디젤 엔진 대신 수소로 움직이는 대형 선박 개발될까?

[서울신문 나우뉴스]
컨테이너 선박용 수소 연료전지 시스템의 개념도. 사진=ABB오일 쇼크가 한창이던 1970년대에는 석유나 천연가스 같은 화석 연료 고갈에 대한 우려가 컸습니다. 당시 확보된 석유 매장량과 늘어나는 화석 연료 소비량을 생각하면 근거 없는 걱정은 아니었습니다. 하지만 수소 같은 차세대 연료를 기반으로 기존의 화석 연료를 대체할 수 있을 것이란 낙관적인 예측을 하는 이들도 있었습니다.

수십 년의 세월이 흐른 후 석유 회사들과 산유국들은 최신 기술을 통해 빠른 속도로 새로운 유전을 찾아냈을 뿐 아니라 셰일 혁명 같은 신기술을 통해 과거에는 추출하기 어려웠던 석유와 가스를 추출하는 방법을 개발해 오히려 생산량이 소비량 증가를 앞서 나가기에 이르렀습니다. 최근에는 코로나19로 소비량이 급감하면서 원유 가격이 믿을 수 없는 수준까지 하락했습니다.

하지만 석유가 고갈되지 않았다고 해서 차세대 에너지가 필요 없는 것은 아닙니다. 지구 온난화로 인해 친환경 에너지에 대한 요구는 날이 갈수록 커지고 있습니다. 세계 주요 기업과 연구소가 전기차 배터리나 수소 연료전지처럼 기존의 화석 연료를 대체할 친환경 에너지 저장 시스템 연구에 매달리고 있습니다. 가장 많은 연구가 이뤄지는 것은 차량용이지만, 최근에는 항공기, 기차, 선박처럼 다른 운송 수단에 적용하려는 시도가 이어지고 있습니다.

스웨덴-스위스 기반의 다국적 제조사인 ABB와 프랑스의 수소 연료전지 관련 제조사인 하이드로겐 드 프랑스(Hydrogène de France, HDF)는 대형 선박용 수소 연료전지 시스템을 개발하기 위한 양해각서(MOU)를 체결했다고 발표했습니다. 이들의 목표는 메가와트(MW)급 선박용 수소 연료전지 시스템 개발입니다.

현재 해양 운송 부분은 전 세계 온실가스 배출량의 2.5%를 차지하고 있습니다. 자동차와 항공기에 비해서 적은 양이지만, 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 연간 배출량은 50% 이상 줄이겠다는 목표를 세웠습니다. 하지만 장거리를 항해하는 대형 선박에 대형 디젤 엔진 대신 전기 배터리와 모터를 탑재하기는 쉽지 않습니다. 아무리 배터리 성능이 좋아졌다고 해도 수만 톤에 달하는 선박으로 지구 반대편으로 항해할 만큼의 에너지를 저장하기는 쉽지 않기 때문입니다. 설령 그런 대용량 배터리가 존재한다고 해도 이를 충전하는 데 많은 시간이 소비됩니다.

ABB와 HDF는 수소 연료전지가 더 현실적인 대안이라고 생각하고 있습니다. 수소는 리튬 이온 배터리는 물론 화석 연료보다도 에너지 저장 밀도가 높습니다. 수소를 저장하는 것이 문제지만, 대형 선박 내부라면 고압 수소 탱크를 탑재할 수 있는 여유 공간을 확보하기 어렵지 않습니다. 수소를 오랜 시간 보관할 수 있는 안전한 선박용 저장 탱크와 대형 선박을 움직이는 데 충분한 출력을 내는 연료전지만 개발하면 이론적으로 불가능한 일이 아닙니다.

18000TEU급 트리플 E 클래스 머스크(Triple-E class Maersk) 컨테이너선을 움직이려면 60MW의 에너지가 필요합니다. 현재 사용되는 디젤 엔진은 하루 8만 리터의 연료를 소비하면서 상당한 양의 오염 물질과 이산화탄소를 배출합니다. 만약 이를 수소 연료전지 시스템을 바꿀 경우 온실가스 및 배기가스 배출을 0으로 만들 수 있습니다.

수소 연료전지는 배터리처럼 소형화가 어렵고 수소라는 다루기 어려운 물질을 사용한다는 단점이 있지만, 빠르게 충전할 수 있고 에너지 저장 밀도가 높은 장점을 지니고 있습니다. 이런 장점을 생각하면 트럭 같은 대형 차량이나 선박, 발전용으로 전망이 밝다고 생각됩니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
 

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