세상에서 가장 가벼운 것은 수소원자(H)로 양성자(proton) 하나와 전자(electron) 하나로 구성된 가장 간단한 원소이며, 우주에서 가장 흔한 원소이다.

그러나 수소는 자연에서 발견될 때에는 물(H2O), 메탄(CH4) 등과 같이 항상 다른 원소와 결합된 안정한 형태로 나타나기 때문에 에너지를 투입하여 순수 수소형태로 바꾸어 주어야 한다.

수소에너지 기술은 크게 수소 제조, 저장 및 이용 기술로 분류 된다.  수소제조 기술로 수소는 지구상에 거의 무한한 양으로 존재하는 수소 화합물인 물(H2O)의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있으며, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈될 걱정이 없는 무한 에너지원이다. 그러나 전기분해시 사용되는 전기에너지에 비해 수소에너지가 경제성이 너무 낮아 심야의 잉여전력, 태양광 및 풍력 등의 대체전력을 이용하거나 태양광을 직접 이용한 광촉매로 물을 분해하거나 미생물의 작용으로 수소를 제조하는 방법이 있다. 현재까지 개발된 가장 값싼 수소제조 방법은 천연가스와 원유 등을 정제해 얻는 나프타 등의 탄화수소에 고온의 수증기를 반응시키는 것이다. 그러나 천연가스나 원유 등의 유한한 화석연료 이용보다 는 간편하고 저렴한 수소 제조 기술개발이 수소에너지의 성공의 관건이다. 

수소의 저장방법으로는 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 물리적 저장과 이산화탄소(CO2)를 이용하여 메탄올이나 에탄올 합성의 화학적 저장방법 등 다양한 형태로 저장이 용이하다. 현재 수소는 기체로 저장하고 있으나 단위 부피당 수소의 저장밀도가 너무 낮아 경제성과 안정성이 부족하여 액체 및 고체 저장방법이 선진국에서 일부 상용화 되고 있거나 기술개발을 수행 중에 있다. 

수소의 이용은 산업용의 기초 소재로부터 일반 연료, 수소자동차, 수소비행기, 연료전지 등 다양한 분야에서 가능하다. 그러나 현재로는 화석연료에 비해 고가의 제조가격으로 인해 특수 분야인 고온 용접기, 반도체 분야에 이용되고 있으나 향후에는 일반연료나 동력원 등으로 사용이 가능한 미래에너지 이다.

우주선을 발사하는 로켓은 연료가 가벼우면서도 큰 추진력이 있어야 하기 때문에 액체수소를 이용한 엔진이 일찍부터 개발됐다. 현재 우주왕복선이나 인공위성을 발사하는 추진체로 수소로켓이 이용되고 있으며 최근에는 수소를 비행기의 연료로 사용하고자 하는 연구도 진행되고 있다.

한편 수소자동차에서는 일반 가솔린자동차와 달리 가솔린 대신에 수소를 연료로 엔진을 구동시키므로 배기가스는 물이 주성분이며 공해물질의 배출이 거의 없다. 수소자동차의 실용화를 위해서는 수소의 저장방법이 핵심이며 저장방법은 액체수소 저장과 금속수소 화합물을 이용한 수소저장의 두 가지 방법이 있다. 액체수소를 이용하는 경우는 저장탱크의 제작 및 수소 저장중의 손실 문제 해결과 금속수소화합물을 이용하는 경우에는 수소저장 합금이 무거운 금속이므로 가능한 가벼우면서도 수소저장 능력이 높은 합금을 개발하려는 노력이 계속되고 있다.

국내외 기술개발 현황으로 미국은 2040년경에는 수소 및 연료전지가 현재 미국의 하루 석유수입량 수준인 1100만 배럴의 석유 수요를 대체할 것으로 추산하고 있다.  따라서 향후 5년 동안 수소인프라 구축을 위한 ‘Hydrogen Fuel Initiative’와 연료전지차 연구파트너쉽을 위한 ‘FreedomCAR’프로젝트에 17억달러 투자를 계획하고 있으며 수소경제의 구현을 위한 기술개발, 실증 및 보급, 표준화, 안전, 교육 및 홍보 등 국제적인 협력을 주도하고 있다. 국내는 1988년부터 2007년까지 수소분야 기술개발에 617억원을 투자하여 수소의 제조, 저장 및 이용 분야에 기초단계 수준을 확보하여 실용화 연구를 위한 기반을 구축한 단계이다. 또한 미국, 일본, 유럽 등 선진국을 중심으로 설치가 활발히 진행되고 있는 수소스테이션에 대한 설치 및 실증연구 등을 추진 중에 있다.

21세기의 연금술인 핵융합은 수소, 헬륨 등 가벼운 원소가 높은 온도와 압력 하에서 서로 충돌하면서 무거운 원소로 바뀌는 반응이다. 태양에서는 지금도 수소 핵융합 반응이 일어나고 있는데 실제로 핵융합기술에 의해 에너지를 얻는 기술이 하루빨리 실용화 되어 심각한 에너지 문제를 해결해 주었으면 한다. 이를 위해서는 해결해야할 문제점들이 너무 많지만 오늘도 불철주야 연구에 몰두하는 연구자들이 있기에 우리는 기대를 가져보는 것이다.