조선업계, '친환경 수소 선박' 잡기 총력

조선 3사, 전 세계 탄소 규제에 수소 선박 개발 집중

탄소 배출 벌금 부과로 친환경 선박 개발 '필수' 전망

전문가 "수소 선박 개발 고난도, 선제적 개발이 관건"

그래픽=박혜수 기자

국내 조선업계가 탄소배출 '제로'를 향해 거침없이 질주하고 있다. 국제해사기구(IMO) 탄소 규제 강화로 친환경 선박으로의 전환 속도가 빨라지자 국내 조선사들은 탈(脫)탄소 일환으로 수소엔진과 연료전지시스템 기술개발에 사활을 거는 모습이다.

3일 조선업계에 따르면, 최근 국내 조선 3사(HD한국조선해양·한화오션·삼성중공업)는 수소 선박 개발에 힘 쏟고 있다. 액화천연가스(LNG) 운반선, 암모니아선에 한 단계 발전한 '수소 선박'을 내세워 차세대 선박 시장 선점에 뛰어들려는 전략이다.

'수소추진선'이라고도 불리는 수소선박은 기존 내연기관 대신 수소를 연료로 공급해 구동하는 친환경 선박을 말한다. 온실가스를 배출하지 않아 친환경적이고, 발전효율도 높아 업계에서 친환경적 미래형 선박으로 각광받고 있다.

현재조선 3사는 수소를 활용한 친환경 선박 개발에 박차를 가하고 있다. HD한국조선해양은 지난해 LNG·수소 혼소(혼합 연소) 방식인 '힘센(HiMSEN)'엔진 개발에 성공해 성능시험에서도 최고 등급 티어3(Tier 3)를 충족했다. HD한국조선해양은 올해 수소 비중을 높인 혼소엔진 개발을 마치고, 2025년 전소 수소 엔진을 개발한다는 계획이다.

HD한국조선해양은 해외 주요 기업과 협력해 글로벌 수소 운송 시장 선점에도 나선다. 최근 HD한국조선해양은 호주 최대 에너지 기업 우드사이드에너지, 현대글로비스, 일본 글로벌 선사 MOL 등과 액화수소 운송 밸류체인 개발 협력에 대한 양해각서를 체결했다. 협약에 따라 각 사는 2030년까지 탄소 배출이 적은 수소 해상 운송 기술을 개발해야 한다. 특히 HD한국조선해양은 기술·상업적으로 운용할 수 있는 대형 액화수소운반선 개발을 담당한다.

한화오션도 계열사 등과 유기적 협업을 통해 수소엔진 개발에 속도를 높이고 있다. 한화임팩트는 수소 혼소 가스터빈 기술을 한화오션이 인수한 HSD엔진의 선박용 엔진 기술과 접목해 친환경 수소엔진을 연구·개발 중이다. 또한, 한화파워시스템은 자사 산업용 공기가스 압축 기술력과 HSD엔진 발전기 기술을 결합해 발전기 분야에서도 높은 시너지를 노리고 있다.

삼성중공업은 LNG선, 암모니아선 수주에 집중하는 모습이지만, 약 3년 전부터 액화수소 연료전지시스템도 지속적으로 개발하면서 친환경 선박 개발 비중을 확장해 나가고 있다. 삼성중공업은 2021년 조선업계 최초로 영국 선급 로이드사에서 액화 수소 운반선 개념설계 기본 인증을 받은 바 있다. 2022년에는 '액화수소와 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)' 개발을 완료하고, 노르웨이 선급 DNV로부터 기본 인증을 받아 무탄소 선박 기술 확보에 다가섰다.

조선업계가 친환경 선박 중 수소추진선 개발에 눈길이 쏠린 건 전 세계적인 친환경 에너지 전환 이슈의 영향이 크다.

지난해 국제해사기구(IMO)는 '2023 온실가스 감축 전략'을 통해 2050년까지 온실가스 순 배출량 '0'을 달성한다는 목표를 제시했다. 또한, 해양환경보호위원회(MEPC)는 지난 18일 탄소 배출 규제 기술적·경제적 조치를 포함한 탄소 배출량에 대한 벌금 등을 논의하겠다고 밝히기도 했다.

조선 3사가 이같은 탄소 규제에 선제적으로 대응하려면 친환경 선박 기술 개발은 선택이 아닌 '필수'가 될 것으로 보인다. 현재 상용화된 암모니아 추진선 역시 탄소 배출량이 '0'이지만 암모니아 자체의 유독성 등 문제가 지속 제기되면서 수소가 더욱 대체 연료로 떠오르는 추세다.

이은창 산업연구원 연구위원은 "수소추진선은 초극저온이 요구되는 선박이라 그만큼 고도의 기술력이 필요하다"라며 "수소추진선 기술 개발이 쉽지 않은 만큼 높은 기술력을 바탕으로 개발에 성공한다면, 해당 기업이 시장을 주도할 수 있을 것"이라고 말했다.

'무탄소 시대'에 접어들면서 글로벌 수소 시장 규모도 커질 전망이다. 국제에너지기구(IEA) 따르면, 2030년 수소 수요는 약 1억5000만톤으로 늘고 이 중 40%가 정유나 전통 수소 부문이 아닌, 수송이나 전력 등 부문에서 공급될 것이라 보고 있다. 이에 따라 수소추진선에 눈독을 들일 수밖에 없는 상황이란 게 업계 중론이다.

다만, 수소추진선은 다른 선박 기술에 비해 복잡하고 까다로워 아직까지 개발 중간단계에 머물러 있다. 상황이 이렇다 보니, 높은 기술력으로 먼저 수소 선박을 완성하는 기업이 친환경 선박 시장 내 경쟁 우위를 따낼 것으로 점쳐진다.

이은창 연구위원은 "수소라는 물질 자체가 개발하기 어려운 분야라 각 사에서도 기술 개발에 어느 정도 시간이 소요 될 것"이라면서 "누가 먼저 경쟁력 있는 제품을 완성하느냐가 관건이다"라고 강조했다.