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    • [해운물류 > 해운산업연구실]2018-08-29 23:44:46/ 조회수 4969
    • 온실가스(Green House Gas; GHG) 감축을 위한 선박용 대체연료 동향― 유럽사례 분석
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    • 올해 4월 국제해사기구(International Maritime Organization; IMO) 해양환경보호위원회(Marine Environment Protection Committee; MEPC)에서 채택된 GHG 감축 전략에서, 국제해운 전체에서 수송 단위 당 CO2(이산화탄소) 배출량을 2030년에 2008년 대비 40% 감소, 2050년에 50%까지 감소시키고, 파리협정에 따라 금세기 중 GHG를 배출량을 제로로까지 하겠다는 목표가 발표되었습니다.

      다만 다수의 해운관계자들은 이러한 목표들의 달성이 쉽지 않고 특히 교역 확대에 따른 해상 물동량 증가가 전망되는 가운데, GHG 배출량을 2050년까지 현재 대비 50%까지 줄이고 금세기 중 제로로 만드는 것은 에너지 효율 개선 기술 개발 등의 대응만으로는 역부족이라고 분석하고 있습니다.

      실제로 대폭적인 GHG 감축을 위해서는 "기술 혁신만으로는 목표 달성이 불가능하고, 결국 대체 에너지의 도입이 목표 달성을 위해 반드시 필요하다"는 결론이 내려지고 있는 상황입니다. 요컨대 CO2 등 GHG의 대폭 삭감을 위한 대체 연료 대체 에너지의 도입이 앞으로 중장기 과제가 될 것입니다.

      본고에서는 대체 연료로서 그 가능성이 제기되고 있는 주요 연료들의 기본적인 특성을 검토하고, 대체 연료로 사용될 가능성에 대해 고찰하고자 합니다.

      (1) LNG
      메탄을 주성분으로 하는 LNG는 화석 연료 중에서 가장 친환경 연료입니다. 디젤 기관에서 연소할 경우 선박용 중유와 비교해서 CO2는 최대 26% 감소합니다, 선박용 중유 대비 SOx 배출량은 제로, NOx는 30% 감소합니다. 미연소 메탄의 누출(메탄 슬립)로 인해 GHG 삭감 효과가 반감된다는 주장도 제기되고 있지만 메탄의 누출을 방지하는 엔진이 개발되어 있습니다. LNG 연료는 선박에 전용 엔진과 고압탱크 등 대응 시스템을 설치해야 하므로 추가적인 자본비용이 발생하는 단점이 있지만, LNG 연료의 가격은 다른 대체 연료와 비교해서 경쟁력이 있다는 장점이 있습니다. 2018년 8월 기준 100척 이상의 LNG 추진선이 현존합니다. 다만 가장 큰 문제점으로 지적되는 부분이 LNG 연료 공급 인프라로 세계 주요 항만별 LNG 공급 인프라는 아직 개발이 한정적입니다. 이를 보완하기 위해 ship-to-ship 방식의 공급이 확산되고 있으며, 2017년 유럽에서 복수의 LNG 연료 공급선박이 투입되는 등 인프라 상황은 개선되고 있습니다.

      (2) LPG
      LPG는 프로판, 부탄을 주성분으로 하며, 정유소 및 유전・가스전(GAS田)으로부터 부생(副生)되는 가스 등에서 추출됩니다. 디젤 기관에서 연소할 경우 선박용 중유와 비교해서 CO2는 16% 정도 감소합니다. SOx는 제로, NOx는 10-20% 감소됩니다. LPG 연료는 LNG와 달리 기화작업이 필요 없기 때문에 취급이 용이하며, 전용 엔진과 탱크 등의 설치 시 발생하는 추가 자본비용이 LNG 대비 약 절반만 소요된다는 장점이 있습니다. 반면, 원료 가격(미국산 LPG 가격 기준)은 LNG보다 비쌉니다. 공급 인프라는 LNG와 달리 기존의 터미널과 저장 시설을 활용할 수 있기 때문에(기체가 아닌 액체이기 때문에) 인프라 구축 개발 비용은 LNG 대비 높지 않을 것으로 전망됩니다. LPG 연료 공급선은 2016년부터 본격적으로 개발이 추진되고 있으며, 2019-2020년경에 EU 해역에 제1선이 도입될 전망으로 아직은 개발이 완료된 LPG 연료 공급선은 없습니다.

      (3) 메탄올
      메탄올은 천연가스, 석탄, 재생가능 에너지 등에서 생산이 가능하며, 디젤 기관에서 연소할 경우 선박용 중유와 비교해서 CO2는 10% 감소, SOx는 제로, NOx는 30% 감소됩니다. 특히 CO2 배출량은 메탄올을 제조하는 방법에 따라 상이한데, 천연가스를 원료로 했을 경우에는 선박용 중유와 비슷하지만 석탄이나 재생가능 에너지 등으로부터 제조한 경우는 10% 이상 감소가 가능합니다. 메탄올 연료는 다루기가 쉽고 추가 자본비용은 LNG 연료 대비 약 3분의 1만 소요된다는 장점이 있지만, 가격은 LNG나 LPG와 비교 시 더 비쌉니다. 메탄올 연료선은 여전히 소수이지만 2015년부터 EU를 중심으로 서서히 도입이 진행되고 있습니다. 메탄올은 연료전지의 연료로도 사용할 수 있습니다.

      (4) 바이오연료
      바이오연료는 재생 가능한 생물인 바이오매스에서 생산되며, 원료인 작물의 성장 과정에서 작물이 CO2를 흡수하기 때문에 원칙적으로 연료를 태워도 대기 중에 CO2는 배출되지 않는 것으로 간주됩니다.(carbon neutral) 요컨대 CO2 배출량은 해당 작물에 공급된 거름량 등에 따라 상이하지만 대체적으로 선박용 중유 대비 최대 80-90% 삭감이 가능한 것으로 평가됩니다. 선박용 바이오연료로는 바이오디젤(수소화 식물성 기름인 HVO, 지방산 메틸 에스테르인 FAME 등)과 액화바이오가스(Liquified Bio Gas; LBG) 등이 유망한데, HVO와 FAME 등은 중유를 주입하는 기존 엔진에도 주입이 가능하며, LBG는 기존 엔진에는 사용이 불가능하고 LNG 추진선 엔진에서만 사용이 가능합니다. 단점은 곡물 등으로부터 유래하는 바이오연료는 식량 수요가 상존하여 수급에 있어 식량 수요와 경쟁하기 때문에 중유 등 기존 화석 연료보다 비싸게 거래 될 것으로 전망됩니다.

      (5) 수소
      수소는 천연가스의 개질(改質)이나 물의 전기 분해 등의 방법으로 생산이 가능하며, 연료 전지로 사용할 경우 CO2, SOx, NOx 등이 전혀 발생하지 않습니다(내연기관에 주입했을 경우에도 NOx 이외에 발생하지 않음). 요컨대 천연가스나 물을 전기 분해할 경우 CO2 배출량은 크게 줄일 수 있습니다. 다만 수소는 초고압·저온에서 저장해야 하기 때문에 취급이 어렵고, 에너지 밀도가 낮아 저장 용량은 커지기 때문에 큰 부피의 탱크를 선박에 설치해야 하므로 자본비용이 늘어나고 무엇보다 선박 적재공간이 대폭 감소한다는 단점이 있습니다. 이 때문에 에너지 밀도가 높은 암모니아를 수소 원천으로 하는 연구도 진행되고 있습니다. 한편 수소 생산 비용은 천연가스 및 전기 가격에 좌우되기 때문에 수소는 현 선박용 중유보다는 훨씬 더 비싸게 가격이 형성 될 것으로 예상됩니다. 2017년에 벨기에에서 세계 최초의 수소 연료선(내연 기관 방식)이 개발된 바 있습니다.

      작성자 일본해사센터 기획연구부 모리모토 연구위원

      https://secure.marinavi.com/news/file/FileNumber/102165
      자료: 일본해사신문 2018년 8월 30일 제6면
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