“LNG와 수소, 암모니아, 바이오연료 및 E퓨얼 혼소연료로 가야”

부산 아스티호텔서 KOMEA, KR, 한국해대 등 16개 기관 참여
탄소제로 실현, 수소 및 전기 추진선박 기술, 자율운항선박 개발현황 등 논의
“연소효과 측면 LNG에 수소를 적당량만 넣어도 상당한 효과”
“도로, 항공 혼소연료 선호 경향, 해운산업 적용 불분명” 회의적 입장도

 

 
 

수소, 암모니아 등 친환경 연료가 최소 2035년 이후에나 상용화될 것으로 전망되면서 현재 가능한 대안으로 ‘LNG 중심 친환경 연료와의 혼소연료’가 제시됐다. 다만 LNG를 재생 에너지로 생산해야 한다는 점과 연료 혼소 시 독성물질 처리방안에 대한 문제가 남아있는 것으로 나타났다. 이와관련 원민석 SK에너지 PM은 “LNG와 바이오 퓨얼, E 퓨얼을 혼소하여 듀얼 퓨얼로 가야 한다”고 제안하는 한편 “도로 운송이나 항공에서도 혼합 연료를 선호하는 경향이 늘어나면 해운산업으로 넘어올지는 불분명”이라는 회의적인 전망도 내놓았다.
이 같은 주장이 9월 28일부터 29일까지 양일간 부산 아스티호텔에서 개최된 조선해양 국제 컨퍼런스인 ‘제9회 코마린 컨퍼런스(Kormarine Conference 2022)’에서 나왔다. 이번 코마린 컨퍼런스는 산업통상자원부, 부산광역시가 주최하고, 한국조선해양기자재공업협동조합(KOMEA)을 비롯한 16개의 조선해양 유관기관들이 주관했다. 지난 6월 인천 송도컨벤시아에서 개최된 데에 이어진 행사로, 이번 9월 컨퍼런스는 ‘Shaping Tomorrow’s Sustainable Future’이라는 대주제 아래 해양 탈탄소 및 자율운항선박의 발전·개선방안이 논의됐다.


특히 해양산업의 미래에 대한 전문가 의견을 수렴하고 성장을 극대화할 수 있는 지속가능한 전략을 나누며, 최근 조선해양산업이 맞닥뜨린 위기를 극복하기 위한 방안을 논의했다.
이번 컨퍼런스는 도덕희 한국해양대학교 총장의 개회사를 시작으로, 이형철 한국선급(KR) 회장, 가삼현 한국조선해양플랜트협회 회장의 환영사가 이어지며 연사들과 참가자들을 맞이했다. 이번 컨퍼런스에서는 1개의 기조강연과 5개 세션으로 구성됐다. 기조강연으로 AVL List GmbH의 부회장이자 CIMAC GHG 전략 그룹의 부위원장으로 재직 중인 이강기 교수가 ‘탄소제로 실현을 위한 엔진개발 추세’에 대해 발표했다. 이후 각 세션별로 탄소제로 실현을 위한 탄소제로 실현을 위한 선박기술 및 대체연료, 자율화 선박 및 미래형 선박 등의 주제로 각계 전문가들이 발표하고 패널토론이 이어졌다. 마지막 세션인 ‘해외시장진출세미나’에서는 한국조선해양기자재연구원 및 KOMEA에서 우리 수출기업들을 대상으로 사우디아라비아 시장 진출을 위한 전략을 발표했으며, 사우디아라비아·현대중공업이 합작으로 설립한 IMI 조선소, Makeen(엔진사)가 연사로 참여하여 구매 및 현지화 전략, 조달 및 공급망 관리 정책 등을 제안하고 실시간 Q&A를 통해 업계 관계자들의 고충과 논의사항을 공유했다.


이형철 KR 회장은 환영사를 통해 “기후변화에 대응하기 위한 탈탄소화 노력은 엄격한 의무조치로 이어졌고 규제가 도입되었으며 이로 인해 해사산업에 상당한 부담이 가해지고 있다. 해사산업계의 협력과 헌신으로 해사산업의 탈탄소화를 위한 적절한 해답을 찾을 수 있을 것”이라며 “KR은 탈탄소화와 디지털화에 중점을 두고 해사산업을 지원하고 있다. 학계와 연구 전문가들과 협력을 통해 친환경 연료를 위한 신기술을 적극 개발하고 자율운항 내비게이션 분야의 연구를 선도하겠다”고 말했다.

 

이강기 “선박 내 에너지 생산 방식으로 가야…
        재생 에너지 활용 LNG 생산 및 혼소연료 필수”

이강기 AVL List GmbH 전략 그룹 부회장은 “기술로만 IMO 온실가스 규제를 대응하기 힘들다. 친환경 연료가 필수적이고 이에 맞는 동력체계, 선박 선형의 최적화를 이뤄야 한다”고 강조했다. 
이 부회장은 선박에 전기 배터리를 적용하기 위해서는 선박 자체에서 발전하는 방식을 채택해야 한다고 강조했다. 이 부회장에 따르면, 기존의 연료를 사용하는 엔진은 연료를 화학 반응시켜서 열에너지로 바꾸기 때문에 선박 공간의 2%만 사용하면 된다. 이와 반대로 선박에 전기 배터리를 탑재할 경우 공간의 60%를 차지하고 40%만 화물운송 공간으로 쓸 수 있다. 현재 기술로 전기 배터리를 탑재하기 위해선 대형선은 불가하고 원양선에만 가능하다. 선박 엔진 출력을 내면서 물류를 운송하기 선박 자체 내에서 에너지를 생산하는 방식으로 가야 한다고 강조했다. 또한 고체 연료인 전기 배터리는 공간활용면에서 효율성이 떨어지고 현재 기술로는 액체연료를 쓸 수밖에 없다고 이 부소장은 설명하면서 “선박 연료는 가격조건이 맞아야 하고 안전성이 확보돼야 한다. 또한 범용성이 있어야 한다”며 “경제성 측면에서는 LNG연료가 수급상황이나 범용성이 좋다. 친환경 측면에서는 수소나 암모니아가 좋지만, 연료 수급, 저장 문제 등으로 경제성이 떨어진다”고 밝혔다.
DNV 연료 및 선박 발주 통계에 따르면, 수소는 2035년 이후 상용화가 가능하고 LNG는 현재 급증하고 있다. 친환경성을 고려하면 LNG를 재생 에너지로 생산해야 하고 수소와 LNG를 혼합하는 혼소연료로 발전시켜야 한다. 이와 관련 AVL 연구소는 친환경 연료에 대한 테스트와 시뮬레이션을 진행했으며, 위험성과 완전 통제하기 위한 기술로 ‘인터미데이트 솔루션’을 제시했다. 이 부소장은 “650마력의 엔진에 테스트 한 결과 LNG연료에 수소를 10% 주입하면 CO2는 10% 저감되고 80%를 주입하면 50%의 CO2가 저감된다. 연소효과 측면에서 수소를 적당량만 넣어도 상당한 효과를 거둘 수 있다”고 강조하면서 원양선에서는 “다중연료와 풍력 기술이 개발될 것”이라고 전망했다. 일본에서는 풍력을 활용한 원양선을 올해 20척, 내년 40척을 건조할 계획으로 알려졌다.


이 부소장은 “내연기관은 향후에도 선박추진체계 및 전력 체계의 핵심이 될 것”이라며 “연료의 생산부터 공급까지의 ‘라이프 사이클사이클 어세스먼트’를 고려하여 친환경 연료를 구분해야 하고 Well to Wake로 발전해야 한다”고 제언했다.
한편 한국에서는 다중연료 체계 연료 개발 계획을 세웠고 유럽은 수소의 전체 에너지 사이클을 활성화 방안과 에너지 체계의 최적화를 통한 온실가스 저감 방안을 연구하고 있다. AVL 연구소는 CO2 액화 플랜트에서 200킬로와트를 전력으로 포집한 탄소를 한해에 디젤유 3만 2,000L를 생산하고 있다.

 

서유택 “암모니아 수소운반체로 용이해…
          ’24년 MAN사 암모니아 엔진 공급 예정,
          관련시스템 개발해야”

서유택 서울대학교 교수는 암모니아가 무탄소 연료로 각광받는 가운데 수소 캐리어로서 활용가능성과 혼소연료 및 엔진 활용을 강조했다.
국제에너지기구(IEA)와 영국 석유회사(BP)의 2050년 에너지 시나리오 전망 자료에 따르면, 암모니아는 수소 캐리어의 역할과 동시에 수소 기반의 액체 연료로 포함하여 수소분야에 들어갈 것으로 전망했다. 암모니아가 연료 시장에 진입하기 위해서는 인프라, 생산 기술 발전이 요구되어야 한다고 밝혔다. 서 교수는 “수소도 있지만 천연가스, 태양광, 풍력 등 다양한 에너지원에 의존해야 하고 특히 수소는 천연가스 기반의 수증기 개질을 통해 CCS가 붙어서 블루수소가 되어야 한다. 이 다음 재생에너지를 활용한 그린 수소로 발전되어야 한다”며 “수전해 기술의 용량 한계로 인해 블루수소와 그린수소 간의 친환경 연료 시장에서 경쟁구도가 만들어질 것”이라고 전망했다.
우리나라의 경우 그린 수소를 생산하기에는 역부족이라는 의견도 나왔다. 서 교수는 “미국, 유럽, 중국은 수소 생산지와 수요지가 멀지 않아 수송이 용이하지만, 현재 기술로는 한국과 일본은 그린 수소의 생산이 어려워 수입에 의존할 수밖에 없다”며 “생산지와 수요지가 달라  LNG처럼 대륙 간 수소를 수송해야 하는 상황이 올 것”이라고 전망했다.


수소의 수송을 위해서는 액체형인 암모니아, 수소, 액상유기수소운반체(LOHC), 메탄올로 운반해야 하는데 암모니아는 425℃, LOHC는 350℃, 메탄올 250℃가 요구된다. 이중 메탄올의 수송 인프라가 부족하고 액화수소는 영하 253℃로 유지가 되어야 하기에 1m의 탱크 두께가 요구되어 물류 수송 공간이 부족해진다. 서 교수는 “생산·분배 인프라를 갖춘 암모니아가 가장 유리하다”며 “우리나라를 포함해 호주, 동남아시아, 중동, 유럽, 미주 모두 암모니아 인프라를 갖추고 있어 수소 캐리어로 적합하다”고 강조했다. 한국, 일본, 싱가포르는 암모니아 인프라를 구축해서 암모니아를 벙커링과 발전 연료로 쓸 수 있는 프로젝트가 진행되고 있다. 
암모니아는 무탄소 연료로 각광받고 있지만 독성과 엔진에서 연소 특성이 좋지 않아 현재로서는 다른 연료와 혼합하여 사용해야 한다. 다만 혼소를 할 경우 탄소를 배출하게 되어 바이오 연료와의 공급, 수소 등 무탄소 연료 혼소, 바이오 메탄올 혼소 등을 고려해야 한다고 서 교수는 제시했다.


서 교수는 암모니아, 수소 등 대체 연료의 엔진 기술이 미흡하다며, △LPG 엔진을 개조한 듀얼퓨어 엔진으로 사용 △영하 40℃ 정도 극저온 상태에서 히팅과 압력을 가해 공급해주는 연료공급 시스템, 연료 밸브 트레인 △암모니아 캐치를 위한 수용액 탱크 탑재 등을 제안했다. 서 교수는 “암모니아는 발전 연료하고 선박 연료로서 수요가 증가하고 있기 때문에 전반적으로 암모니아 시장이 커질 전망이다. 2024년 만(MAN)사에서 2행정 암모니아 추진 엔진을 공급할 예정으로 이에 발맞춰 관련 시스템을 개발해야 한다”며 “그린 암모니아의 생산과 분배에 있어서 수소의 밸류체인 구축에 따른 기술개발, 국제해사기구(IMO)의 온실가스 규제를 주의 깊게 지켜봐야 한다”고 강조했다.

 

황일순 “핵연료 핵심 기술 사업으로 우라늄 사용,
          선박 최대수명 늘릴 수 있어”

황일순 UNIST 석좌교수는 핵연료 추진선박 구현을 목표로 원자로를 활용한 핵연료 핵심 기술 연구 사업을 소개했다. 
선박에 핵연료를 탑재하기 위해선 황 석좌교수는 △상선의 호위문제 △사용 후 핵 폐기물 처리 △충분한 우라늄 문제 △초기 비용 문제를 해결해야 한다고 설명했다. 황 석좌교수는 “상선의 경우 군함과 달리 테러리스트, 해적에 대한 대응능력이 없어 핵연료를 지킬 수 있는 문제가 해결되어야 한다. 또한 핵연료의 누출이나 폐기물 처리 등으로 인한 바다 방사능 오염문제 등이 난제이다”며 “핵연료를 교체할 경우에도 단 1cm만 위치가 어긋나도 폭발할 수 있기에 위험하다”고 경고했다.
이에 울산시와 UNIST는 2019년부터 ‘핵연료 무교체 전수명 해양용 원자로 개념설계 핵심 기술 개발 연구 사업’을 진행 중이다. 동 기술은 저농축 우라늄을 쓰면서 원자로 용기 하부에 노심이 위치하고 상부에 증기발생기가 들어선다. 납 비스무스 냉각재의 우수한 자연순환 능력을 이용해 출력 50%까지 운전할 수 있으며, 상회하는 출력 영역에서는 격납용기 외부 하단에 부착된 전자기펌프가 작동해 100%까지 가동이 가능하다. 세계 최초로 13% 저농축 우라늄을 사용해 설계수명 40년, 최대 60년 가동이 가능한 납냉각고속로 방식이다. 황 석좌교수는 “이 기술은 연비가 높고 만일 핵연료 추진선박이 침몰할 경우 남아 있는 핵연료를 감싸고 있는 납이 고체화되어 누출을 방지한다”며 “2035년을 목표로 쇄빙선에 우선적으로 탑재할 계획”이라고 밝혔다.
한편 UNIST는 한국해양대와 ‘원자를 활용한 청정 해양 수소 프로젝트’를 구상하고 있다.

 

강희진 “선박 전동화 위험성, 경제성 고려,
     중소형 선박에 전기 배터리, 혼소연료 적용해야”

강희진 선박해양플랜트연구소(KRISO) 본부장은 전기 배터리를 소형화하는 것이 관건이며 중소형 선박에 먼저 테스트 베드를 진행한 후 대형선박에 적용하는 방안을 제안했다.
KRISO는 정부의 지원을 받아 LNG와 암모니아를 혼소하는 기술개발하고 적용성을 검토하고 있다. 다만 강 본부장은 조선소 입장에서 “LNG 추진선에 암모니아 탱크를 추가하는 것이 타당한지” “다른 나라에서도 암모니아를 공급이 가능한지” “한국 입항 시 주민들의 암모니아 위험성에 대한 인식은 어떻게 해결할 것인지” “LNG와 암모니아 혼소 시 새로운 독성물질은 어떻게 처리해야 하는지” 등의 복잡한 문제가 발생하고 있다고 설명했다. 이 본부장은 선박 전동화에서 배터리 추진연료의 위험성과 경제성이 떨어지는 점을 지적하면서 “코스트가 충분히 더 다운되지 않으면 내연기관을 대체하거나 내연기관과 함께 활용되기 어렵다”며 “선박에서 화재 발생 시 소화까지는 안 되더라도 다른 연료전지로 전파되지 않도록 할 수 있는 부분을 고려해야 한다”고 주장했다.


또한 이 본부장은 현재 전기 배터리나 연료전지로의 전환은 기술적으로 어렵다고 보고 “다양한 에너지 효율 향상 기술, 슬로우 스티밍, 항모 최적화, 선박의 대형화 등이 전부 연계되어 있는 상황이다”며 “또한 재생에너지 풍력이나 태양광을 이용한 기술까지 소위 ‘영혼까지 끌어모아’ IMO 규제를 만족시켜야 한다”고 우려했다.
만일 선박 전동화를 실현하지 못할 경우 국내에서는 발전동력, 서비스 전력으로 활용하는 전력부터 배터리로 활용하는 최소한의 방안을 강구해야 한다고 이 본부장은 강조하고 “하이브리드 시스템을 구축할 때 배터리를 얼마나 소형화할 수 있는지가 관건이다. 배터리가 작아지면 열 발생이 높아지고 수명단축과 화재위험성이 있다”며 “선박 전동화의 상용화를 위해서는 먼저 중소형 선박에서 테스트 베드를 진행한 후 대형선박에 적용해야 한다”고 제언했다.
이 본부장은 “항로가 짧은 연안 여객선 등 중소형 선박 규모에서 전기 배터리와 혼소연료를 적용하여 우선적으로 고부가가치선으로 만들어야 한다”며 “대형 선박에 적용할 시 고전압화, 병렬화를 이뤄내야 한다”고 강조했다. 이어 그는 “엔지니어 관점보다는 선사가 필요로 하는 기술 개발이 중요하다”며 “조선해양기자재연구원, 중소조선연구원, 한국선급 등 국내 유관기관들이 협력하여 친환경 연료 전환에 노력하고 있다”고 덧붙였다.

 

남연우 “E 퓨얼 ’40년까지 3배 이상 가격 떨어져…
           e-암모니아 ’50년까지 기술개발 이뤄야”

남연우 한국해양교통안전공단(KOMSA) 실장은 우리나라의 탈탄소 정책에 맞춰 향후 암모니아가 각광받을 것으로 전망하면서 해운, 조선, 에너지 산업의 협업을 강조했다.
남 실장에 따르면, 한국은 국제사회의 탄소중립 목표와 발맞춰 2050년까지 넷제로 달성에 동참하면서 올해 3월 탄소중립법을 새로 제정하여 2030년까지 총 40%의 온실가스를 감축하는 국가 온실가스 감축 목표(NDC)를 발표했다. 또한 해양수산부는 2020년 친환경선박법을 제정했으며 2030년까지 온실가스를 70%를 감축할 수 있는 친환경선박 기술을 개발 중이다. 향후 신규 건조되는 관공선은 모두 친환경 선박으로 건조해야 하며 ’30년까지 국내 선박의 약 15% 이상을 친환경 선박으로 전환하는 목표를 가지고 있다. EEXI와 CII에 대응하기 위해 정부는 올해부터 내년까지 50억원 예산을 편성했으며 선박에너지효율시스템 지원 사업인 2차 보존 사업에도 87억원이 예정되어 있다. 친환경 선박 전주기 사업도 올해부터 착수하여 10년간 약 2500억원 예산을 투자하여 온실가스 감축 기술을 개발하고 있다고 설명했다.


이러한 상황에서 남 실장은 “단기적으로 온실가스 50%를 단축할 수 있는 기술은 없어 중장기적 전략으로 다가가야 한다”며 “향후 친환경 연료 중 2~3세대 바이오 연료, E-메탄올, E-암모니아가 적용될 가능성이 있다”고 강조했다. 특히 남 실장은 이러한 친환경연료의 가격은 향후 지속적으로 가격이 떨어질 것으로 전망하면서 “메탄올은 가격측면에서는 40~50불대로 형성되어 있다. E퓨얼로 가게되면 지금보다 3~5배 증가하지만, 2040년이 되면 가격이 상당히 떨어질 것”이라며 “올해부터 본격적으로 E-암모니아가 주목받으면서 향후 ’50년까지 기술개발이 이뤄질 것”이라고 전망했다.
친환경 연료를 선박에 사용할 경우 선박의 형태도 바뀐다. 기존의 화석 연료를 운송하기 위해서는 탱커가 중심이었지만, 암모니아 관련 수송이 늘어나면 드라이벌크가 증가할 것으로 남 실장은 내다보고 “연료 시장에 대한 변화에 따라 선박 건조에 대한 변화가 분명히 있을 것”이라며 “해운의 탈탄소를 이루기 위해서는 해운산업, 에너지 산업, 조선산업이 합심해서 전략을 세워 IMO와 우리나라 NDC의 목표를 달성할 수 있다”고 제언했다.

 

원민석 “국제 ESG 지속 가능성 의무화 필요,
          바이오 원료 공급량 부족으로 해운산업에
          적용하기 어려워”

원민석 SK에너지 PM은 국제해운에서의 지속가능한 연료 도입을 위한 ESG 공시 의무화를 강조하면서 E 퓨얼의 공급망 부족으로 해운산업에 적용하기에 어렵다는 회의적인 전망을 내놓았다.
친환경 연료의 생산부터 운송, 폐기까지 전 과정에서 지속 가능성을 입증하기 위한 평가를 받아야 한다. 이에 EU에서는 ISCC, RSB, REDcert 등 지속가능성 인증평가기관을 활용하여 친환경 도장을 찍고 해당 연료의 지속 가능성을 확인하고 있다. 이미 항공에서는 기존 화석연료 대비 10% 감축하는 연료와 2008년 이후에 토지 이용 변화가 발생하지 않은 부분들에 대한 기준을 삼고 있다. 원 PM은 “국제 ESG 지속 가능성의 공시가 과거에는 자발적인 참여였지만, 앞으로 의무·규제화될 것”이라며 “유럽은 ESRS(유럽지속가능성보호지침)를 세웠으며 미국은 SEC, ISSB을 통해 상장사들의 지속가능 정보 공시를 의무화하고 있다. 해운회사도 이런한 ESG공시에 따라 온실가스 배출량을 정확히 인지하고 시장참여자끼리 서로 온실가스 보급 기준에 부합할 수 있는 비즈니스 모델을 세워야 한다”고 제언했다.


이는 결국 선사들은 친환경 연료로의 전환으로 이어지고 무·저탄소 연료를 지향해야 한다는 것이다. 원 PM이 제시한 신조선 발주현황 자료에 따르면, 친환경선 발주 대비 기존 화석연료를 상용하는 발주량은 70~80%이며, 이는 선주들이 아직 미래 친환경연료에 대한 불확실성으로 투자를 기피하고 있다는 것을 보여주고 있다. 이에 따라 LNG와 바이오 퓨얼, E 퓨얼을 혼소하는 것을 선호하는 것으로 나타났다. 다만 원 PM은 “러시아·우크라이나 전쟁으로 LNG의 가격이 폭등하면서 경제성이 떨어지고 온실가스 감축 효과가 미미해서 지속가능하다고 보기에는 어렵다”며 “듀얼 퓨얼을 지속적으로 사용할 수도 있지만, 바이오 가스, E 메탄올 등 E 퓨얼이 해운산업으로 넘어올지는 불분명하다”고 우려했다. 해운산업뿐 아니라 도로 운송이나 항공에서도 혼합 연료를 선호하는 경향이 늘어날 것이고 각 국가의 혼합 연료 수요로 바이오 원료의 공급량이 부족할 것이라고 원 PM은 회의적으로 전망했다.


미국의 경우 탄소세나 탄소배출권 거래제보다 탄소에 대한 보조금, 인센티브를 제공하여 기업들이 자발적으로 돈을 벌기위해 친환경 기술을 채택할 수 있게 유도하고 있다. 원 PM은 “IMO도 기존 화석연료에서 무·저탄소 연료로 전환시키기 위해서는 탄소 가격이 필요하다. 화석 연료 기반인 그레이 메탄올은 올해 8월 기준으로 톤당 400불이고 그린 메탄올은 1,500불을 기록하고 있다. 현재 LNG 가격이 폭등하면서 400불이었던 암모니아가 2,000불까지 올라갔다”며 “ 바이오 연료에 대한 공급이슈, 가격, 타 산업 간 경쟁, 연료혼합 시 품질 문제 등으로 국제해운에서 고민해야 한다”고 제언했다.

 

임도형 “자율운항 2단계 수준, 기능 안전, 소프트웨어
           신뢰성 확보해야… 하이나스2.0 상용화”

임도형 아비커스 대표는 자율운항 시스템인 ‘하이나스’와 ‘하이바스’를 소개하고 자율운항 2단계에서 3단계로 단계적으로 발전시키겠다는 포부를 밝혔다.
아비커스는 현대그룹의 자회사로 2014년부터 스마트쉽 솔루션 연구를 시작으로 2019년부터는 항해보조 시스템을 개발했으며, 2021년 본격적으로 아비커스를 설립하여 현재는 2024년을 목표로 자율운항 솔루션을 개발 중이다. 임 대표는 자율운항 기술을 이용한 ‘마린 모빌리티’를 개발하여 해상 안전을 도모하는 목표를 가지고 있다. 이에 아비커스는 선박용 솔루션인 ‘하이나스’ 보트용 중소형 선박을 위한 ’AI 보트’ 두 가지 솔루션을 개발하고 있다.


임 대표는 “주행보조시스템(ADAS)인 ‘하이나스’를 우선 상용화하고 단계적으로 기술 고도화를 통해 데이터와 트랙레코드를 쌓아 자율운항단계를 높여갈 예정이다”며 “하이나스(HiNas)는 비전 센싱으로 사물을 감지하고 기존의 선박 센서와 공유한다. 또한 충돌이나 좌초를 예방하기 위해 증강현실로 주변상황을 보여준다”고 설명했다. 이와 함께 아비커스의 중소형 선박에 탑재가능한 ‘하이바스(HiBas)’는 32채널의 라이다 2개를 통해 거리를 감지하고 어라운드 뷰 솔루션을 통해 사각지대를 보완하는 기능을 가지고 있다. 특히 ‘하이나스 2.0’은 충돌 회피 제어와 추정 제어가 가능한 솔루션으로 고성능 카메라가 180도를 커버하고 딥러닝 기술을 접목하여 △이미지 수집(Image crawling) △이미지 라벨링(Image pre-processing) △이미지 딥러닝 및 학습(classification) △전체 모델을 평가(visualization)하는 기능을 갖췄다.


현재 아비커스가 선보인 자율운항 기술은 2단계 수준이다. IMO는 자율운항 기술 수준을 4단계까지 나누고 있다. 1단계는 일부 기능이 자동화된 선박, 2단계는 선원이 탑승한 상태에서 원격 제어가 가능한 선박, 3단계는 무인 상태로 원격 제어가 가능한 선박, 4단계는 선박 스스로 의사결정을 하는 선박을 의미한다.
임 대표는 “자율운항 기술 3단계 이상을 위해 기술 고도화를 진행 중이다. 이와 관련 2021년 6월에 포항운하에서 10인승 보트를 대상으로 자율운항 기술을 탑재하여 완전 자율운항을 해냈다”며 “올해 2월에는 SK해운과 협업하여 현대중공업이 건조한 초대형 LNG운반선 ‘프리즘 커리지’호로 자율운항 대양횡단을 성공적으로 마쳤다”고 강조했다. 또한 그는 “프리즘 커리지호로 간단한 인터페이스 테스트를 마쳤다. 이를 통해 미국선급(ABS)에서 SFO를 발행하여 자율운항기술 인증을 받았다. 더 나아가 올해 연말까지 ABS의 API 인증받고 한국선급(KR), DNV와 ‘타입 어세스먼트’를 받기 위해 진행 중”이라며 “향후 현대중공업 그룹에서 건조하는 모든 선박에 하이나스2.0이 탑재될 예정”이라고 밝혔다. 현재 하이나스와 하이바스는 현재까지 230개를 수주했으며, 연말까지 30개가 추가로 설치될 예정이라고 임 대표는 강조하면서 “낮은 단계의 자율운항 솔루션부터 상용화를 이루고 기능 안전, 소프트웨어 등에 대한 신뢰성 확보를 위해 법·제도적 측면에서 표준이 마련돼야 한다”고 제언했다. 

 

오스카 레반더 “콩스버그 전기 배터리 선박으로
                 친환경, 안전성, 경제성 모두 잡아,
           자율운항 프로젝트로 무인선박 개발 중”

오스칼 레반더 콩스버그 부사장은 콩스버그가 개발·테스트 중인 무인 자율운항선박을 소개하고 자율운항의 경제성과 친환경성을 가지고 시장에 진입해야 한다고 강조했다.
콩스버그는 윌햄슨과 자율운항 시장을 개척하기 위해 ‘마스터리(massterly)’ 합작사를 설립했다. 콩스버그는 자율운항을 제공하고 윌헴슨은 운항경험을 제공하고 있다. 또한 콩스버그는 원격 자율운항 선박과 관련하여 프로젝트를 진행하고 있다. 먼저 ‘Sounder USV’ 프로젝트로 소형 무인 경비정으로 해상에서 해저를 측량하고 어류를 찾아 대형 어선을 도와 어류를 탐지하고 있다. 또한 콩스버그는 ‘야라 버클랜드(Yara Birkeland)’호라는 탄소 무배출 컨테이너 선박을 건조했으며 원격으로 자율운항이 가능한 무인선박이라는 것이 특징이다. 오스칼 레반더는 “컨테이너 운송을 위해 만들어진 ‘야라 버클랜드’호는 100% 전기 추진선박으로 친환경적이다. 자동 계류와 화물처리가 가능하고 ‘마스터리’에서 원격으로 조종하고 있다”며 “2021년에 나온 이 선박을 통해 원격 자율운항 테스트를 진행하고 있으며, 선급에 승인 후에 2024년에 상용화할 예정”이라고 밝혔다.
이와 함께 ‘아스코(ASKO)’호가 있다. 동 선박은 노르웨이에서 트럭운송 대신 오슬로의 피요르를 통해 화물을 운송하기 위한 소형 페리선으로 전기 배터리로 구동하며 향후 무인 선박으로 발전시킬 계획이다. 또한 콩스버그의 ‘리치 서브시(Reach Subsea)’는 원격으로 조종하는 수중건설로봇으로 대형선박인 ‘아로비’호에 전력을 제공하는 역할을 한다. 선박 내에 오퍼레이터가 있어 육상에서 원격으로 조정가능한 것이 특징이다. 오스칼 레반더는 “이 잠수정으로 대형 모선을 사용하는 대신 소형 무인선박을 사용해서 ‘아로비’에 전력을 제공할 수 있어 경제적이고 효율적이다”며 “이를 활용하여 연료소비를 줄이고 운영효율성을 제고할 수 있다. 인건비도 줄일 수 있다”고 강조했다. 특히 오스칼 레반더는 자율운항의 경제성을 긍정적으로 보고 “자율운항 시스템은 선박 운영에서 비용을 절감할 수 있고 투자비용도 줄일 수 있다”고 강조하면서 환경측면에서는 “지속가능성도 촉진할 수 있고 100% 전기 배터리로 구동하지 않더라도 선박의 소형화가 가능하고 무인 선박으로 가면 에너지 소비도 줄어든다”고 제언했다.

 

여동진 “지능형 항해 시스템 신뢰성 제고 위한
           시뮬레이션, 모형 시험 진행”

여동진 KRISO 본부장은 국내 자율운항 기술개발 사업을 통해 지능형 항해 시스템에 대한 신뢰성 제고를 위한 검증과 테스트를 진행하고 있다고 밝혔다.
해양수산부와 산업통상자원부는 2020년부터 2025년까지 자율운항 기술개발 사업을 진행 중이다. 동 사업은 지능형 항해시스템, 기관 자동화시스템, 자율운항기술 인증시스템, 표준화 4가지 과제를 수행 중이다. 동 사업으로 IMO 자율운항 2, 3단계까지 기술 수준을 올리고  KRISO와 KR이 통합 사업단을 구성하여 51개 기관과 협업을 통해 13개 세부과제를 중점으로 추진하고 있다. 이와 관련 여 본부장은 “선박의 지능 항해 시스템으로 안전운항과 경제운항 알고리즘을 개발하여 충돌방지규칙, 통항규칙에 기반한 최적의 경로를 예측할 수 있다. 이를 통해 선박의 운항 특성을 미리 확인할 수 있고 검증을 위해서는 모형 시뮬레이터를 통해 선박의 운항 성능을 측정하고 있다”며 “경제운항 측면에서는 6시간마다 날씨 데이터를 업데이트하여 시스템에 반영할 수 있고 안전 운항을 마쳤는데 원래 계획된 웨이포인트 경로를 많이 벗어나거나 지나친 상황이라면 상황판단을 통해 새로운 경로를 생성할 수 있다”고 설명했다. 특히 자율운항 시스템의 신뢰성 제고를 위해 검증이 필요한데 시뮬레이션과 모형 시험을 통해 알고리즘을 검증하는 시스템을 구축했다. 
현재는 울산에 실증 검증센터를 구축하여 시험선에 자율운항 시스템을 우선 탑재하여 내년부터 본격적으로 시험을 진행할 예정이라고 여 본부장은 밝히고 “지능형 자율운항 시스템은 여러 변수가 많은 해상에서 신뢰성이 매우 중요하기 때문에 확실한 검증이 필요하다”고 강조하면서 “개발 단계부터 상용화까지 모든 과정을 검증할 수 있는 환경을 구축했다. 향후 우리나라의 자율운항 선박 기술을 개발하기 위해 지원할 계획이다”고 말했다.

 

김근섭 “5G로 항만하역 장비와 리모트 컨트롤 장비 간
          데이터 지연시간 줄여야 안전도 확보할 수 있어”

김근섭 KMI 본부장은 항만 내의 데이터의 신뢰성과 신속성을 제고하기 위해 5G를 적용해야 한다고 제안했다.
항만 정책은 노동자의 안전 측면에서 디지털화와 스마트화가 필요하다. 이에 김 본부장은 스마트화 개념을 ‘안정성’ ‘의사결정’으로 정립하고 현재 항만의 운영 효율이 낮다고 지적했다. 김 본부장은 “철송장과 야드 내 레일을 활용하는 크레인(RMGC)과 야드 내에서 일정한 통로를 이동하면서 컨테이너를 처리하는 고무타이어가 부착된 크레인(RTGC)을 통상적으로 많이 쓰고 있어 이를 자동화 또는 스마트화를 시켜야 한다”며 “하역장비 간의 정보 연결성도 부족해 리모트 컨트롤의 실시간 전송 오류가 발생하고 있다. 데이터의 발생 속도도 빨라지고 있고 데이터의 종류도 다양해지면서 현재의 시스템으로는 한계가 있다”고 우려했다. 이러한 상황은 항만하역 노동자의 안전에 영향을 끼친다고 김 본부장은 우려하면서 항만의 원격 모니터링 한계점과 AI와 IoT, 머신러닝 도입을 강조했다.


특히 김 본부장은 항만의 스마트화를 위해 초연결 항만을 지향점으로 잡으면서 가상의 공간과 물리적 공간을 통합할 수 있는 ‘5G 항만’을 제시했다. 김 본부장은 “영상 비디오 베이스로 운영하는 리모트 컨트롤의 경우 실제 항만하역장비와 리모트 컨트롤 장비와 데이터를 주고받는 지연시간을 줄여야 한다”며 “현재 이를 만족시킬 수 있는 것은 5G밖에 없다. 사람이 보고 느끼고 인지하는 속도와 5G 속도는 거의 비슷하다. 항만 내에는 다양한 장비와 시설이 있어 서로 유기적으로 다양하게 움직이는 시스템으로 4G의 경우 제곱 킬로미터당 4,000개의 시스템까지 커버가 되지만 5G는 100만개의 시스템까지 커버할 수 있다”고 설명했다.
독일 함부르크항의 경우 선박에서 배출하는 오염물질에 대한 모니터링과 신호통제 시스템에 5G를 이용하고 있다. 특히 항만과 배후 도시 간의 연계성을 강화하기 위해 5G를 활용하여 항만에서 사용하는 트럭이 배후부지로 나갔을 때 도시의 교통량을 저해하지 않는 솔루션을 찾아 교통 신호등을 통제하고 있다. 벨기에 앤트워프항은 5G를 활용한 예선 실시간 영상을 컨트롤 센터에 송출하여 안전을 확보하고 있다. 영국 사우샘프턴항도 5G 특화망을 설치하여 데이터의 소실을 최소화하고 있다. 스페인 바로셀로나항은 5G를 활용한 실시간 항만 노동자의 위치를 파악하여 안전에 포커스를 맞추고 있다.


김 본부장은 “국내 항만은 아직 4G와 5G를 혼합해서 활용하고 있지만, 외국의 항만과 같이 데이터의 신뢰성 확보와 신속성을 제고하기 위해 5G항만으로 가야한다”며 “이를 위해 국내에서도 5G기술력 확보를 위해 파트너십을 맺고 항만 내 적용분야를 넓혀가야 한다. 스마트 항만을 위해 한 번에 큰 기술적 반등을 하기보다 우선 5G를 접목하고 이후 스마트화를 위해 다양화하고 단계별로 키워나가야 한다”고 제언했다. 

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