선박해양플랜트연구소(소장 홍기용, 이하 KRISO)는 해양 재생에너지를 활용한 고정식 해양그린수소 생산 시스템을 국내 최초로 개발하고, 누적 600여 시간의 실해역 실증을 통해 수소 생산의 안정성을 확인했다고 19일 밝혔다.

▲  해양에너지 기반 해양그린수소 생산 시스템 내부

최근 탄소중립의 일환으로 재생에너지 보급이 늘고 있으나 기상 조건에 따른 전력 생산의 변동성과 저장의 어려움이 여전히 과제로 남아 있다. 이러한 문제를 보완할 수 있는 실질적인 해결책으로 ‘그린수소’가 주목받고 있다. 에너지를 효율적으로 저장·공급·운송할 수 있다는 점과 재생에너지 전력으로 물을 분해하는 과정에서 탄소 배출이 없다는 점 때문이다.

한편 수소를 대량으로 생산하기 위해서는 대규모 재생에너지 발전단지 조성이 필요하지만, 육상에서는 넓은 부지를 확보하는 데 제약이 따른다. 이에 따라 육상의 공간적 한계를 극복하고 바다의 풍부한 자원을 직접 활용하는 ‘해양그린수소 생산 기술’의 필요성이 세계적으로 더욱이 강조되고 있다.

해양그린수소 상용화 기반을 다지기 위해 추진된 이번 연구에서 KRISO는 100kW급 고정식 해양그린수소 생산 시스템을 독자적으로 개발하고 해상 실증에 성공했다. 이 시스템은 파력과 해상풍력으로 생산한 전력을 활용해 바닷물을 담수화한 뒤 이를 전기 분해해 해상에서 직접 수소를 생산한다. 이를 통해 생산 전 과정에서 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는 진정한 의미의 ‘청정 그린수소’ 생산 모델을 성공적으로 구현해냈다.

구체적으로 KRISO 연구진은 실제 해역에서 총 3차례의 실증을 수행해 기술의 유효성과 안정성을 입증했다. 연구진은 2024년 12월 육지에서 약 1.2km 떨어진 해상에 시스템을 구축한 뒤 2025년 2월과 10월 실제 파력발전 전력과 해상풍력 발전 출력을 모사한 전력을 활용해 총 492시간의 실증을 진행했다. 이어 2026년 2월에는 두 에너지를 복합 적용해 99시간의 실증까지 성공적으로 마쳤다.

이번 실증은 해양 재생에너지를 활용해 해상에서 직접 수소 생산을 성공시킨 국내 최초의 사례다. 특히 100kW급 시스템의 안정성을 실해역에서 확인해냄으로써 향후 MW급 대규모 해양그린수소 생산으로 확장할 수 있는 기술적 기반을 마련했다는 점에서 큰 의미가 있다.

아울러 KRISO 연구진은 한국선급과 함께 해양그린수소 안전 평가 및 지침서를 마련했으며, 해양 재생에너지 발전량과 그린수소 생산량을 실시간으로 예측·분석할 수 있는 디지털트윈 시스템도 개발 중이다. 이를 통해 단순한 수소 생산을 넘어 상태 예측, 운영 최적화 그리고 안전 관리까지 포함하는 통합 운영 체계를 구축해 나가고 있다.

연구책임자인 KRISO 김경환 책임연구원은 “하반기에는 해상에서 생산된 수소를 저장하고 연료전지를 통해 전력을 생산하는 시스템까지 실해역 실증을 진행할 계획이며, 현재 이를 위한 규제 특례를 추진 중”이라고 말했다. 이어 “실증이 마무리되면 해상에서 수소 생산·저장·활용까지 이어지는 해양그린수소 전반의 핵심 기술을 확보하게 될 것”이라고 덧붙였다. 또한 “향후에는 외해의 파도와 바람 등 해상 환경에서도 안정적으로 수소 생산이 가능하도록 부유식 해양그린수소 생산 시스템 개발로 기술을 확장해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

KRISO 홍기용 소장은 “최근 지정학적 리스크 확대로 에너지 확보는 단순한 공급망의 문제가 아니라 국가 안보의 핵심 요소로 인식되고 있다”며 “에너지 수입 의존도가 높은 우리나라 상황에서 이번 실증은 바다를 활용한 수소 생산 모델을 제시함으로써 우리나라의 에너지 자립 발판을 마련한 성과”라고 말했다.

한편 이번 연구는 해양수산부와 해양수산과학기술진흥원의 지원으로 수행됐으며 한국중부발전, 한국선급, 서울대, 한국에너지공대 등이 참여해 2022년부터 2026년까지 추진되고 있다.