‘수소 연료전지’는 K-조선의 경쟁력이다
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- 작성일 2025.12.26
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수소 연료전지 100kW
[공학저널 전찬민 기자] 국제해사기구(IMO)의 강력한 환경 규제와 탄소세 논의에 따라 현재 해운·조선업계는 ‘탈탄소’ 전환이 절대적으로 시급한 상황으로, 특히 IMO의 CII(탄소집약도) 평가와 EEXI(에너지효율지수) 강화가 본격 시행되며, 친환경 추진 기술은 이제 선택이 아닌 생존의 조건이 됐다. 하지만, LNG 조차 과도기적 대안에 머물고 있는 가운데, 최근 ‘완전한 무탄소(Zero-Carbon)’ 운항을 실현할 수 있는 수소 연료전지가 친환경 선박의 핵심 동력원으로 급부상하고 있다.
수소 연료전지는 수소와 산소의 화학 반응으로 전기를 만들며, 순수한 물 외에는 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등 어떠한 부산물도 만들지 않는다는 것이 가장 큰 장점이다. 또한, 기존 내연기관은 효율이 40~50%대에 머물지만, 수소 연료전지는 60% 이상의 높은 효율을 내기 때문에 더 적은 연료로 장거리 운항이 가능하다는 것이 핵심 경쟁력이며, 운항 환경 개선과 대형 선박 적합성도 장점이라고 볼 수 있다.
특히, 수소 연료전지 시스템은 여전히 수소 자체(H₂)를 저장·운송하는 데 따르는 인프라 및 저장밀도 문제를 해결하기 위해 암모니아(NH₃)나 메탄올(CH₃OH)과 같은 수소 운반체를 연료로 활용할 수 있다. 예컨대 선박에 암모니아를 벙커링한 뒤 내부의 크래킹 설비로 암모니아를 수소로 분해해 연료전지로 전환하는 방식이 실증되고 있으며, 이는 저장·운송의 유리성과 기존 연료 인프라와의 연계 가능성 측면에서 장점을 가지고 있다.
이를 배경으로 현재 선박용 수소 연료전지 시장은 본격적인 상용화를 앞둔 단계로, 아직은 연안 페리나 소형 관공선 위주로 적용되고 있지만, 시장은 곧 대형 상선 분야로 확장될 것으로 전망되고 있다. 이를 대비해 우리나라의 조선 3사를 비롯한 일본, 중국 등이 메가와트급 연료전지 시스템 개발 관련 다양한 활동을 전개하기 시작했다.
이러한 시장 흐름 속에서 국내 최초로 100kW급 선박용 수소연료전지 시스템에 대해 국내선급(KR) 신기술 적격성(NTQ)을 획득하고, 향후 250kW 이상급 모듈화 시스템 개발과 상용화형 수소추진선 실증을 통해 대한민국 친환경 선박 기술의 글로벌 경쟁력을 선도해 나가고 있는 기업이 있어 주목을 받고 있다. 바로 ㈜빈센(VINSSEN)의 이야기다.
빈센은 국내선급(KR)뿐만 아니라 해외 RINA 선급에서도 주요 인증(AIP, 타입승인)을 획득하며 기술 신뢰성을 공식적으로 입증했으며, 단순히 연료전지 ‘부품’만 공급하는 것이 아니라 선박 자체를 깊이 이해하는 엔지니어링 역량은 빈센 기술력의 핵심 경쟁력이다. 또한, 선박의 구조나 운항 조건을 먼저 분석해서 연료전지는 물론 배터리와 제어 시스템까지 ‘통합 솔루션’을 제공한다는 것이 가장 큰 차별점이기도 하다.
특히, 빈센은 조선·해양 분야에 특화된 독자 기술의 수소 연료전지를 자체 개발해왔으며, 기술의 초기 단계부터 선박 적용과 형식승인(Type Approval)을 염두에 둬 조선해양 환경의 진동·온도·염분 등 극한 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계했다. 이를 통해 단순한 육상용 연료전지의 변형이 아닌 해양용으로 최적화된 완전한 독자 플랫폼을 완성할 수 있었다.
이에 따라 빈센이 개발한 ‘고출력·고밀도’로 설계된 250kW급 연료전지 모듈은 글로벌 경쟁사 제품들보다 부피당 출력이 월등히 높으며, 선박의 좁은 엔진룸 공간을 최소화하면서도 강력한 출력을 낼 수 있어 공간 효율성이 매우 뛰어나다.
이 250kW급 모듈은 ‘모듈러 스케일업’ 구조로 돼 있으며, 레고 블록처럼 유연하게 결합해서 소형 선박은 물론 12MW(메가와트)급이 필요한 초대형 상선까지 모든 선박에 맞춤형으로 적용할 수 있다는 것도 장점이다. 이러한 기술들은 실제 선박 환경에서 검증을 완료했으며, 선급 인증을 통해 상용 수준의 안전성과 신뢰성을 확보했다.
또한, 연료전지와 리튬이온배터리를 함께 제어할 수 있는 ‘하이브리드 운용 최적화’시스템은 급가속이나 부하 변동이 심할 때도 전력을 안정적으로 공급하고, 저속 운항 시 효율을 극대화할 수 있다. 나아가 빈센의 시스템은 당장의 수소뿐만 아니라, IMO 로드맵에 맞춰 향후 암모니아에서 추출한 수소까지 연료로 사용할 수 있도록 하는 ‘미래 확장성’을 갖추고 있다.
빈센 이칠환 대표이사(사진)는 “선박 전체를 이해하는 빈센의 ‘통합 엔지니어링 솔루션’은 국내외 친환경 선박 시장의 상용화를 획기적으로 앞당기는 ‘기폭제’ 역할을 해 조선소와 선주들의 기술 도입 장벽을 크게 낮출 수 있을 것”이며 “조선소는 복잡한 시스템 적용의 기술적 리스크와 시간을 획기적으로 줄이고, 선주들 역시 최적화된 하이브리드 운용을 통해 높은 운항 경제성과 안전성을 확보하게 된다”고 말했다.
그는 이어 “또한, 빈센의 고밀도·모듈러 기술은 그동안 소형 실증 선박에 머물렀던 수소 연료전지의 적용 범위를 대형 상선 시장까지 빠르게 확대해 다양한 선종의 ‘탈탄소’를 실현하는 실질적인 해법이 된다”며 “이에 빈센은 독자 기술을 기반으로 핵심 기자재인 추진 시스템을 국산화하고, 암모니아 등 차세대 연료 로드맵까지 선제적으로 대응함으로써, 미래 ‘K-조선’의 초격차 경쟁력 확보에 기여하겠다”고 덧붙였다.
한편, 우리나라는 현대·기아차를 중심으로 세계 최고 수준의 연료전지 기술 강국인 동시에 배터리 기술 세계 1위이자 명실상부한 세계 1위 조선 강국이기도 하다. 이 점을 주목해 빈센은 ‘이 훌륭한 기술들을 융합해 진정한 친환경 선박을 만들고, K-조선 기술을 새로운 차원으로 발전시키겠다’는 강한 소명의식을 가지고 2017년 설립됐으며 이러한 소명의식은 글로벌 경쟁력을 갖춘 수소 연료전지 시스템을 개발할 수 있었던 원동력이 됐다.
또한, 빈센은 단순히 연료전지 스택을 만드는 기업을 넘어 ‘조선 기술자’들과 ‘연료전지 기술자’들이 완벽하게 융합된 독특한 DNA를 가지고 있어 초기부터 글로벌 파트너들과 협력해 다양한 국내외 실증 프로젝트를 수행하면서 강력한 역량을 축적해 왔다. 이러한 역량을 바탕으로 빈센은 ‘고밀도·모듈러 수소 연료전지’ 뿐만 아니라, 선박의 전력 시스템 전체를 아우르는 ‘통합제어시스템’, ‘배터리 하이브리드 최적화 기술’까지 독자적으로 개발할 수 있었다.
이 대표는 “현재 선박용 연료전지는 자동차용에 비해 전 세계적으로 매우 비싼 것이 현실이지만 빈센은 국내의 세계 최고 수준의 잘 발달된 (자동차)연료전지 시스템 공급망(Supply chain)을 적극 활용해 핵심 부품들을 최적화하고, 생산 규모를 확보함으로써 선박용 시스템의 원가를 획기적으로 절감할 수 있다”며 “현재 성능의 획기적인 향상과 대폭적인 원가절감을 동시에 이룰 수 있는 중대한 ‘기술적 돌파구’를 마련하고 있으며, 이 혁신 기술들을 선제적으로 상용화해 시장의 ‘게임 체인저’가 되도록 노력할 예정”이라고 말했다.
그는 이어 “또한, 대형 상선 시장으로의 확장은 빈센의 핵심 목표다. 최근 삼성중공업, 글로벌 선사 MISC, 프랑스 선급(BV)과 협력해 대형 상선용 연료전지 추진 시스템에 대한 AIP(기본승인)를 획득했기 때문에 누구보다 먼저 대형 선박용 솔루션을 현실화시킬 계획”이라며 “이러한 핵심 전략은 암모니아 등 차세대 연료 로드맵 대응과도 긴밀히 연계돼 있으며, 결국 빈센은 핵심 기자재의 국산화와 기술표준화를 선도하며, 국내 친환경 선박 생태계의 기술 주도권을 강화하고 있다. 이는 단순한 친환경 기술을 넘어, K-조선이 글로벌 탈탄소 패러다임을 주도하는 핵심 동력으로 자리매김하고 있음을 의미한다”고 덧붙였다.
출처 : 공학저널(http://www.engjournal.co.kr)
수소 연료전지는 수소와 산소의 화학 반응으로 전기를 만들며, 순수한 물 외에는 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등 어떠한 부산물도 만들지 않는다는 것이 가장 큰 장점이다. 또한, 기존 내연기관은 효율이 40~50%대에 머물지만, 수소 연료전지는 60% 이상의 높은 효율을 내기 때문에 더 적은 연료로 장거리 운항이 가능하다는 것이 핵심 경쟁력이며, 운항 환경 개선과 대형 선박 적합성도 장점이라고 볼 수 있다.
특히, 수소 연료전지 시스템은 여전히 수소 자체(H₂)를 저장·운송하는 데 따르는 인프라 및 저장밀도 문제를 해결하기 위해 암모니아(NH₃)나 메탄올(CH₃OH)과 같은 수소 운반체를 연료로 활용할 수 있다. 예컨대 선박에 암모니아를 벙커링한 뒤 내부의 크래킹 설비로 암모니아를 수소로 분해해 연료전지로 전환하는 방식이 실증되고 있으며, 이는 저장·운송의 유리성과 기존 연료 인프라와의 연계 가능성 측면에서 장점을 가지고 있다.
이를 배경으로 현재 선박용 수소 연료전지 시장은 본격적인 상용화를 앞둔 단계로, 아직은 연안 페리나 소형 관공선 위주로 적용되고 있지만, 시장은 곧 대형 상선 분야로 확장될 것으로 전망되고 있다. 이를 대비해 우리나라의 조선 3사를 비롯한 일본, 중국 등이 메가와트급 연료전지 시스템 개발 관련 다양한 활동을 전개하기 시작했다.
이러한 시장 흐름 속에서 국내 최초로 100kW급 선박용 수소연료전지 시스템에 대해 국내선급(KR) 신기술 적격성(NTQ)을 획득하고, 향후 250kW 이상급 모듈화 시스템 개발과 상용화형 수소추진선 실증을 통해 대한민국 친환경 선박 기술의 글로벌 경쟁력을 선도해 나가고 있는 기업이 있어 주목을 받고 있다. 바로 ㈜빈센(VINSSEN)의 이야기다.
빈센은 국내선급(KR)뿐만 아니라 해외 RINA 선급에서도 주요 인증(AIP, 타입승인)을 획득하며 기술 신뢰성을 공식적으로 입증했으며, 단순히 연료전지 ‘부품’만 공급하는 것이 아니라 선박 자체를 깊이 이해하는 엔지니어링 역량은 빈센 기술력의 핵심 경쟁력이다. 또한, 선박의 구조나 운항 조건을 먼저 분석해서 연료전지는 물론 배터리와 제어 시스템까지 ‘통합 솔루션’을 제공한다는 것이 가장 큰 차별점이기도 하다.
특히, 빈센은 조선·해양 분야에 특화된 독자 기술의 수소 연료전지를 자체 개발해왔으며, 기술의 초기 단계부터 선박 적용과 형식승인(Type Approval)을 염두에 둬 조선해양 환경의 진동·온도·염분 등 극한 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계했다. 이를 통해 단순한 육상용 연료전지의 변형이 아닌 해양용으로 최적화된 완전한 독자 플랫폼을 완성할 수 있었다.
이에 따라 빈센이 개발한 ‘고출력·고밀도’로 설계된 250kW급 연료전지 모듈은 글로벌 경쟁사 제품들보다 부피당 출력이 월등히 높으며, 선박의 좁은 엔진룸 공간을 최소화하면서도 강력한 출력을 낼 수 있어 공간 효율성이 매우 뛰어나다.
이 250kW급 모듈은 ‘모듈러 스케일업’ 구조로 돼 있으며, 레고 블록처럼 유연하게 결합해서 소형 선박은 물론 12MW(메가와트)급이 필요한 초대형 상선까지 모든 선박에 맞춤형으로 적용할 수 있다는 것도 장점이다. 이러한 기술들은 실제 선박 환경에서 검증을 완료했으며, 선급 인증을 통해 상용 수준의 안전성과 신뢰성을 확보했다.
또한, 연료전지와 리튬이온배터리를 함께 제어할 수 있는 ‘하이브리드 운용 최적화’시스템은 급가속이나 부하 변동이 심할 때도 전력을 안정적으로 공급하고, 저속 운항 시 효율을 극대화할 수 있다. 나아가 빈센의 시스템은 당장의 수소뿐만 아니라, IMO 로드맵에 맞춰 향후 암모니아에서 추출한 수소까지 연료로 사용할 수 있도록 하는 ‘미래 확장성’을 갖추고 있다.
빈센 이칠환 대표이사(사진)는 “선박 전체를 이해하는 빈센의 ‘통합 엔지니어링 솔루션’은 국내외 친환경 선박 시장의 상용화를 획기적으로 앞당기는 ‘기폭제’ 역할을 해 조선소와 선주들의 기술 도입 장벽을 크게 낮출 수 있을 것”이며 “조선소는 복잡한 시스템 적용의 기술적 리스크와 시간을 획기적으로 줄이고, 선주들 역시 최적화된 하이브리드 운용을 통해 높은 운항 경제성과 안전성을 확보하게 된다”고 말했다.
그는 이어 “또한, 빈센의 고밀도·모듈러 기술은 그동안 소형 실증 선박에 머물렀던 수소 연료전지의 적용 범위를 대형 상선 시장까지 빠르게 확대해 다양한 선종의 ‘탈탄소’를 실현하는 실질적인 해법이 된다”며 “이에 빈센은 독자 기술을 기반으로 핵심 기자재인 추진 시스템을 국산화하고, 암모니아 등 차세대 연료 로드맵까지 선제적으로 대응함으로써, 미래 ‘K-조선’의 초격차 경쟁력 확보에 기여하겠다”고 덧붙였다.
한편, 우리나라는 현대·기아차를 중심으로 세계 최고 수준의 연료전지 기술 강국인 동시에 배터리 기술 세계 1위이자 명실상부한 세계 1위 조선 강국이기도 하다. 이 점을 주목해 빈센은 ‘이 훌륭한 기술들을 융합해 진정한 친환경 선박을 만들고, K-조선 기술을 새로운 차원으로 발전시키겠다’는 강한 소명의식을 가지고 2017년 설립됐으며 이러한 소명의식은 글로벌 경쟁력을 갖춘 수소 연료전지 시스템을 개발할 수 있었던 원동력이 됐다.
또한, 빈센은 단순히 연료전지 스택을 만드는 기업을 넘어 ‘조선 기술자’들과 ‘연료전지 기술자’들이 완벽하게 융합된 독특한 DNA를 가지고 있어 초기부터 글로벌 파트너들과 협력해 다양한 국내외 실증 프로젝트를 수행하면서 강력한 역량을 축적해 왔다. 이러한 역량을 바탕으로 빈센은 ‘고밀도·모듈러 수소 연료전지’ 뿐만 아니라, 선박의 전력 시스템 전체를 아우르는 ‘통합제어시스템’, ‘배터리 하이브리드 최적화 기술’까지 독자적으로 개발할 수 있었다.
이 대표는 “현재 선박용 연료전지는 자동차용에 비해 전 세계적으로 매우 비싼 것이 현실이지만 빈센은 국내의 세계 최고 수준의 잘 발달된 (자동차)연료전지 시스템 공급망(Supply chain)을 적극 활용해 핵심 부품들을 최적화하고, 생산 규모를 확보함으로써 선박용 시스템의 원가를 획기적으로 절감할 수 있다”며 “현재 성능의 획기적인 향상과 대폭적인 원가절감을 동시에 이룰 수 있는 중대한 ‘기술적 돌파구’를 마련하고 있으며, 이 혁신 기술들을 선제적으로 상용화해 시장의 ‘게임 체인저’가 되도록 노력할 예정”이라고 말했다.
그는 이어 “또한, 대형 상선 시장으로의 확장은 빈센의 핵심 목표다. 최근 삼성중공업, 글로벌 선사 MISC, 프랑스 선급(BV)과 협력해 대형 상선용 연료전지 추진 시스템에 대한 AIP(기본승인)를 획득했기 때문에 누구보다 먼저 대형 선박용 솔루션을 현실화시킬 계획”이라며 “이러한 핵심 전략은 암모니아 등 차세대 연료 로드맵 대응과도 긴밀히 연계돼 있으며, 결국 빈센은 핵심 기자재의 국산화와 기술표준화를 선도하며, 국내 친환경 선박 생태계의 기술 주도권을 강화하고 있다. 이는 단순한 친환경 기술을 넘어, K-조선이 글로벌 탈탄소 패러다임을 주도하는 핵심 동력으로 자리매김하고 있음을 의미한다”고 덧붙였다.
출처 : 공학저널(http://www.engjournal.co.kr)
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