우리는 왜 에너지 변환이 필요한가? 2019년 우리나라의 1인당 에너지 사용량은 아이슬란드와 미국 다음으로 3위, 1인당 이산화탄소 배출량은 11.93톤으로 세계 10대 경제국 중 미국과 캐나다에 이어 세계3위에 올라 전 세계의 주목을 받을 만하다. 따라서 우리는 온실가스 배출원인 탄소함량이 적고 수소 함량이 높은 청정에너지로의 변환이 필요한 시점에 와 있다. 에너지 변환의 시대에 각광받기 시작한 연료전지라는 새로운 장치가 등장했고, 이 장치가 미래에너지를 선도하게 될 것으로 예측된다.

울산은 수소그린모빌리티 규제자유특구로서 수소 생산, 발전, 트램, 차량, 지게차, 선박, 충전소 등 다양한 산업을 선도하는 수소산업도시이다. 수소산업 전주기(생산, 저장, 운송, 활용)에 걸쳐 산업이 균형적으로 발전하고 성장해야 수소산업 소기의 목적을 달성할 수 있다.

수소자동차 판매실적을 보면 현대자동차가 세계1위를 점하고 있고, 조선 산업 역시 세계 선두를 달리고 있지만 친환경선박인 수소추진선박 기술 개발은 해외 선진국과 비교한다면 뒤처져 있다. 선박 환경규제를 위한 IMO(국제해사기구) 발표에 의하면 향후 온실가스 배출량을 2030년까지 40%, 2050년까지 50% 감축해야 한다. 이에 대비한 선박 혁신 기술이 부상하고 있다. 최근 정부가 2050년까지 디젤연료를 사용하는 국내 모든 선박을 저·무탄소 선박으로 교체한다고 밝히면서 ‘해양수산분야 2050 탄소중립 로드맵’을 수립했다.

따라서 고효율, 친환경 수소연료전지를 탑재한 수소추진선박 개발이 생존전략과 함께 필수대안으로 다가오고 있다. 수소선박은 수소와 산소를 연료전지 스택에 공급해 전기를 만들어 선박을 추진하고, 열과 물이 부수적으로 배출되는 무탄소 친환경 선박이라 볼 수 있다. 이 선박은 기존 선박과 다른 무공해 청정선박으로 선진국에서 기술 개발이 한창이다. 이러한 수소선박 기술 개발에 반드시 고려해야 할 점은 바로 안전이다. 수소와 관련된 설비는 안전 기준에 맞춰 관리하면 안전하지만 그렇지 못할 경우 치명적인 결과를 유발할 수 있다.

수소선박 역시 설계초기부터 안전을 중요하게 고려해야 하는 이유가 여기에 있다. 설계단계(개념, 기본, 상세 등)부터 선박 건조와 실증까지의 전 공정상에 위험성평가를 실시해 안전기준을 만족하면 다음 공정으로 이어지도록 개발되어야 한다. 위험성평가는 세부절차로써 정성적 평가와 정량적 평가로 이루어지며, 평가 공정 단계마다 안전기준을 반드시 만족하도록 해야 한다. 이는 기존 선박과 차별화되는 가장 큰 이슈이면서 중요한 문제이기도 하다. 또한 선박 건조 이전에 수소연료전지시스템을 육상에서 구현하여 해상 환경을 모의하고, 기후변화에 따른 설비 동작상황의 이상 유무를 연구하여 선박에 적용할 연료전지 시스템에서 검증하면서 안전성을 확인한 후 선박에 탑재해야 한다. 또한 첨단 IT기술을 탑재하여 디지털트윈으로 선박 내의 중요 설비의 동작을 실시간으로 모니터링하고, AI기반 중요 설비의 고장 진단 및 예측까지 할 수 있는 시스템을 만들어 안전성을 확보해야 한다.

세계시장에서 경쟁력을 확보하기 위해 수소선박에 들어가는 부품도 국산화 기술로 만들어지도록 정부의 중소기업 지원도 이루어져야 한다. 수소선박에 대한 정부의 지속적 정책지원, 인프라구축, 기술개발, 인력양성 등으로 친환경 선박의 시대를 열어나갔으면 한다. 이를 통해 현재 우리의 조선 산업이 수소경제시대에도 세계 시장에서 선두주자로 이어지기를 기대해 본다.