고유가에 뜨는 전기차…대형 전기추진 선박 상용화는 언제?

중동 전쟁 여파로 국제 유가가 급등하면서 해운업계의 연료비 부담이 커지고 있다. 고유가 국면에서 전기차가 대안으로 주목받듯, 조선·해운 분야에서도 전기추진선박 상용화에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재는 소형 선박과 단거리 노선을 중심으로 전기추진이 적용되고 있지만, 조선업계는 대형 선박으로 확장하기 위한 기술 개발에 속도를 내고 있다.

4일 업계에 따르면 국제 유가 상승으로 운항 비용이 늘어나자 일부 해운사들은 긴급 유류할증료를 도입하고 있다. 유류할증료는 전쟁이나 공급 차질 등으로 국제 유가가 급등할 때 선사가 운항비 부담을 보전하기 위해 부과하는 요금이다.

호르무즈 해협 봉쇄 우려로 중동산 원유 공급 불안이 커지면서 선박 연료비 부담도 확대되고 있다. 이 때문에 기름값 부담이 전기차 수요를 자극하듯, 해운 분야에서도 전기추진선박이 중장기 대안으로 부상할 수 있다는 관측이 나온다.

'에너지 믹스'로 넘는 대양… 배터리 한계 극복이 핵심

다만 전기추진선박은 전기차보다 상용화 난도가 훨씬 높다. 선박은 수만 톤에 달하는 화물을 싣고 수십 일 동안 바다를 항해해야 하며, 운항 중 자유롭게 충전하기도 어렵다. 선박을 전동화하려면 대규모 배터리뿐 아니라 항해 방식, 추진 시스템, 전력 배전 구조까지 새로 설계해야 한다

이 때문에 단거리 노선에는 배터리 기반 전기추진이 적합하지만, 장거리 항해에는 수소·천연가스·암모니아 등 대체연료를 활용해 전기를 생산하고 모터를 구동하는 방식이 현실적인 대안으로 꼽힌다.

실제로 조선업계는 대형 선박에 대규모 배터리를 싣는 방식보다 친환경 연료로 전기를 생산하고, 이를 추진 모터에 공급하는 전기추진 시스템 개발에 집중하고 있다. 연료전지나 이중연료 엔진을 통해 전기를 만들고, 고압 전력 배전 시스템으로 이를 효율적으로 공급하는 구조다.

HD현대중공업은 지난 5월 9일 울산 조선소에서 이중연료(DF) 엔진이 장착된 4만 6천 입방미터(㎥)급 중형 가스운반선 2척에 대한 명명식을 실시했다. (사진=HD현대중공업)

HD현대는 이중연료 엔진과 암모니아 기반 연료전지(SOFC)를 결합한 ‘에너지 믹스 전력 시스템’ 개발과 적용을 확대하고 있다. 연료전지는 연료를 태워 터빈을 돌리는 방식이 아니라, 연료의 화학에너지를 전기화학 반응으로 전환해 전기를 생산하는 장치다.

이렇게 생산된 전기를 선박 내부에서 효율적으로 분배하고 전환하는 핵심 기술이 고압직류배전시스템(MVDC)이다. MVDC는 1.5kV에서 100kV 고압 전력을 직류로 송전하는 기술로, 대형 전기추진선박의 전력 효율을 높이는 데 필요하다.

HD현대는 그동안 해외 수입에 의존해온 추진 드라이브 핵심 기술을 확보해 관련 시스템 자립도를 높였다. 이를 통해 발전·배전·추진으로 이어지는 전기추진 플랫폼 국산화를 추진하고 있으며, 2028년 추진 드라이브 상용화, 2030년 대형 전기추진선박 상용화를 목표로 하고 있다.

HD현대·한화, 기술 개발 속도내지만…항만 인프라 구축은 과제

한화그룹도 전기추진선박 관련 역량을 강화하고 있다. 한화는 2024년 다보스포럼에서 암모니아 가스터빈 기반 전기추진 방식을 적용한 무탄소 추진 가스운반선 개념을 제안한 바 있다. 한화오션은 2028년까지 암모니아 가스터빈과 수소연료전지를 결합한 전기 추진 방식의 완전 무탄소 LNG 운반선을 개발한다는 계획이다.

한화엔진은 지난해 말 노르웨이 전기추진·전력 자동화 시스템 전문기업 SEAM을 인수하며 전기추진선박 분야 기술 기반을 넓혔다. 전기추진선박의 핵심 동력원으로 활용되는 에너지저장장치(ESS) 사업도 강화하고 있다. 이를 위해 최근 한화에어로스페이스 MDS사업부를 한화엔진으로 편입하기도 했다.

한화에어로스페이스와 한화오션은 해양 환경에 맞춘 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)도 공동 개발했다. 회사 측은 병렬제어 기능을 통해 메가와트급 용량으로 확장할 수 있어 중대형 선박에도 적용 가능하다고 설명한다.

전기추진선박 상용화를 위한 기술 개발은 이어지고 있지만, 확산을 위해서는 항만 인프라와 청정전력 공급 체계도 함께 갖춰져야 한다는 지적이 나온다. 전기추진 기술이 발전하더라도 충전 설비, 에너지 저장장치, 항만 전력망, 청정에너지 공급망이 마련되지 않으면 해운 탈탄소 전환에는 한계가 있기 때문이다. 전기차 충전소 없이 대중화가 불가능하듯, 전기추진 선박 역시 항만 내 고압 전력망과 에너지 저장 설비가 필수적이다.

현재 유럽에서는 노르웨이와 덴마크 등을 중심으로 연안 페리와 중소형 컨테이너선의 전기화가 상용화 단계에 들어섰다. 다만 1만 6000TEU급 이상 초대형 컨테이너선이 대양을 횡단하는 수준의 전기추진은 아직 연구·개발 단계다. 업계는 2028~2030년을 전후해 추진 드라이브와 MVDC 등 핵심 기술 상용화가 본격화될 것으로 보고 있다.