바르질라, 버스 크기의 13,000마력 순수 수소 엔진으로 국가 전력망에 전력 공급

버스 한 대 크기의 심장, 어떻게 100% 수소로 움직이나

31H2 엔진은 흔히 떠올리는 자동차 엔진과는 규모 자체가 다르다. 높이 약 4.6m, 길이 약 8.8m에 달하는 이 거대한 중속 4행정 산업용 피스톤 엔진은, 한때 기네스 세계 기록에 오를 정도로 효율이 뛰어났던 바르질라 31 플랫폼을 기반으로 한다 .

자동차 기준으로는 상상하기 어려운 이 괴물은 천연가스 기준 약 1만 2,000kW(약 1만 3,000마력)의 출력을 낸다. 하지만 수소는 천연가스보다 화염 속도가 훨씬 빠르고 아주 작은 에너지로도 불이 붙을 수 있어, 엔진 내부에서 이상 폭발(노킹)이나 역화가 발생할 위험이 크다 .

바르질라는 이런 위험을 실시간 연소 제어 시스템으로 잡아냈다. 엔진 내부의 수많은 변수를 순간적으로 조절해, 천연가스부터 순수 수소까지 어떤 연료가 들어와도 안정적인 연소 상태를 유지하는 것이다.

두 가지 길, 수소 시대를 여는 맞춤형 전략

바르질라는 수소 전환기를 겨냥해 같은 V31 플랫폼을 공유하는 두 가지 엔진을 내놓았다 .

• 31SG-H2 (수소 혼합 대응형 엔진): 기존 천연가스 엔진의 직계 후손이다. 별도의 하드웨어 개조 없이 제어 시스템 조정만으로 천연가스에 최대 25%의 수소를 섞어 쓸 수 있다. 추후 고객이 수소 공급망을 확보하면 현장에서 개조해 100% 수소 운전도 가능하다 .
• 31H2 (순수 수소 엔진): 이번 베르메오 시험의 주인공으로, 처음부터 순수 수소와 천연가스를 자유롭게 오가도록(0~100% 가변) 설계된 전용 엔진이다 .

주요 성능을 살펴보면 그 강점이 더 명확해진다:

• 천연가스 운전 시 출력: 약 12MW
• 순수 수소 운전 시 출력: 천연가스 대비 출력이 낮다(디레이팅). 바르질라는 이전 해상용 테스트에서 70% 부하로 순수 수소 운전을 입증했으며, 이번 전력망 시험에서의 정확한 수치는 공개되지 않았다 .
• 수소 혼합 시 출력: 25% 수소 혼합 시 95% 부하까지, 17% 혼합 시 100% 부하까지 도달했다 .
• 출력 도달 시간: 정지 상태에서 최대 출력까지 단 2분이면 충분하다. 이는 태양광이나 풍력 같은 변동성 큰 재생에너지를 실시간으로 보완하는 데 결정적인 강점이다 .
• 계통 연계 속도: 시동 명령 후 30초 안에 전력망과 동기화된다 .

그린 수소를 공급한 숨은 공신, 에어리퀴드

이날 시험에 사용된 수소는 단순히 천연가스를 개질해 만든 회색 수소가 아니었다. 프랑스 산업용 가스 전문 기업 에어리퀴드(Air Liquide)가 재생에너지로 물을 전기분해해 만든 100% 그린 수소를 공급했다. 이 수소는 유럽연합(EU)의 재생에너지 지침(RED)에 완벽히 부합하는 지속 가능한 연료다 .

에어리퀴드는 이미 유럽에서 PEM(양성자 교환막) 수전해 방식으로 수소를 생산하는 ‘HyBalance’ 시설을 운영하며 그리드 밸런싱 능력을 입증한 바 있다. 네덜란드 로테르담에는 연간 최대 2만 3,000톤의 재생 수소를 생산할 200MW 규모의 ‘ELYgator’ 프로젝트도 건설 중이다 .

6년간의 집념이 만든 성과, 2020년부터 현재까지

이번 성과는 하루아침에 나온 기적이 아니다. 바르질라는 지난 6년간 묵묵히 퍼즐을 맞춰왔다 .

• 2020년: 미국 미시간주 발전소에서 무개조 50SG 엔진으로 전 세계 최초 25% 수소 혼합 시험 성공 .
• 2022년: 핀란드 바사(Vaasa)와 스페인 베르메오 연구소에서 수소 혼합 시험 확대 .
• 2023년: 20MW 엔진에 25% 수소를 혼합한 결과, 예상보다 높은 효율과 낮은 질소산화물 배출량을 기록 .
• 2024년: 세계 최초의 대형 100% 수소 전환 가능 발전소 개념을 발표하고, 독일 TÜV SÜD로부터 H2-레디니스 1단계 인증 획득 .
• 2025년: 31SG-H2 및 31H2 엔진 라인업 공식 출시. 해상용 부하 70% 수준의 순수 수소 지속 운전 달성 .
• 2026년 6월: 마침내 국가 전력망에 연결된 순수 수소 대형 엔진 가동이라는 세계 최초 기록 수립 .

kg당 6.29유로의 벽, 경제적 현실

기술의 가능성은 입증됐지만 넘어야 할 산은 여전히 높다. 스페인 내에서 유럽 재생에너지 기준을 충족하는 그린 수소 가격은 현지 언론 보도 기준 kg당 약 6.29유로다 .

이는 현재 천연가스로 전력을 생산하는 비용보다 훨씬 비싸기 때문에, 발전 단가만으로 경쟁하기는 어렵다. 대신 바르질라가 주목하는 시장은 단순히 값싼 전기가 아니라, 화석연료 없이는 도저히 얻을 수 없는 ‘무탄소’이면서도 ‘믿을 수 있는’ 전력이다. 아무리 바람이 불지 않고 해가 비치지 않아도, 2분 만에 최대 출력을 뿜어내며 데이터 센터나 공장을 멈추지 않게 하는 능력, 그 프리미엄이 바로 31H2 엔진의 존재 이유인 셈이다.

어떤 산업이 이 엔진을 기다리고 있나

바르질라는 이 엔진 여러 대를 묶어 수백 MW급 대형 발전소를 구성하는 방식으로 시장을 공략할 계획이다 . 특히 다음과 같은 분야에서 수요가 클 것으로 보고 있다:

• 데이터 센터: 정전은 곧 천문학적인 손실로 이어지는 곳이다. 수소 엔진의 빠른 기동력과 무탄소 전력은 기업의 탄소 중립 목표 달성에도 기여한다 .
• 광업: 외딴 광산 지역에서 값비싼 디젤 발전 대신 현장에서 생산한 그린 수소로 베이스로드 전력을 해결할 수 있다.
• 시멘트 및 중공업: 공정 자체에서 탄소 배출을 줄이기 어려운 이 산업에서 유연한 수소 엔진은 전력뿐 아니라 고온의 열까지 공급할 수 있어 매력적인 대안이 된다.
• 섬유 제조: 상당한 전력과 열을 필요로 하는 섬유 공장들도 재생 수소 인프라가 구축된 지역에서 충분한 잠재 고객이 될 수 있다.

바르질라의 31H2 엔진이 증명한 것은 ‘기술적 가능성’ 그 이상이다. 이 엔진은 변덕스러운 재생에너지와 24시간 멈춰서는 안 될 산업 현장 사이를 이어주는, 그린 수소 시대의 가장 현실적인 연결고리가 될 수 있음을 전 세계에 보여준 상징적인 첫걸음이었다.