세계적인 경쟁력을 갖춘 국내 해운·조선·기자재 산업은 탄소배출 규제와 디지털화의 새로운 도전과 기회를 맞고 있는 가운데 올해로 설립 50주년을 맞는 선박해양플랜트연구소는 조선·해운 분야의 유일한 정부출연연구소로 세계적인 해양탄소중립 실현 움직임에 적극적으로 대응하고 있다.
특히, 선박에서의 탄소 제로화를 실현할 수 있는 친환경선박 기술 실용화와 세계시장 진입을 위한 교두보가 마련되고 있어 귀추가 주목된다.
이 같은 교두보는 현재 선박해양플랜트연구소에서 추진 중인 세계 최초의 2,600톤 급 친환경 대체연료 해상실증선박을 통해 마련될 예정이다.
이 선박은 MW급 선박용 배터리를 비롯해 연료전지, 무탄소연료 혼소엔진, 전기-하이브리드 추진시스템을 동시에 탑재, 실증하고 트랙 레코드를 확보할 수 있는 세계 최초의 선박으로 국내개발 친환경 선박 기술의 세계시장 진출을 가속화할 수 있는 활용성 높은 선박이다.
연료전지 무탄소연료 혼소엔진 전기 하이브리드 추진시스템 동시 탑재 실증
총 2,600톤 급 친환경 대체연료 해상실증선박 건조 박차 내년 말 진수 목표
UN 산하 국제해사기구(IMO)는 지난 ‘80차 해양환경보호위원회’에서 오는 2050년까지 해양탄소중립(NET ZERO)을 실현하는 목표를 채택한 바 있다.
지난 2013년 도입된 선박에너지효율설계지수가 새로 건조되는 선박에 적용된 이래 올해부터는 운용 중인 선박에도 현존선에너지효율지수(EEXI)와 매년 강화되는 탄소집약도(CII) 규제가 적용된다.
이와 함께 현재 선박용 연료 생산 과정에서 발생하는 탄소를 고려해 선박배출 온실가스를 평가하는 생애주기평가 도입에 대한 논의도 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.
이 같은 세계적인 추세는 현재 진행 중인 지구 온난화 대응과 함께 국내 조선, 해운, 기자재와 에너지 산업까지 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 만큼 관련 연구개발 진행과 개발 기술의 실용화가 시급한 현안으로 떠오르고 있다.
정부에서도 지난 2020년 ‘친환경선박법’을 제정, 이를 바탕으로 동법 기본계획을 수립하고, 이어 2021년에는 ‘친환경선박 전주기 혁신기술 개발 사업’을 기획, 추진하며 발 빠른 대처에 나서고 있다.
선박해양플랜트연구소 친환경연료추진연구센터는 ‘친환경선박 전주기 혁신기술 개발 사업’에서 ‘친환경대체연료의 시험평가 및 실증 기술 개발’ 연구를 맡아 성공적인 연구 수행을 위해 역량을 쏟아 붓고 있다.
현재 세계 최초로 총톤수 2,600톤 급 친환경 대체연료 해상실증선박 건조에 박차를 가하고 있다. 오는 2024년 말 진수를 목표로 건조 중인 이 선박은 3종 이상의 선박용 배터리, 연료전지, 무탄소연료 혼소 엔진 실증과 전기-하이브리드 추진시스템의 국산화를 포함한 연구개발에 활용될 예정이다.
이와 함께 오는 2025년 개발을 목표로 한국전기연구원과 함께 축당 4~30MW급의 전기-하이브리드 추진시스템 시험평가가 가능한 육상시험평가 기술 연구에도 구슬땀을 흘리고 있다.
이 시스템은 2만 TEU급 컨테이너선박이나 대형 크루즈선, 구축함급 함정까지 다양한 전기-하이브리드 추진시스템 기술의 국산화와 세계시장 진입에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.
한편, 센터에서는 친환경연료추진 기술의 안전성 확보와 국제표준화 제정에도 노력을 기울이고 있다.
친환경대체연료는 탄소배출 저감 측면이라는 큰 장점이 있는 반면, 메탄올과 암모니아처럼 유독성이 있거나 배터리처럼 화재 시 소화가 어려운 단점도 공존하는 연로로, 이에 대비한 연구개발이 필수적이다.
이에 센터에서는 친환경 대체연료 해상실증선박을 활용해 해상 사고 시 인명과 환경, 재산 피해를 최소화할 수 있는 ‘선박탑재형 사고대응시스템과 부력보조시스템 기술’ 개발 연구를 진행하고 있다.
국내에서 세계 최초로 개발되는 친환경연료추진 기술들의 실용화와 국제 표준화를 위한 국제협력에도 노력하고 있다.
현재 친환경연료추진과 안전 기술의 실용화와 시장진입 지원을 위해 국내외 협력을 확대하는 한편, 국제해사기구를 통해 국내에서 개발된 기술들을 세계에 소개하고 공동연구를 추진하는 등 국제협력을 강화해 나가고 있다.
친환경연료추진연구센터
친환경연료추진연구센터에서는 최근의 국제 규제 추세와 메가 트랜드 등을 고려해 정부정책을 뒷받침할 수 있는 국제 공동연구를 포함, 연구개발 기술의 표준화·실용화를 위한 다양한 R&D를 추진하고 있다.
현재 LNG와 바이오, 재생연료 등을 활용한 ‘저탄소 연료기술’을 비롯해 원자력과 수소, 암모니아 등의 ‘무탄소 연료기술’, Onboard CCS와 운향효율, 항로최적화, 디지털트윈 등 ‘연관 징검다리 기술’, 전기추진이나 자율운항, 풍력활용 등의 ‘신개념 추진선박 기술’ 등의 R&D를 수행하고 있다.
구체적으로 살펴보면, 전라남도 목포시 남항 재개발부지에 약 3만 3,000㎡ 규모의 시험·실증 선박 운영이 가능한 ‘친환경선박 특화 연구거점’을 구축하고 있다.
이번 연구거점에서는 2.2MW급 친환경 대체연료 해상실증선박 개발·운영을 비롯해 30MW급 전기추진시스템 육상시험평가기술 구축·운영, 재생에너지 선박 적용 기술 개발과 국제공동연구, 인력 양성 등 다양한 사업이 전개될 예정이다.
‘1MW급 친환경 대체연료 해상실증 기술’ 개발에도 나서고 있다.
이 연구에서는 MW급 친환경대체연료와 전기추진시스템 기술의 해상실증과 트랙 레코드 확보가 가능한 2.2MW 출력의 DC 배전반 기반 해상실증선박 시제 개발이 이뤄지고 있다.
오는 2031년까지 진행되는 ‘친환경선박 전주기 혁신기술 개발사업’도 차질 없이 수행하고 있다.
이 사업은 친환경선박 핵심기술의 시험평가와 해상실증 기반 구축과 법제도화, IMO 의제화 추진 등을 골자로 하고 있다.
세계 최대 ‘축당 30MW급 전기추진시스템 육상시험평가설비 구축’과 함께 ‘재생에너지 기반 여객선 효율향상 기술’ 개발 연구도 병행하고 있다.
승객 100명, 승용차 20대 이상 운송이 가능한 이동식 전원공급 방식의 전기추진차도선과 도서지방 전원공급 기술, 선박용 전원공급시스템, 추진 전동기 등 핵심기술 국산화를 위한 ‘전기추진 차도선 및 이동식 전원공급시스템 개발’ 연구도 이뤄지고 있다.
‘운항 정보 및 신뢰성 검증기술 개발’ 연구에서는 선박 탑재와 실해역 해양 환경을 고려한 전기추진시스템과 배터리, 연료전지 신뢰성 평가 기술을 개발하고 있다.
실해역 해양 환경을 고려한 전기추진시스템 성능평가와 설계 핵심기술 개발을 위한 ‘친환경 선박 연료 신뢰성·안전성 평가기술 개발’ 연구도 수행하고 있다.
인 / 터 / 뷰
친환경 선박 관련 안전 기술
ISO 국제표준 3건 제정 성공
선박해양플랜트연구소 강희진 센터장은 “친환경연료추진연구센터에서는 ‘친환경선박 전주기 혁신기술 개발 사업’ 중 친환경선박 기술의 실용화와 세계시장 진입을 위해 반드시 요구되는 실증분야 업무를 담당하고 있다”며, “현재 실증 분야에서는 세계 최초의 2,600톤 급 해상실증선박을 건조하고 있다”고 소개했다.
이어 “내년 말 진수 예정인 이 선박은 그동안 국내에서 친환경연료추진 기술이 개발되더라도 해상실증과 운용실적 확보에 소요되는 비용과 시간에 부담을 갖고 있던 관련 기업들에게 큰 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.
국제표준 제정에도 역량을 집중시키고 있다.
강 센터장은 “친환경연료추진 기술은 국가 간 항행하는 선박 특성상 국내에서 개발된 기술이 국제표준에 부합하거나 국제표준화로 제정될 필요가 있다”며, “그동안 센터에서는 친환경선박과 관련된 안전 기술에 대해 3건의 신규 ISO 국제표준을 제정하는 데 성공했다”고 말했다.
실제로 지난 4월 선박설계와 관련된 표준을 관장하는 ISO의 TC8 SC8에 ‘Hybrid Propulsion System’ 워킹그룹(WG33) 구성에 성공한 바 있다.
이어 “향후 다양한 하이브리드추진 선박 기술들이 이번에 구성된 워킹그룹을 통해 국제표준화 될 예정으로 의미 있는 교두보가 우리 연구진에 의해 확보됐다”고 강조했다.
"친환경연료추진 기술 실용화까지 이어져야"
한편, 강 센터장은 “친환경연료추진 기술은 반드시 실용화까지 이어져야 하는 규제대응 기술인만큼 세계 시장에서 기술성과 가격 측면의 경쟁력이 있어야 한다”고 밝혔다.
이어 “따라서 국내에서 우수한 기술을 개발하고도 시험평가와 인증을 받을 수 없다거나 해상실증과 트랙 레코드 확보단계에서 너무 큰 시간과 비용 부담으로 연구개발 과정이 멈추지 않도록 지원이 이뤄져야 한다”고 강조했다.
이 같은 지원을 위해 오는 2050년까지 구성된 탄소중립 로드맵에 따라 개발된 기술의 실용화를 지원할 수 있는 기반 기술 확보와 검증된 데이터 기반의 법제도 개선, 형식승인 규칙 마련, 국제표준화 등에 구슬땀을 흘리고 있다.
이어 “특히, 국내에서 개발되는 다양한 친환경연료추진 핵심·기반 기술이 해양 탄소중립의 실현과 국내 조선, 해운, 기자재와 에너지 산업의 새로운 지속가능한 성장 모멘텀이 될 수 있도록 각오를 다지며 센터 구성원들이 업무에 임하고 있다”고 밝혔다.
끝으로 강 센터장은 “국내에서 개발된 기술이 갈라파고스화 되지 않도록 국제 협력과 교류를 활발히 진행할 예정”이라며, “개발되는 핵심 설비에 대해서는 국제사회와 함께 활용을 제안하고, 선진국과는 동등한 입장에서 기술 표준화를 추진하는 동시에 개도국에는 개발된 기술을 활용한 기술 보급과 확산에 나설 계획”이라고 소개했다.
이어 “이 같은 탄소중립 실현 과정에서 더 많은 분들이 위너가 될 수 있도록 연구개발을 진행할 예정”이라고 덧붙였다.
