재생에너지 기반 수소 생산 기술이 해상으로 확장되며 에너지 전환의 새로운 가능성을 제시하고 있다.

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

탄소중립 기조 속에서 재생에너지 보급이 확대되고 있지만, 기상 조건에 따른 전력 생산의 변동성과 저장의 어려움은 여전히 주요 과제로 지적된다. 이러한 한계를 보완할 수 있는 대안으로 전력을 저장하고 운송이 가능한 ‘그린수소’가 주목받고 있다. 재생에너지 전력으로 물을 분해하는 과정에서 탄소를 배출하지 않는다는 점에서 친환경 에너지로 평가된다.

특히 대규모 수소 생산을 위해 필요한 재생에너지 발전단지를 육상에 구축하는 데에는 부지 확보의 제약이 따른다. 이에 따라 바다의 풍부한 에너지를 활용하는 해양 기반 수소 생산 기술이 글로벌 에너지 산업에서 중요한 대안으로 부상하고 있다.

이번 연구에서 KRISO는 100kW급 고정식 해양그린수소 생산 시스템을 독자적으로 개발하고 해상 실증에 성공했다. 해당 시스템은 파력과 해상풍력으로 생산한 전력을 이용해 바닷물을 담수화한 뒤 전기분해 과정을 통해 수소를 생산하는 구조로, 생산 전 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는 것이 특징이다.

연구진은 실제 해역에서 총 세 차례 실증을 수행해 기술의 유효성과 안정성을 검증했다. 2024년 12월 육지에서 약 1.2km 떨어진 해상에 시스템을 구축한 이후, 2025년 2월과 10월에는 파력 및 해상풍력 발전을 모사한 전력을 활용해 총 492시간의 실증을 진행했다. 이어 2026년 2월에는 두 에너지를 복합 적용해 99시간 추가 실증을 완료하며 총 600시간 이상의 운영 데이터를 확보했다.

이번 실증은 해양 재생에너지를 활용해 해상에서 직접 수소를 생산한 국내 최초 사례로, 100kW급 시스템의 안정성을 실해역에서 확인했다는 점에서 의미가 있다. 이를 통해 향후 MW급 대규모 해양그린수소 생산으로 확장할 수 있는 기술적 기반이 마련된 것으로 평가된다.

또한 연구진은 한국선급과 협력해 해양그린수소 안전 평가 및 지침을 마련했으며, 해양 재생에너지 발전량과 수소 생산량을 실시간으로 예측·분석할 수 있는 디지털트윈 시스템도 개발 중이다. 이는 수소 생산을 넘어 운영 최적화와 안전 관리까지 포함하는 통합 운영 체계 구축으로 이어질 전망이다.

연구책임자인 김경환 책임연구원은 “하반기에는 해상에서 생산된 수소를 저장하고 연료전지를 통해 전력을 생산하는 시스템까지 실해역 실증을 추진할 계획”이라며 “이를 통해 해양에서 수소 생산·저장·활용이 가능한 전주기 기술 확보를 목표로 하고 있다”고 밝혔다. 이어 향후 부유식 해양그린수소 생산 시스템으로 기술을 확장해 외해 환경에서도 안정적인 수소 생산이 가능하도록 할 계획이라고 설명했다.

홍기용 KRISO 소장은 “최근 지정학적 리스크 확대로 에너지 확보는 국가 안보와 직결된 문제로 인식되고 있다”며 “이번 실증은 바다를 활용한 수소 생산 모델을 제시함으로써 에너지 자립 기반을 마련한 성과”라고 평가했다.

이번 연구는 해양수산부와 해양수산과학기술진흥원의 지원으로 추진됐으며, 한국중부발전, 한국선급, 서울대학교, 한국에너지공과대학교 등이 참여해 2022년부터 2026년까지 진행되고 있다.

한편 KRISO는 1973년 설립된 해양 분야 연구기관으로, 친환경 선박, 해양에너지, 해양 안전 등 다양한 분야에서 기술 개발과 실용화 연구를 수행하고 있다.