수소연료전지 선박·트랙터 적용 확대, 국내 조선·전장 실무 전망

현대자동차가 수소연료전지를 활용한 선박·트랙터 개발을 본격화한다는 발표가 나왔다. 이번 사업은 기존 전기·디젤 구동 시스템을 대체할 친환경 대안으로 주목받고 있다. 국내 조선·전장 실무 담당자는 기술 성숙도(TR L)와 선급 승인 경로, 전력계통에 미치는 영향을 면밀히 검토해야 한다.

1. 수소연료전지 적용 분야와 규모

현대자동차는 수소연료전지 시스템을 선박과 트랙터에 적용해 연료 효율을 높이고 탄소 배출을 최소화한다는 목표를 제시했다. 선박 분야에서는 약 2 MW급 전력을 공급할 수 있는 스택을 탑재해 500 톤급 화물선 1척당 연료 소비량을 30 % 절감한다는 예상이 있다. 트랙터 분야에서는 150 kW 급 전력을 제공해 기존 디젤 엔진 대비 연료비를 40 % 절감한다는 전망이 제시되었다.

2. 기술 성숙도(TRL)와 개발 현황

현재 수소연료전지 시스템은 TRL 6(시스템/서브시스템 시제품 시험) 단계에 있다. 2024년 말까지 해양 실증 시험을 완료하고, 2025년에는 트랙터 시제품을 내외부 테스트한다. 향후 2027년까지 TRL 9(상용화) 단계에 도달하기 위해 설계 최적화와 생산 공정 확립이 진행 중이다.

3. 선급 인증 절차와 적용 규격

수소연료전지 선박은 IEC 60092·61892(해양 전기 설비)와 IMO 2023 수소연료전지 가이드라인을 준수해야 한다. 국내 선급(한 선급)과 국제 선급(DNV·LR·ABS)에서 각각 안전성·환경성 검증을 수행한다. 인증 절차는 설계 검토·모델 시험·현장 시험·최종 인증 순으로 진행되며, 전체 기간은 약 18 개월이 소요될 전망이다.

4. 전력계통 영향 및 설계 변경점

수소연료전지 시스템은 기존 디젤 엔진 대비 전압·전류 변동이 적어 전력품질 관리가 용이하다. 그러나 고압 수소 저장 탱크(350 bar)와 연료전지 스택 사이에 전압 변환 장치(DC‑DC 컨버터)와 전력 관리 시스템(PMS)이 추가돼 설계 복잡도가 증가한다. 기존 전력 배선은 IEC 60364 기준을 적용해 재설계해야 하며, 방폭 설비와 고압 배관은 IEC 60079·61892 규격을 따라야 한다.

5. 실무 관점의 시사점

국내 조선소와 전장 설계팀은 디지털트윈 기반 설계 검증을 도입해 시스템 통합 위험을 최소화해야 한다. 특히 수소 저장·연료전지·전력 변환 장치를 하나의 모델로 통합해 열·전기·구조 해석을 동시에 수행하는 것이 필수다. 또한, 공급망 확보를 위해 수소 압축·저장 장비 제조업체와의 협업이 필요하며, 부품 표준화 작업을 통해 비용 절감을 도모해야 한다.

6. 전망 및 향후 과제

수소연료전지 선박·트랙터는 친환경 규제 강화와 탄소 중립 목표 달성을 위한 핵심 솔루션으로 자리매김할 전망이다. 그러나 고압 수소 저장 안전성, 연료전지 내구성, 대량 생산 비용 등 해결해야 할 과제가 남아 있다. 정부는 2025년까지 수소 연료전지 해양 적용 시범사업을 지원하고, 산업통상자원부는 관련 인증 제도를 정비한다는 계획을 발표했다. 이러한 정책적 지원과 기술 검증이 병행될 경우, 2030년까지 국내 조선·전장 시장에서 수소연료전지 적용 비중이 15 % 이상 확대될 가능성이 있다.

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