1. 서 론

기후 변화 및 평균 기온 상승으로 인하여 각종 산업에서 배출되는 온실 가스(Green House Gas, GHG)에 대한 규제가 강화되고 있다. 해운산업에서 발생하는 GHG 배출은 2024년 도 기준 전체 배출량에서 약 3%를 차지하며 그 중에서 중요 한 이산화탄소 배출량은 운송 부문이 전체 배출량의 20.2% 의 막대한 부분을 차지하고 있다(OECD, 2025). 그에 따라 해 운산업에서도 GHG, 특별히 이산화탄소의 배출을 줄이기 위 해서 노력하고 있다.

국제해사기구(International Maritime Organization; IMO)에서 2018년에 개최한 제 72차 해양환경보호위원회(Marine Environment Protection Committee; MEPC) 회의에서 채택한 선 박 온실가스 감축 초기전략에 따라서 친환경선박에 대한 필 요성을 강조하였으며 2023년 제 80차 MEPC 회의에서 더 강 화된 온실가스 감축 목표를 설정하여, 2050년까지 GHG 배출 net zero 달성을 목표로 제시하였다. 2025년 제 83차 MEPC 회 의에서는 GHG 배출 감축을 위한 중기 대책을 승인하였 다.(IMO, 2025). 온실가스 배출에 대해 강화되는 규제를 충족 하기 위해서는 혁신 기술의 적용이 필요하며 대체 연료를 사용하거나 기존의 시스템을 대신하는 추진시스템을 선박 에 도입하는 방안이 제시되고 있다.

기존 사용하고 있던 선박을 사용하되 높아진 배출 규제에 부합할 수 있는 방법으로 대체연료를 사용하는 방법이 있 다. 기존의 선박용 연료로 사용되고 있는 HFO/MDO를 대체 하는 저유황유(LSFO/VLSFO/ULSMGO)를 사용하는 방법이 현 존 선박에서 적용하고 있는 방법이다. MARPOL 부속서 VI에 따라서 NOx, SOx, PM에 대한 배출 규제가 적용되는 지역에 서는 황 함유량이 적은 연료를 사용하는 것이다. 또한 배출 가스 자체의 함유량이 낮은 연료의 직접 사용이 가능한 Dual fuel(DF) 엔진을 적용하는 방법도 활용되고 있다(Win GD, 2025). 이와 같은 방법은 선박에서 배출하는 GHG를 낮 출수 있는 좋은 대안이지만 근본적으로 GHG 배출을 하지 않는 방법이 될 수는 없다. 규제에 맞춰, GHG를 배출하지 않는 선박의 추진 시스템을 고려한다면 GHG 성분을 포함하 지 않는 친환경 연료를 대체연료로 사용하는 방법(McKinlay et al., 2021;Al-Enzi et al., 2021) 또는 새로운 추진 시스템을 적용하는 방법이 있다. 새로운 추진 시스템으로는 선박의 추진을 추진용 전동기를 통해서 하되 풍력이나 태양광 같은 신재생에너지에서 전력을 얻거나 연료전지와 같은 발전에 의해서 전력을 얻는 방식 등이 있다.

여러 가지 대체 방안 중 연료전지의 장점은 우선 효율이 높다(U.S. Dept. of Energy, 2025). 기존 내연기관의 경우 효율 이 약 40%이지만 연료전지는 약 50%까지 더 높은 효율을 기대할 수 있다. 폐열을 회수하여 사용하는 경우 더 높은 효 율을 달성할 수 있다(Biert et al., 2016). 그리고 화학적인 반 응에 의해 발전이 되는 방식으로 동작부가 존재하지 않아 소음 문제에서 자유롭다(Hemmati and Saboori, 2016). 연료전 지 중에서도 저온형 연료전지인 PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 작동 온도가 60~80˚C 정도로 낮아 관 리에 유리하며 시동성이 좋고 부하 변동에 따른 추종성이 좋다. 또한 PEMFC와 BOP는 구성이 간단하여 모듈화에 유리 하다. 그렇기 때문에 이미 PEMFC는 자동차와 같은 육상용 모빌리티에 적용되어 상용화되었으며 해상에 적용하기 위한 다양한 연구가 유럽을 중심으로 진행되고 있다(European Maritime Safety Agency, 2023).

PEMFC를 적용한 선박 관련 사업은 Project ZEMSHIP(Elkafas et al., 2023), MF hydra(Panama Maritime Authority, 2025), Zulu06 (SWZ Maritime, 2025) 등이 있으며 내륙 또는 연안항해를 위 한 화객선이 주 대상 선박이다. PEMFC는 직접 설치 또는 모 듈을 배치하는 방식으로 선박에 적용이 되었다.

본 논문에서는 PEMFC를 적용한 PEMFC - Battery Hybrid Propulsion System(이하 PBHPS)을 선박에 적용하는 시스템 구 성에 대해서 제안하고자 한다. 수많은 종류와 목적에 따라 서 다양한 선박이 존재하므로 선박 4종 선택하여 선박별로 적합한 PBHPS에 대해서 고려하고자 한다.

대상 선박 4종을 분류한 기준은 우선 선박의 건조 목적이 다. 다양한 건조 목적 중 범용성을 띌 수 있는 선박으로 레 저선, 어선, 여객선, 실습선을 선정하였다. 그리고 각각의 대 상 선박은 다양한 규모로 설계될 수 있으나 소형~대형을 아 우르는 시스템을 논의하기 위하여 선박의 크기를 지정하였으 며 Table 1은 각 대상 선박의 최대 부하와 PEMFC / Battery의 비율을 나타내고 있다. 여기서 최대 부하는 기존 선박의 주 기관의 출력으로 선박에서 발생할 수 있는 PEMFC - Battery의 전기적 출력을 수치화한 것이다. PEMFC / Battery의 비율은 선박의 운항 특성을 고려하되 에너지 효율이 높은 PEMFC의 비율을 높이는 방향으로 지정하였다.

각 선박의 PBHPS은 Sandia National Lab.의 Zero-V ship 프로 젝트의 전력 배선 시스템을 각 선박의 상황에 맞게 개량하 여 적용하였다(Madsen et al., 2020). 다만 선박의 종류에 따라 서 일부를 수정 및 변경하였다.

2. PBHPS 구성

PBHPS은 PEMFC rack, 공기공급 시스템, 수소공급 시스템, 열관리(냉각)시스템, 추진 시스템으로 분리한다. Fig. 1은 PBHPS의 개략도를 나타내고 있다.

중간의 자주색 블록이 PEMFC, 좌측의 검은색이 공기공급 시스템, 좌측 상단의 갈색 블록이 연료공급 시스템, 좌측 하 단의 파란색 및 초록색 블록이 열관리(냉각)시스템, 우측의 회색 블록이 추진 시스템이다.

공기공급 시스템에서는 연료전지로 외부의 공기를 공급 한다. 연료공급 시스템에서는 PEMFC로 저장된 수소를 공급 한다. PEMFC로 공급된 공기와 수소는 화학반응을 발생하여 전기와 물을 생산한다. 화학반응 중 발생한 열이 PEMFC의 온도를 높이므로 운전에 적절한 온도를 유지하기 위하여 열 관리 시스템으로 PEMFC를 냉각한다. 그리고 PEMFC에서 발 생된 전기를 추진 시스템의 전동기로 공급하여 선박을 추진 하거나 배터리에 저장하여 필요시 사용한다.

PEMFC rack의 경우 이미 여러 회사에서 제작하고 있는 해 상용 PEMFC 모듈이 있으며 그 중 Ballard사의 FCwave Marine Module을 참고하여 모듈을 선박별 규모에 맞게 적용하는 것 을 기본으로 하였다(Madsen et al., 2020). 해당 모듈은 출력이 200kW이며 더 큰 출력이 필요한 경우 모듈을 다수 적용하는 것으로 선박의 최대 부하를 감당할 수 있도록 연료전지의 최대 출력을 설정하였다.

공기공급 시스템은 스택의 안정적인 운전을 위하여 연료 전지의 캐소드 극에 가압 공기를 공급하는 것을 목적으로 하며 에어블로워, 인터쿨러, 가습기, 캐소드 출구 탱크로 구 성이 되어 있다. 에어블로워에서 공기를 가압한 후 가습기 를 거쳐 충분히 가습한 후 연료전지에 공기를 공급한다. 연 료전지에서 나온 배기는 열과 수분을 포함하고 있기 때문에 유입 공기의 온도를 높일 때 재사용하거나 또는 출구 탱크 에 포집 또는 배출한다.

수소공급 시스템은 압축수소탱크(또는 액화수소탱크), 감 압밸브, 기수분리기, 애노드 출구 탱크로 구성되어 있다. 압 축수소탱크에서 감압밸브를 통해 압력을 낮추고 이젝터를 거쳐 가습기를 거친 후 스택에 수소가 공급되며 사용하고 난 수소는 기수분리기를 거쳐 수분을 제거한 후 다시 스택 으로 공급하거나 애노드 출구 탱크로 포집 또는 배출한다.

열관리 시스템은 해수펌프, 열교환기, 청수탱크, 청수펌프 로 구성되어 있다. 스택 냉각수는 청수탱크에서 청수펌프를 통하여 연료전지로 공급되어 스택을 냉각하고 순환하여 열 교환기에서 냉각되며 다시 청수탱크로 유입된다.

추진 시스템은 Battery, DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터, 추 진 전동기로 구성된다. DC/DC 컨버터는 PEMFC와 Battery를 DC bus system과 연결해주는데 필요하다. PEMFC와 Battery는 DC를 사용하므로 Bus system까지는 DC를 적용하지만 추진 전동기는 선박의 상황에 따라 AC 또는 DC 전동기를 선택 적용할 수 있기 때문에 그에 맞춰 DC/AC inveter또는 DC/DC converter를 적용한다. Fig. 1에서는 AC 전동기를 적용하는 경 우의 개략도를 표기하였다.

3. 선종별 PBHPS 세부 구성 기준

PBHPS의 구성에서 고려해야 할 사항은 다음과 같다. 먼저 선박 설계 단계에서 결정해야 할 선박의 출력(Power)이다. 다음은 PEMFC와 Battery의 규모를 지정해야 하며 이는 선박 의 항해 구역을 기준으로 항해가 어떤 방식으로 이루어지는 지 고려하여야 한다. 선박이 출항하여 항해를 시작하여 다 시 정박하기까지 잦은 부하 변동이 발생하는데 부하의 변동 특성이 되는 부하 곡선(Load profile)을 고려하여 PEMFC와 Battery의 비율을 결정할 필요가 있다.

Table 2는 PEMFC와 Battery의 상대적인 특성을 나타낸다. 에너지 밀도를 고려한다면 PEMFC의 비율이 높을수록 장기 항해에 유리하지만 출력 밀도, 응답 시간 등은 Battery가 빠 르므로 이에 대한 고려가 필요하다. Battery에도 다양한 종 류가 있으나 Lithium-ion 타입이 높은 에너지 밀도, 긴 사이 클 수명, 높은 효율, 기술 성숙도 및 확장성이 높은 장점을 갖고 있어 적용하는 것을 고려하였다(Lucà Trombetta et al., 2024).

그리고 출항부터 정박까지의 소모되는 연료를 고려하여 주 연료가 되는 수소의 저장 형태를 결정하여야 한다. 현재 까지 연구된 수소 저장 방식은 압축 기체 저장 방식, 액화 저장 방식, 수소화물 저장 방식 등 여러 가지 방식이 있지만 이 중에서 압축 기체 저장 방식과 액화 저장 방식 중 선택하 여 적용하였다. 전자는 기술성숙도가 높으며 현재에도 상용 화되어 사용 가능하지만 에너지 밀도가 낮아 장기간 사용이 불가하다. 후자는 장기간 사용이 가능할 정도로 에너지 밀 도가 높으나 수소를 액화 상태로 유지하는 것에 에너지 손 실이 크고 아직까지 개발 단계에 있다(Mekonnin et al., 2025).

또한 항해 범위에 따라서 연안 또는 원양 선박을 분류하 고 비상 상황 발생 시 선박의 안전과 운항성을 보전하기 위 하여 전체 시스템의 이중화 여부를 결정해야 한다. 연안 항 해 선박의 경우 비상 상황이 발생하면 도움을 요청할 다양한 방법이 있으나 원양 항해 선박은 자력 항해 또는 통신에 필 요한 최소한의 전력 공급을 위한 시스템 구성이 필요하다.

다음으로 선박의 추진 전동기를 지정해야 하며 브러시리 스 전동기(Brushless DC motor, BLDC), 영구자석 동기전동기 (Permanent magnetic synchronous motor, PMSM), 유도전동기 (Induction motor, IM) 등을 고려해볼 수 있다. 선박의 크기가 작은 경우 BLDC 또는 PMSM 타입을 적용하는 것이 유리하 며 선박의 크기가 대형화될수록 비용을 고려하였을 경우 IM 타입을 적용하는 것이 바람직하다(Jeon et al., 2018). BLDC 또 는 PMSM 타입을 적용할 경우, Bus system과 전동기 사이에 전동기 전압에 맞는 DC/DC converter가 필요하다. IM 타입을 적용하는 경우, 동일한 위치에 DC/AC inverter가 필요하다. 가장 큰 부하인 전동기의 용량이 정해지면 그에 따라 Bus system의 전압을 결정한다.

그리고 선종별로 선박의 크기가 정해지면 주변기기 (Balance of plant, BOP)의 사양과 수량을 결정해야 한다. 먼저 추진 전동기의 종류를 선택해야 하는데, 선박의 상황에 따 라 Fig. 1의 구성을 변경하여 적용해야 한다. 선박의 여유 공 간이 확보되지 않는 경우 사용되고 난 연료와 가스를 포집 하는 애노드 / 캐소드 출구 탱크는 설치하지 않고 선외 배출 을 하는 방법 등을 선택해야 한다.

Table 3은 각 세부 구성 기준을 요약한 내용이다.

4. 선종별 PBHPS

4.1 레저선

레저선의 최대 출력은 0.32MW이며 주 항행 구역은 연안 해역이 되는 소형 선박을 대상으로 하였다.

Fig. 2는 레저선의 배선도를 나타낸다. PEMFC는 50KW 스 택 6개를 배치한 300kW rack 1set를 배치하며, Battery는 20kWh 1 set를 적용한다.

Bus system은 450VDC를 적용하며 PEMFC, Battery와 Bus system 사이에는 각각의 DC/DC converter를 배치한다. BLDC 전동기를 적용하는 경우 Bus bar 사이에 DC/DC converter를 설치하며 PMSM를 적용하는 경우 DC/AC inverter를 설치한 다. Fig. 2는 BLDC 전동기를 사용하는 경우를 배선도로 표기 한 것이다. Hotel load 사이에는 DC/AC inverter를 배치한다.

연료 저장 방식은 압축 기체 저장 방식을 채택하며, 전체 구성은 단일화한다.

Fig. 3은 M.B.O.P 및 배관도를 나타낸다. PEMFC를 운전하 기 위하여 갈색으로 표기된 수소 공급 계통을 통하여 수소 를 공급하며 공기는 검은색으로 표기된 공기 공급 계통의 공기 송풍기와 공기 가습기를 통하여 공급한다. PEMFC에서 사용하고 난 수소는 순환하여 재사용하며 일부는 선외로 배 출한다. PEMFC를 거친 공기는 선외로 배출한다. 좌측 하단 의 해수 흡입구를 통해 유입된 해수는 열교환기로 공급되며 스택 냉각수를 냉각한 후 선외로 배출된다. 파란색으로 표 기된 스택 냉각수는 저장 탱크에서 순환 펌프를 통해 스택 으로 공급되며 열교환기에서 냉각 후 탱크로 공급된다.

소형선박의 특성상 선내 공간이 여유롭지 못하므로 모든 기기들의 설치를 최소화할 필요가 있다. 기계적 주변기기 (Mechanical balance of plant, M.B.O.P)와 전기적 주변기기 (Electronic balance of plant, E.B.O.P)는 각 1대씩 적용한다. Fig. 1의 수소 공급 계통과 공기 공급 계통에 있는 outlet tank는 배치하지 않는다.

Table 4는 레저선의 구성 요소를 요약한 내용이다.

4.2 어선

다양한 종류의 어선 중 9.77 t 어선을 지정하였으며 참고 선박의 출력(Hwang et al., 2022)인 463kW를 PEMFC 400kW / 배 터리 60kWh로 배치하여 추진 시스템을 대체하고자 하였다.

Fig. 4는 어선의 배선도를 나타낸다. Fig. 2의 레저선과의 차이는 PEMFC와 배터리를 이중화한 것이며 이는 PEMFC 또 는 Battery 일부에서 문제가 발생하였을 경우에도 다른 연료 전지와 Battery를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 다만 두 개 의 rack을 배치하기 때문에 각각의 독립된 공간에 PEMFC를 설치해야 한다.

PEMFC 50kW 스택을 4개씩 적용한 rack 2sets를 배치하며 Battery는 30kWh씩 2개를 배치한다. Bus system은 450VDC이 며 Bus system과 PEMFC, Battery 사이에는 DC/DC converter를 배치한다. Bus system과 PMSM 및 Hotel load 사이에는 각각 DC/AC inverter를 배치한다. 수소 저장 방식은 압축 기체 저 장 방식을 사용한다. 만일의 상황을 대비하기 위하여 전력 원이 되는 PEMFC / Battery 측을 이중화한다.

어선의 M.B.O.P 및 배관도는 Fig. 3의 레저선의 배관에서 눈금으로 표시한 PEMFC rack이 2sets로 나뉘게 되는 것이 주 요한 변경사항이다. 그 외의 전체 시스템 구성은 레저선과 동 일하다. M.B.O.P가 더 큰 용량을 필요로 하며 No.1, 2 PEMFC stack을 각각 냉각하는 분리된 배관시스템이 필요하다.

Table 5는 어선의 구성 요소를 요약한 내용이다.

4.3 여객선

여객선의 항만안내선을 대상으로 하여 1.6MW를 최대 부 하로 지정하였으며 그 중 PEMFC 1.0MW / Battery 0.6MWh 로 분리하였다.

Fig. 5는 여객선의 배선도이다. PEMFC는 50kW 스택 5개를 직렬 연결한 rack을 4개 배치하여 각각 250kW로 분담하며 Battery를 2 sets로 분리하여 배치하며 그에 맞게 각 rack 및 battery마다 DC/DC converter를 배치하여야 한다. 750VDC과 추진 전동기 및 Hotel load의 사이에는 각각 DC/AC inverter가 설치된다. 추진 전동기는 PMSM 또는 Azimuth thruster 등이 적용될 수 있는데 운항 안정성 및 정숙성 등을 고려할 경우 후자를 적용할 수 있다. 추진 시스템을 이중화하여 적용한 것이 레저선, 어선과의 주된 차이점이다. 주 항행구역이 연 안에 한정되지만 항만을 벗어나서 항해를 하는 경우를 고려 하여 안전성 확보 및 비상상황에 대한 대비로써 이중화를 적용하였다. 수소 저장 방식은 압축 기체 저장 방식을 선택 한다. 시스템의 증대에 맞게 각 M.B.O.P는 용량이 증대되어 야 하며 그 수량 역시 늘어나야 하는데, 이는 앞서 말한 것 과 같이 비상상황 또는 정비가 필요한 경우에 대한 예비 차 원으로 동일한 기기를 1쌍씩 배치한다. 해수를 유입하는 Sea chest부터 해수펌프, 열교환기를 2 sets씩 적용한다.

Fig. 6은 여객선의 M.B.O.P 및 배관도이다. 선박의 규모에 맞게 각 M.B.O.P는 용량이 증대되어야 하며 그 수량 역시 늘 어나야 하며 이는 앞서 말한 것과 같이 비상상황 또는 정비 가 필요한 경우에 대한 예비 차원으로 동일한 기기를 1쌍으 로 배치한다. 해수를 유입하는 Sea chest부터 해수펌프, 열교 환기를 2 sets씩 적용한다. 이는 동시에 사용하기 위함이 아 니라 1대를 사용하며 다른 1대는 예비로 두기 위함이다. PEMFC 냉각을 위한 청수펌프 역시 2대를 적용한다. 또한 Battery의 용량이 증대됨에 따라 발열을 고려하여 PEMFC를 냉각하는 청수 냉각 계통에서 동일하게 냉각할 수 있도록 구성한다.

그리고 수소 공급 계통의 수소 탱크는 2 sets로 늘려서 배 치, 적용한다. 또한 레저선과 어선에는 적용하지 않았던 애노 드 / 캐소드 배출 탱크를 적용하여 버려지는 수소나 PEMFC의 반응생성물인 물을 포집하여 재사용한다.

Table 6은 여객선의 구성 요소를 요약한 내용이다.

4.4 실습선

실습선은 한국해양대학교 실습선 한나라호를 대상으로 하였다.

Fig. 7은 실습선 한나라호에 PEMFC - Battery를 배치하였 을 때의 배선도이다.

PEMFC는 50kW 스택 4개를 직렬 연결한 200kW rack을 45 개 배치하여 9.0MW를 분담하며 배터리는 1.4MWh 팩을 2 sets 배치한다. PEMFC와 Battery 측과 Bus system 사이에는 적정용량의 DC/DC converter가 배치된다. Bus system은 1500VDC를 적용하는데 이는 부하 측의 추진 전동기와 Thruster Motor의 용량을 반영하기 위함이며, 각 전동기는 IM 을 사용한다. 부하 측의 Propulsion motor와 Thruster motor 그 리고 hotel load 전단에는 DC/AC inverter가 배치된다.

PEMFC rack의 수가 많은 경우 관리가 필요한 연료전지 항 목이 늘어난다고 볼 수 있으나 PEMFC의 고장 또는 사고와 같은 상황에서 운전 불가한 PEMFC rack만을 분리하기 수월 하며 수리 시에도 비용을 적게 부담할 수 있는 장점이 있다. 수소 저장 방식은 액화 저장 방식을 적용하며, 이는 대양 항 해에 많은 연료가 필요하기 때문이다.

실습선의 M.B.O.P와 배관도는 Fig. 6의 여객선과 유사하 다. 점선 및 번호로 표기한 주요 차이점은 다음과 같다. (1) 수소 탱크의 종류가 액화 저장 방식이며 수가 증가한다. (2) PEMFC rack의 용량이 200kw로 줄어들지만 수량이 증가하며 그에 따른 냉각 배관 구성이 필요하다. (3) Battery 용량이 증 가하여 냉각 용량 역시 증가하여야 한다. (4) 청수 펌프의 용 량이 증가하여야 한다. (5) 해수 펌프는 3대를 적용하여 필요 시 병렬 운전하여 냉각을 원활히 한다.

Table 7은 실습선의 구성 요소를 요약한 내용이다.

5. 결 론

나날이 엄격해지는 배출규제에 따라 선박에서 역시 각종 배기오염 물질을 경감하려는 노력이 지속되고 있으며 그에 따라 육상 모빌리티인 차량에서 이미 사용되고 있는 연료전 지인 PEMFC와 Battery를 연동한 Hybrid propulsion system을 선 박에 적용하려는 연구가 시행되고 있다. 그에 따른 노력의 일환으로 건조 목적과 규모가 다른 4종 선박에 PEMFC - Battery hybrid propulsion system을 적용하는 것에 대한 연구를 진행하였으며 선박의 종류, 규모와 항해 구역 등에 따라 다 른 추진 시스템을 제안하였다. PBHPS 시스템 구성 시 선박 의 추진 출력, PEMFC와 Battery의 비율, 수소 저장 방식, 이 중화, 전동기 종류, BOP 설치 등을 고려해야 한다. 아래는 PBHPS를 선박에 적용할 때의 기준과 각 선종별 시스템 구 성 특징을 요약한 내용이다.

레저선 – 다양한 규모의 레저선 중에서 연안을 수 시간 정도 짧게 항해하는 규모의 소형선박을 대상으로 하였다. PEMFC 및 Battery, 추진전동기를 비롯하여 모든 구성은 소형 선박에 맞추어 각 기기들을 1대씩 사용하는 단일화 구조로 배치하였다. 수소의 저장은 압축 수소 저장 방식을 사용한다.

어선 – 어선의 경우 9.77t 급 선박을 대상으로 하였으며 PEMFC와 Battery를 이중화하여 전력원을 구성하였다. 이중 화한 시스템을 적용하기 위하여 각 전력원의 독립된 공간이 확보되어야 하며 각 PEMFC는 개별 냉각 계통이 적용되어야 한다. 레저선과 전체 시스템 구성은 유사하나 각 기기의 용 량이 더 증대되어야 하며, 수소 저장 역시 증대된 규모의 압 축 수소 저장 방식을 사용한다.

여객선 – 여객선은 항만안내선을 대상으로 하였으며 PEMFC와 Battery부터 추진 전동기까지 이중화하여 구성되어 야 한다. 운항 안전성을 우선시하여 추진 전동기를 PMSM 대신 Azimuth thruster를 적용하는 것을 고려해볼 필요가 있다. Battery 용량의 증가로 별도의 냉각이 필요하여 청수 냉각 계 통의 배관 시스템이 추가로 필요하다. M.B.O.P.는 각 2 sets로 적용하여 비상 상황을 대비한다.

실습선 – 실습선은 연안항해 뿐만 아니라 해외로 가는 원양 항해가 가능한 시스템이 필요하며 에너지효율을 고려 하여 PEMFC의 비율을 높게 적용하였다. PEMFC 및 Battery 는 이중화 구조를 적용하였으며 추진시스템도 동일하게 이 중화 구조를 적용하였다. 대형 IM이 추진 전동기로 사용되 기 때문에 고전압의 DC bus system이 적용되어야 한다. 수소 저장 시스템의 경우, 항해구역, 거리 등을 고려하였을 때 액 화수소 저장 방식이 필수로 적용되어야 하며 수소 저장 탱 크는 여러 개로 분리하여 선내 배치한다. M.B.O.P는 2~3대까 지 적용하여 선택적으로 운용할 수 있도록 한다.

본 논문을 통하여 기존 선박의 추진 시스템을 대체하는 PEMFC-Battery hybrid propulsion system의 방안에 대해서 제안 하였으며 PEMFC-Battery가 적용된 선박의 추진 시스템을 구 성에 대해서 틀을 제시하고자 하였다. 향후 연구에서는 본 연구에서 제안한 선종별 시스템 모델링과 시뮬레이션을 통 하여 최적 운전 조건에 대해서 고안하고자 한다.