[5월 특집] LPG선박 개발 현황과 과제
[5월 특집] LPG선박 개발 현황과 과제
  • 조대인 기자
  • 승인 2018.05.14
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친환경 LPG선박, 신규 LPG수요 발굴 기대감 ‘성큼’
미세먼지•SOx•NOx 등 유해배출가스 저감 기대
카페리 LPG선박 한 대 = LPG차 1만대 이상 운행 효과

[투데이에너지 조대인 기자] LNG나 LPG 등 가스추진선박의 개발 필요성이 높아지고 있다.

미세먼지를 줄이기 위해 경유차량에 이어 벙커C유 등 저급연료를 주로 사용하고 있는 선박연료를 LPG나 LNG 등의 연료를 사용하도록 바꾸는 것은 생각처럼 쉽지 않다.

가스추진선 개발에서부터 충전 인프라 등을 구축, 운항 등에 이르는 시스템을 갖추고 이같은 환경을 갖춰나가기 위해서는 안전성 문제뿐 아니라 경제성, 환경성 등의 문제를 함께 해결해 나갈 수 있어야 하기 때문이다.

벙커C유 등 저급연로를 연소하기 때문에 초미세먼지는 물론 SOx, NOx 등 대기오염물질을 다량 배출하는 것이 현실이다.

초대형 크르주선만 하더라도 경유를 연료기반으로 하는 디젤 승용차 350만대에 달하는 황산화물을 배출하는 것으로 추정되고 있다.

선박이 많은 부산, 인천, 울산 등 항만도시에서는 초미세먼지 뿐 아니라 원인물질인 황산화물 농도가 내륙도시에 비해 높게 나타나고 있는 실정이다.

수도권대기환경개선대책으로 정부가 추진해 온 미세먼지 대책은 석탄화력발전, 경유차량 등에 초점이 맞춰져 있었고 선박에 대한 투자 또는 관심은 사실상 거의 없었다고 해도 과언이 아닌 수준에 머물러 있는 것이 현실이다.

5조원에 달하는 정부의 미세먼지 관리특별대책 세부이행계획은 친환경자동차 보급에 3조원을, 수도권대기환경관리계획을 통해 1조6,000억원 중 DPF 부착과 같은 자동차관리에 1조2,000억원을 투입했지만 선박 배출가스 저감장치 부착을 위해서는 3,000척의 선박에 300억원을 배정하는 수준에 그치고 있다.

친환경 선박 개발을 비롯해 해운 및 항만 정책에 대한 정부의 투자와 관심은 거의 미미한 수준에 머물러 있는 셈이다.

정부 예산 지원 및 확보 부재, 수익성을 고려할 수밖에 없는 민간기업의 소극적 투자, 항만지역에서 배출되는 대기오염물질의 오염수준 측정 관측망 부재 등은 미세먼지를 줄이기 위한 정부의 종합적 대책에 사실상 구멍이 있는 것과 다름없는 실정인 것으로 보인다.

하지만 중국을 비롯해 국제사회에서는 선박 등 해운, 항만산업에서 유발되는 환경오염을 줄이기 위한 다양한 노력이 이뤄지고 있는 것으로 알려졌다.

중국의 경우 배출가스 통제구역을 지정해 선박 연료를 규제하기 시작했으며 미국에서는 선박 운항속도를 줄여 대기오염물질 배출을 줄이는 자발적 프로그램을 도입하고 있어 우리나도 선박과 항만에서 배출되는 초미세먼지 등 대기오염물질에 대한 적극적 관리와 재원 확보하는데 관심을 기울여 나가야 한다.

선박 연료에 대한 황함량 규제를 비롯해 배출가스 처리장치 개발과 장착, LNG나 LPG 등 가스추진선 도입 확대, 노후선박 조기폐선 보조금 지급, 배출규제해역 지정, 감속운항구역 설정을 통한 선박운항속도 등의 대책이 뒤따라야 한다.

또한 대기오염 관측망 설치 등을 통한 모니터링 시스템 구축, 항만 내 야드 트렉터의 가스연료 교체, 육상전원 공급장치 설치, 항만 내 신재생에너지 이용 등이 도입 가능한 정책적 수단으로 주목받고 있다.

부산, 인천 등 항만도시에 대한 미세먼지 관리는 해양수산부를 비롯해 각 해운항만청, 선사, 지자체 등의 협력 뿐 아니라 이를 지원할 통합관리 조직 마련도 필요한 것이 현실이다

■친환경 LPG선박 개발, 왜 필요한가?

선박에 대한 환경규제에 대한 국제사회의 강화 움직임으로 자연스럽게 LPG나 LNG 등 가스연료의 경제성이 부각되면서 가스추진선의 필요성이 대두되고 있다.

즉 가스연료를 선박에 적용하게 될 경우 황산화물 저감 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라 향후 규제 대상으로 논의 중에 있는 미세먼지도 저감이 가능할 수 있기 때문이다.

특히 미국이나 캐나다 등 북미지역을 중심으로 생산되는 셰일가스에서 생산되는 LPG나 LNG생산량이 증가하면서 안정적인 수급은 물론 가격 등 경제성 측면에서도 효율성이 확보될 수 있을 것이라는 기대를 낳고 있다.

물론 저유황유 사용이 강화되는 황산화물 규제를 만족시키기 위한 가장 간단하고 좋은 방법이지만 고유황유에 비해 가격이 40~80% 비쌀 뿐 아니라 저유황유 사용 시 낮은 점도로 인해 FO펌프 고착 등과 같은 현상이 발생될 우려가 대두되고 있다.

또 고유황유 사용이 가능하지만 선박에서 배출되는 배기가스를 세정하는 스크러버를 설치할 때 엔진 출력에 따라 선박 한척당 적게는 100만달러에서 많게는 1,000만달러에 달하는 설비 투자비용과 추가 전력을 필요로 한다.

하지만 LNG나 LPG 등 친환경 가스체 연료를 사용하게 되면 선박의 전통 연료인 벙커C유에 비해 질소산화물은 물론 황산화물, 미세먼지 등의 배출량이 80%에서 100% 가깝게 저감되지만 저장탱크, 연료공급설비 등을 추가 설치해야 돼 선박 비용의 최대 20~30% 안팎의 설비 추가비용을 유발시킨다.

■친환경 LPG선박 개발 ‘스타트’ 됐다

선박에서 배출하는 황산화물, 질소산화물, 미세먼지 등 각종 유해배출가스를 대폭 줄일 수 있는 친환경 LPG연료 추진선 개발이 본격화돼 2019년이면 국내에서 첫 선을 보일 수 있을 것으로 기대된다.

지난 1월 부산 한국선원센터에서는 가스터빈엔진기술을 보유한 GE, LPG선박사업 주관사인 현성엠씨티, 선박 운영사인 영성글로벌, 선박설계회사인 극동선박설계, 선박관리회사인 딘텍, 가스연료공급장치인 FGSS 및 탱크개발회사인 앤써, 프랑스선급, 조산사인 유일 등이 참여한 가운데  ‘LPG선박 벙커링 허브개발과 인프라구축을 위한 MOU’를 체결했다.  

이 프로젝트가 계획대로 진행될 경우 한국은 세계 최초로 LPG벙커링 허브 구축이 가능해 친환경 LPG선박 연료공급시장을 선점할 수 있을 것이라는 기대감을 낳고 있다.

LPG업계는 GE 등과 함께 지난 2016년부터 친환경 LPG연료 선박 개발을 추진해 왔었다.선박 설계에서부터 안전성 등에 대한 검토를 했으며 내년에 선박을 인도받아 운항을 목표로 하고 있다.

대한LPG협회는 이번 협약식을 통해 선박 연료로 LPG를 공급하기 위한 시스템 조성의 발판을 마련하고 SHIP To SHIP, 즉 LPG연료 공급용 선박을 통한 해상연료공급시스템까지 구축할 예정이다.

현재 개발 중인 LPG선박은 국내 연안노선이나 한-중, 한-일 국제항로 등에 여객과 차량을 함께 싣을 수 있는 카페리선 형태로 투입되는 것을 목표로 하고 있다.

올해 상반기 중 LPG여객선이 운항될 노선을 확정하고 선박건조 계약을 체결해 내년에는 국내 최초 LPG선박을 선보일 계획이다.

LPG선박에 대한 기대효과

LPG선박은 벙커C유를 사용하고 있는 기존 선박에 비해 질소산화물, 황산화물, 미세먼지 등 유해 배출가스 배출량의 80%가량 저감할 수 있어 친환경적이라는 평가다. 또 터빈엔진 무게와 크기가 기존 디젤엔진보다 크게 줄어 선박 설계 시 공간 활용도가 높으며 에너지 효율성이 크게 개선돼 운항비용도 크게 절감할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

국제해사기구인 IMO는 2020년부터 환경규제를 강화할 예정이어서 LPG나 LNG 등 가스체 추진선이 차세대 친환경 선박으로 각광을 받을 것으로 기대되고 있다.
일본의 최대 LPG공급업체인 아스토모스는 2020년 LPG를 연료로 하는 초대형 가스운반선, 즉 Very Large Gas Carrier 개발에 나서는 등 LPG선박 도입을 확대하고 움직임이 활발해 질 것으로 전망된다.

우선 자사의 LPG VLGC선을 건조하기 위해 LPG선박 엔진을 개발 중이며 향후 LPG추진 컨테이너선, 크루즈선, 벌크선 등 다양한 형태의 LPG선박을 건조하겠다는 목표다.

또 싱가포르, 미국, 유럽 등 세계 곳곳의 네크워크를 활용해 LPG선박의 연료공급 인프라 구축사업도 계획하고 있는 것으로 알려졌다.

이같은 계획의 배경에는 유럽, 미국 등을 중심으로 선박 배출가스 규제지역이 확대되고 있을 뿐 아니라 중국에서도 주요 해역에 대한 선박배출가스 규제를 강화하는 등 해상 환경규제가 앞으로 강화될 추세이기 때문이다.

이 때문에 해양수산부는 지난해 11월부터 올해 2월까지 4개월동안 ‘LPG추진선박 도입 타당성 및 안전성에 대한 연구’를 수행한 바 있다.

■LPG선박 개발 필요성 및 기대효과

전기, 신재생에너지, 도시가스 등 경쟁연료의 확대로 인해 증가 추세를 보이던 LPG시장 규모는 점차 감소 추세를 보이고 있어 새로운 LPG수요 개발 압박을 받고 있는 것이 현실이다.

미세먼지를 줄이기 위해  정부 지원을 통해 경유를 사용하던 어린이통학차량을 보급하고 렌터카, 렌터카, 화물차를 비롯한 가스운반차량 등도 LPG차량으로의 전환을 촉진시켜 나가고 있지만 휘발유와 경유차량 중심으로 판매가 이뤄지면서 LPG차량 보급이 크게 늘어나지 않고 있는 실정이기 때문이다.

현대를 비롯해 기아자동차 등 국내 자동차 제작사들이 LPG엔진 개발을 통한 새로운 모델의 LPG차량 판매에 나서기보다는 휘발유나 경유 중심의 차량 개발과 판매에 나서고 있는 것이 주요 원인이다.

여기에다 국가유공자를 비롯해 장애인 등 특정 계층들에게만 LPG연료를 사용하는 차량을 사용할 수 있도록 하는 LPG사용제한 규제도 한 몫 거들고 있기 때문이다.

물론 택시를 비롯해 장애인, 국가유공자 등 일부 사업자와 계층들만 사용할 수 있도록 하고 있는 LPG연료사용제한 규제는 5년 이상 중고차를 일반인들이 사용할 수 있도록 완화되면서 LPG차 사용범위가 넓어지고 있는 것은 사실이지만 새로운 모델의 LPG차량 출시가 이뤄지지 않고 있으며 휘발유나 경유를 사용하는 LPG차량에 대한 소비자들의 선호도가 꺽이지 않고 있는 것도 LPG차량 보급에 대한 한계로 작용하고 있다.

특히 인프라 구축과 충전시간 등이 여전히 문제점으로 지적되고 있지만 전기나 수소연료전지차량에 대한 정부의 지원 정책으로 인해 LPG차량 증가에 대한 기대감을 높이지 못하고 있는 실정이다.

신규 LPG수요를 개발하기 위해 이제 LPG선박을 위해 농업용 시설원예 Tri-Gen시스템에 대한 기대감이 높다.

카페리 LPG선박이 개발될 경우 1척의 배가 LPG차 1만대가 연간 사용하는 물량과 맞먹는 수준의 LPG를 사용할 수 있을 것으로 전망되기 때문이다.

또 지난 2016년부터 개발 및 현장 적용을 위해 사업이 추진 중인 LPG시설원예 Tri-Gen시스템도 주목받고 있다.

LPG시설원예 Tri-Gen시스템은 냉난방, 탄산, 전기 등의 에너지를 통합 생산해 공급하는 삼중발전시스템으로 시설원예 기술 선진화가 필요한 농가에 도움이 될 뿐 아니라 LPG기반 수요 증가에도 기여하는 1석3조의 효과를 누리게 될 것이라는 기대되기 때문이다.     

연료비가 저렴한 LPG를 사용해 기존 면세유 대비 30~40% 유류비 절감효과가 기대될 뿐 아니라 가스히트펌프, 즉 GHP(Gas engine driven Heat Pump) 연소 시 발생하는 이산화탄소를 활용해 식물의 생장속도를 촉진하는 탄산시비까지 가능해 연간 3,000만원(9,900㎡ 기준)의 액화탄산 비용 절감효과와 배출되는 이산화탄소를 활용해 탄소 배출권 대응 및 대기환경 개선에도 기여할 수 있게 된다.

특히 LPG시설원예 Tri-Gen시스템은 도시가스 배관이 설치돼 있지 않은 농가에 설치 가능하며 LPG배관망사업과 연계가 가능해 연료의 안정적 공급과 농업용 면세 LPG요금 적용이 가능해 농가의 만족도가 높다는 평가를 받고 있다.

친환경 가스연료를 활용한 시설원예 Tri-Gen시스템 보급으로 경영비 절감 및 생산성 향상을 통한 농가소득 증대와 유해 배출가스 저감으로 대기질 개선효과도 누릴 수 있어 향후 차세대 스마트 온실 시스템으로 각광을 받을 가능성이 높다.

한국형 시설원예 삼중발전 시스템은 농업진흥청이 경남농웝기술원, 한국기계연구원 이상민 박사팀과 공동으로 2년간 연구 끝에 지난 2016년 개발된 바 있다.



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