[지앤이타임즈 송승온 기자] 조선산업의 친환경 체제 전환을 촉진하기 위해 ‘LNG 연료선 시장창출’ 사업이 민관을 중심으로 활발히 추진되는 가운데 궁극적으로는 라이프사이클(Lifecycle) 관점에서 완전한 친환경 선박인 ‘수소선박’이 그 자리를 대신할 것이라는 전문가들의 의견이 나왔다.

수소선박은 태양광이나 풍력을 이용해 해수로부터 ‘수소’를 생산, 연료전지에 공급하는 전기추진선박 등을 뜻한다. 

18일 국회 더불어민주당 최인호 의원 주최로 열린 ‘수소선박 기술개발 및 정책토론회’에서 발표 및 토론자들은 무공해 에너지원 수소가 조선해양산업의 미래가 될 것으로 보고 관련 기술개발 및 효율적 정책지원 마련에 힘을 모아야 한다고 입을 모았다.

◆ 해상 온실가스 감축, 스크러버부터 LNG까지…

조선·해운산업에서의 환경문제 해결은 이제 선택이 아닌 의무사항이다. IMO(International Maritime Organization)는 지난해 4월 온실가스 감축을 위해 선박의 연간 온실가스 총 배출량을 2008년 대비 2050년까지 50% 이상 감축한다는 목표를 수립했다.

또한 ECA(Emission Control Area, 배기가스 배출통제구역) 지정 국가도 북미 및 카리브해를 비롯해 발트해 및 북해지역까지 늘어났다. 중국 역시 2016년부터 단계적 규제 강화를 통해 ECA를 설정하고 있으며 홍콩과 대만도 올해부터 조기 시행한다. 한국도 관계부처가 함께 국내 연안 ECA 지정을 검토 중이다.

이번 토론회에서 ‘국제 사회의 해양환경 규제 강화 대응 전략’을 주제로 발표에 나선 한국선급 하태범 전무에 따르면 조선산업은 2010년 부터 EGCS(SOx Scrubber)나 SCR(Selective Catalytic Reduction) 등 배기가스 후처리 설비를 통한 시급한 환경규제 대응 기술을 통해 선박 배출가스 저감을 위해 노력해 왔다.

2018년 9월 기준 스크러버(Scrubber) 시장은 개조예정선 389척 포함 801척 이상이 형성돼 있다. 스크러버 선박은 2020년 황산화물 규제 대응 및 메시먼지 저감에 효율적이나 초기 투자비가 고가이며, 향후 강화되는 규제 대응에 미흡하다는 점이다. 

SCR의 경우 2018년 9월 기준 441척 이상이 보급돼 있으며 현재 다른 대안책 선호로 시장이 불확실한 상황이다.

이후 2020년을 기점으로 LNG, 메탄올, 암모니아, Bio 연료, ESS&발전기 하이브리드 시스템 등 대체에너지 적용 선박을 통해 대응에 나서게 될 것으로 전망했다.

LNG 선박은 지난해 9월 기준 432척 이상이 운항중으로 SOx 99%, NOx 80%, CO2 23% 등 배출가스 저감에 큰 역할을 하고 있다.

단점은 LNG 벙커 항구, 벙커링 선박, 등 관련 인프라 구축이 미흡하며 LNG 가격변동성, LNG 엔진의 메탄슬립 문제로 온실가스 증가 우려, 누출이나 화재·폭발의 위험도 상존한다는 것이다.

메탈올 연료선박의 경우 7척 이상 운항 중이며 SOx 99%, NOx 60%, CO2 25%를 저감할 수 있다. 다만 메탄올 엔진 공급 Maker가 소수이며, 환경규제 대응을 위한 궁극적 해결책은 아니라는 지적이 있다. 이후 선박배출 '0' 단계에서는 배터리 선박이나 수소연료전지 선박으로 기술개발이 이뤄질 것으로 내다봤다.

◆ 연료생산부터 무배출, ‘꿈의 연료’로 불리는 이유

한국선급 하태범 전무는 2030년을 기점으로 탈탄소화 달성을 위해 연안선으로 All-Bettery Plug-in 선박이나 태양광·풍력 적용 선박, 대양 항해선으로 수소연료전지나 수소엔진추진 선박 시대가 도래할 것으로 전망했다.

현재 에너지자립수소선박은 세계 최초 에너지자립보트인 Energy Observer 1대만 운항 중이지만 향후 증가될 것으로 하 전무는 전망했다.

에너지자립수소선박은 태양광이나 풍력에너지원을 이용해 해수로부터 수소생산 후 연료전지에 공급하는 전기추진선박으로 라이프사이클(Lifecycle) 관점에서 완전한 친환경 선박 기술이다. 다만 대형선박에 적용하기 위한 기술적 난제가 아직 존재하고 있다.

하 전무는 “연료전지와 관련 전기설비 비용이 기존 방식 대비 고가이며 기술개발 초기단계로 R&D 투자가 필요한 시점”이라며 “수소 저장탱크, 수소 연료공급시스템 등 관련 기술개발 투자도 있어야 한다”고 전했다.

또한 연료전지선은 운항모드별 전력부하 분석과 연료전지 특성을 고려한 시스템 설계 및 제어 기술이 있어야 하고, 수소운반선은 극저온 특성과 수소취성 특성을 고려한 CCS설계, BOR(Boil Off Rate) 최소화를 위한 단열재 기술 등이 이슈사항이라고 설명했다.         

◆ 수소선박, 미래핵심 기술로서 

산업부 윤성혁 조선해양플랜트과장은 수소선박 관련 기술은 현재 기술개발 단계이나 조선해양분야 미래핵심 기술로서 착실히 개발해 나가야 한다고 강조했다.

이날 윤 과장은 글로벌 미래선박 핵심기술 개발사업(6000억원), 자율운항선박 기술개발 사업(4000억원) 등 적기에 미래핵심기술을 확보할 수 있도록 예비타당성 검토를 진행중이며, 기술개발 사업을 통해 향후 미래선박시장에서 우위를 차지할 수 있도록 기술개발에 대한 전략적 투자를 지속할 계획이라고 밝혔다.

윤 과장은 “미국과 독일, 노르웨이, 일본 등 수소기술 선진국은 국가 차원에서 수소연료선박 프로젝트를 진행하고 있으며, 기술검증이 완료된 선진국은 이미 상용화 수준의 연구를 진행 중”이라며 “선진국과 우리나라의 수소선박 기술개발 수준을 비교평가하고, 이를 바탕으로 향후 세계시장을 선도하기 위한 핵심기술에 대한 집중투자가 필요하다”고 전했다.

아울러 “과거 화석연료에서 2010년부터 가스연료, 2030년부터 수소연료 선박시대가 도래할 것으로 전망하고 있다”며 “수소전기차가 개술개발에서 상용화까지 20년 이상이 소요된 만큼, 수소연료 선박의 경우 경우에도 기술개발에서 상용화까지 중장기적 전략과 계획을 마련해야 한다”고 말했다.

김병진 부산과학기술기획평가원장은 친환경 수소선박기술은 미래 핵심기술이라고 강조했다.

김 원장은 “국가간 배타적 경쟁 상태에 있어 온실가스 배출규제에 능동적으로 대응하고 국가적 기술경쟁력 확보를 위해서는 국내친환경 수소선박 관련 기술개발이 시급하다”고 말했다.

다만 우리나라는 세계 최고수준의 조선･해양산업 설계 및 건조기술을 보유하고 있으나 친환경 고부가가치 기자재 및 핵심부품의 기술 자립화 수준은 미약하다고 평가했다.

김 원장은 “LNG운반선 건조시 영하 163℃ 환경에서 가동되는 화물창 핵심기술 미확보로 척당 약 100억원의 기술로열티를 지불하고 있다”며 “이러한 문제를 반복하지 않고, 세계 1위의 조선해양강국의 위상을 되찾기 위해서는 수소선박 분야에서 경쟁력 확보와 핵심 및 원천 기술, 제품의 Supply Chain을 구축하는 것이 중요하다”고 설명했다.