세계 195개국은 2015년 파리협정을 통해 지구 온도 상승을 산업화 이전과 비교해 섭씨 1.5도 이하로 제한하는 것을 장기목표로 삼고 온실가스 감축에 동참하고 있다. 각 나라는 자발적 감축공약 목표를 정해 이를 달성해가고 있다.

선박 분야에서는 2018년 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)가 전체 선박의 연간 온실가스 배출량을 2008년과 비교해 2030년까지는 40% 수준으로, 2050년까지는 50% 이상 감축한다고 선언했다. 아울러 IMO는 모든 선박에 대해 해양과 대기 환경에 악영향을 주는 황산화물질의 배출량 상한선을 3.5%에서 0.5%로 낮추도록 규제를 강화했다. 이에 해운사를 포함한 선사(선박회사)와 이들에게 선박을 공급하는 국내 조선소들도 온실가스 감축 조건을 충족하기 위해 많은 노력을 기울여 왔다.

그런데 규제는 더욱 강화되는 추세다. 지난 7월 7일 제80차 해양환경보호위원회(MEPC 80)는 ‘2023 온실가스 감축전략’ 채택을 통해 국제해운 2050년 넷제로를 선언했다. IMO도 지난 6월 런던에서 2030년까지 50%, 2050년까지 100% 탄소배출량을 감축한다고 밝혔다. 2018년 발표 전략을 전면 수정하며 감축 강도를 높여 2050년까지 온실가스 배출을 제로로 만든다는 얘기다. 앞서 우리나라 정부도 올 2월 국제해운 온실가스 감축률을 2030년까지 60%, 2040년까지 80% 감축하겠다고 발표했다. 이처럼 환경 규제가 강화되자 선사와 조선소도 이 기준을 충족할 수 있는 새로운 친환경 선박으로 대응에 나서고 있다.

덕분에 조선업계의 일감도 늘어났다. 영국의 조선·해운시황 전문 조사기관 클락슨리서치에 따르면 지난 6월 클락슨 신조선가지수(Newbuilding Price Index)가 170.76포인트를 기록했다. 이는 2009년 이후 최고 수준이다.

LNG추진선은 완전한 친환경 선박으로 가는 과정

친환경선박은 친환경에너지를 동력원으로 사용하거나 해양오염 저감기술 또는 에너지 효율 향상 기술을 갖춘 선박을 말한다. 크게 친환경에너지 추진 선박, 전기 추진 선박, 연료전지 추진 선박 등으로 나눈다.

이 중 업계가 주목하는 선박은 친환경에너지 추진 선박이다. 이들은 LNG(액화천연가스)와 LPG(액화석유가스), 메탄올, 암모니아, 수소 등 친환경적인 연료를 사용해 엔진을 작동시키는 선박이다.

현재 가장 인기가 높은 선박은 LNG추진선이다. 기술과 업계 상황을 고려했을 때 가장 현실적인 선박이어서다. LNG추진선을 LNG 이중연료 추진선이라고도 부르는데, 연료로 LNG를 100% 사용하지 않고, 기존 연료인 벙커C유에 LNG를 혼합해 사용해서다. 벙커C유만 사용하는 기존 선박과 비교하면 황산화물과 미세먼지는 99%, 질소산화물은 최대 85%까지 줄일 수 있고, 연료 효율도 30% 이상 높일 수 있다. LNG혼합만으로도 기존 연료 방식보다 해양오염 물질과 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있는 셈이다.

이런 이유에서 업계에서는 LNG추진선을 기존 선박에서 완전한 친환경 선박으로 전환되는 중간 단계 선박으로 가장 효과적이라고 보고 있다. 조선사들도 선사가 LNG추진선을 최대한 오래 이용할 수 있도록 하려고 탄소 배출을 더 줄일 수 있는 방법을 개발하고 있다. 최근 삼성중공업이 국내 친환경 설비 전문 기업인 파나시아와 함께 ‘선박 탄소포집 시스템’을 개발해 한국선급(KR)으로부터 기본 인증(AIP)을 획득했다. 다만 상용화까지는 시간이 더 필요한 상황이다.

현재 LNG추진선을 비롯한 친환경 선박 제조에서 우리나라 조선사 기술력이 중국을 압도하고 있다. 실제로 지난해 LNG추진선에서 74%를 K조선 3사인 HD한국조선해양과 한화오션, 삼성중공업이 수주했다. 세계 바다를 누비는 LNG추진선 4척 중 3척이 한국산이 될 거라는 얘기다.

조선업계 관계자는 “2035년에 세계 건조 선박의 50% 이상이 LNG추진선이 될 것”이라면서도 “LNG추진선은 2040년 이후에는 점차 친환경 선박으로 대체될 것”이라고 설명했다.

HD한국조선해양에서 건조한 메탄올 추진선. 사진=HD한국조선해양

탄소배출량 더 적은 메탄올추진선도 인기

메탄올추진선과 암모니아추진선도 인기가 높다. 둘 다 LNG추진선과 같이 이중연료 혼합선이 기본인데, 메탄올추진선은 이미 개발해 선박을 만들고 있지만 암모니아추진선은 개발 단계다. 이와 별도로 메탄올과 암모니아 전용 선박도 개발하고 있다. 각기 LNG와 다른 장점을 갖고 있어 국내 조선사를 비롯해 세계에서도 적극적으로 제조와 개발에 나서고 있다.

메탄올은 LNG와 비교하면 수송과 저장이 매우 편리하다. LNG추진선은 LNG를 저장하기 위해 영하 162도라는 극저온 저장 창고가 필요하지만 메탄올추진선은 메탄올을 상온과 상압에서도 저장하고 운송할 수 있어 활용성이 뛰어나다. 특히 메탄올추진선은 LNG추진선보다 초기 설비투자 비용이 낮아 비용절감 효과도 우수하다는 평가다. 게다가 메탄올은 기존 선박의 벙커C유와 비교하면 황산화물 99%, 질소산화물 80%, 온실가스 25%를 줄여주는 친환경 연료다. LNG보다도 탄소배출량이 적다는 장점이 있다. 다만 에너지 밀도가 낮아 LNG보다 연료 효율성이 다소 낮다는 단점이 있다.

이 같은 특성에 최근 글로벌 신조선 발주량에서 메탄올추진선이 LNG추진선을 넘어서고 있다. 올해 6월에 시장에서 발주한 대체연료 추진선 55척 중 메탄올추진선이 29척, LNG추진선이 26척이다.

이처럼 세계에서 메탄올추진선이 주목받자 국내 조선사를 찾는 선사도 많아지고 있다. 국내 조선업계가 메탄올추진선 분야에서도 강점을 보이고 있어서다. 메탄올추진선에서 핵심인 엔진 기술력에서 한국이 중국을 크게 앞서고 있다.

특히 HD현대중공업이 최대 수혜 조선사가 될 전망이다. HD현대중공업은 세계 최초로 선박용 메탄올 엔진을 개발했을 뿐 아니라 대형 컨테이너선에 메탄올 추진 엔진을 세계 최초로 탑재하며 친환경 선박 엔진 시장을 선도하고 있다. HD현대중공업은 메탄올과 다른 선박유를 선택적으로 활용할 수 있는 하이브리드 엔진도 개발하고 있다.

실제로 세계 메탄올추진컨테이너선 수주잔고에서 55%(99척 중 54척)가 HD현대중공업이다. 중국 조선사가 42%로 HD현대중공업을 추격하고 있지만 기술력이 부족해 아직은 문제 없다는 평가다. HD현대중공업에 이어 삼성중공업과 한화오션도 메탄올추진선에 대한 투자를 늘리고 있다.

조선업계 관계자는 “글로벌 환경규제에 유럽과 미국 등에서 메탄올추진선 수요가 계속 늘어날 것”이라며 “국내 조선사가 우수한 기술 경쟁력으로 글로벌 메탄올추전선 발주의 50% 이상을 수주하고 있다”고 말했다.

만에너지솔루션즈가 최근 연소 실험에 성공한 암모니아엔진. 사진=만에너지솔루션즈

경제성 뛰어난 암모니아, 아직은 개발 중

메탄올보다 매력적인 연료는 암모니아다. 수소처럼 태울 때 이산화탄소를 배출하지 않아 미래 에너지원으로 유용하다. 수소와 비교해 제조와 저장, 수송에 필요한 과정이 단순하다. 또 관련 비용도 낮아 경제성도 뛰어나다. 게다가 다른 연료에 비해 폭발 가능성도 낮아 상대적으로 안전하다. 공기보다 가벼워 환기하기 좋고 천정이나 높은 곳에 모이는 성질이 있어 누출됐을 때 관리가 쉽다. 특히 무색으로 강한 냄새를 가지고 있어 누출됐을 때 바로 알 수 있다.

하지만 암모니아는 기존 화석연료보다 공간을 많이 차지해 더 큰 저장탱크를 필요로 한다. 무엇보다 독성과 부식성이 있어서 이를 해결하기 위한 연구가 한창이다. 이 문제를 해결하면 선박에서 메탄올보다 더 효과적인 연료로 쓰일 전망이다. 다만 이미 실용화해 제조에 들어간 메탄올추진선과 달리 암모니아는 아직 기술을 개발하는 단계다. 실용화까지 시간이 필요한 셈이다.

암모니아 연료 엔진은 세계 1위 발전소·선박용 엔진 제조업체인 만에너지솔루션과 바르질라 등에서 개발하고 있다. 만에너지솔루션은 지난 7월 암모니아 엔진 시험에 성공했다고 밝히기도 했다. 국내 조선사들도 만에너지솔루션과 함께 암모니아 추진 선박 공동개발 프로젝트를 진행하고 있다. 5월 30일에는 케이조선이 영국 로이드선급(LR)으로부터 암모니아 이중연료 추진식 MR 탱커(Tanker) 개념설계에 대한 인증(Approval In Principle)을 획득하기도 했다.

올 상반기까지 이중연료 선박은 128척이 발주됐는데, 컨테이너선이 주류를 이루고 있다. 메탄올추진선 중 80%가 컨테이너선이었는데, 노르웨이선급(DNV)은 컨테이너선에서 메탄올추진선 비율이 90% 이상으로 늘어날 수 있다고 내다봤다.

조선업계 관계자는 “우리나라 조선사의 기술력은 확실하게 중국보다 앞서 있다”며 “중국과 격차를 유지하며 세계에서 경쟁력을 높이려면 연구개발에 투자를 아끼지 않아야 한다”고 말했다.

MSC LNG, 머스크 메탄올 등 선사마다 주력 달라

친환경 선박 발주가 본격적으로 증가하면서 글로벌 해운사 등이 산업 환경에 적합한 대체연료를 채택하고 원활한 연료 공급망 구축에 나서는 것으로 나타났다. 바다를 중심으로 이뤄지고 있는 친환경 흐름이 선박을 제조하는 조선사뿐만 아니라 해운사와 화학회사 등이 함께하며 국가 차원에서 대응이 필요하다는 분석이 나온다.

황대중 한국해사협력센터 해양환경팀장은 ‘친환경선박 발주현황 분석 및 전망’ 보고서에서 “(선박 발주에서) LNG연료 상용화를 대비해 개조가 가능한 LNG준비(ready) 선박 발주는 소폭 감소하는 반면 LNG와 메탄올추진선이 증가하고 있다”며 “소형 여객선 부문에서는 배터리를 활용한 하이브리드 방식의 전기추진 선박 발주가 증가하는 추세”라고 밝혔다.

보고서에 따르면 2013년 전체 발주 선박에서 5% 정도였던 대체연료 채택 선박 발주 비율이 10년이 지난 2023년에는 50% 수준으로 대략 10배가 늘었다. 특히 2018년을 기점으로 대체연료 채택 비율이 급증했다. 이는 IMO가 2018년 ‘선박 온실가스 감축 초기 전략’을 채택하며, 2020년 선박 황산화물 배출 0.5% 제한 규정 시행 확정 등 선박에 대한 환경규제를 강화한 영향이다.

또 글로벌 컨테이너 선사의 선박 발주와 대체연료 채택 현황을 보면 MSC는 LNG추진선을, 머스크는 메탄올추진선을 주력으로 발주하고 있음을 확인할 수 있다. 씨엠에이씨지엠(CMA CGM)은 LNG추진선과 메탄올추진선을 함께 발주하고 있다. 코스코는 발주 척수는 적지만 모두 메탄올추진선만 발주했다.

황 팀장은 “머스크(Maersk)와 CMA CGM이 메탄올 추진선을 적극적으로 발주한다”며 “우리나라도 해운사와 석유화학회사가 적극 협력해 선박용 대체연료 공급망을 구축하고 대체연료의 원활한 공급을 통해 항만의 경쟁력을 제고할 수 있는 산업 환경을 조성해야 한다”고 강조했다.

국내 조선사는 이미 우수한 기술력으로 선박 제조에서 뛰어난 성과를 내고 있다. 하지만 업계 흐름에 따라 대응하는 전략과 별개로 국내 산업계가 협력해 대체연료 공급망을 구축하며 새로운 시장을 만들거나 주도할 필요가 있다는 분석이다.

출처 : 이코노믹리뷰(https://www.econovill.com)