선박용 연료전지 상용화 경쟁···한화는 승인, 삼성·HD현대는 실증 준비

수소 PEMFC·LNG SOFC···선박별 연료전략 차별화IMO의 탈탄소 목표에 연료전지 주목···선박 적용 확대

그래픽=홍연택 기자(챗GPT 활용)

해운 탈탄소의 승부처로 선박용 연료전지가 떠오르면서 국내 기업들이 상용화를 위한 기술 검증에 나서고 있다. 한화에어로스페이스가 수소연료전지 형식승인을 받은 가운데 삼성중공업과 HD현대는 연료전지를 선박에 적용하기 위한 개발과 실증을 준비하고 있다.

14일 업계에 따르면 한화에어로스페이스는 한국선급(KR)으로부터 국내 최초로 선박용 수소연료전지 형식승인을 획득했다. 승인 제품은 200㎾급 고분자전해질연료전지(PEMFC) 시스템으로, 정격출력에서도 에너지 효율이 50%를 넘는다. 선박용 수소연료전지가 선급 형식승인을 받은 것은 세계에서 다섯 번째다.

형식승인은 제품이 선급의 기술·품질 기준을 충족하는지 확인하는 절차다. 실제 선박의 설계에 맞춰 탑재하고 장기간 운항하는 과정은 별도로 남아 있다.

연료전지가 주목받는 이유는 선박에서 필요한 전기를 직접 생산해 전동화 시스템과 결합할 수 있기 때문이다. 보조 발전원으로 먼저 적용하면 기존 발전 장비의 연료 소비와 배출을 줄이는 효과를 확인할 수 있고, 기술과 운항 경험이 쌓이면 전기추진 시스템과 연계하는 방안도 넓힐 수 있다.

기업들은 선박의 연료 공급 여건과 적용 목적에 따라 서로 다른 연료전지 기술을 선택하고 있다.

한화에어로스페이스는 수소를 연료로 하는 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 형식승인을 받았고, 삼성중공업과 HD현대는 수소와 LNG 등을 사용할 수 있는 고체산화물연료전지(SOFC) 개발을 추진하고 있다.

이 같은 기술을 실제 선박에 적용하기 위한 개발도 이어지고 있다.

삼성중공업은 일본 모리무라 SOFC 테크놀로지와 2028년까지 선박·데이터센터용 SOFC를 공동 개발하기로 했다. 삼성중공업은 대용량 시스템의 통합·상업화를, 모리무라는 셀과 스택 공급을 맡는다.

HD현대는 HD하이드로젠·HD한국조선해양·HD현대중공업이 HMM·한국선급과 SOFC 탑재 컨테이너선 개발 협약을 맺고 실증을 준비하고 있다. HMM이 실증선을 투입해 실제 운항 조건에서 성능을 검증한다는 구상이다. 앞서 HD한국조선해양과 HD현대중공업은 암모니아 이중연료 엔진과 SOFC를 결합한 30만t급 초대형 원유운반선용 30㎿급 전기추진 시스템의 기본설계인증(AiP)을 받았다.

해외에서는 선박 적용 프로젝트와 수주가 이어지고 있다. 삼성중공업과 일본 선사 미쓰이OSK라인(MOL)이 설계한 LNG 운반선에는 블룸에너지의 300㎾급 SOFC를 보조 발전기로 탑재하는 사업이 추진 중이며, 선박은 2027년 인도 예정이다.

향후 과제는 실제 선박에서 상용 운항 데이터를 확보하는 것이다. 연료전지를 실선에 탑재해 장시간 운항하며 성능과 연료 소비, 고장·정비 주기를 검증하고, 선사가 경제성을 인정해 발주하는 단계까지 나아가야 한다. 선박별 시스템 통합과 양산·정비 체계도 갖춰야 반복 수주와 시장 확산으로 이어질 수 있다.

업계 관계자는 "선박용 연료전지의 경쟁력은 장치 효율뿐 아니라 선박 전력·추진 시스템과의 통합, 연료 저장·공급의 안전성까지 종합적으로 입증하는 데 달려 있다"며 "실선 운항에서 가동률과 정비 주기, 연료비 절감 효과를 확인해야 선주 발주로 이어질 수 있고, 초기에는 보조 발전과 하이브리드 적용으로 운항 데이터를 쌓은 뒤 추진 분야로 확대하는 게 현실적"이라고 말했다.