울산, 세계 첫 질소순환형 잠수함 연료전지 개발 나선다
시, 정부 에너지기술사업 공모 선정 K-퓨어셀·HD현대중·현대차 등 참여 128억 투입 효율 극대화 시스템 개발 핵심부품 국산화·세계시장 선점 기대
2026-06-02 김상아 기자
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.