울산시는 ‘질소순환형 혼합가스 기반 잠수함용 연료전지 개발사업’이 기후에너지 환경부 에너지기술사업 공모에 지난달 선정돼 이달부터 추진한다고 2일 밝혔다.
이번 사업은 잠수함에 적용 가능한 수소연료전지 전력시스템을 개발해, 산소·질소 혼합 운전과 수소 저장·공급 등 실제 잠수함 환경에서 안전하고 안정적으로 작동하는지를 검증하는 것이 골자다.
지금까지 개발·운용되고 있는 잠수함은 잠항 중 외부 공기를 사용할 수 없어 함정 내 탱크에 산소를 저장·공급하고, 외부 공기 공급 없이 추진 동력을 제공하는 AIP(Air Independent Propulsion, 공기불요추진체계) 시스템을 사용했다.
그런데 100% 순수산소를 직접 공급하는 AIP 시스템은 화재 및 폭발 위험이 매우 높다. 또 산소 저장과 고압 제어 기술 시스템의 복잡도가 높고, 외국 기술 의존도가 높아 고가의 유지비가 발생한다.
반면 이번에 개발하는 질소순환형 연료전지 시스템은 질소 80%, 산소 20%를 섞은 혼합가스를 공급한다. 실제 공기와 유사해 안전하고 질소를 버리지 않고 계속 돌려쓸 수 있어 AIP시스템의 한계를 보완할 수 있다.
무엇보다 세계 최초로 시도되는 개발인 만큼 핵심 부품의 국산화와 비용 절감은 물론 세계 시장을 우선 선점할 수 있게 된다.
K-퓨어셀이 주관연구개발기관으로 참여해 질소순환형 연료전지 혼합비 최적운전, 이중·긴급 차단 안전 프로세스 개발, 통합 시스탬 패키지 설계 및 제어기 개발을 진행한다.
공동연구개발기관으로 참여하는 △HD현대중공업은 잠수함 운전 프로파일 수립, 잠수함 환경 모사 평가장치 제작, 설계 적합성 검증 및 결과 검토를 △현대자동차는 고밀도 고체수소저장합금 사양 개발, 수소 저장 실린더 및 열교환 설계, 수소 충전·방출 제어 기술 지원을 △울산TP는 스택 모듈과 통합시스템 성능 평가, 경사·진동·수조 환경 모사 시험, 수소 충·방전 설비 구축 등을 진행한다.
총사업비는 128억원(국비 80억, 시비 3억, 민자 45억)이 투입되며 올해 연말까지 연료전지 개발·제작과 평가가 진행된다.