바다 위 친환경 연료전환의 블루칩, 'LNG 벙커링'

바다 위 친환경 연료전환의 블루칩, 'LNG 벙커링'

대학생신재생에너지기자단 19기 염지원, 14기 김준호

 

바다에서도 배기가스 문제

  도로 위에서는 자동차들이 다닌다면, 바다 위에서는 배가 다닌다. 도로 위의 자동차들이 친환경적으로 변하는 것처럼, 바다 위의 배들은 하나의 규제로 인해 친환경적으로 한 발 나아가고 있다. 오랫동안 배를 움직이게 한 것은 ‘벙커C유’로 석유에서 나오는 *중유 중 하나이다. 중유는 석유를 정제했을 때, 가장 많은 양을 얻을 수 있어, 가격이 저렴하다. 그래서 대량으로 필요한 선박에 자주 사용되었다. 하지만 ‘벙커C유’에 함유된 황산화물 함유량은 자동차 연료보다 1000배에서 최대 3000배까지 높다고 한다. 그래서 ‘벙커C유’를 태우면 많은 황산화물과 미세먼지가 나오기 때문에, 해양과 대기에 많은 오염을 일으키는 주원인이 되었다. 이러한 오염을 두고, 바다의 안전을 책임지는 국제해사기구(IMO)에서 ‘IMO2020’이라는 규제를 시행하였는데, 이로 인해 많은 양의 황 성분을 함유한 ‘벙커C유’를 사용할 수 없게 되었다.

*중유 : 350도 이상의 고온에서 얻을 수 있는 석유제품

[자료 1. 벙커C유의 오염물질 배출량]

출처 : 문화일보

 기존 연료를 사용할 수 없게 되자, 논의 끝에 나온 해결책이 ‘*LNG 추진선박’과 ‘LNG 벙커링 사업’이다. 자동차에 연료를 공급하는 것을 ‘주유’라고 하는 것처럼, 배에 LNG를 공급하는 것을 ‘LNG 벙커링’이라고 한다. LNG를 사용하게 된다면, 기존 배에서 쓰던 연료에 비해 황산화물과 미세먼지 배출량은 100%, 질소화합물 15~80%, 이산화탄소 20%까지 줄일 수 있어, 친환경 연료로 평가받고 있다. 또한 ‘LNG 벙커링’에는 다양한 방식이 있다. 어떤 방식이 있는지 알아보자.

*LNG : 액화천연가스

LNG 벙커링 기술

  LNG 추진선의 연료인 LNG를 공급하는 벙커링 방법은 항만의 환경조건이나 선박의 크기, 안전, 물류량 등 조건에 따라 다르며 크게 TTS(truck to ship), STS(ship to ship), PTS(pipe to ship, terminal to ship), PTT(portable transfer tank)로 구분된다.

  ① TTS(truck to ship)는 LNG 인수기지 인근 항구에서 100㎡이하의 연료 *탱크용량을 지닌 LNG 추진 선박에 **탱크로리를 통하여 LNG 벙커링을 수행하는데 적합한 방식이다. 탱크로리는 많은 LNG를 운반할 수 없기에 TTS는 주로 소형선박에 공급하는 방법으로 사용된다.

*탱크 : 액체 또는 기체를 담을 수 있는 컨테이너

**탱크로리 : 특정 액체나 기체를 대량으로 실어 나를 수 있는 탱크를 갖춘 화물 자동차

[자료 2. TTS(Truck to Ship)방식 LNG벙커링 공급]

출처 : 가스신문

 ② STS(ship to ship)는 100㎡ 이상의 연료 탱크용량을 지닌 대형 선박에 벙커링을 수행하는데 적합한 방법으로서 항구 및 *공해상에서 **Bunker Vessel을 이용하여 벙커링을 수행하게 된다. LNG 벙커선에 LNG를 싣고 가서 LNG를 연료로 사용하는 컨테이너선, ***벌크선 등이 화물을 싣거나 내릴 동안 옆에 가까이 접근하여 LNG를 공급한다. 향후 STS 방법이 신속성, 안정성, 경제성 측면에서 가장 많이 보급될 것으로 예상되고 있다.

*공해상 : 모든 나라가 공통으로 사용할 수 있는 바다 / **Bunker Vessel : 연료를 수송하는 배

***벌크선 : 곡물, 광석 등을 포장하지 않고 그대로 수송하는 화물선

[자료 3. STS(Ship to Ship) 방식 LNG벙커링 공급]

출처 : e대한경제

 ③ PTS(pipe to ship)는 LNG 저장탱크에서 파이프라인을 통해 선박에 LNG를 공급하는 방법으로 해당 선박을 위한 전용 설비가 필요하다. 때문에 초기에 높은 투자비용이 요구되지만 벙커링 속도가 빠르고 대용량 벙커링이 가능하다. 대규모 LNG 인수기지와 인접한 항구에 정기적으로 입항하여 100㎡이상의 연료를 공급받는 대형 선박에 대한 벙커링을 수행하는데 적합하다.

[자료 4. PTS(Pipe to Ship) 방식 LNG벙커링 공급]

출처 : 울산항만공사 공식 블로그

 ④ PTT(portable transfer tank)는 이동 가능한 LNG탱크를 선박에 탑재하는 방식으로 LNG탱크를 통째로 선박에 싣는 방법이다. 선박에 실을 수 있는 고비용의 탱크를 사야 하는 단점이 있지만 벙커링 시간을 줄일 수 있는 방법이다.

[자료 5. PTT(Portable Transfer Tank) 방식 LNG벙커링 공급]

출처 : 울산항만공사 공식 블로그

 공급할 수 있는 풍부성, 가격 안정성, 공급 인프라 등의 종합적인 측면에서 LNG 연료가 타 대체연료를 압도하고 있다고 할 수 있으며, 엔진 기술에서도 LNG 연료를 사용하는 엔진이 다른 대체연료 엔진에 비하여 기술적 성숙도가 높은 상황이다. 또한 LNG 연료 추진선, LNG운반선들의 대규모 사고가 50년 동안 한 건도 발생하지 않는 등 선박 안전성을 확보하였으며, 대기오염 물질인 황산화물과 질소산화물도 대폭적인 감축이 가능하기에 선호하는 연료로 자리를 매김하고 있다.

LNG벙커링의 국내외 현황과 미래 방향성

 국내 동향,가시화되는 해양 LNG사업

 앞서 언급한, 국제해사기구(IMO)는 2020년부터 선박 연료의 황산화물 함유기준을 기존 3.5%에서 0.5% 이하로 강화했다. 온실가스 배출 수준을 2030년까지 2008년 대비 40%를 저감하고, 2050년까지 2008년대비 배출을 50% 저감해야 한다. 이에 정부는 19년 ‘해양환경관리법 시행령’을 개정해 황 함유량 기준을 강화했다. 또한 LNG연료선박 등 친환경 선박 개발·보급 확대 및 LNG벙커링 기반 마련, 국제규범에 맞는 환경규제 마련 등을 위한 법 제·개정을 추진하고 있다.

 2020년 12월 현대삼호중공업에서 18만 톤급 LNG 연료 추진 *산적화물선인 ‘HL에코호’와 ‘HL그린호’가 진수되어 우리나라도 본격적인 LNG 연료 추진 **외항선을 보유하게 되었다. 이 두 선박은 국내 제철소로 철광석을 정기 수송하는 선박으로 우리나라도 본격적인 LNG 연료 추진선박을 보유하게 되어 LNG벙커링 수요가 본격적으로 요구되고 있다.

*산적화물선 : 벌크선 / **외항선 : 무역을 위한 배

 국내 LNG 연료 추진선은 총 5척이다(인천항만공사의 에코누리호, 일신해운의 그린아이리스호, 해양환경공단의 청화2호, 현대삼호중공업 산적화물선 2척). 현재까지 운항 중인 LNG 연료 추진선에 대해 벙커링은 탱크로리를 이용한 ‘트럭대 선반(Truck to Ship, TTS)’ 방식으로 수행되고 있지만, 증가되는 대형 LNG 연료추진선 건조와 그 선박들에 대한 수요를 충족시키기 위해 LNG 벙커링 전용 선박을 이용한 ‘선박 대 선박(Ship to Ship, STS)’ 방식 전용이 필수적인 상황이다.

[자료 6. 운항 중인 인천항만공사의 LNG 연료 추진선 에코누리호]

출처 : 에너지신문

 LNG벙커링선 국내 현황은 통영항과 애월항을 오가는 대한해운 소형 가스운반선 인 ‘SM JEJU LNG2’가 부분적인 벙커링 기능을 가지고 있으며, 국책 과제로 500 *CBM급 소형 LNG벙커링선이 EK 중공업에서 **건조 중이다. 지난해 11월 대우조선해양(DSME) 거제조선소는 가스 시운전용 가스공급을 위해 세계 최초로 LNG벙커링 선박과 LNG 운반선 STS(선박대 선박) 방식 LNG 이송작업을 완료했다.

 이로써 국내 STS LNG 기술을 활용한 사업과 시장 활성화에 대한 기술적 준비는 완료가 되었다.

*CBM : 부피 측정 단위(1 CBM : 1m, 정육면체 부피) / **건조 : 배를 만드는 행위

 

 국외동향

 노르웨이-독일 선급협회(DNV GL)에서 운영하는 ‘Alternative Fuel Insight’의 2020년 12월 통계에 따르면 전 세계 선박 중에서 5,653척이 환경규제 대응을 하고 있다. 2020년 국제해사기구 선박 연료유 황 함유량 강화 규제 이후 대체연료 혹은 *스쿠루버 장착이 빠르게 증가되었고, COVID-19 사태로 해상 물류 격감으로 속도가 지연되었지만 에너지 전환에 대한 각국 정부 특히 유럽연합 정책 제시로 최근에는 기존 선박 연료유 대신 유류를 대체하는 선박 연료에 대한 선주사 관심이 폭발적으로 증가하고 있다.

*스쿠루버(Scrubber) : 황 산화물 저감장치

 Shell, Gazprom 등 세계적인 에너지기업과 싱가포르 항만청 및 중국의 CNOOC 등은 LNG 벙커링 관련 프로젝트를 진행 중에 있다. Shell은 핀란드 Watsila 사와 미국 인근 해지역을 대상으로 LNG 추진 선박과 LNG 벙커링 터미널 사업을 LNG 액화플랜트와 연계시켜 추진하고 있다. Gazprom은 네덜란드 Gasunie사와 로테르담 항구에 선박용 및 트럭용 LNG 벙커링 터미널을 공동으로 개발하는 협약을 체결하였고 러시아에서 보유한 선박과 항구 인프라를 대상으로 북해 및 발틱해에서의 LNG 벙커링에 대한 공동 개발을 추진한다. 세계 최대 벙커링 항구인 싱가포르에서는 발전용 LNG 터미널 건설과 함께 LNG 벙커링 프로젝트를 추진하고 있다. 중국 정부는 글로벌 2위 LNG 교역량을 기록하고 있으며, 자국 내 천연가스 보급 및 확산을 위해 LNG 연료 사용 확대 정책을 추진하고 있다. 해안지역은 LNG 터미널, LNG 수송선을 활용하여 LNG를 수입 및 소비하고 있으며, 내륙지방의 경우 LNG ISO 탱크 컨테이너를 활용하여 LNG를 수입 및 보급을 하고 있다.  

 

 미래 방향성

 일부 전문가들은 *메탄 슬립과 CO2 배출과 같은 LNG 연료의 한계성을 지적하고 있다. 그렇지만 대부분 해사분야 전문가들은 “현재로서 그린 수소와 그린 암모니아 같은 무탄소 연료가 선박에 본격적으로 적용되기 전까지 연결해 주는 연료로서 가장 가치가 높은 연료는 LNG”라는 공통적 의견을 내놓고 있으며, 현재 선박 대체연료로서 LNG 엔진과 LNG 연료가 가장 확실하고, 바이오 LNG, 합성 천연가스를 혼합하면 탄소 강도를 상당히 줄일 수 있을 것으로 보고 있다.

*메탄 슬립 : 엔진에서 가스가 새어 나오는 현상

 정부와 한국가스공사, 에너지업계, 조선해양산업계가 LNG 추진선박 및 LNG벙커링 산업 육성에 적극적으로 나서고 있는 것은 우리 조선해양산업 육성을 포함해 해상수송용 LNG 연료 전환에 따른 대기환경 개선 효과가 매우 크기 때문이다.

 2030년 LNG벙커링이 140만 톤에 도달한다면 미세먼지 2500톤, 황산화물 8300톤, 질소화합물 1만 6700톤이 줄어들 것으로 예상되고 있다. 이는 부산시 해당 배출량 기준으로 각각 28%, 78%, 38%가 감축되는 효과가 있을 것으로 추정된다.

[자료 7. LNG를 통한 선박 연료 배출 탄소 감축]

출처 : 한국가스공사

 특히 한국의 LNG벙커링 산업이 차질 없이 추진된다면 세계 벙커링 물류시장에서 한국의 점유율을 높일 수 있는 기회가 될 뿐만 아니라 세계 1위 조선업 강국, 세계 3위 LNG 도입 국가, 세계 6위 항만 보유 국가로서의 한국의 위상과 LNG시장에서의 세계 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 기대된다. 

  2021년은 본격적인 LNG벙커링 활동들이 국내에서 이뤄질 예정으로 보인다. 국외 실적과 국내 실증을 통해 대량 LNG를 해상으로 수급하는 STS 기술 안정성이 확보된 지금 국내 LNG 벙커링 관련 사업이 활성화되어야 국외 LNG 연료 추진선이 한국에 기항할 것이며, 국내외 해운산업 활성화에 기여할 것이다.

 국제 해역을 운항하기 위한 엔진 연료로 대체연료에서는 LNG 연료가 유일하다. 따라서 선박 연료 동항과 전망에 대한 끊임없는 정보와 기술개발이 LNG 연료와 벙커링에서도 있어야 하며, 탄소 중립을 위해서는 현재 LNG 연료에 바이오 LNG, 그린 합성 천연가스(합성 LNG)를 혼합하여 LNG벙커링과 LNG 연료 추진선을 보급하는 것이 선박 및 해운에서 탄소 강도를 줄이는 방향이 가장 현실적인 탄소 중립 전략이다.

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참고문헌

1) 김기동, “해양환경 보존 강화, 올해 벙커링 수요 본격화”, 가스신문, 2021.01.15, http://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=94320

2) 김성훈, “바이오중유 늘린다면서 해당 발전소는 없애라는 정부”, 문화일보, 2018.11.12, http://www.munhwa.com/news/view.html?no=2018111201071839176001

3) 김우정, "황 함유량 0.1% ECA 3개구역 11척 적발", 해양한국, 2021.03.02, http://www.monthlymaritimekorea.com/news/articleView.html?idxno=29684

4) 도현우, 한국가스공사블로그, “가스공사의 미래#1 – LNG 추진선박과 벙커링”, 2019.08.21, https://blog.naver.com/kogasblog/221623258633, (2021.07.02)

5) 도혜현, 울산항만공사 공식 블로그, "LNG벙코링, 그리고 항만의 미래", 2018.08.06, https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=ulsan-port&logNo=221333373327, (2021.07.02)

6) 배문순, “가스公, 新에너지비즈니스 창출 본격화…2030년 ‘LNG 벙커링’ 매출 1조원 목표”, 헤럴드 경제, 2021.06.29, http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20210629000153

7) 성세희, “[선박백과사전]②선박연료 벙커C유→LNG로…조선사 웃고·해운사 울고”, 이데일리, 2017.10.07, https://www.edaily.co.kr/news/read?newsId=01197206616090624&mediaCodeNo=257

8) 유재준, "ISO 탱크 컨테이너로 對 중국LNG 수출 추진한다", 가스신문, 2021.01.18,  http://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=94342

9) 이은명, "에너지 포커스", 에너지경제연구원, 제11권, 제3호, 통권53호, 2014년 가을호

10) 최인수, "LNG추진선박, 벙커링이 미래 경쟁력이다", 에너지신문, 2019.05.20, https://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=63656