암모니아 기반 하이브리드 전기 추진 시스템의 경사 시험을 통한 성능 및 안정성 평가 = Performance and Stability Evaluation of an Ammonia-based Hybrid Electric Propulsion System through Heel Test

국문 초록 (Abstract)

해운 산업은 탄소 배출 저감을 위한 다양한 기술적 해결책을 모색하고 있으며, 그중 암모니아(NH3)는 차세대 무탄소 연료로 각광받고 있다. 암모니아는 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않으며, 기존 인프라를 활용해 대규모 운송 및 저장이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구는 암모니아를 수소(H2)로 개질하여 연료전지에 공급하고, 이를 통해 전력을 생산하는 하이브리드 전기 추진 시스템의 성능을 평가하였다. 암모니아-수소 개질기, 수소 연료전지, 배터리로 구성된 이 시스템은 친환경적인 추진 방식이다. 경사 시험(Heel test)은 선박이 실제 항해 중에 겪을 수 있는 10도 경사 상황에서 시스템이 안정적으로 작동하는 평가하기 위해 수행되었다. 시험 결과, 암모니아 개질기는 경사 조건에서도 안정적으로 수소를 생산하였다. 연료전지와 배터리가 결합된 하이브리드 시스템은 부하 변동 상황에서도 효율적으로 전력을 관리하고 안정적인 전력 공급을 유지했다. 특히 경사 상태에서도 시스템 성능 저하 없이 연료전지와 배터리 전력, 전류, 전압의 상호작용이 원활하게 이루어졌음을 확인할 수 있다. 본 연구는 향후 친환경 선박의 핵심 기술로 자리 잡을 수 있는 암모니아 기반 추진 시스템의 안정성과 성능을 실험적으로 검증하였다는 점에서 그 의미가 있으며, 따라서 본 연구 결과는 해운 산업에서 암모니아 기반 추진 시스템의 사용화 가능성을 높이는 중요한 기초 자료를 제공할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The shipping industry is seeking various technological solutions to reduce carbon emissions, and ammonia (NH3) is gaining attention as a next-generation zero-carbon fuel. Ammonia has the advantage of not emitting carbon dioxide (CO2) and can be transported and stored on a large scale using existing infrastructure. This study evaluated the performance of a hybrid electric propulsion system that supplies hydrogen (H2) generated from the reforming of ammonia to a fuel cell to produe electricity. The system, consisting of ammonia-hydrogen reformer, a hydrogen fuel cell, and a battery, offeres an eco-friendly propulsion method. A heel test was conducted to assess the stability of the system under a 10-degree inclination, a condition that vessels may experience during actual navigation The test results indicated that the ammonia reformer consistently produced hydrogen even under inclined conditions. The hybrid system, which combines the fuel cell and battery, effectively managed power and maintained a stable electricity supply even with load fluctuations. Notably, it was confirmed that the interaction between the fuel cell and battery occurred smoothly without performance degradation of the system, even in an inclined state. This study is significant in that it experimentally verifies the stability and performance of an ammonia-based propulsion system, which has the potential to become a key technology for eco-friendly vessels in the future. Therefore, the results of this study are expected to provide important foundational data that will enhance the commercialization potential of ammonia-based propulsion systems in the shipping industry.

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