최근 해운산업은 국제해사기구(IMO)의 2050 온실가스(GHG) Net-Zero 목표에 따라 강력한 탈탄소 압력에 직면해 있다. 하지만 5,000GT 미만의 중소형 연안 선박은 이러한 규제의 사각지대에 놓여있다. 본 연구는 중소형 선박을 위한 현실적인 친환경 대안으로, 메탄 올 엔진과 고온형 고분자전해질 연료전지(HT-PEMFC)를 결합한 하이브리드 시스템을 제안하고 그 타당성을 검증하였다. 실제 주기관 2기 가 설치된 연안 차도선을 대상으로 두 가지 구성 방안을 설계하여 CO2 감축 효과를 정량적으로 비교 분석한 결과, 유의미한 시사점을 도 출하였다. 보조 동력 모델(구성 A)은 기존 디젤 발전기를 150kW급 HT-PEMFC 2기로 교체하는 방식으로, 최소한의 투자로 연간 CO2를 14.8% 감축하고 항만 내 무공해 운전을 실현하였다. 반면, 추진 보조 모델(구성 B)은 2기의 PTI 모터를 장착하여 19.6%의 감축률을 달성하 였다. 두 구성 간의 감축 효과 차이는 약 4.8%p에 그치나, 구성 B는 구성 A 대비 약 1.8배의 막대한 초기 투자비와 치명적인 물리적 공간 제약(대용량 ESS실 및 모터 간섭)을 수반한다. 이를 고려할 때, 구성 A가 중소형 선박에 가장 현실적이고 비용 효율적인 초기 진입 모델 임을 입증하였다. 본 연구는 메탄올 하이브리드 시스템을 실용적인 브릿지 기술로 제시하며, 향후 그린 메탄올 사용 시 탄소 중립 달성의 가능성을 확인한 데 의의가 있다.

In order to investigate the effectiveness of methanol, which has high latent heat of evaporation and oxygen contents, for DI diesel engine performance and exhaust emission, the methanol was injected at the suction port of DI diesel engine. The injector used for test was conventional gasoline engine injector and controlled the quantity of methanol per cycle by the power supply controller which designed specially for injector. The results shown that the maximum pressure point was delayed, the value of maximum pressure was decreased, and the concentrations of both NOx and Soot were decreased, as the methanol injection quantity increased, and also the thermal efficiency of engine injected methanol under the high load condition was similar to no methanol injection but under the medium load condition was decreased within the experimental conditions.