선박해양플랜트연구소(KRISO)가 해양 재생에너지를 활용한 고정식 해양그린수소 생산 시스템을 국내 최초로 개발하고, 실해역 실증을 통해 기술의 안정성을 입증했다.

 해양에너지 기반 해양그린수소 생산 시스템 내부/사진=KRISO 제공

KRISO는 19일 파력과 해상풍력 등 해양 재생에너지를 기반으로 해상에서 직접 수소를 생산하는 100kW급 고정식 시스템을 구축하고, 누적 약 600시간에 달하는 실해역 실증을 완료했다고 밝혔다. 이번 성과는 국내에서 해양에너지를 활용해 해상에서 수소 생산을 검증한 첫 사례다.

최근 탄소중립 정책 확산과 함께 재생에너지 보급이 확대되고 있으나, 기상 조건에 따른 발전량 변동성과 에너지 저장의 한계가 주요 과제로 지적돼 왔다. 이러한 문제를 보완할 수 있는 대안으로 그린수소가 주목받고 있다. 그린수소는 재생에너지 전력을 이용해 물을 전기분해하는 방식으로 생산되며, 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않고 저장과 운송이 용이하다는 장점이 있다.

그러나 대규모 수소 생산을 위해서는 넓은 부지를 필요로 하는 재생에너지 발전단지 조성이 필수적이어서, 육상에서는 입지 확보에 제약이 따른다. 이에 따라 해양의 풍부한 에너지 자원을 활용하는 해양그린수소 생산 기술이 글로벌 에너지 전환의 핵심 대안으로 부상하고 있다.

이번 연구에서 KRISO는 파력 및 해상풍력으로 생산된 전력을 활용해 해수를 담수화한 뒤 전기분해를 통해 수소를 생산하는 통합 시스템을 독자적으로 개발했다. 이 과정은 전 주기에 걸쳐 이산화탄소 배출이 없는 ‘완전한 청정 그린수소’ 생산 모델을 구현했다는 점에서 의미가 크다.

실증은 총 세 차례에 걸쳐 진행됐다. 연구진은 2024년 12월 육지에서 약 1.2km 떨어진 해상에 시스템을 설치한 뒤, 2025년 2월과 10월 파력 및 해상풍력 발전을 모사한 전력을 활용해 총 492시간의 운전 시험을 수행했다. 이어 2026년 2월에는 실제 파력과 해상풍력을 복합 적용해 99시간의 추가 실증을 성공적으로 완료했다.

특히 이번 실증을 통해 100kW급 시스템의 장시간 운전 안정성을 실제 해양 환경에서 확인함으로써, 향후 MW급 대규모 해양그린수소 생산으로의 확장 가능성을 확보했다는 평가다.

KRISO는 기술 상용화를 위한 기반 구축에도 속도를 내고 있다. 한국선급과 협력해 해양그린수소 안전성 평가 기준과 관련 지침을 마련했으며, 해양 재생에너지 발전량과 수소 생산량을 실시간으로 예측·분석하는 디지털트윈 기반 운영 시스템도 개발 중이다. 이를 통해 생산, 운영 최적화, 안전 관리까지 아우르는 통합 운영 체계를 구축할 계획이다.

연구책임자인 김경환 KRISO 책임연구원은 “하반기에는 해상에서 생산된 수소를 저장하고 연료전지를 통해 전력을 재생산하는 통합 시스템의 실해역 실증을 추진할 예정”이라며, “현재 관련 규제 특례 확보를 진행 중”이라고 밝혔다. 이어 “실증이 완료되면 수소의 생산·저장·활용 전 주기를 아우르는 핵심 기술을 확보하게 될 것”이라고 말했다.

또한, 그는 “향후 외해 환경에서도 안정적인 수소 생산이 가능하도록 부유식 해양그린수소 생산 시스템으로 기술을 확대해 나갈 계획”이라고 덧붙였다.

홍기용 KRISO 소장은 “최근 지정학적 리스크 확대에 따라 에너지 확보는 국가 안보의 핵심 요소로 부상하고 있다”며, “에너지 수입 의존도가 높은 우리나라에서 이번 실증은 해양 기반 수소 생산 모델을 제시했다는 점에서 에너지 자립 기반을 마련한 중요한 성과”라고 강조했다.

한편 이번 연구는 해양수산부와 해양수산과학기술진흥원의 지원을 받아 수행됐으며, 한국중부발전, 한국선급, 서울대학교, 한국에너지공과대학교 등이 참여해 2022년부터 2026년까지 진행되고 있다.

[경제엔미디어=김재호 기자]