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미세먼지와 미세플라스틱-해운·항만·조선 4차 산업시대의 대응전략
[550호] 2019년 07월 01일 (월) 14:58:53 한국해사문제연구소 강영민 전무 showload@chol.com

현충일과 6.25가 들어있는 6월은 조국의 의미를 되새기게 하는 달이다. 나라사랑과 함께 조국을 위해 멸사봉공滅私奉公한 순국선열에 대한 경외심을 가져야 할 것이다. 6월 콤파스는 현충일로 인해 한 주일 연기하여 14일 열렸다. 강사는 한국해양대학교 건설공학과 이중우 교수로 항만을 중심으로 한 ‘미세먼지와 미세플라스틱-해운·항만·조선 4차 산업시대의 대응전략’을 발표하였다. 한국항해항만학회 회장을 맡고 있는 이 교수는 4차산업 차원에서의 항만내 미세먼지와 미세플라스틱 대책을 폭넓게 제시하여 큰 관심을 불러 일으켰다. 이에 앞서 우리 연구소가 제작한 ‘희양 김수금 회장 회고록 및 대륙그룹40년사’ 출판기념식이 열렸다. 희양晞洋은 우리나라 최초의 해외취업 선장으로 해양대학 교수, 도선사 그리고 예선업 경영자로 걸출한 족적을 남긴 해운인이다. 가난한 농군의 아들로 태어나 우리나라 최고의 예선회사를 일구고 희양장학재단을 설립하여 후진양성에 힘쓰고 있는 희양이 우리나라 해운사에 남긴 발자취를 돌아보는 계기가 되었다. 


 
해양산업의 환경변화
항만개발과 환경에 대해 살펴본다. 항만은 자연재해의 위협 아래 항상 노출되어 태풍, 허리케인, 쓰나미와 격랑 등이 계속 다가온다. 최근에는 태풍과 허리케인 카트리나, 샌디가 항만을 할퀴고 지나가 큰 피해를 입혔다. 항만개발은 환경수요와 항만기능의 조화가 중요한데, 환경과 공존하는 항만 창조가 목표이다. 개발에 따라 불가피한 환경피해가 발생한다. 보통 환경피해를 피하거나, 최소화 하거나 경감하는 식으로 대응하지만, 전면 회피할 수는 없다.


항만은 지속가능한 개발이 이루어져야 한다. 1992년 UN 환경개발위원회에서 리우선언과 의제 21(Agenda 21)을 채택하였는데, 이로 인해 환경적으로 건전하고 지속가능한 개발이 이루어질 수 있게 되었다. 워터프론트의 개발은 순수기능적으로 해안보전, 재해방지, 항만 및 해안개발이며, 친환경적으로는 친수기능과 경관기능을 고려한 개발이다. 지속적인 경쟁력을 확보하기 위해 워터프론트의 환경을 보전해야 한다. 항만개발에는 고도의 유통거점항만, 정교한 산업정보항만, 풍부한 생활공간항만, 환경친화적 항만에 주안점을 둘 수 있다. 네덜란드의 Green Award, 일본의 Eco-Port가 여기에 해당한다. 또한 미래지향적, 친환경적 종합항만공간을 개발하면 항만 및 해양오염이 근원적으로 해결되며, 소득수준 향상에 따른 해양레크레이션 수요증가에 대비, 노후 항만시설 및 항만공간과 쇠퇴공간의 환경친화적 정비도 가능해진다.
 

최근의 해운환경은 항만개발에 대한 정부 재정지원 및 민간부문 투자의 점진적 감소로 인해 성장한계에 도달해 있다. 항만예산이 2009년의 18억달러에서 2012년 13억달러, 2015년 11억달러로 감소하였다. 국내 해운 및 조선산업의 위기로 우리나라에 글로벌 항만터미널(GTO)이 하나도 없는 실정이다. 현대중공업과 대우조선해양이 합병하였고, 대형 컨테이너선사로는 한진해운의 도산으로 현대상선이 혼자 남았는데, 쉬핑 얼라이언스에 가입할 수 있을지도 의문이다. 유조선 용선료의 상승추세가 지속되고, LNG 용선료의 강세도 지속될 전망이다. 다만, 유조선, LNG운반선의 운임강세로 우리나라 해운 및 조선업계에 혜택이 돌아갈 가능성은 있다. 항만 인프라 구축을 위해 항만설계, 건설, 운영관리를 체계적으로 운용해야 한다. 우리로선 부산신항만 건설 및 운영으로 풍부한 노하우를 보유하고 있는 것은 다행이다. 조선분야의 트렌드는 세계 1위의 추락이 현실화 하고, 해양플랜트산업 투자는 불경기와 셰일가스가 관건이며, 구조조정과 기업합병인 M&A가 과제이다. 신규수요는 IMO 규제로 LNG선박과 조선기자재 수요의 변화를 불러일으킬 것이다. 수요창출을 위해 선박의 스피드를 낮추어 연료유 소비도 감축하고 초대형선박의 확대는 억제될 것으로 예상된다. 지금까지 해마다 컨테이너 선박의 대형화가 지속되어 2021년에 2만5,000TEU, 2030년에 3만TEU까지 늘어나나 그 후에는 변수에 따라 확대, 유지, 축소될 것으로 보인다.

 

자율운항선박 개발과 항만건설 트렌드
자율운항선박은 선장이 육지에서 조종하는 인공지능 AI선박으로 관제센터에서 실시간 모니터링 한다. 이 선박은 건조비용이 3배나 드나 운용비를 90% 절감하며 친환경이라는 것이 장점이다. 영국의 롤스로이스와 핀란드 핀페리는 공동개발한 자율운항여객선 Falco를 시험운항 하였고, 2020년에는 무인상선이 상용화 할 것이다. 노르웨이, 독일, 일본, 중국도 한창 개발 중이다. 우리나라는 조선 3사인 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양이 선박자율운항시스템, 원격관제시스템, 관제관련 센서를 개발하고 있다. 자율운항선박 운항과 관련하여 항만개발도 함께 건설해야 한다. 항만건설 트렌드는 선박대형화에 대비하여 항만생산성 향상을 증대하는 기술을 발전적으로 채택하는 것이다. 여기에 해운산업의 미래가 달려 있다. 세계경기는 호황과 불황이 반복되는데, 현재는 불황 국면이며, 해운동맹인 얼라이언스의 역할이 커지고 있다. 그리고 물량의 규모와 항만의 기능에 따라 허브항과 피더항으로 나뉜다. 항만개발이 지향하는 미래항만도시는 항만구조물 형식도 변화한다. 항만구조는 매립과 파일(pile)로 지지한 구조물의 혼합이며, 해안매립과 인공섬을 건설하기도 한다. 기존 항만의 확장, 해안도시와 연계한 복합기능의 도시항만으로 녹지, 휴게공간을 제공하며, 거주지, 산업용지, 폐기물 처리, 발전, 소음, 쓰레기 처리를 위한 도시공간을 제공한다.


미래항만도시 건설에는 막대한 재정이 소요되는데, 이를 위해 금융시장 변화와 운송규칙 정비도 갖추어야 한다. 세계은행(WB)이 2,232억달러, IMF가 8,374억달러, 아시아개발은행(ADB) 1,650억달러, 아시아인프라투자은행(AIIB)이 1,100억달러를 투자하며, 중국이 주도하는 AIIB와 미국이 주도하는 환태평양경제동반자협정(TPP)이 견제하며 힘을 키우고 있다. 중국은 시진핑 주석이 등장한 후 일대일로에서 뉴 실크 로드(New Silk Road)로 전환하여 발전시키고 있다. 에너지와 운송루트 네트워크도 개발될 것인데, 러시아의 푸틴 대통령도 러시아의 센트페테르부르크와 모스크바~아제르바이잔~인도의 새로운 남북운송회랑(NSTC)을 새롭게 시도할 것이다. 이렇듯 새로운 운송모드는 자동차, 기차, 선박, 비행기를 이용하여 항만~도시~항만을 연결하는 식이다. 이러한 운송모드는 이미 북유럽에서는 실행되고 있는데, 우리나라도 스마트 수중 터널 시스템을 이용하여 한일해저터널과 한중해저터널을 통해 일본~한국~중국을 잇는 연구를 진행 중이다. 한편, 제주와 전남을 잇는 해저터널 방안이 매스컴에 발표되어 관심을 끌기도 하였다.

 

4차 산업혁명 시대     
4차 산업혁명이 지난 1, 2, 3차에 비해 달라진 것은 무엇(what)에서 어떻게(how)의 혁명으로 바뀌었다는 사실이다. 빅 데이터와 AI가 밀접하게 연결된 디지털 지식혁명으로 바이오, 에너지, 지구과학, 우주공학기술 등이 4차 산업혁명을 가속화시켰다. ICT에 기초한 정보혁명인 것이다. 또한 4차 산업혁명은 기존에 비해 경제성장과 사회변화가 급속히 이루어졌고, 급속한 변화의 시대에 글로벌 리스크들이 산업 전반에 빠르게 확산되어 큰 충격이 예상된다. 글로벌 메가트렌드는 기술-산업의 공진화로 새로운 경제현상이 야기되며 새로운 요구들이 분출되었다.
우리나라의 4차 산업혁명 대응전략은 13대 산업엔진과 7대 미래성장엔진이 다. 미래성장엔진은 심해플랜트, 재난안전관리시스템, 에너지 하이브리드, 실현 콘텐츠, 5G 모바일 콘텐츠, 빅 데이터, 지능 반도체, 재료공학, 고도 비철금속, 미래가상훈련시스템, 창조산업인 바이오복제, 맞춤형 건강관리, 에너지 산업 등이다.
해양산업도 4차산업시대에 따른 IMO의 환경규제가 제시되어 새로운 도전에 직면하고 있다. 인류는 지금까지 도전에 대한 응전으로 진화하여 왔으며, 위기를 기회로 삼아 왔다. 4차산업시대의 해운과 조선, 건설산업은 위축될 것으로 보인다. 오일가격, 셰일가스-메이저기업의 확장 중지, 운임하락, 신조중지가 금융위기를 불러왔다. IMO의 각종 배출기준도 강화되어 미세먼지 배출기준이 강화되어 4차 산업혁명의 패러다임은 IoT, 빅 데이터, 블록체인, AI, 연료, 친환경선박, 자율운항선박, 스마트항만, 스마트물류시스템, 스마트양식, 해양로봇으로 스마트화와 네트워킹으로 집약할 수 있다.

 

대기오염 국제규제와 대응방안
세계 각국은 대기오염 특히 미세먼지와의 전쟁에 들어갔다. 2018년에 부산시에 발생한 전체 미세먼지(PM10)의 61.5%가 선박에 의해 생성된 것으로 밝혀졌다. 2015년 주요 항만지역의 대기오염(NOx) 배출량은 부산 4만3,755톤, 인천 4만9,460톤, 울산 4만7,506톤, 전남 10만4,037톤이며, 선박배출량은 부산 1만7,997톤, 인천 3,873톤, 울산 8,147톤, 전남 1만5,225톤이고, 전체 배출량 대비 선박배출 비중은 부산 41.1%, 인천 7.8%, 울산 17.2%, 전남 14.6%이며 전국적으로는 13.1%로 나타났다. PM10의 성분은 먼지, 꽃가루, 곰팡이 등이다.
WHO 국제암연구소는 미세먼지를 1군 발암물질로 지정하고 장시간 노출시 심장질환 사망률이 80%에 달한다고 발표하였다. 국내 연구소들도 미세먼지에 대한 연구결과 초미세마스크를 개발했고 독성은 디젤자동차, 가솔린차, 농작물연소, 석탄연소, 도로변 비산먼지 순으로 크다는 사실과, 암모니아가스 영향과 토양침적도 연구하여 발표하였다.


항내 대기오염 실태를 보면, 해운산업으로부터 배출되는 양이 적지 않다. CO2는 항공산업보다 2배 수준이고, SOx는 전세계 자동차의 배출량이 1,950억톤인데, 크루저선박 1척이 배출하는 양은 경유차 350~500만대 배출 수준이다. IMO는 해운분야에서 CO2 11억톤, SOx 1,600만톤 배출하였으며, 현재도 증가추세라고 보고했다. IMO의 권고에 따라 함부르크, 앤트워프, 상하이 등의 항만들은 항내 대기오염을 줄이기 위해 다각도의 노력을 하고 있다. 항만개발에 따른 환경영향은 건설과정, 운영 및 시설에서 나타난다. 선박통항 및 오염물 배출은 빌지, 평형수, 폐유, 하수, 기타 쓰레기의 해상투기에서 생기고, 연료유, 윤활유, 유성 액체의 누출 및 선박의 연소가스 및 연기배출시 발생한다. 화물취급 및 연안의 산업활동에서도 나타나는데, 저장된 원자재의 유실, 선적화물 처리시의 유출, 바람에 의한 먼지, 사고에 대한 각종 유해유독 물질의 유출로 나타난다. 이로 인해 수질악화, 해저오염, 해양 및 연안 생태계에 악영향을 미치고, 대기질 변화, 소음 및 진동이 발생한다. 항만개발에 따른 3대 환경영향은 대기오염, 수오염, 소음 및 진동이다. 이러한 환경영향 요소로 인해 해양활동, 항만운영에 지장을 주어 물류, 에너지 공급, 교통체증을 야기한다. 더욱 심각한 것은 지구온난화, 해수면 상승 등 기후변화로 인해 생태계 교란과 인류건강에 피해를 준다는 사실이다. 항내활동의 환경적 영향의 문제분석과 가능한 해법은 우선 패러다임을 바꾸어야 한다.
 

대기오염을 줄이기 위해 선박배기가스 배출을 억제하는 국제기준이 제정되어 있다. 선박으로부터의 온실가스(GHG) 방출감축을 위한 IMO의 전략이 그 하나이다. IMO의 2020 규제로 2020년 1월 1일부터 국제항행을 하는 전세계 400톤 이상 선박은 배기가스의 황산화물(SOx) 함유량 상한선을 3.5%에서 0.5%로 강화하였다. 이는 IMO의 해양환경보호위원회인 MEPC 런던회의에서 결의한 것으로 공해와의 전쟁을 선포하였으나 미국의 트럼트 대통령은 시행연기를 주장하고 있어 주목된다. 대기오염 억제를 위한 우리나라 대응은 2022년까지 국내 배출량의 30% 감축을 목표로 대규모 배출원의 집중 저감을 통해 감축하고, 주변국과의 환경협력을 강화하며, 과학적인 연구기반 강화로 미세먼지 대응역량을 제고코자 하였다. 정부는 건설기계 배출가스 저공해 조치, 노후 경유차 조기 폐차, 친환경차 보급 확대 등을 추진하고 있는데, 주로 육상부분에 치중하고 있다.
선박연료의 적용기준과 대기오염 대응방안은 환경문제 관련규정은 MARPOL 73/74 부속서 및 개정이며, 황배출 규제는 2006년 발효한 SECA에 의해 대도시 항만구역 내 엄격한 연료의 황함유를 SECA 0.1% 이내, 기타 0.5%로 되어 있다. 대응방안은 항내 연소 연료의 질과 배출을 제어하는 것이다.
 

항만 미세먼지와 4차산업 대응
많은 선박이 동시에 항만에 계류하면서 작업하는 경우, 선박관리 및 평행수 유지 등 선체시스템에 의해 화물 및 여객 수송에 전력이 소모되는 등 항내에서 과도한 전력이 사용된다는 것이 문제이다.
항만에서 발생하는 미세먼지와 관련하여 4차산업적인 대응방안은 가능한 해법과 생태적 지속가능과정으로 나눌 수 있다. 가능한 해법은 저황연료 및 생태연료 사용, 저연료소비계수의 기기 사용, NOx 및 SOx 저감장치를 장착하는 것이다. 그리고 생태적 지속가능과정은 육상전원을 사용하는 것인데, 디젤발전기를 끄고 육상전력 시스템으로 정박기간중 배출량을 저감하는 방법이다. 다만, 육상전원연결의 표준화와 평가방법, 항내 부두배치의 경제 및 규모의 문제가 발생한다. 따라서 육상전원활동을 위해 면세, 배출거래, 선사의 관심 본선의 에너지 부담 감축, 유가상승 등을 지원해야 한다.


항만계획단계의 해법은 가능하면 대형선박을 분리하여 계류하거나 계류부두를 외해 쪽으로 이동하고, 육상전원공급시설을 확충하고, 생태연료를 사용한 모바일장비 장착, 노후장비의 항내반입 제한 등이다. LNG 추진선은 기존 선박연료인 벙커C유에 비해 황산화물 배출이 거의 없고 질소산화물 배출 85%, 온실가스(이산화탄소) 배출 25% 이상 절감하는 효과가 있어 LNG 추진선박이 신성장동력이 될 것이다. 그리고 수소원료 추진선박을 개발하기 위해 수소선박 원천기술을 확보하기 위한 융복합 R&D 중장기 전략도 필요하다. 선박원료로 LNG를 공급하는 LNG 벙커링 사업도 병행해야 하며, 조선산업 측면에서 해수 정화장치인 스크러버 장착도 필요하다. 스크러버는 배출식인 개방형, 육상처리인 폐쇄형, 선택형인 하이브리드형이 있는데, IMO는 2020년까지 황산화물 배출기준에 맞출 것을 의무화한 바 있다.
스마트 해상물류 구축을 위해 스마트항만이 필요하다. 해양물류산업의 스마트화에는 선박 대형화와 하역시간 절감을 위한 항만자동화와 무인화가 수반돼야 하는데, 선진국들은 추진방향을 정하고 시행하고 있으나 우리나라는 방향도 못 잡아 추진속도 및 방법에 대한 조정이 필요하다. 이러한 개념들을 통틀어 해상기원 4차 산업혁명이라 할 수 있다.   
 

 
미세플라스틱과 해양
침묵의 살인자, 해양오염의 주요인인 제2의 미세먼지 미세플라스틱은 매년 수백만톤의 플라스틱 쓰레기가 바다에 무분별하게 버려진다. 미세플라스틱은 크기에 따라 25mm 이상 매크로, 25mm 이하 메조, 5mm 이하의 미세 플라스틱으로 불리며, 생산 당시 작게 제조된 1차 미세플라스틱과 큰 플라스틱이 풍화작용을 거쳐 작게 부서진 2차 미세플라스틱으로 나뉜다. 해양으로 유입되는 미세플라스틱은 96.3%가 육상에서 기인하며, 3대 발생요인은 합성섬유(세탁물), 타이어 분진, 도시 먼지로 전체의 87%에 이른다. 따라서 이를 방지하기 위해서는 육상유입에 대한 관리가 시급하다. 미세플라스틱의 영향은 플랑크톤이 이를 먹이로 오인하여 먹게 되고 먹이사슬을 통해 궁극적으로 인간에게 도달하여 해양식물과 지하수는 물론 인체에서도 검출된다. 미세플라스틱 제로화를 위한 각국의 대책은 빅 데이터를 기반으로 생태계 변동을 예측하고 해양플라스틱 쓰레기를 재활용하는 방안을 강구하는 것이다. 해양쓰레기로 만든 신발, 폐그물로 만든 스케이트 보드, 에코페트 용품 등이다. 우리나라의 해양플라스틱 저감 종합대책은 2019년을 해양플라스틱 제로화 원년으로 삼고 발생원인별 관리와 함께 예방, 수거, 처리의 모든 주기적 관리를 하고 있다. 2021년까지 어구, 부표 보증금제를 실시하여 해양플라스틱 쓰레기의 53%인 폐어구, 폐부표를 수거하고 회수시 구입가격에 포함된 보증금을 돌려주게 된다. 폐그물로 인한 수산생물의 폐사로 어획량의 10%가 감소하고 있으며, 폐그물과 로프가 선박스크류에 감겨 발생하는 해양사고가 연간 200건으로 전체의 11%나 된다. 또한 스티로폼 부표를 친환경 부표로 교체 보급하여 2022년까지 50% 수준으로 늘릴 계획이다. 거점별 해양플라스틱 전용 전처리시설을 구축하고 재활용기술도 확대 개발할 예정이다. 감시체제 강화를 위해 해양드론을 띄워 확산실태 모니터링 시스템을 구축하는 등 해양플라스틱 쓰레기의 양을 2022년 현재의 30%, 2030년 50% 절감을 목표로 하고 있다.

 

요약 및 결론
이상을 요약하면, 4차 산업혁명에의 대응전략은 해양산업에서 ICT를 접목하여 스마트화 및 네트워킹하고, IMO 및 WHO 규제를 새로운 산업기회로 활용하며, 지속가능개발, 건강, 생태환경을 고려하여 패러다임을 바꿀 것이다. 가능한 해법으로는 생태적 지속가능한 과정을 생성하여 많이 선박이 동시에 부두에 계류하며 고출력 엔진과 전력을 사용하여 제한구역내 대규모 유해물질이 배출되고 보건 및 안전에 위협이 되므로 청정연료 사용, 신규엔진 개발, 외부발전기로 대체, 배기가스 감축을 위한 장비 장착을 유도할 것이다. 또한 에너지 공급도 ICT 기술을 적용하여 혁신시킬 것이다. 태양광, 풍력, 바이오매스, 축전지, 에너지저장 혁신시스템으로 전력과 통신을 병행하고, 육상전원사용(AMP), 스마트 그리드 시스템으로 해양산업과 연계한 미세먼지 저감 및 미세플라스틱 제로화 전략을 수립하여 이행할 계획이다.
 결론적으로 미세먼지, 미세플라스틱에 대한 대응은 국제규제에 대비하는 한편, 국민건강 증진에도 필요하고 나아가 미래해양산업으로 선점하는 기회도 될 것이다.

 

회상-사모곡(思母曲)
사랑하는 어머니를 하늘나라로 보내 드렸다.
인고忍苦의 세월-숱한 고생을 묵묵히 참고 살아오신 어머니.
생전에 불효한 만큼 더 가슴이 아프다.
어머니 계신 곳이 고향이고, 가신 곳이 본향이라고 하는데,
이젠 마음의 고향을 잃어 버렸다.
어머니가 쓰시던 방의 창가에 서서 하늘을 본다.
창밖을 물끄러미 내다보시던 어머니 모습에
눈물이 왈칵 솟는다.
“증조할머니 어디 가셨어?”
3 살배기 손녀가 묻는다.
“응. 하늘나라에 가셨어.”
“나도 하늘나라에 가고 싶어.”
진지한 표정에 순간 말문이 막힌다.
“응. 너도 할머니가 되면 갈 수 있어. 아직은 못가.”
딸애가 대신 말해준다.
창 밖 아래 어린이놀이터에 아이들이 뛰어논다.
아이들을 참 좋아 하셨던 어머니.
마음은 어린 시절로 돌아가셨나 보다.
초등학생인 증외손자가 영정 앞에 눈을 감고 서있다.
“뭐라고 기도했니?”
“‘그동안 고마왔어요’ 라고 기도했어요.”
사탕이 두 개 놓여 있다.
“누가 놓았니?”
“할머니 사탕 드시라고요. 기침 나면 드셨거든요.”
어른들이 올린 꽃을 가지런히 정리하며 또 기도한다.
“이번엔 뭐라고 기도했니?”
대견해서 물었다.
“네. 다음에 만나면 헤어지지 말자고 했어요.”
화장을 위해 추모공원에 간 날 하늘도 푸르다.
하얀 구름이 되어 하늘로 날아가신 우리 어머니.
6월의 햇살에 눈이 부시다.

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