24일 울산시에 따르면 기후에너지환경부 주관 ‘2026년 에너지기술개발사업’ 신규 연구개발 과제 공모에서 ‘상용 연료전지 스택을 활용한 질소순환형 혼합가스 기반 20㎾급 잠수함용 연료전지 체계 개발사업’에 최종 선정됐다.
이에 따라 울산시는 HD한국조선해양, 울산테크노파크 등 6개 참여기관과 국가연구개발사업 협약을 체결하고 연구개발에 들어갔다.
이번 사업은 잠수함의 장시간 잠항 능력과 해양무인체계의 작전 지속성을 높일 수 있는 차세대 수소연료전지 체계를 개발하는 것이 핵심이다.
현재 잠수함에는 외부 공기 공급 없이 추진 동력을 제공하는 순산소형 공기불요추진체계(AIP)가 주로 적용되고 있다.
저소음과 장시간 잠항 능력을 갖춘 기술로 세계 방산 시장에서 활용되고 있지만, 울산시는 이번 사업을 통해 기존 체계의 운용 선택지를 넓히고 안전성과 효율성을 높이는 방향의 기술 고도화에 나서는 것이다.
사업을 주관하는 K-퓨얼셀 컨소시엄은 질소와 산소가 섞인 혼합가스 환경에서도 안정적으로 작동하는 연료전지 체계 개발을 목표로 한다. 질소 80%, 산소 20%를 혼합한 실제 공기와 유사한 조건에서 가스 공급과 순환, 운전 제어, 열 관리, 물 관리 기술을 통합적으로 확보하는 방식이다.
잠수함 운용 환경에 맞춘 안정성 확보도 주요 과제다. 잠수함은 수중에서 경사와 진동이 반복되는 특수한 조건에 놓이는 만큼, 일반적인 육상 연료전지보다 높은 신뢰성이 요구된다. 컨소시엄은 이러한 환경에서도 안정적으로 작동하는 20㎾급 질소순환형 연료전지 체계를 구현한다는 계획이다.
총사업비는 113억3,000만원으로 올해부터 오는 2029년까지 추진되며, 정부가 74억원, 울산시가 3억원을 지원한다. 민간 부담금은 36억3,000만원이다.
K-퓨얼셀 컨소시엄은 울산시, 울산테크노파크, 숭실대학교 산학협력단, 홍스웍스가 공동 연구개발기관으로 참여한다. HD한국조선해양은 공동 연구개발기관이자 최종 개발 결과물을 활용할 수요기업으로 참여해 상용화와 실증의 완성도를 대폭 높일 예정이다.
기술 개발이 완료되면 기존 순산소형 AIP 체계의 고위험·고비용 구조를 개선하는 효과가 기대된다. 외산 부품 대체를 통해 유지·보수(MRO) 비용을 줄이고, 밸브와 센서 등 고신뢰성 해양 특화 부품 생태계 확대에도 도움이 될 것으로 전망된다.
파급 범위는 유인 잠수함에만 그치지 않는다. 개발된 수소연료전지 체계는 차세대 해양무인체계 등으로 확대 적용이 가능하다. 해양 감시, 정찰, 탐색 등 다양한 임무를 수행하는 무인체계의 운용 시간이 늘어날 경우 친환경 해양 추진체계 시장에서 울산의 기술 기반도 한층 넓어질 수 있다.
울산시는 이번 사업이 탄소 배출과 해양 오염을 줄이는 동시에 전문 인력 양성과 지역 산업 활성화에도 기여할 것으로 보고 있다.
시 관계자는 “이미 구축된 수소연료전지 실증화센터와 수소모빌리티 기술, HD한국조선해양의 잠수함 건조 기술을 결합해 세계 최고 수준의 해양 특화 연료전지 생태계를 조성하겠다”라고 말했다.
울산시의 수소 분야 국책과제 선정은 올해 들어 두 번째다. 앞서 ‘고체수소저장합금 적용 수소 기반 중대형 수소전기 굴착기 실증’ 사업에도 선정돼 정부 지원금 85억원을 포함한 총사업비 166억원을 확보했다.