▲ 기계연 김용진 센터장이 수소 연소 방식에 따른 수소엔진 분류에 대해 설명하고 있다.

친환경 연료 기반 선박 전환이 글로벌 해운업계 핵심 과제로 부상하는 가운데 한국기계연구원이 수소연료 추진선박의 안전성 확보와 국제 기준 대응 지원에 나섰다.

한국기계연구원(원장 류석현)은 가상공학플랫폼연구본부 신뢰성연구센터가 한국선급과 공동으로 ‘수소연료추진선박의 안전성 검토’ 연구보고서를 발간했다고 8일 밝혔다.

이번 보고서는 국제해사기구(IMO)가 개발 중인 수소연료추진선박 임시 안전지침을 기반으로 제작된 기술자료로, 수소연료 선박의 설계·운용 과정에서 고려해야 할 핵심 위험요인과 대응 방안을 종합적으로 담았다. IMO 해사안전위원회(MSC) 제111차 회의에서 관련 안전지침 최종 승인이 예상되는 시점과 맞물려 산업계 활용성이 높을 것으로 기대된다.

기계연 김용진 센터장 연구팀은 한국선급 박준성 파트장과 협력해 보고서 작성에 참여했다. 보고서에는 해상 수소시스템 구조와 연료 저장·공급 체계, 수소 사고 사례 분석, 위험요소 평가, 국제 규정 및 안전 대응 방안 등이 포함됐으며 국문·영문판으로 동시에 공개됐다.

수소는 탄소 배출이 없는 친환경 에너지원으로 해운 분야 탄소중립 실현을 위한 차세대 연료로 주목받고 있다. 특히 메탄올 등 친환경 연료 생산의 원료로도 활용 가능해 글로벌 수소 공급망 확대와 연계한 활용 가능성이 커지고 있다.

반면 선박 적용 과정에서는 압축수소 또는 영하 253℃ 수준의 액체수소 상태로 저장·운용해야 하는 만큼 기존 연료와 다른 고유 위험 특성에 대한 대응이 요구된다. 수소는 점화 가능 범위가 넓고 최소 점화에너지가 낮아 작은 누출에도 화재·폭발로 이어질 가능성이 높기 때문이다.

유럽연합 공동연구센터(JRC)의 수소 사고 데이터베이스(HIAD 2.1)에 따르면 등록된 수소 사고 954건 가운데 약 66%가 화재 또는 폭발로 이어진 것으로 분석됐다.

이에 따라 보고서는 누출 및 확산, 폭연·폭굉 전이, 제트 화재, 극저온 환경 위험, 수소취화 현상 등을 주요 리스크로 제시하고 LNG연료 추진선박 국제규정(IGF Code)과 비교해 수소연료 선박에 필요한 별도의 안전 고려사항을 정리했다.

또 △이중배관 및 용접부 설계를 통한 누출 차단 △환기·불활성화·진공 시스템 구축 △수소취화 대응 소재 선정 및 호환성 검증 △위험구역 설정 강화 △가스·화재 탐지 시스템 다중화 △드립 트레이 기반 액체수소 격리 △화재 진압 시스템 구성 등 실제 선박 설계와 운영 단계에서 적용 가능한 안전 대책도 제시했다.

기계연은 해양수산부 ‘선박용 수소 저장용기 및 연료공급시스템 안전기준 개발 사업’을 통해 초저온(-253℃) 수소취화 시험평가 및 분석 인프라를 구축했으며, 이를 기반으로 선박용 액체수소 저장 소재 적합성 평가 기술도 확보했다.

김용진 기계연 신뢰성연구센터장은 “이번 보고서는 수소연료 추진선박 분야에서 요구되는 위험 분석과 안전 대응 방향을 체계적으로 정리한 결과물”이라며 “그동안 축적해 온 초저온·수소취화 시험평가 기술과 액체수소 저장 소재 검증 경험이 보고서의 신뢰도를 높이는 데 도움이 됐다”고 말했다.

이어 “향후에도 친환경 선박용 소재 평가와 안전기준 연구를 지속 확대해 국내 조선·해운산업의 미래 선박 시장 경쟁력 강화에 기여하겠다”고 전했다.