VOLTENERTEC WEEKLY · 2026년 39주차 · 2/4
결론부터 씁니다. 육상 연료전지 설비에서 수소 누설 인터락(Interlock)의 안전 상태는 “전부 정지”입니다. 선박은 다릅니다. 항해 중 추진 동력을 잃는 것 자체가 위험 상태이므로, 수소 인터락은 연료를 구획 단위로 격리하는 동작과 추진·조타 전원을 유지하는 동작을 분리해 설계해야 합니다. 국내 첫 40인승 수소연료전지 여객선이 건조에 들어간 지금, 설계 검토도 이 순서로 잡는 것이 맞습니다.
무슨 일이 있었나
전기신문 보도(2026-09-22)에 따르면 수소연료전지를 동력원으로 쓰는 국내 첫 40인승 여객선이 선체 제작에 들어갔습니다. 울산대학교 차세대수소추진선박실증연구센터가 건조하며, 350kW급 수소연료전지 추진체계가 적용됩니다. 연료전지에서 생산한 전기로 추진모터를 구동하는 방식입니다. 강재절단식은 9월 17일 부산 기장군 장안읍 케이엠씨피(KMCP) 제2공장에서 열렸고, 산업통상부·해양수산부·울산시가 지원하는 “안전기반 40인승 350kW급 수소추진선박” 사업입니다.
보도는 승객이 타는 여객선이므로 추진 성능뿐 아니라 수소의 저장과 공급, 화재·폭발 방지 등 높은 수준의 안전성이 요구된다고 설명합니다. 실증 자료는 수소 저장·공급장치, 연료전지, 추진모터, 제어시스템 등 기자재 국산화에 활용할 계획입니다.
보도에는 버퍼 배터리 유무와 용량, 수소 저장 압력·방식, 운항 항로가 나오지 않습니다. 아래 인터락 설계는 이 세 가지를 확인 필요 항목으로 두고, 동작 타임차트를 기준으로 조건을 먼저 명시한 뒤 전개합니다.
동작 타임차트 — 누설 감지부터 추진 전원 유지까지
| 단계 | 트리거 시그널 | 동작 | 목표 시간 |
|---|---|---|---|
| 1 경보 | 가스 농도 ≥ 1단 설정값 | 경보, 환기 증속 | 즉시 |
| 2 연료 격리 | ≥ 2단 설정값 또는 화재 감지 | 해당 구획 차단밸브 폐, 연료전지 출력 램프다운 | 밸브 폐 지령 ≤ 1,000 ms (가정) |
| 3 추진 전원 유지 | 연료전지 출력 0 kW | 버퍼 전원으로 추진·조타 유지 | 확인 필요 |
| 4 구획 전원 차단 | 2단 지속 + 점화원 위험 | 해당 구획 비방폭 전기설비 차단 | 확인 필요 |
표에서 핵심은 2단계와 3단계가 분리돼 있다는 점입니다. 육상에서는 2단계가 곧 “설비 정지”로 끝나지만, 선박에서는 연료를 끊은 다음에도 추진·조타 전원이 남아 있어야 합니다. 따라서 버퍼 전원이 없다면 3단계가 성립하지 않고, 배터리 유무는 부가 옵션이 아니라 인터락 설계의 전제 조건이 됩니다.
설계 검토 체크리스트
- ☐ 가스 감지기에서 차단밸브까지 PLC를 거치지 않는 하드와이어 차단 경로가 있는가. PLC는 병렬 차단·감시·기록을 맡는다.
- ☐ 차단밸브는 전원·구동공기 상실 시 닫히는 페일세이프(Fail-safe) 구조인가.
- ☐ 수소 저장부 체결 확인(리밋 스위치) 시그널이 공급밸브 개방 허가 조건에 들어가 있는가.
- ☐ 환기 팬 운전 피드백이 끊기면 수소 공급 허가가 해제되는가.
- ☐ 연료전지 정지 후 추진·조타 전원을 유지할 경로(버퍼 배터리 등)가 있는가. 유지 시간은 몇 분인가 — 확인 필요.
- ☐ 선교·기관 구역 비상정지(EMO, Emergency Off)는 하드와이어이며, 소프트웨어로 대체하거나 우회하지 않는가.
- ☐ 가스 감지 설정값(1단·2단)은 선급 규칙 기준으로 확정됐는가. 본문 값은 가정이다.
- ☐ 추진모터 인버터와 가스 감지기 신호선의 노이즈 영향은 시운전 때 파형 분석 및 실측으로 확인하는가.
I/O 맵과 로직 예시
(* I/O 맵 - 어드레스는 예시 *)
(* AI100 : H2_GAS_FC_ROOM (%LEL, 연료전지 구획) *)
(* AI101 : H2_GAS_TANK_ROOM (%LEL, 저장 구획) *)
(* DI200 : CARTRIDGE_LOCKED (저장부 체결 리밋 스위치, 체결=1) *)
(* DI201 : VENT_FAN_RUN (환기 팬 운전 피드백, 운전=1) *)
(* DI202 : FIRE_DET_FC_ROOM (화재 감지, 감지=1) *)
(* DI203 : ESTOP_LOOP_OK (하드와이어 비상정지 루프 건전=1, 감시용) *)
(* DO300 : H2_SOV_OPEN_CMD (차단밸브 개방 지령, 0=폐 페일세이프) *)
(* DO301 : FC_RUN_PERMIT (연료전지 운전 허가) *)
(* DO302 : PROP_BUFFER_SEL (추진 버퍼 전원 선택 - 버퍼 존재 시) *)
(* LEL_ALM_SP, LEL_TRIP_SP 는 가정값 - 선급 규칙 확인 필요 *)
ALARM_1 := (AI100 >= LEL_ALM_SP) OR (AI101 >= LEL_ALM_SP);
TRIP_2 := (AI100 >= LEL_TRIP_SP) OR (AI101 >= LEL_TRIP_SP) OR DI202;
(* 2단 트립은 래치 - 원인 해소 후 운전원 리셋 필요 *)
IF TRIP_2 THEN TRIP_LATCH := TRUE; END_IF;
IF RESET_PB AND NOT TRIP_2 THEN TRIP_LATCH := FALSE; END_IF;
SUPPLY_PERMIT := DI200 AND DI201 AND DI203 AND NOT TRIP_LATCH;
DO300 := SUPPLY_PERMIT; (* 하드와이어 차단 경로와 병렬, PLC는 이중 차단 *)
DO301 := SUPPLY_PERMIT;
(* 연료 격리와 추진 전원 유지를 분리: 트립 시 버퍼 전원으로 전환 *)
DO302 := TRIP_LATCH OR NOT DO301;로직에서 볼 부분은 마지막 줄입니다. 연료 격리(DO300, DO301)와 추진 전원 선택(DO302)이 서로 다른 출력으로 나뉘어 있어, 연료를 끊는 순간에도 추진 계통에는 “끊어라”가 아니라 “전원을 바꿔라”는 지령이 나갑니다. 버퍼 전원이 없는 구성이라면 이 줄은 의미가 없어지고, 대신 운항 절차에서 동력 상실 대응을 정해야 합니다.
특허로 본 저장부 체결 인터락
한국조선해양기자재연구원의 KR102352046B1 “수소연료전지 추진선박의 수소 연료 공급방법”(우선일 2020-12-02, 등록 2022-01-17, Google Patents 기준 Active)은 수소저장부를 카트리지 형태로 교체하는 공급 방식을 다룹니다. 청구항 1은 사용이 끝난 수소저장부를 연료 저장공간의 프레임부에서 분리하고, 이송수단으로 육상 또는 해상 선박으로 옮긴 뒤, 충진이 끝난 저장부를 탑재해 고정수단으로 고정하고, 공급단과 수소연료 공급배관을 연결해 공급하는 단계로 구성됩니다. 저장부는 압축 또는 액화 수소 저장탱크의 묶음입니다.
제어 쪽에서 이 청구항을 읽으면 “고정 단계”와 “연결 단계”가 곧 공급 허가의 입력 조건입니다. 위 예시의 CARTRIDGE_LOCKED(DI200)가 그 자리입니다. 교체식 저장은 충전 시간을 줄이지만, 체결·연결이 매 항차 반복되는 만큼 체결 확인 시그널 없이는 공급밸브가 열리지 않도록 막는 인터락이 필수가 됩니다. 이번 실증선이 교체식을 쓰는지는 보도에 없으므로 확인이 필요합니다.
경계 조건 — 이 설계가 과한 경우
첫째, 정박·계류 상태에서만 연료전지를 쓰는 운전이라면 추진 전원 유지가 필요 없으므로 육상식 전체 정지 로직이 더 단순하고 안전합니다.
둘째, 버퍼 배터리가 추진에 필요한 에너지를 충분히 갖고 있다면 연료전지 트립이 곧 운항 영향으로 이어지지 않으므로, 3단계는 단순 전원 전환으로 줄어듭니다. 반대로 버퍼가 작으면 3단계의 유지 시간이 운항 절차를 제약합니다.
셋째, 선급 규칙이 이 글의 가정값보다 우선합니다. 설정값과 차단 시간은 규칙과 승인 도면으로 확정해야 합니다.
단일 기준은 이렇습니다. 연료전지가 멈췄을 때 추진·조타를 몇 분 유지해야 하는지를 먼저 정하고, 그 시간을 감당할 버퍼 전원이 있을 때만 연료 격리와 추진 유지를 분리한 인터락이 성립합니다.
출처: 전기신문 「연구실 나온 수소선박, 건조 첫발…국내 첫 40인승 여객선 제작」(2026-09-22) / Google Patents KR102352046B1
