【 청년일보 】 국내 연구진이 암모니아 추진선에 활용할 고내식(부식에 강함) 탄소코팅 기술을 개발했다.

한국재료연구원은 6일 암모니아 연료의 부식·마모 문제를 줄이기 위한 고내식 탄소코팅 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다. 연구에는 극한재료연구소 장영준·김종국 박사팀과 에너지·환경재료연구본부 문성모 박사팀이 공동으로 참여했다.

기존 선박용 금속재료(스테인리스 440C 강재)는 암모니아의 강한 알칼리성과 화학적 반응으로 장기 운용 시 표면의 산화막 붕괴, 국부 부식 및 마모가 반복적으로 발생한다. 이에 암모니아 추진선 설계 및 선급 인증 단계에서는 고내식 표면기술의 확보가 필수 요건이다.

연구팀이 개발한 친환경 연료선박용 탄소코팅 기술(ta-C:Hx)은 극저온을 비롯한 중·저온 영역의 암모니아 연료 환경에서 급격히 진행되는 금속 부식과 마모 문제를 근본적으로 억제하는 고내식 표면보호 기술이다. 이 기술을 적용하면 기존 선박용 소재와 비교해 약 92%의 부식 감소 효과를 확보할 수 있다.

기존에 널리 사용되던 질화물 코팅과 습식도금(도금층)은 해수, 대기, 일반 공정 환경을 전제로 최적화된 기술이다. 암모니아와 같은 강알칼리성 및 특이 반응성을 지닌 연료 환경에서의 장기 신뢰성은 충분히 검증되지 않았다.

이번에 개발된 기술은 암모니아 환경을 전제로 공정을 재설계한 것이 핵심이다. 연구팀은 이기술이 암모니아 추진선 설계 및 선급 인증에서 요구하는 내식 기준을 충족할 수 있는 국내 유일의 국산 표면 코팅 기술이라고 평가했다.

국제해사기구(IMO)는 '2023 IMO 온실가스 감축 전략'을 통해, 2030년까지 국제해운 연료의 일정 비율을 무탄소 연료로 전환하도록 요구하고 있더, 해사안전위원회(MSC) 또한 암모니아 연료 선박 임시 지침을 승인해, 연료계 금속재료의 내식성 검증을 공식적으로 의무화했다. 이에 노르웨이, 싱가포르, 일본 등 해외에서는 암모니아 추진선 실증 프로젝트를 통한 금속 부품의 내식·마모 성능 검증이 진행 중이다. 

연구책임자인 장영준 책임연구원은 "본 기술이 상용화될 경우, 친환경 조선·선박용 핵심 부품의 고효율화와 신뢰성 향상을 통해, 장거리 운항이 가능한 실질적 솔루션을 제공할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

공동 연구자인 김종국, 문성모 책임연구원은 "외부 기술 도입이 아닌 KIMS의 내부 기술과 인프라 간 협력을 통해 기술 고도화에 집중한 점이 특징"이라며 "이를 통해 국내 산업 생태계 강화는 물론, 향후 글로벌 시장 진출에도 크게 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

한국재료연구원은 이번 연구 성과에 대해 "암모니아 연료 시스템이 요구하는 내식성 수준을 실질적으로 달성할 수 있는 기술 경쟁력을 확보한 것으로 평가할 수 있다"며 "친환경 암모니아 추진선의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심 기반 기술로 자리매김할 것으로 기대된다"고 전했다. 연구 성과는 국제 학술지인 카본(Carbon, IF 11.6)에 2025년 12월 1일 온라인 게재됐다.

현재 연구팀은 암모니아 연료 환경용 코팅 기술의 공정 안정화와 반복 신뢰성 평가를 진행 중이다. 실제 선박 부품 적용을 위한 후속 실증 연구도 병행하고 있다. 아울러 추가 특허 확보와 함께 향후 산업체와의 협력을 통한 기술 이전 및 상용화 가능성도 검토할 계획이다.

【 청년일보=강필수 기자 】