농기계의 미래를 바꾼다…수소로 움직이는 무인트랙터 첫 공개

농림식품기술기획평가원은 농림축산식품부의 ‘친환경동력원 적용 농기계기술 개발사업’을 통해 개발 중인 110kW급 수소연료전지 기반 무인트랙터를 지난 4일부터 7일까지 대구 엑스코(EXCO)에서 열린 ‘2026 대한민국 국제농기계자재박람회(KIEMSTA 2026)’에서 공개했다고 밝혔다.

이번에 공개된 수소 무인트랙터는 충남대학교 김용주 교수 연구팀이 주관하는 ‘친환경 수소연료전지 기반 110kW급 대형 트랙터 개발’ 과제의 연구성과다. 기존 디젤 엔진을 대체하는 수소연료전지 동력시스템에 전기구동 기술과 자율주행·무인화 기술을 접목한 것이 핵심이다.

이 트랙터는 수소와 산소의 화학반응으로 전기에너지를 생산하고, 이를 전기모터에 공급해 주행과 농작업에 필요한 동력을 얻는 방식이다. 특히 70kW급 수소연료전지와 40kW급 고전압 배터리를 결합한 하이브리드 전력공급 시스템을 적용해 총 110kW급 출력을 확보하는 것을 목표로 개발하고 있다.

수소연료전지와 배터리를 함께 사용하는 것은 대형 농기계의 작업 특성을 고려한 설계다. 경운과 로터리 작업 등은 순간적으로 높은 동력을 요구하고 작업 부하도 수시로 변하기 때문이다. 

연구팀은 두 동력원의 장점을 결합해 안정적인 전력 공급과 장시간 작업이 가능한 시스템을 구축하고 있다. 수소저장용기는 700bar 고압 방식으로, 51L 용기 3개를 탑재하도록 설계했다. 1회 충전으로 4시간 이상 연속 작업하는 것이 주요 개발 목표다.

기존 기계식 동력전달 구조를 대체하는 전기구동 파워트레인(E-Powertrain)과 작업기 구동용 전기식 동력인출장치(E-PTO)도 주요 기술이다. 전기모터와 인버터, 감속기 등을 활용해 트랙터 주행과 농작업에 필요한 동력을 전달하고, 로터리 등 작업기도 전기모터로 구동하는 방식으로, 이를 통해 작업 조건에 따른 정밀한 동력 제어와 시스템 효율 향상을 도모한다.

무엇보다 이번 트랙터는 운전자가 탑승하지 않고도 농작업을 수행할 수 있도록 자율주행 및 무인 작업 제어기술을 적용했다. 조향과 주행 제어를 비롯해 농작업 상황에 맞춘 무인 운용 기술을 개발하고 있으며, 현재 실제 농업 현장에서 주행 성능과 작업 성능, 내구성 및 안전성 등을 검증하고 있다.

연구팀은 이번 개발 과정에서 국내 농기계 산업 전반에 활용할 수 있는 공용화 플랫폼 구축에도 주력했다. 국내에서 수소연료전지 기반 대형 트랙터를 개발하는 첫 시도인 만큼 차량의 기본 구조부터 새롭게 설계해야 했기 때문이다.

연구를 주관하는 김용주 교수는 “국내 최초의 시도였기 때문에 모든 것이 처음 개발하는 과정이었다”며 “핵심 부품을 배치하고 고정하는 프레임 타입의 섀시부터 각종 부품이 연결되는 플랫폼, 운전자 탑승공간인 캐빈까지 새롭게 제작했다”고 설명했다.

이어 “특정 제조사에 한정되지 않고 국내 농기계 제조사들이 공동으로 활용할 수 있도록 공용화 플랫폼을 지향해 차량을 설계했다”고 덧붙였다.

연구 과정에서 가장 큰 어려움 중 하나는 수소 관련 규제였다. 수소를 사용하는 농기계의 운용과 상용화를 위해서는 기존 법규와 안전기준을 검토하고 필요한 제도적 기반을 마련해야 했기 때문이다. 연구팀은 과제에 참여한 여러 기관과 협력해 관련 규제 개선과 제도 마련을 추진해 왔다.

연구팀은 “현재 농업기계용 수소연료전지 용품에 대한 인증코드 제정이 남아 있다”며 “한국가스안전공사에서 관련 절차를 준비하고 있으며, 과제 종료와 상용화 준비 시점에 맞춰 제정될 것”이라고 기대감을 보였다.

수소 무인트랙터는 농업 분야의 온실가스 감축과 노동력 부족 문제를 동시에 해결할 대안으로도 주목된다. 수소연료전지는 운전 과정에서 이산화탄소를 직접 배출하지 않는다는 점에서 기존 디젤 트랙터의 대체 동력원으로 활용할 수 있다. 다만 수소 생산과 공급 과정까지 고려한 전 과정의 탄소배출 저감효과는 별도 검증이 필요하다.

자율주행과 무인화 기술은 농촌 인구 감소와 고령화에 따른 농업 노동력 부족 문제를 완화하는 데 기여할 것으로 보도 있다. 운전자의 직접 조작 부담을 줄이고 반복적인 농작업을 자동화함으로써 작업 효율과 편의성을 높일 수 있기 때문이다.

핵심 부품과 전동화 기술의 국산화 역시 기대되는 성과다. 수소연료전지 기반 대형 트랙터 개발을 통해 확보한 기술은 향후 중소형 트랙터와 콤바인, 대형 자주식 축산기계 등 다양한 농업기계로 확대 적용할 수 있다. 이를 통해 수입 농기계 의존도를 낮추고 국내 농기계 산업의 기술 경쟁력을 높이는 계기가 될 수 있다는 전망이다.

연구팀은 앞으로 주행 및 농작업 성능과 안전성 검증을 이어가는 한편 관련 인증과 생산체계 구축 등 상용화 기반 마련에 집중할 계획이다. 수소 충전 인프라 등 실제 농업 현장에서 활용하기 위한 기반시설 확충도 중요한 과제로 꼽힌다.

김 교수는 “상용화를 위한 노력을 지속하는 동시에 국내 수소 인프라 보급에도 힘쓸 계획”이라며 “많은 비용과 노력을 들여 개발한 기술이 사장되지 않고 국내 수소연료전지 트랙터 보급으로 이어질 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.

박홍재 농기평 원장은 “이번 수소 무인트랙터 개발은 친환경 동력원과 무인화 기술을 결합한 미래 농업기계의 발전 방향을 보여주는 의미 있는 성과”라며 “앞으로도 농업 현장의 수요를 반영한 첨단 농기계 기술개발을 적극 지원해 국내 농기계 산업의 기술 경쟁력을 강화하고 연구성과의 현장 확산에 기여하겠다”고 말했다.