 등이 있을 수 있다. 운영환경이 수소전기차와 달라서 충전소를 같이 사용하기는 어려울 수도 있겠지만 가능한 다양한 수소모빌리티가 충전소를 함께 사용하는 형태로 구축되어야 수소충전소의 수익성을 제고할 수 있을 것으로 보인다.

다양한 수소모빌리티가 수소충전소를 활용하기 위해서는 기술개발이 필요하다. 국내 수소전기차 개발은 약 20년간 투자되었다. 모든 수소모빌리티에 수소전기차가 투자된 것과 같이 시간과 비용이 필요한 것은 아니다. 2021년 국내 수소전기차는 연간 1만대 이상 생산될 계획이다. 수소모빌리티 중 공유가 가능한 연료전지시스템 및 수소 저장장치가 1만개씩 생산된다는 의미이다. 수소전기차의 연료전지시스템, 수소저장시스템이 적용 가능한 수소모빌리티는 기술개발에 시간과 비용을 줄일 수 있을 것으로 여겨진다.

소형 수소지게차, 수소이륜차, 수소드론 등의 모빌리티에는 수소전기차의 연료전지시스템을 적용하기 어렵지만 연료전지 스택의 핵심부품인 막전극접합체, 기체확산층, 가스켓, 공기공급장치의 에어필터, 가습기, 열관리장치의 이온필터 등을 소형화하면 사용이 가능하다.