온실가스 배출을 줄이기 위해 기존 선박에 사용되는 내연기관을 대체할 수 있는 다양한 기술이 제안되고 있으며, 그중에서도 고 효율·무배출 특성을 가진 연료전지가 유망한 대안으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 선박의 종류 및 규모에 따라 네 가지 유형의 선박을 선정하고, 기존 내연기관 기반 추진 시스템을 연료전지-배터리 하이브리드 추진 시스템으로 전환하는 방안을 검토하였다. 제안된 하이브리 드 추진 시스템은 주 전원으로 고분자전해질막연료전지(PEMFC), 보조 전원으로 Battery를 사용한다. PEMFC가 기본 부하(base load)를 담당하 고, Battery는 피크 부하(peak load)를 담당한다. PEMFC는 50kW 스택을 기본 단위로 모듈화하여 적용하였으며, 시스템 전체 크기, 연료전지와 배터리의 비율, 주변 기기와의 연계 등을 고려하여 각 선박 유형에 적합한 시스템 구성을 도출하였다. 연구 결과, 선박의 종류와 운항 특성 에 따라 PEMFC-Battery hybrid propulsion system의 구성이 달라져야 함을 확인하였다. 항해가 길어질수록 PEMFC의 비중을 높이는 것이 필요 하며 액화수소의 사용이 강제화된다. 또한 항해 구역과 긴급 상황에 대응할 수 있도록 시스템의 단일/이중화 여부 또한 고려되어야 한다. 선 박 규모에 따라 적정한 추진 전동기와 주변 기기 설치를 고려해야 한다. 이러한 운항 조건과 설계 요소를 반영한 PEMFC-Battery hybrid propulsion system은 다가오는 배출 규제를 충족할 수 있으며, 해양 분야 탈탄소화를 위한 실현 가능한 대안이 될 수 있다.

To reduce greenhouse gas emissions, various technologies are being proposed to replace the internal combustion engines currently used in existing vessels. Among these, fuel cells—with their high efficiency and zero-emission characteristics—are emerging as a promising alternative. In this study, four types of ships were selected based on their type and size, and a plan was formulated to convert their existing internal combustion engine-based propulsion systems into fuel cell–battery hybrid systems. The proposed hybrid propulsion system utilizes Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) as the primary power source and battery as auxiliary power. The PEMFC handles the base load, while the battery covers peak loads. The PEMFC were applied in modular form using 50kW stacks as the standard unit. For each ship type, a suitable system configuration was derived by considering the total system size, the ratio between fuel cells and batteries, and the integration with peripheral equipment. The study confirmed that the configuration of a PEMFC-battery hybrid propulsion system must be tailored according to the type and operational characteristics of the vessel. For longer voyages, it is essential to increase the proportion of PEMFC capacity, and the adoption of liquefied hydrogen becomes a necessity. Additionally, system design should account for redundancy or single-line configurations based on the vessel's sailing area and emergency response requirements. The selection of propulsion motors and the arrangement of balance of plants must also be appropriately scaled to the size of the vessel. A PEMFC-battery hybrid propulsion system designed with these operational and engineering considerations can effectively meet forthcoming emission regulations and presents a practical pathway toward decarbonizing the maritime sector.

요 약
Abstract
1. 서 론
2. PBHPS 구성
3. 선종별 PBHPS 세부 구성 기준
4. 선종별 PBHPS
    4.1 레저선
    4.2 어선
    4.3 여객선
    4.4 실습선
5. 결 론
Acknowledgements
References

• 김종인(강원도립대학교 초빙 교수) | Jong-in Kim (Visiting professor, Dept. Of Marine Police & Technology, Gangwon State University, Gangneung 25425, Korea)
• 김산(국립한국해양대학교 해사대학 박사과정) | San Kim (PhD Candidate, Division of Marine Information Technology, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea)
• 이창용(강원도립대학교 교수) | Chang-yong Lee (Professor, Dept. Of Marine Police & Technology, Gangwon State University, Gangneung 25425, Korea)
• 윤경국(국립한국해양대학교 해사대학 교수) | Kyoung-kuk Yoon (Professor, Division of Maritime AI & Cyber Security, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea)
• 박상균(국립한국해양대학교 해사대학 교수) | Sang-Kyun Park (Professor, Division of Maritime AI & Cyber Security, National Korea Maritime & Ocean University, Busan 49112, Korea) Corresponding author