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2013년 성큼 다가온 온실가스 규제, 해결책은 ‘LNG Fuel System’!

메탈넷코리아(월간 해양과조선) 취재부 이 명 규 기자
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  • 인터뷰 ①: ㈜로커스 대표이사 김일근(각 분야별로 체계적인 기술개발이 이뤄져야 한다!)
    기본적으로 LNG가 액화된 상태에서의 온도가 -162℃이기 때문에 보관을 하기 위한 노하우는 상당히 까다롭다고 할 수 있다. 특히 극저온 관련된 기술은 군사적으로도 사용될 수 있기 때문에 보편화가
  • 인터뷰 ②: 정우ENE㈜ 상무이사 박준형(차세대 동력원, ‘LNG’가 무기가 될 것!)
    LNG Fuel System이란 차세대 선박연료인 LNG를 저장기관(엔진)에 공급하여 배기가스를 저감하고 에너지 효율을 높일 수 있는 선박용 LNG 연료공급시스템을 말한다. 최근 국내의 조선, 해양분야는
  • 글로벌 운송시장에서 선박이 차지하는 입지는 사실 그 어떤 운송수단보다 절대적이라고 할 수 있다. 전 세계 화물의 80%를 운송하면서도 사용하는 에너지는 약 2%에 불과하기 때문이다. 탄소배출량도 전세계 배출량의 3.3% 수준이므로 선박은 근본적으로 효율적이며 친환경적인 운송수단이라고 할 수 있다.
    그럼에도 불구하고 선박에 대한 탄소배출 규제와 친환경 요구는 전 산업에 부는 녹색바람과 함께 피할 수 없는 산업적 요구가 되고 있다. 이미 질소산화물, 황산화물 등의 배출가스는 선박에 의한 오염방지를 위한 국제협약(MARPOL) 규정이 발효되어 현재 배출량의 5∼20% 수준으로 줄여야 한다.

    탄소배출과 관련해서도 2011년 국제해사기구(IMO) 회의에도 신조선박에 대해 에너지효율설계지수(EEDI: Energy Efficiency Design Index)를 도입하기로 최종 결정함에 따라 오는 2013년부터 2025년까지 12년간 10%씩 3차례에 걸쳐 기존대비 30%의 온실가스를 감축해야 한다.
    선박의 다른 환경규제 대상인 선박평형수(Ballast Water)나 폐기물 등은 관리시스템이나 장비 기술로 극복할 수 있으나 배출가스 규제는 그러한 노력만으로는 부족하다. 선박에 사용되는 연료는 석유제품 중에서도 온실가스(Green House Gas) 배출 밀도가 높은 중유계열의 벙커유가 사용되고 있다.

    현재 발효된 MARPOL 규정을 만족하기 위해서는 질소산화물 환원촉매장치나 탈황장비, 고가의 저유황유 등을 사용해야 한다. 하지만 이러한 대안으로는 건조비용 및 선박 운항비용의 증가를 피하기는 어렵다. 온실가스 배출도 기준치만큼 억제하면서 경제적인 방안을 고민중인 조선사와 선사가 최근 주목하고 있는 것이 바로 액화천연가스(LNG)이다.
    LNG 연료공급시스템, 즉 LNG Fuel System이란 차세대 선박연료인 LNG를 저장기관인 엔진에 공급하여 배기가스를 저감하고 에너지 효율을 높일 수 있는 선박용 LNG를 말한다. 이와 관련해 이미 MAN B&W, 바르질라 등 엔진 제조 업체들은 관련 기술과 제품을 개발해 발표하고 있다.

    덴마크 코펜하겐 MAN 본사에서 MAN이 개발한 LNG 엔진과 대우조선해양이 개발한 친환경 선박 추진 시스템 시연회를 성황리에 마쳤다. 지금까지 LNG를 연료로 사용하는 선박은 페리선 등 소형 선박뿐이었지만 대우조선해양과 MAN이 개발한 LNG 엔진과 추진 시스템은 1만 TEU급 이상 대형 선박에도 적용할 수 있다는 점에서 갈수록 거대화하고 있는 신조 시장에 대응할 수 있을 것으로 전망된다. 이번 월간<해양과조선> 6월호에서는 당장 2013년부터 규제될 온실가스 감축에 대한 대책방안 중 하나인 LNG Fuel System에 대해 재조명해봤다.

    Ⅰ. LNG Fuel System의 개요
    1. LNG Fuel System의 정의
    LNG Fuel System이란 차세대 선박연료인 LNG를 저장기관(엔진)에 공급하여 배기가스를 저감하고 에너지 효율을 높일 수 있는 선박용 LNG 연료공급시스템을 말한다.
    최근 국내의 조선, 해양분야는 국제적인 환경규제 등으로 인해 친환경 선박으로 표현되는 녹색선박(Green Ship) 및 관련 핵심기술개발의 필요성이 증대되고 있다.
    국제해사기구(IMO)에서는 선박 배출가스 GHG(Green House Gas) 감축을 강제화하고 관련 요구에 적합하지 않을 경우, 해당선박의 운항을 금지하기 위해 유럽을 중심으로 ECA(Emission Control Area) 및 SECA(Sulphur Emission Control Area)존을 설정하고 있으며, 미국해로 확대되고 있는 실정이다.
    선종별로는 1단계(2013.01.01∼2014.12.31), 2단계(2015.01.01∼2019.01.01), 3단계(2025.01.01 이후)에 따라 현재의 선박대비 0%, 10%, 20%, 30%씩 CO² 배출량을 감축하고, 그 외 Sox, Nox 배출가스 감축량을 요구할 예정이다.
    그에 따라 향후 선박건조 및 수주에는 CO² 배출량 감소에 기여할 수 있는 대책마련이 시급하며, 경쟁국의 기술개발 동향 및 우리나라 기술력 등을 고려하여 녹색 선박 및 관련 핵심기술개발이 이뤄져야 할 것으로 판단된다.
    2. LNG Fuel System 개발의 필요성

    Ⅱ. LNG Fuel System의 현황
    1. 해외 LNG Fuel System의 현황
    (1) LNG Fuel System의 시장현황
    (2) LNG Fuel System의 기술현황
    1) LNG 연료탱크기술
    2) LNG 추진용 선박엔진
    3) 가스공급시스템
    2. 국내 LNG Fuel System의 현황
    (1) LNG Fuel System의 시장현황
    (2) LNG Fuel System의 기술현황
    3. 현행 규정 분석
    (1) 관련된 국제규정
    (2) 국내 규정
    2013년 성큼 다가온 온실가스 규제, 해결책은 ‘LNG Fuel System’!에 대한 취재.기사의 상세 정보는 정기구독자에게만 제공됩니다.
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    Ⅲ. LNG Fuel System의 기대효과 및 전망
    1. 산업 및 경제적 파급효과
    (1) 높은 경쟁력 확보
    (2) 연관산업 기술적 파급효과
    (3) 지역경제의 활성화와 경쟁력 증가
    (4) 고용창출효과
    2. 시장규모 및 점유율 전망

    Ⅳ. LNG Fuel System의 당면과제와 육성방안
    1. 지속적으로 제기되는 기술력의 부족, 해결해야 한다!
    (1) 저장기술
    (2) 기화기술
    (3) 공급기술
    2. 아직은 미미한 정부의 지원
    3. 연계 및 협력의 부재
    4. 국제기준의 선도, 체계적으로 앞장서야 한다!

    Ⅴ. 마무리
    서문에서 언급했듯이 신조선박에 대해 에너지효율설계지수(EEDI: Energy Efficiency Design Index)를 도입하기로 최종 결정함에 따라 오는 2013년부터 2025년까지 12년간 10%씩 3차례에 걸쳐 기존대비 30%의 온실가스를 감축해야 한다.
    그와 관련해 이미 MAN B&W, 바르질라 등 엔진 제조 업체들은 관련 기술과 제품을 개발해 발표하고 있는데, 최근 덴마크 코펜하겐 MAN 본사에서 MAN이 개발한 LNG 엔진과 대우조선해양이 개발한 친환경 선박 추진 시스템 시연회를 성황리에 마쳤다.
    지금까지 LNG를 연료로 사용하는 선박은 페리선 등 소형 선박뿐이었지만 대우조선해양과 MAN이 개발한 LNG 엔진과 추진 시스템은 1만 TEU급(1TEU는 길이 20피트 컨테이너 1개) 이상 대형 선박에도 적용할 수 있다는 점에서 갈수록 거대화하고 있는 신조 시장에 대응할 수 있다.
    또한 이 시스템은 대우조선해양이 독자 개발한 고압 천연가스 공급장치를 이용하기 때문에 기존 제품의 약 5%의 동력만으로도 가스공급이 가능하다.
    기존 시스템은 중소형의 가스엔진을 이용해 발전기를 돌려 발생한 전기로 추진력을 얻는 간접 방식이라 추진효율 및 엔진 출력이 낮아 대형 상선에는 적용하기 힘들었다. 한편, STX조선해양도 LNG엔진 시스템을 적용한 ‘STX GD-ECO Ship’을 개발해 놓은 상태다.
    LNG는 청정 연료로 벙커유와 비교해 배출가스가 이산화탄소는 75%, 질소산화물은 20%, 황산화물은 5%에 불과해 화석연료 중 유일하게 대안으로 떠오르고 있다. 하지만 아직 실선 적용을 위한 실용화의 길은 그렇게 순탄하지 않다. LNG 취급시 안전성 문제가 걸림돌이며, 전 세계 항만에 걸쳐 LNG 공급망이 갖춰져 있지 않은데다가 새롭게 구축하기에도 어려움이 많다.
    또한 선박의 연료탱크 용적도 벙커유를 사용할 때보다 4배 이상 커져야 한다. 하지만 LNG 연료 시스템을 포기할 수 없는 것은 원유 채굴량 감소와 가파른 가격상승으로 벙커유의 경제성이 점차 감소하고 있기 때문이다. 이미 유럽에서는 LNG 연료 시스템을 적용한 선박건조와 개발 프로젝트들이 활발하게 진행되고 있다.
    특히 STX유럽에서 건조해 노르웨이에서 운항중인 소형 페리선과 현재 건조중인 STX Europe PSV 12 LNG Design은 LNG 연료를 기반으로 개발된 선박들이다.
    앞으로 연료공급 인프라 확충과 기술적 난관만 극복한다면 LNG연료를 사용하는 대형선박이 바다를 누빌 날이 멀지 않았다고 판단되며, 이러한 미래에 대비해 국내 업체들 역시 개발에 박차를 가해야 할 것으로 사료된다.

    ■ 참고문헌
    · 국토해양부
    · 국토해양통계누리
    · 한국천연가스차량협회
    · 국제해사기구
    · 지식경제부
    · Lloyd’s World Shipping Statistics
    · 한국선급
    · 클락슨
    · 한국무역협회
    · KIAT
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