사진. 한국기계연구원

한국기계연구원(이하 KIMM) 가상공학플랫폼연구본부 신뢰성연구센터가 한국선급과 공동으로 ‘수소연료 추진선박의 안전성 검토 연구보고서’를 발간했다고 밝혔다.

이번 보고서는 수소연료 추진선박의 안전 고려사항과 국제 규정, 주요 위험요소 및 저감 방안을 종합적으로 정리한 기술문서다. KIMM 신뢰성연구센터 김용진 센터장 연구팀과 한국선급 박준성 파트장이 공동으로 참여해 작성했다.

보고서에는 해상 수소시스템 개요를 비롯해 국내외 수소 사고 사례, 수소의 위험 특성, 국제 안전규정, 선박 적용 시 고려해야 할 기술적 요소 등이 담겼다. 국문과 영문 버전으로 동시에 발간돼 국내외 산업계와 연구기관이 활용할 수 있도록 했다.

최근 수소는 탄소를 배출하지 않는 친환경 에너지원으로 주목받고 있으며, 메탄올과 암모니아 등 차세대 친환경 연료 생산의 원료로도 활용되고 있다. 이에 따라 글로벌 해운업계에서는 수소 기반 연료 공급망 구축과 수소 추진선박 개발이 활발히 추진되고 있다.

보고서는 수소연료전지 추진선박과 수소 내연기관 추진선박의 기술 동향은 물론 수소 저장·공급·소비 시스템 전반에 대한 기술적 내용을 체계적으로 정리했다.

수소는 높은 에너지 밀도를 가진 친환경 연료지만 안전 측면에서는 기존 LNG 등 탄화수소계 연료와 다른 특성을 갖는다.

특히 누출 시 점화 가능 범위가 넓고 최소 점화에너지가 매우 낮아 작은 불꽃에도 화재나 폭발로 이어질 가능성이 있다. 보고서에 따르면 유럽연합 공동연구센터(JRC)의 수소 사고 데이터베이스(HIAD 2.1)에 등록된 954건의 사고 가운데 약 66% 이상이 화재 또는 폭발로 이어진 것으로 나타났다. 이에 따라 보고서는 누출 및 확산, 화재·폭발, 폭연·폭굉 전이, 제트 화재, 극저온 위험성, 수소취화 현상 등을 주요 위험요소로 제시했다.

특히 액체수소는 영하 253℃의 극저온 상태로 저장되기 때문에 소재의 물성 변화와 구조 건전성 확보가 중요하다. 또한 수소가 금속 내부로 침투해 재료를 취약하게 만드는 수소취화 현상 역시 선박 설계 단계에서 반드시 고려해야 할 요소로 분석됐다.

보고서는 LNG 추진선박 국제규정인 IGF Code와의 비교를 통해 수소연료 추진선박이 갖는 고유의 안전 요구사항도 함께 제시했다.

이번 보고서는 국제해사기구가 개발한 수소연료 추진선박 임시 안전지침을 기반으로 작성됐다. 특히 누출 최소화 설계, 환기 및 불활성화 시스템, 진공 시스템 구축, 재료 선정 및 호환성 검토, 위험구역 분류, 가스·화재 탐지 및 진압 체계 등 실제 설계와 운용 과정에서 적용 가능한 구체적인 위험 저감 방안을 담고 있다.

국제해사기구 화물·컨테이너 운송 전문위원회(CCC)는 수소연료 추진선박 임시 안전지침을 개발했으며, 해당 지침은 지난 5월 열린 해사안전위원회(MSC) 제111차 회의에서 최종 승인됐다.

업계에서는 향후 국가 간 수소 운송과 거래 확대에 따라 수소운반선과 수소연료 추진선박 수요가 증가할 것으로 전망하고 있다. 이러한 시점에서 보고서가 발간됨에 따라 조선·해운업계의 기술 이해도 향상과 안전기준 정립에 도움이 될 것으로 기대된다.

KIMM 김용진 신뢰성연구센터장은 “이번 보고서는 수소연료 추진선박의 위험요소와 안전 저감 방안을 체계적으로 정리한 기술문서로 산·학·연 협력을 통해 마련된 의미 있는 성과”라며 “앞으로도 친환경 선박용 소재 적합성 평가와 안전기준 정립을 통해 국내 조선·해운 산업의 친환경 선박 기술 경쟁력 확보를 적극 지원해 나가겠다”라고 밝혔다.