日 국토교통성, 2020년 SOx규제적합 박용연료유 가이드라인 공표

일본의 국토교통성 해사국이 2020년 1월부터 개시되는 SOx 규제에 적합한 선박연료유의 안내서를 정리했다고 4월 2일 발표했다. 국교성 해사국은 “규제적합유의 성상 특징과 필요한 선박의 설비 및 대책, 보유시 주의사항 등 사용상 유의점을 알기 쉽게 정리했다”고 밝히고 “부록으로 규제적합유의 사용에 관한 설비의 체크 리스크도 갖추고 있어 관련 사업자가 사용하기 쉽게 되어있다”고 설명했다. 

‘2020년 SOx규제적합 선박연료유사용안내서’는 총 4章과 부록(총4항목)으로 구성돼 있다. 이중에 제 1장에는 SOx 규제에 대한 배경이 설명돼 있고 제 2장은 규제적합유를 소개하고 있으며 제 3장은 필요한 대책이, 제 4장에는 보유시 주의사항이 들어 있다. 관련 사업자 등이 우려했던 규제적합유의 성상에 관해서는 제 2장에서 그 특징 등을 상세히 설명하고 있다. 일본 현지언론은 동점성의 상태 등 사진과 함께 소개하는 등 동 안내서가 알기 쉽도록 설명돼 있다고 소개했다. 

제 3장에서는 구체적인 규제적합유를 사용할 때 대응절차 등을 소개하는 한편, 동점도와 유황분, 유동점의 변화에 따른 영향에 대한 확인과 그 대책방법 등도 상세히 해설했다. 특히 보유시 주의사항에는 전환에 있어서 연료유가 오니상태가 되는 슬러지가 발생할 가능성이 있음을 지적하고 주의할 것을 경고하고 있다. 안내서는 슬러지 발생의 요인에 대해서는 △연료의 혼합 △탱커 바닥의 침전 △왁스분 떼내기 등 3가지 사항을 지적하고 있다. 슬러지 발생위험이 적은 보유방법에서도 도표를 이용해 소개하고 있다. 
부록에서는 적합유의 혼합 안정성 시험의 결과 △동점도 및 밀도와 온도와의 관계 △혼합유의 동점도 추정방법 △설비의 체크리스크 4항목으로 구성돼 있다. 체크리스트 등 실무자에게 필요한 정보와 사용내용이 담겨 있다.  
총 4장과 부록으로 구성돼 있는 동 안내서 내용중 제 2장 SOx 규제적합유에 대한 내용과 제 3장 필요한 대책, 제4장 보유시 고려해야할 주의사항, 부록의 내용중 국내 해운업계에 도움이 될만한 일부(2-3장중)를 번역해 요약했다. 동 안내서의 내용은 규제적합유와 새로운 저유황유에 대한 정보가 석유원매회사로부터 얻은 기본정보라고 국토교통성 해사국이 소개하고 있다. 

현재 선박용연료는 △경유 △LSA중유 △LSC중유 △HSA중유 △HSC중유 모두 이용 가능하지만, 2020년 1월부터는 △경유 △LSA중유 △LSC중유는 가능하지만 △HSA중유 △HSC중유는 스크러버 탑재선박에만 가능하다. (표 참조)
LSC중유는 약 25℃ 상태의 HSC중유에 비해 점성이 낮다. 약 4℃ 상태의 HSC중유는 유동성을 유지하고 있지만 LSC중유는 겔 상태로 움직임이 없으나 유연하다.

<LSC중유 성상(性狀) 특징>
석유원유회사가 제조해 판매하는 LSC중유는 유황분 저하에 따라 동점도(動粘度)-50℃-에 비해 유동점이 다음과 같이 HSC중유에 비해 변화하는 것으로 나타나고 있다. 때문에 개별선박에서 동점도의 저하에 따른 영향을 확인하고 대책을 검토하는데 있어서 동점도(50℃)가 20cSt의 연료유를 사용할 때의 대책을 검토할 뿐만 아니라 20cSt 미만의 연료유를 사용할 경우 어떠한 영향과 지장이 발생하거나 사용이 가능한지에 대해서도 확인하는 것이 중요하다. <표 참조>
다만, 동점도에 있어서는 석유원매회사들에 의해 ① 전량 20cSt 이상 ②20cSt 이상으로 하지만 고객이 수용 가능한 장소 모두는 20cSt 미만도 공급하는 등 다소의 차이가 있다. 

<필요한 대책은?>
일반적인 연료유 시스템은 엔진이나 보일러로 태울 수 있도록 연료유의 ‘청정도, 유량, 온도(동점도)’를 청정기와 펌프, 히터를 통해 조정하고 있다. 
LSC중유는 기존의 HSC중유와 비교해 성상이 크게 변하기 때문에 일반적인 HSC중유 사양의 연료유 시스템으로 사용할 때는 대책이 필요한 경우가 있다. 
이에 LSC중유의 사용으로 인해 선박의 기기에 어떠한 영향을 미치는지, 또한 어떠한 절차로 대책을 검토해야 하는지를 소개한다.
 △주연료유를 LSA중유로 전환할 경우： 연료유가 저유황, 저동점도화하기 때문에 ‘유황분 저하와 동점성 저하’ 차원의 검토가 필요하다. 뿐만 아니라 엔진의 A중유 대응, 연료유 이송, 청정 계통의 펌프에 대한 영향 검토와 연료유 가열정지 등의 대책을 강구할 필요가 있다. 

**참고사항
유황분과 동점도는 저하하고 유동점은 오르는 등 연료유의 성상 변화에 대한 주의점이 있다. 
연료유는 고온이 될수록 동점도가 떨어져 사라진다. 종래의 HSC중유와 같은 高동점도의 연료유는 엔진과 보일러에서의 사용에 적합한 동점도가 될 때까지 가열해서 사용하는 것이 일반적이다. LSC중유의 동점도는 HSC중유에 비해 낮기 때문에 펌프의 능력저하, 저동점도연료(低動粘度燃料)에 대응한 온도조정이 적절하게 기능하지 않아 온도를 낮춘다고 해도 엔진에서의 산부식(酸腐食)이 발생할 가능성이 있다. 

<어떤 대책이 필요한가?>
동점도가 낮으면 될까? 유동점이 높으면 될까? 
유동점은 K 2269에 규정된 계측방법에서 요구되는 연료유의 성질이 있다. 즉, 시험관을 옆으로 넘어뜨려도 그 안의 기름이 움직이지 않게 되는 온도이다. 연료유온도가 유동점 부근이나 더욱 낮아지면 석출한 왁스분（유동성저하의 원인）이 배관과 필터에 막혀 연료유의 이송이 곤란할 가능성이 있다. 

<유황분이 낮아지면 되나?>
연료유안의 유황분은 엔진에서 연소되면 일부가 황산이 된다. 이 황산에 의한 연소실의 부식을 방지하기 위해 윤활유의 알칼리 성분(첨가제)으로 중화하고 있다. 
연료유내 유황분이 0.5 질량% 이하가 되면, HSC중유의 사용시와 비교해 발생하는 황산도 감소한다. 이 경우, 알칼리 성분이 잉여되어 실린더의 이상 마모가 발생할 가능성이 있다. 
동점도(動粘度(50℃)가 24.5cSt 정도의 샘플 LSC중유를 약 4℃ 까지 냉각시킨 약 4℃ LSC중유는 동점도가 낮아, A중유처럼 유연해 얼핏 보기에 가열을 하지 않아도 될 것으로 느낄지도 모른다. 그러나 종래의 HSC중유와 같이 가열이 필수적인 연료유인 점에 주의가 필요하다.

**확인 포인트
엔진과 보일러에서 연소하기 위해서 ‘온도와 동점도 조건’에 맞는 연료유 히터로 조정할 수 있을까? 펌프와 엔진, 보일러에 충분한 연료유를 보낼 수 있을까? 탱크와 배관내 연료유 온도의 저하를 막을 수 있을까?

<대책의 검토절차> 
선사가 자사선의 설비에 대해 최적의 대책을 선택하기 위해서는 우선 자사선 설비의 현황을 파악하고 그 영향을 확인하는 것이 중요하다.

<자사선설비의 현황 확인>
대책의 검토에 앞서 자사선 설비의 현황을 확인해야 한다. 또한 확인 시에는 기기뿐만 아니라 관련 판이나 배관이 문제없이 사용될 수 있는지도 확인하는 것도 중요하다. 일반적인 내항선의 대책검토에 중요하다고 생각되는 기기와 그 확인 항목을 예시하고 있다. 
설비의 체크리스트(예) ①C중유저장탱크관련 ② C중유이송계통관련 ③C중유셋트탱크관련 ④청정기 처리온도 ⑤히터설정온도 ⑥연료유공급이나 순환펌프  ⑦온도조정장치 ⑧엔진   

<새로운 연료유사용시 영향확인과 그 대책검토>
동점도, 유황분, 유동점 변화에 기인한 영향확인과 그 대책의 검토가 필요하고, 여기에는 조선소와 기기 제조사의 협력이 필수다.
디젤엔진의 윤활유에 대해서는 알칼리값(BN）이 낮은 것으로의 전환이 필요한 경우가 있다. 우선 엔진 제조사에 문의해 윤활유 교환의 필요와 교체방법 등에 대해서 조언을 받을 것을 권한다. 

<윤활유의 알칼리값(BN)이 높은 경우 영향>
연료유 중에 유황분이 낮아지면 연소에 의해서 발생하는 실린더 면에 응축하는 황산의 양이 줄어든다. HSC중유를 사용하는 디젤엔진에 사용되고 있는 트렁크 피스톤유와 실리더유 등 윤활유는 중화용의 알칼리 첨가제를 많이 포함하고 있다. 따라서 LSC중유 사용에 적절한 윤활유로 교환하지 않으면 알칼리 첨가제가 잉여되어 피스톤 링 인도부에 퇴적될 수 있다. 이것이 퇴적된 채 장시간 운전될 경우 보아폴리시 등 유황분 저하가 윤활성에 대해, 연료분사펌프의 접동부는 연료유에 의해 윤활되고 있다. 이 윤활성은 동점도에 의존할 뿐만 아니라 어떤 종류의 유황화합물과 함산소극성화합물에도 의존하는 것으로 사료된다. 이것들이 탈황과정에서 유황분과 함께 제거된다. 그래서 유황분저하와 함께 윤활성도 저하될 것으로 생각된다. 
박용연료유의 규격인 ISO8217:2017에서 유황분이 0.05%를 하회할 경우에만 연료유의 윤활성 시험을 실시한다는 취지의 기재가 있다. 또한 자동차업계에서는 경유의 유황분이 0.05질량% 이하에 규제될 경우 자동차의 연료분사펌프에서 트러블이 발생한다고 보고 있다. 이번 선박에 관한 규제치는 유황분이 자동차에서 트러블이 발생했을 때의 10배인 0.5질량%이기 때문에 유황분 저하에 의한 윤활성 저하의 영향은 적을 것으로 생각되고 있다. 

<동점도 저하>
동점도(動粘度) 저하의 영향은 엔진과 보일러, 점도 및 온도조정장치, 연료공급 펌프와 순환 펌프 등 복수의 기기에 복합적으로 관계한다. 따라서 자사선에 대한 적절한 대책을 조선소와 기기 제조사와 함께 아래 절차를 참고해 검토할 필요가 있다. 

영향확인과 그 대책검토 절차
① 전환예정 연료유의 동점도 가정：동점도（50℃）를 20cSt로 검토, 동점도（50℃） 20미만의 것도 사용검토할 경우 15 또는 10cSt로 검토
② 엔진, 보일러 입구의 연료유의 동점도조건과 온도조건 확인： 제조사의 ‘권장치’와 ‘허용치’ 확인, 일부 엔진은 산부직 방지를 위해 온도조건을 설정하고 있음에 주의
③ 온도 또는 점도 조정장치로 조정 가능한 온도역이나 동점도역 확인： 제조사에 확인, 온도와 점도를 일정하게 유지하는 것이 아니라 어느정도의 조정폭이 있다는 점에 주의
④ ②와③에 의한 온도나 점도 조정장치의 설정온도 또는 동점도 결정：지장이 발생하지 않는 범위에서 낮은 온도로 설정한다. 온도경보가 있을 경우 경보점 변경
⑤ 연료공급 또는 순환 펌프의 토출량의 영향 추정：펌프 제조사에 펌프입구 온도와 연료유의 성상을  전달하고, 그 조건으로 토출량 확인 A.간이확인：펌프 입구의 온도나 동점도로 ④의 설정치를 전한다 B. 상세확인：엔진 제조사와 조선소의 협력해 추정한 펌프입구 온도를 전달한다. 경년 열활에 의한 토출량 저하도 있을 수 있음에 주의

⑥ 연료 소비량에 대한 연료공급 또는 순환펌프의 능력：엔진과 보일러의 최대 출력시 연료소비량에 대해 펌프능력이 충분한지 조선소와 엔진 및 보일러 제조사에 확인  △펌프능력확인에 있어서는 LSC중유보다 저동점도의 A중유로 최대엔진 출력을 실시해 연료유압 저하의 영향을 사전에 확인할 수 있다(엔진의 조압변은 C중유운전시 설정으로 함）, 엔진이나 보일러가 필요로 하는 펌프의 토출량에 못미치는 경우 펌프교환
**참고정보
엔진입구에서 연료유의 동점도가 저하될 경우：입구동점도 저하에 따라 연료분사펌프의 내부리크량이 증가해 최적의 연료분사량을 얻을 수는 없지만 고출력역에서 반응이 둔하고 가속력을 얻을 수 없는 등 증상이 나올 가능성이 있다. LSC중유보다 A중유를 사용해 최대 엔진출력으로 운전, 시동성과 증속성에의 영향을 사전에 확인할 수 있다. 영향이 있을 경우 엔진의 리미터 조정으로 연료분사량을 최적화해 증상을 개선할 수 있는 경우도 있다.（상세한 내용은 엔진 제조사에 문의) 

<유동점 상승>
대부분의 선박은 한량하에서도 30℃ 이상으로 가열할 수 있도록 설계되어 있다. 예컨대  온난한 해역을 항행하는 선박 등 연료유 탱크와 배관의 가열설비가 충분하지 않은 선박도 존재한다. 자사선 설비의 현황을 확인하고 필요에 따라 건조조선소에 문의사항으로 높은 유동점의 연료유를 보유할 경우에도 운항중, 정박중, 해역과 계절의 상정한 조건하에서 지장이 없음을 확인해야 한다. 지장이 발생한 가능성이 있는 선박에 대해서는 연료유가 유동점 부근까지 식지 않도록 장시간 가열을 멈추지 않고 기관실 온도를 낮추지 않는다는 대책이나 장시간 가열을 멈추지 않을 수 없는 경우에는 가열설비의 추설이나 A중유에의 전환 등의 대책을 고려한다. 

(불충분한 가열로 인한 유동성 저하의 영향)
탱크와 배관의 가열이 불충분할 경우 연료유가 식게 되면 왁스가 석출해 겔모양이 되어 필터나 스트레이너에 왁스 슬러지로 막히는 경우가 있다. 배관 저항이 증가함으로써 이송펌프 등에 부하가 걸려 이송이 곤란할 경우도 있다. 
또한 샘플 기름의 동점도 계측에 있어서 유동점 부근에서 동점도의 급격한 상승도 확인되고 있어 이송 펌프의 동력 보증점도（약1000cSt）를 넘어서면 이송이 곤란한 경우가 있다. 또한 왁스분은 유동점을 웃도는 온도에 재가열하면 다시 액상화한다.