수소 선박의 "네 가지 주요 문제점"

이러한 상황에서 수소 추진 선박은 발전 가능성이 열려 있습니다. 이러한 기회를 포착하기 위해 많은 국내 연료전지 기업들이 해상 연료전지 시스템 출시를 서두르고 있으며, 선급협회 형식승인서 획득에도 박차를 가하고 있습니다. 동시에 수소 추진 선박의 건조 및 진수와 관련해서도 긍정적인 소식이 들려오고 있습니다. 그러나 현재 수소 추진 선박은 주로 내륙 하천이나 연안 해역에서 소규모 시범 운항 단계에 머물러 있으며, 업계에서 기대하는 광범위한 적용과는 거리가 멉니다. 이는 수소 추진 선박 개발이 여전히 네 가지 주요 문제에 직면해 있기 때문입니다. 즉, 동력 시스템 기술의 검증이 필요하고, 수소 저장 기술이 수요를 충족시키기 어렵고, 수소화 방식 선택이 어렵고, 적용 시나리오 확대가 어렵다는 것입니다. 이러한 난관을 어떻게 극복할 수 있을까요?

업계 논의의 핵심은 해양용 연료 전지에 특화할 필요가 있는지 여부입니다. 일각에서는 자동차용 연료 전지 시스템을 그대로 사용하는 것이 비용 절감과 효율성 향상에 더 효과적일 것이라고 주장합니다. 다만 선박의 종류와 사용 환경에 맞게 개선해야 한다는 것입니다.

또 다른 관점은 선박과 차량이 각각 수중과 육상 환경에서 운용되며, 그 환경 자체가 상당히 다르다는 것입니다. 해양용 수소 연료 전지를 자동차용 수소 연료 전지에 직접 이식할 수는 없습니다. 선박의 복잡한 수중 환경, 막대한 수소 소비량, 긴 항해 거리 및 안전 요구 사항을 고려하여 특별히 설계하고 개선해야 하며, 이를 통해 해양 환경에 적합한 동력 시스템을 갖춘 수소 선박의 보급을 가속화할 수 있습니다.

해상 수소 저장 시스템은 해역, 선박 종류, 배출가스 규제 등을 고려하여 특정 수소 공급원을 선택해야 합니다. 현재 35MPa 고압 가스 실린더 수소 저장 기술은 비교적 성숙한 단계에 있으며, 일각에서는 이 기술을 우선적으로 적용해야 더욱 안정적인 운영이 가능하다고 주장합니다.

하지만 이러한 제안은 반대에 부딪혔습니다. 해상 수소 저장 시스템은 에너지 밀도에 대한 요구 조건이 매우 높습니다. 기체 수소 저장 방식은 에너지 밀도와 지속 시간이 수소 추진 선박의 요구 조건을 충족할 수 없습니다. 한 회사의 고위 경영진은 에너지 밀도가 높은 액체 형태를 선호한다고 분명히 밝혔습니다. "기체 형태의 부피 에너지 밀도는 항상 한계가 있기 때문에, 앞으로는 액체 수소, 액체 암모니아, 메탄올, 심지어 유기 액체 수소 저장 방식이 유망하다고 생각합니다."

현재 수소 추진 선박의 수소 재충전 방식에는 선상 생산 및 사용, 부두 재충전, 수소 탱크 인양 및 교체 등이 있습니다. 해외에서 사용되는 탱크 트럭을 이용한 이동식 재충전 방식은 다소 자의적이며, 중국에서도 고정식 에너지 ​​재보급소 건설 시도가 이루어지고 있습니다. 예를 들어, "삼협 수소선 1호"는 자체 건설한 내륙 부두형 수소 생산 및 재보급 통합 시설에서 재보급을 받았습니다. 이 시설은 삼협 발전소의 전력을 이용하여 물을 전기분해하여 수소를 생산하고, 선박은 접이식 기계 팔을 이용해 고압 호스를 당겨 수소를 재보급합니다.

각 해역의 특수한 환경 조건으로 인해 앞서 언급한 충전소 건설 방식을 반드시 선택해야 하는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 한 업계 전문가는 각자의 상황에 맞춰 선택해야 한다고 조언했습니다. 수소 충전소 건설은 비용이 많이 들고, 삼협 지역처럼 전력 자원이 부족한 곳도 있을 수 있습니다. 또한, 충전 연결 방식에서는 수소 누출을 엄격하게 방지해야 합니다. 폭발 사고가 발생할 경우 그 결과는 참담할 수 있습니다. 수소 저장 용기를 선박에 직접 운반하여 호이스트로 교체하는 방식은 더 안전할 뿐만 아니라 신속하고 경제적입니다. 이는 수소 추진 선박 시장 개척의 출발점이 될 수 있습니다.

현재 수소 추진 선박은 소규모 시범 운항 선박, 관광용 선박, 컨테이너선 등에 집중되어 있으며, 실제 시장은 아직 개척되지 못했습니다. 가오공 수소 및 전기(Gaogong Hydrogen and Electricity)에 따르면, 현재 선주들이 수소 추진 선박 도입을 꺼리는 주된 이유는 비용이 너무 높기 때문입니다.

자동차와 달리 선박의 각 부품은 선급 협회의 인증 및 승인을 받아야 하며, 초기 비용이 매우 높습니다. 뿐만 아니라 기술 연구 개발 및 반복 비용, 투자 및 운영 비용, 유지 보수 비용도 발생합니다.

"현재 수소 추진 선박은 주로 시범 운항 단계이며, 상용화 단계는 아닙니다. 비용이 너무 높아 선주들이 받아들이기 어렵습니다. 보조금이 있다면 활용될 수 있겠지만, 현재 관련 보조금이 없어 경제성 분석이 불가능합니다." 업계 고위 관계자는 가오공 수소·전력과의 인터뷰에서 비용 절감을 위해서는 기술과 제품의 신뢰성을 향상시키는 것이 여전히 중요하지만, 이는 역설적이라고 지적했습니다. 제품 개발은 반복적인 과정인데, 시범 운항 횟수가 너무 적어 어떻게 개선할 수 있겠습니까? '주요 추진'이 아닌 '보조 추진' 방식이 더 나을 것입니다.

기술적 제약 조건 하에서, 전기와 수소 에너지를 결합한 선박은 석유 사용 금지가 시행된 일부 항만에서 큰 이점을 가질 수 있습니다. 전기 선박의 "보조 추진" 역할을 함으로써 전기 선박의 항속 거리 부족이라는 단점을 보완할 수 있으며, 동시에 실제 적용 경험을 축적하여 기술 연구 개발에 기여할 수 있습니다.

전반적으로 수소 추진 선박의 시장 활성화는 아직 갈 길이 멀지만, 지나치게 비관적일 필요는 없습니다. 현재 전 세계 여러 국가에서 선박 탄소 배출 규제를 강화하고 있습니다. 예를 들어, 북극 항로에서는 2024년 7월 1일부터 중유 사용이 금지될 예정입니다. 이러한 규제가 완화된다면 수소 추진 선박은 미래에 푸른 바다를 누빌 수 있는 잠재력을 갖게 될 것입니다.

다만 에너지 시스템의 변혁은 하루아침에 이루어지는 것이 아닙니다. 업계는 현재 존재하는 네 가지 주요 문제에 직면하여 기술 탐구, 산업 생태계, 비용 절감, 표준 설정이라는 측면에서 문제 해결을 위해 끊임없이 노력해야 합니다. 그러면 분명 밝은 미래가 올 것입니다.