[Remake] 친환경 해운 시대, 탈탄소화를 향한 여정

[Remake] 친환경 해운 시대, 탈탄소화를 향한 여정

대학생신재생에너지기자단 24기 변지원

 

국제해사기구(IMO)는 2023년 7월, 국제해운 2050년 넷제로를 선언했다. 제28차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)에서 합의한 "2050년까지 탄소중립을 달성하기 위해 결정적인 시기인 (다음) 10년 동안 질서 있고 공정하게 화석연료에서 벗어나는 에너지 전환을 추진한다”는 내용을 적극 반영한 셈이다. 이처럼 전체 온실가스 배출량의 약 3%를 차지하며 환경오염의 주범이라고 불리는 해운업계도 화석연료 의존에서 벗어나 저탄소, 더 나아가 무탄소까지로 향하고자 하는 의지를 보이고 있다. 

[자료 1. 해운업계의 넷제로 계획]

출처 : 해양산업통합클러스터 

 

[단/장기적 해운업의 탄소 절감 방법]

해운업계에서 온실가스 배출량을 줄일 방법은 여럿 있다. 단기적으로 해운사들이 취할 방안은 ‘저속 운항’이다. 엔진 출력제한 장치나 샤프트 출력제한 장치 등을 사용해 운항 속도를 줄여 연료 소모와 탄소배출을 감소할 수 있다. 실제 한국해양수산개발원의 연구 결과에 따르면 컨테이너선을 기준으로 운항 속도가 17노트(시속 31km)에서 5% 감속 시 연료 소모량이 평균 12% 감소한다. 다만 이는 같은 양의 화물을 동일한 시간 내에 운송하기 위해 더 많은 선박을 필요로 하게 되며, 선박의 출력 제한이 엔진에 부담을 주어 선박 노후화를 촉진한다는 한계를 가진다. 해운사들은 저속 운항과 함께 항로 최적화 기술이나 고효율 프로펠러 등을 결합해 보완이 필요하다.

장기적으로 해운사들은 대체 연료 활용이 필수적일 것으로 보인다. 저탄소 대체 연료인 액화천연가스(LNG), 메탄올 등은 많은 연구개발이 이루어지고 있으며, 해당 연료를 사용할 수 있는 선박 수주가 증가하는 모습을 보였다. LNG는 가장 높은 발주 비중을 가진다. LNG는 이미 많은 생산 및 공급 인프라가 구축돼 있으며 상대적으로 연료 비용이 저렴하다. 하지만 메탄슬립 현상(메탄이 전부 연소하지 않고 일부가 그냥 지나쳐버리는 현상)으로 인해 온실가스 저감률이 낮은 한계를 지닌다. 메탄올의 경우, LNG와는 달리 상온에서 액체 상태를 유지해 초저온 연료탱크가 필요하지 않으며 낮은 독성과 높은 운반 편의성을 가진다. 하지만 생산 단가가 비싸서 경제성 측면에서는 한계가 있고 메탄올 내에 탄소가 포함돼 있다.

단기적으로나 장기적으로 탄소 절감에 대한 한계가 존재하므로 해운사들은 무탄소 연료인 암모니아를 상용화하고자 꾸준히 연구하고 있다. 

 

[해운업계의 무탄소로의 항해]

여러 글로벌 해운사들은 암모니아 연료 프로젝트를 추진하며 암모니아 개발에 나서고 있다. 암모니아는 질소와 수소로 이루어진 화합물로, 연소 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는다. 또한 선박 연료로 취급되기 이전, 산업원자재로 사용됐기에 공급망이 갖춰져 있어 인프라가 어느 정도 보장돼 있다. 전세계 120여 개 항구는 이미 암모니아 터미널 시설을 보유하고 있다. 그렇기에 조선해운시황 전문기관 클락슨 리서치는 친환경 선박 비중이 전체의 85%(현재 55%)까지 증가할 것이며, 그 중 암모니아 추진선이 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예측했다.

[자료 2. Clarksons 선박 발주 예상 시나리오]

출처 : Korean Register

또한 로이터(해운 및 물류 관련 글로벌 뉴스)에 따르면 해운업계가 2050년까지 넷제로 달성을 위해 암모니아 선박 프로젝트를 추진하고 있다고 보도했다. 해당 프로젝트에 참여하는 기업들은 일본유센 주식회사, 미쓰이 O.S.K 라인, 이토추, 트라피구라 등으로 암모니아 이중 연료 선박을 주문하고 이를 사용할 것이라는 계획이 있다.

그럼에도 암모니아의 상용화에는 아주 높은 장벽들이 버티고 있다. 먼저, 경제성이다. 2030년 청정암모니아 단가는 석탄보다 3배가 높은 수준일 것으로 전망된다. 암모니아가 에너지 밀도가 낮아 같은 수준의 에너지를 생산하려면 더 많은 양을 필요로 하기 때문이다.

암모니아의 위험성도 상용화를 방해한다. 암모니아는 독성이 강하고 폭발 위험이 있어, 누출 시에 인체에 유해하기에 해상 운송 시 특별한 안전장치와 규제가 필요하다. 특히 대형 선박에서 취급하는 경우 고도의 안전 시스템이 요구된다.

 

[앞으로 방향성]

상기한 바와 같이 암모니아 연료는 단독보다는 이중 연료로 사용되는 경우가 많다. 암모니아는 자연발화가 약 651°C라는 높은 온도에서 발생하며, 점화속도가 늦기 때문에 단독으로 사용하는 경우 연소지연현상과 부식의 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 즉, 암모니아를 단독으로 엔진 연료로 사용하기에는 어려움이 있으므로 디젤 연료 등 다른 연료와의 효율적인 혼합비를 찾아 해당 파일럿 연료를 사용하겠다는 의미이다. 다만, 이를 상용화하기 위해서는 안전성과 경제성이라는 벽을 넘어야 할 것이다. 앞으로의 적극적인 연구개발을 통해 암모니아 연료가 사용되어 해운업계의 탄소발자국이 줄기는 바라는 바이다.

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해운업 탈탄소에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "차세대 선박 연료 : 메탄올과 암모니아", 22기 김혜윤, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4482

차세대 선박 연료 : 메탄올과 암모니아

2. "LNG가 불러온 간만의 활황, 다음 목표는 암모니아다", 23기 강민석, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4250

LNG가 불러온 간만의 활황, 다음 목표는 암모니아다

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참고문헌

1) 해양산업통합클러스터, “IMO:2050 국제해운 Net-zero강행”, 해양산업통합클러스터, 

http://macnetkorea.com/annual_report/2023/1-2.html

[단/장기적 해운업의 탄소절감 방법]

1) 기후솔루션, “[논평]역사적인 국제해사기구의 2050년 탄소중립 선언, 대한민국은 적극적 세부계획으로 더 앞서 나가야”, 기후솔루션, 2023.07.10., https://forourclimate.org/ko/newsroom/604

2) 박상옥, “해운산업의 탈탄소화에서 찾는 위기와 기회”, 한국경제, 2023.11.30., https://kpmg.com/kr/ko/home/media/experts-column/2023/11/experts-column-30.html

[해운업계의 무탄소로의 항해]

1) 송강현, 문건필, 노길태, 이현용, 김종민, 김창수, 서유택, 정건우, 장진관, 박준엽, 윤형철, “무탄소 선박연료로서 암모니아의 전망”, Korean Register, 2023.01.30.

2) 홍명표, “해운업계, 무배출 연료 암모니아 선박 프로젝트에 박차…비용과 안전성 확보 문제는 ‘숙제‘”, 임팩트온, 2024.10.31., http://www.impacton.net/news/articleView.html?idxno=12947