‘2012세계해양포럼’ 연료절감,‘디자인’‘대체연료’가 답이다

올해로 6회째에 접어든 세계해양포럼(World Ocean Forum 2012)이 6월 4일부터 5일 양일간 부산 벡스코에서 개최됐다. 이번 행사의 주제는 ‘블루 이코노미 혁명의 비전과 해양 거버넌스’로 장 미셀 쿠스토 오션퓨쳐스소사이어티 대표가 기조연설을 맡았고 국내외 해양관련 기업인 및 연구진 등 관계자 약 3,000여명이 참석했다. 동 포럼은 정규세션과 스페셜 세션, 그리고 스페셜 이벤트로 구성됐다. 정규세션은 △해양 거버넌스의 새로운 쟁점들 △그립쉰과 해양플랜트 산업의 글로벌 선도전략 △터닝포인트, 물류산업의 새로운 글로벌 전략 △글로벌 수산식품산업의 새로운 쟁점들 △해양환경산업의 미래 등의 세션주제 아래 총 24개의 발제가 이뤄졌다. 스페셜 세션은 △해양바이오를 이용한 산업화의 다양한 모델들 이라는 주제 아래 8개 발제가 진행됐고 스페셜 이벤트는 △한중 해양경제전문가 라운드 테이블 △해양레저산업의 신 지평 이라는 주제 아래 11개 발제가 진행됐다. 본지는 정규세션 세변째 주제인 ‘터닝포인트, 물류산업의 새로운 글로벌 전략’에서 프레드릭 레오 에버스 독일선급 부사장의 ‘연료절약형 선박의 도입 전략’, 이화룡 노르웨이 선급협회 기술이사의 ‘연료 효율을 고려한 설계 및 운항, 어디까지 왔나-설계와 운항을 통합하는 체계적 접근방식’을 중심으로 각 세션별 발제를 소개하고 장 미쉘 쿠스토 회장과의 단독 인터뷰를 실었다.

WOF를 주관한 사단법인 한국해양산업협회의 이명관 대표는 특히 올해가 2012여수세계박람회와 더불어 해양계에 있어 중요한 한 해 임을 강조하며 ‘블루 프론티어십’은 21세기 대양의 시대를 열어갈 동력원으로서 국제사회가 정한 주제이며 마땅히 논의돼야 할 과제라고 밝혔다. 이날 개막식 행사에서는 주성호 국토해양부 제2차관의 대통령 축사 대독에 이어 대한민국해양대상 시상식도 진행됐으며 수상자로 조성제 BN그룹 회장이 단상에 올랐다. 조 회장은 수입의존 구조였던 국내 선박인테리어 기자재를 국산화로 성공시킨 공을 인정받았다. 개막식과는 별도로 세션별 주제발표는 오전 9시 30분부터 각 회의장 세미나실에서 진행됐다.

최근 들어 유가의 상승폭이 주춤하고 있지만 물류기업들에게 있어 고유가는 여전히 부담이 될 수밖에 없다. 선박 운영비의 60% 이상을 차지하는 연료비는 선박운영사를 비롯해 물류기업 전반에 걸친 최고의 골칫거리이자 해결해야할 문제이다. 김학소 한국해양수산개발원 원장이 좌장을 맡아 진행된 이 섹션에는 프레드릭 레어 어버스 로이드 동북아지역 매니저 겸 부사장과 이화룡 노르웨이선급 지역책임자가 치솟는 유가 파고 속에서 연료절약형 운항, 고연비 선박 운항 등을 제시하며 물류 기업들의 고민을 공유하고 대안을 제시했다.

프레드릭 레어 에바스 GL 부사장 -연료절약형 선박의 도입전략

프레드릭 레어 어버스 독일선급 동북아지역 부사장은 “해운업은 현존하는 운송 수단 중 가장 환경 친화적이다. 연료비가 급증하고 있고 CO2 규제 압박 등으로 인해 해운업은 그에 맞게 변화를 시도하고 있다”고 밝혔다. 이어 비용절감 및 배기가스 감소를 위한 해운사들의 효율적인 방안을 모색 중이라며 그가 준비한 ‘연료절약형 선박의 도입 전략(Fuel-saving Solutions for New and Existing Ships)’을 설명했다.

그가 제시한 선박 도입 전략은 크게 2가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 ‘선박 디자인의 변화’다. 그는 선박의 디자인 변화만으로도 2~8%의 연료효율 효과를 가져올 수 있다고 밝혔다. 어버스 부사장은 “선박디자인의 변화는 운영의 효율성을 늘리고 선박 운항 측면에서는 충격을 감소시키는 등 크게 두 가지의 이익을 준다. GL(Germanisher Lloyd)은 새로운 선박의 설계 디자인을 진행할 때 유체역학 프로그램을 이용해 선체의 모형을 최적화시키는 등의 노력을 하고 있다”고 말했다.

에바스 부사장의 발표에 따르면, GL 측이 고안한 선박 설계용 유체역학 프로그램에는 디자이너들이 수천가지의 모델을 입력해 여러 상황에 맞는 실험이 가능해 특정 목적수행을 위한 최선의 특성을 골라낼 수있다. 그는 “우선 참고 디자인 모형을 만들고 수정을 거쳐 속도, 용적, 혹은 에너지 효율성 그리고 사고 시 석유유출의 가능성 감소와 같은 변수들을 가장 우선적으로 요구되는 특성을 선택해 개발하게 된다”며, GL의 선박 디자인 변화 프로그램(Ship Design Exchange Program)을 소개했다.

신건조 선박의 경우 선체 형태가 수면과 닿았을 때 운항시 저항을 가장 적게 설계해 최소의 에너지로도 선박이 물 위에서 더욱 매끄럽게 움직일 수 있도록 한다. 과거 선박설계가 최고측정 속도를 기준으로 설계 됐었으나 최고속도는 사실 일반적인 운항 속도로 보기 힘들다는 지적이 제기됐다. 에바스 부사장은 선주와 운항 당사자는 최고속도를 운항기관은 늘어나더라도 연비를 효율적으로 절감하기 위한 선박 설계조건 최적화 시뮬레이션을 적용할 것을 권고했다. 그는 “컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 가상의 유체로 1만 5,000번 이상도 실험이 가능하다”며, “매 횟수마다 선박을 조금씩 변형시켜가면서 선박의 가장 최적의 모델을 도출할 수 있다”고 부연했다.

선박 설계 및 운항의 다변화 외에도 GL은 다양한 연료감축 접근법을 시도하고 있다. 현재 동사는 선박의 효율성을 높이고 환경피해를 줄일 수 있는 Trim 최적화, 엔진시스템 성능최적화, 최적항로, 항해실행 및 성능감시 등의 운영의사 결정 보조시스템의 사용을 대폭 확대 운영 중이다. 

LNG, 수소 대체동력원 NOx 90% 절감해
풍력터빈 비 전력가동시 수소연료 공급원으로 활용

그가 제시한 두번째 방법은 ‘LNG 및 수소 대체연료 사용’이다. 어버스 부사장은 선박의 모형을 변형하는 디자인 외에 선박연료의 대체물로 석유가 아닌 LNG를 사용하는 방법을 추가로 제시하며 “해양산업이 환경에 즉각적이고 긍정적인 영향을 줄 상당한 가능성이 있다”고 밝혔다. 석유 대체연료로서 LNG는 황과 이산화질소 배출의 제거와 미립자, 이산화탄소를 상당량 감소시킨다는 점이 최대의 매력으로 꼽히고 있다.

LNG선박은 배출제한지역(2015년까지 ECA의 황 성분을 최대 0.1%까지 감소)의 경감된 배출로 인해 액화자연가스(LNG)를 대안으로 이용하는 것이 더욱 실행가능해지고 있다. 해양디젤유와 가격이 같다고 가정하면 가스연료엔진을 설치하는 것이 비용 면에서 더 효율적이라는 설명이다.

GL은 이미 HFO(heavy fuel oil, 중유)에서 LNG로 변환하는 것에 대해 연구와 조사를 진행하고 있다. 동사 측은 지난해 하반기에 건조된 선박인 ‘Bit Viking’호를 표본으로 제시했다. Bit Viknig호는 LNG를 연료로 사용하는 세계 최초 벌크선이다. 2만 5,000DWT급 Bit Viking호는 LNG선을 제외하고 LNG를 연료로 사용하는 최대 규모의 일반 상선이다.

Wartsila社가 독일선급(GL) 감독 하에 주엔진 등 관련 추진설비 개조공사를 끝마친 동 선박은 효과적인 에너지 효율을 보이고 있다. 중유를 사용하는 기존 Wartsila 46엔진을 Wartsila 50DF 이중연료 엔진으로 교체하면서 온실가스 배출량을 최대 25% 삭감하고 NOx 등 유해가스 배출량을 90%이상 대폭 줄이는 성과를 거뒀다.

또한 향후 20년 내에는 수소를 동력원으로 하는 선박운항도 개시될 것이라는 전망이 나왔다. 그렇다면 수소는 어디서 공급받을까? 연안의 풍력발전소에서 흔히 볼 수 있는 큰 윈드터빈이 연상된다. 풍력발전소의 터빈을 이용해 수소를 생산할 수 있다. 보통 전력소모가 적은 밤에는 연안의 에너지 수요가 적기 때문에 전기 생산이 필요 없을 시에는 터빈을 통해 수소를 생산토록 한다는 것이다. 항행 중의 선박은 풍력발전소를 통해 수소를 공급 받게 된다. 수소연료는 이산화탄소가 전혀 배출되지 않아 차세대 대체연료로 주목되는 에너지원이다.

에바스 부사장은 “지난 몇 년간 기술과 또 기술이 선박에 주는 긍정적인 영향을 바라보는 우리들의 시선이 급격히 변했다는 점은 의심의 여지가 없어 보인다. 우리가 더 큰 것, 더 향상된 것, 또 더 빨라진 것을 강조하면 할수록 그에 따라 규격을 최소화하고 연료사용을 감소시키고, 오염을 감소하고 더불어 고효율을 제공하기 위해 기술에 눈을 돌린다”고 언급하며 “국제무역의 린치백으로서 선박업은 연료효율성을 줄이고 그에 따른 탄소배출을 줄이기 위한 우선적 방책을 업계에 소개함으로 국제업계가 이러한 문제에 어떻게 대처할 수 있는지 보여주고 있다”는 말을 끝으로 발표를 마쳤다.

이화룡 노르웨이 선급 기술이사 -연료 효율 고려한 설계 및 운항, 어디까지 왔나
비용감축 용선주들에게도 큰 과제

이화룡 노르웨이 선급 코리아 프로젝트 디렉터는 ‘연료를 줄여라; 연료절약형 운항관리법, 어디까지 왔나?’라는 주제로 발표를 진행했다. 노르웨이 선급은 세계 3대 선급 가운데 한 곳으로 전통과 명성이 있는 기업으로 이화룡 디렉터는 지난 98년 DNV(Det Norske Veritas, 노르웨이선급협회)에 입사해 16년간 근무했으며 조선소 및 솔루션 기반의 개발 프로세스를 연구해왔다. 그는 현재 노르웨이 선급에서 공동프로젝트를 진행하고 있다.

이 디렉터는 “다른 선박업 분야의 운영에 있어서도 마찬가지이며 석유연료의 비용은 총 선박운영비에서 가장 큰 부분을 차지한다”며 “연료비의 비율이 무려 60%이상을 차지함에 따라 연료소비를 감소시킨다는 것은 비용을 절약한다는데 있어 가장 큰 가능성을 지니고 있다는 것을 의미한다”고 밝혔다. 해운시황은 최근까지 환경규제, 공급과잉 등의 도전적인 과제에 직면해 있으나 시간별 유가추이를 고려할 때, 아이러니 하게도 유가가 급상승한 시기에 신조선 수주대황을 기록했다면서 지금과 같은 어려운 시기가 따라서 ‘전환점’이며 불확실한 시대를 대비하는 미래 대응방안 수립의 ‘적기’라고 강조했다. 그가 제시한 2010년까지 수주된 신조선 현황에 따르면, 선박이 연료가가 200달러가 되던 시기를 기준으로 설계됐다. 당시의 연료가가 이미 750~800달러까지 육박하고 있는 현 시점에서는 연료효율이야 말로 선급, 선주, 선박운항업체 모두에게 필수 불가결한 생존전략일수 밖에 없다.

그의 발표에 따르면, 컨테이너선은 과거 하나의 디자인 목표만을 기준으로 설계됐다. 이를테면 최대 속도 등을 말한다. 그러나 이러한 설계방식은 지난 10년 동안 아무런 변경 없이 이뤄져 선체가 오로지 제한적인 조건하에만 최적화돼있다는 것이다. 컨테이너선은 설계도와는 완전히 다른 방법으로 운항된다. 설계속도가 24노트 이상이라 할지라도 실제 운항속도는 16노트 내지는 20노트 정도로 일정 속도를 유지하기 때문이다. 설계 드래프도 운항 시에는 매우 다양한 운항 상황이 발생할 수 있다.

지난 2005년과 2006년에 이러한 설계와 선박 운항의 실제의 괴리가 번번이 지적됐고 우연찮게 당시 벙커유 가격도 상승해 벌프 모양 및 엔진파워, 프로펠러 등에도 많은 영향을 미쳤으나 유감스럽게도 실제 운항속도는 이미 감속됐다고 그는 밝혔다. 그는 “지난해까지도 인도 선박이 계속해서 과거목표로 설계돼 있는 경우가 빈번히 발견됐다”며, “과거 설계 모델이 아닌 실제 선박운항에 집중된 설계가 이뤄져야 한다”고 목소리를 높였다. 

그는 또한 “해운업계는 현재 구조적 과잉공급에 의한 새로운 문제를 겪고 있다”며 “너무 많은 대형 컨테이너선이 주문된 것에 비해 수요는 비슷한 속도로 증가하지 않아 주요 무역시장에서의 경쟁이 힘들어지고 있다”며 선박공급 과잉에 대해 지적했다. 이어 그는 “그에 따라 화물운임과 특별요금이 점점 떨어지는 결과가 이어지고 있다”고 언급했다. 이화룡 연사는 “그로 인해 비용감축은 해운기업 뿐만 아니라 용선주들이 업계에서 살아남기 위해 가장 우선적으로 해결해야 할 문제”라고 말했다.

그는 “DNV는 다른 유수한 파트너들과 손을 잡고 모든 선박분야에 걸쳐 이용될 수 있는 연료절감기술과 비용 효율성에 관한 전문가적이고 공정한 조언을 선박업계에 제공하고 있다”며 선박분류, 연료테스팅, 광범위한 기술적 기업위기 및 환경과 능력에 관련된 서비스를 제공하면서 배가 제조되고 폐기될 때까지 일어날 수 있는 위험을 해양업계 내 소비자들이 관리할 수 있도록 돕고 있다고 말했다.

DNV만의 특화된 연료효율화 대응책은 다양한 프로젝트를 통해 노하우를 쌓아가고 있다. 이 디렉터는 “연료절약과 관련된 수많은 프로젝트를 통해 축적한 지식으로 DNV는 디자인과 운영에 있어 통합적이고 시스템화된 접근법을 사용하고 있으며, 이는 DNV가 경쟁상 우위에 설 수 있는 기회가 되고 있다”며 다양한 실험적 접근법을 시도하는 것이 중요하다는 의견을 제시했다.