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[기고] LNG벙커링 현황과 발전방향김기동 한국가스공사 책임연구원・조원준 BF international 대표이사
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[1282호] 승인 2017.01.08  23:06:41
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가스연료 가치사슬 형성해 LNG클러스터 생태계 조성해야

시범사업·실증사업 통해 속도감 있는 프로젝트 추진 필요
LNG연료추진선 궤도 안착시키기 위한 보조금 정책 검토해야

      

선박은 대규모 용적 화물을 보내는 가장 효율적인 방법이지만, 선박 동력으로 사용하는 연료는 육상연료에 비하여 연료 품질이 가장 낮은 것을 사용하는 교통수단이다. 품질이 낮은 연료를 사용하기에 선박에서는 환경에 유해한 배출가스인 PM(먼지), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 그리고 온실가스인 이산화탄소가 다량 배출되는데, 규제가 육지에 비하여 매우 느슨한 상황이다. 특히 한국에서는 최근 3년간 대기 중의 미세먼지 농도가 높아져서 국민들이 미세먼지를 유발하는 환경 오염원에 의한 건강악화 등에 대한 관심이 매우 높은 상황이다.

선박배출가스에 의한 대기오염은 Nature Climate Change(7월18일 발행), 중국(후안 리우 등)과 미국 연구자(Drew Shindell 등)들이 동아시아 지역에서 1만9천대의 선박을 위성으로 추적해 얻은 동적활동 데이터를 분석한 결과 최근 들어 자동차와 공장의 온실가스배출은 감소하는 추세지만 선박에 의한 온실가스 배출은 2001년에는 6.6%였지만, 2013년에는 15.85%로 대폭 상승한 것을 보여주었다 <도표 1>.

   
 

몇 년 전만 해도 동아시아에서 선박운송은 그렇게 많지 않았지만, 지금은 세계 10대 컨테이너항 가운데 8개가 이 지역에 있고, 중국 상하이 컨테이너항은 세계에서 가장 붐비는 항구로 꼽힐 정도로 해상운송이 크게 늘어서 온실가스 배출이 대폭 상승한 것으로 분석하였다. 연구 결과는 동아시아에서는 선박에서 배출되는 온실가스 대기오염으로 인한 조기사망자가 매년 1만4500~3만7500명에 이르는 것으로 추정된다고 연구진은 밝혔다. 한편, 동아시아에선 매년 1백만 명 정도가 대기오염으로 인한 폐질환 및 암으로 조기 사망에 이르는 것으로 추산되고 있다고도 연구진은 밝혔다.

한편, 노르웨이에서는 사람이 많이 살지 않고, 공장과 산업체가 없으면서 자연경관이 아름다운 피요르드 지역에서 스모그 현상이 보고<사진 2>되어 이의 조사를 수행한 결과 여객선, 화물선박의 배출가스에 의한 스모그 현상임을 발견하였다. 노르웨이 정부에서는 선박배출가스를 줄이고 환경오염을 방지하고자 석유를 대체하면서 온실가스, SOx, NOx 등의 유해 배출가스를 획기적으로 줄여주는 LNG연료같은 가스연료추진선박을 추진하는 계기가 되었다.

   
 

LNG연료추진선, CNG연료추진선, 메탄올 기반 가스연료추진선박1) 그리고 수소연료전지 선박 등의 다양한 가스연료추진선박이 출연하게 되고, 선박유에 포함된 황의 유해 농도를 줄여야 한다는 환경단체의 압박, 각국 정부의 대기오염 방지 정책 등으로 선박에 대한 규제를 다루는 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서는 선주사 들의 미래에 대한 불확실성을 제거하고, 향후 분명한 로드맵을 제시해야 한다는 선주사 협회의 요청에 의하여 2016년 10월에 제70차 해양환경보호위원회(MEPC) 회의에서 선박유의 연료 황 함유량을 3.5%에서 0.5%로 강화하는 IMO 기준 발효시기에 대한 토론과 결정을 하게 되었다. 동 회의 개최 전에는 선주사 반대와 전 세계 원유에서의 저유황 선박유 공급이 2020년부터 쉽지 않다는 연기론과 선박유 황함유량 규제를 원안 시기로 가야한다는 의견이 팽팽할 것으로 예상되었으나, 실제 회의에서는 대부분의 정부, 기관 등에서 2020년1월부터 선박유 황함유량 규제 발효에 대한 동의가 되어 최종적으로 IMO에서 적용시기를 확정 발표하였다.

------1)스웨덴의 SSPA, ScandinNAOS, Stena Rederi와 Haldor-Topsøe, Wärtsilä, Lloyd’'s Register EMEA, 메탄올 회사인 Methanex가 참여하였으며, 메탄올에서 청정 가스연료인 DME를 선상에서 생산하여 혼합연료(DME,60%/물/메탄올)로 디젤엔진에 적용한 세계최초의 메탄올 기반 청정 가스연료선박(Gothenburg↔Frederikshavn 운항) 사례임

 

국제해사기구(IMO)의 선박배출가스 규제에 대하여 싱가포르, 중국 그리고 유럽의 이해 당사자들은 크게 3가지 방법(저유황연료, 고유황연료와 후처리장치, 가스연료)를 준비하여 현존선에는 후처리장치인 스쿠루버(scrubber)를 많이 장착하였다. 동 후처리장치는 선박 내구년수에 비하여 수명이 짧아 장기적 선박배출가스 저감 솔루션으로 부족한 문제를 가지고 있다. 이에 반하여 가스연료인 LNG를 연료로 사용하는 선박은 선박 내구연수인 30년까지 안전하게 사용할 수 있으며, 초기 투자비가 높지만 각국 정부의 지원과 신산업 추진 가능성으로 탄력을 받고 있다. 특히 유럽은 선주사, LNG조선기자재 회사, LNG회사/에너지사 협력을 통해 점진적으로 LNG연료추진선, LNG벙커링의 문제점에 대하여 많은 토의와 회의를 하여 단계별로 가시적 성과를 도출하였고, 2016년 10월 기준으로 전 세계 LNG연료추진선은 86척이 운항 중이고, 93척이 건조 중이다.

LNG연료추진선의 60%는 유럽에서 운항 하지만, 미국이 급속히 도입하고 있고, 한국을 포함한 태평양지역 국가에서도 확대되고 있다.

   
▲ SLNG사의 LNG터미널

 

LNG연료추진선 보급을 위해서는 가장 핵심적인 사항은 LNG가격, LNG벙커링 인프라, 표준화, 법규, 기술개발 등의 다양한 문제를 해결해야 한다. 이러한 산적한 문제를 국제적으로 해결하려는 노력이 최근 강화되고 있다.

그 예로 세계 최대 유류벙커링 국가인 싱가포르정부(MPA)에서 LNG연료를 선박용 연료로 확대하기 위해 SIBCON 2016(2016년 10월 개최)년 기조연설과 행사로 전 세계 6대 국가/항만당국을 초청하여 LNG벙커링 표준화 MOU를 체결하였다.

초청된 국가와 항만은 일본정부(요꼬하마항), 한국(울산항만공사), 벨기에(안트워프항, 지브르게항), 네덜란드(로테르담항), 미국(잭슨빌항), 싱가포르(싱가포르항)이며, 중국은 2015년 8월 천진항 폭발 사태로 항만에 LNG벙커링 협력에 정부참여 준비시간 필요와 MOU준비가 안 되어 차기 회의부터 참여하기로 하여 명실상부한 전 세계 LNG벙커링 정부간 협의체가 출범하게 되었다. SIBCON 기조연설에서 싱가포르 정부는 LNG벙커링을 위하여 싱가포르 LNG사에 Truck loading설비 구축에 대한 2백만불(싱가포르달러) 지원결정과 MOU체결식도 같이 진행되었다.

   
▲ <사진 3> 싱가포르 정부 주관 전 세계 항만참여 LNG벙커링 협의체

또한 싱가포르 정부는 항만청(MPA)과 SPRING(무역/산업부)의 협력을 통해 LNG벙커링 표준화 작업 진행 중이며, LNG연료추진선 확대를 위하여 6척 신조까지 척당 2백만불(싱가포르달러)를 지원 정책을 발표하여 KEPPEL사에서 LNG연료추진 예인선 프로젝트를 추진하기로 확정했다. 또한 항만 내 LNG연료추진선에 대한 입항료를 5년간 면제하는 정책도 발표하였고, LNG벙커링 사업자로 Shell/Keppel사, Pavillion가스사 2개사를 선정하여 2018년의 파일럿 LNG벙커링, 2020년의 본격적 LNG벙커링을 준비하고 있다.

   
 

한편, 중국은 천연가스는 1차 에너지원에 서 지속적으로 증가되어 2020년에 10%를 차지할 것으로 전망되나, 세계 평균인 25%에는 못 미칠 것으로 전망되고 있다. 중국 정부는 자국내 심각해지는 대기환경 개선을 위해 배출가스통제해역(ECA)을 2016년에 3곳 지정하여 규제를 만족시키기 위해서는 중국내 LNG연료추진선박이 증가될 것으로 예상하고 있다.

중국내 LNG가치사슬 발달에 의하여 친환경 연료인 LNG의 사용이 자동차, 철도 및 선박분야에 확대되고 있으며, 2015년 말 중국내 통계에 의하며 1600척의 LNG연료추진선이 운항, 건조 및 발주된 것으로 중국수은국에서 보고하고 있다.

- 운항 중 선박 : 99척, 건조 중 선박 : 400척, 주문 된 선박 : 1100척
- 운항 선박 중 개조선박은 37척, 신조는 62척
- 신조 선박 중 보조금 받은 선박 29척, 보조금 안 받은 선박 6척, 평가 통과한 선박 27척

한편, 중국에서의 LNG벙커링은 2016년 현재 크게 3가지 타입(Truck/Station to Ship, Pontoon형, Ship to Ship)으로 나눌 수 있으며, 각 타입별로 LNG벙커링 pontoon형 : 4개소, 육상 LNG벙커링 충전소 : 11개소, LNG벙커링 선박 : 1척의 통계를 보여주고 있다. LNG벙커링 위치로는 베이징-항저우 내륙운하 10곳, 시지앙에 1곳, 양즈강에 5곳에서 운영 중이다. 또한 중국에서는 소규모LNG운반선이 향후 LNG벙커링에 중요한 역할을 할 것으로 전망되는데 현재 14척이 건조 되었으며 아래의 표에 조선소와 용량을 나타내었다.

특이점으로는 중국은 소규모LNG운송 일환으로 LNG ISO 탱크 컨테이너에 대하여 CCS, SINOCHEM그룹이 타당성연구를 수행 중에 있으며, 동 건을 기반으로 더 소규모 시장에 LNG를 공급하는 방안을 적극 추진 중에 있다. 한편, LNG연료추진선과 LNG벙커링 관련하여 법과 표준을 중국선급협회(CCS)주도로 진행 중에 있다.

2008년 : 가스연료추진선 가이드 설정
2013년 천연가스추진선 법령 제정
- CNOOC사 운영 첫 LNG연료추진 예인선 운항(해양521호)
2014년 : LNG벙커링 poontoon기준 제정
2015년 : LNG벙커링 선박 기준 제정
- 2015년 중국 1호 LNG벙커링 선박 건조
중국 정부의 LNG연료추진선/LNG벙커링 정책은 다음과 같다.
- 2013년 10월, 중국 교통부 정책발표, 
  “Guidance on promoting the application 
  of LNG in the water transportation industry”
- 2014년 4월, 중국 교통부, 기재부, 
  ‌“Management of subsidy funds for   standardization of inland ships”
- 2014년 9월, 중국 교통부, 
  ‌“Implementation scheme of pilot and demonstration project on application of LNG in water transportation industry”
- 2015년 12월, 중국 교통부, 
  ‌“Implementation scheme of marine emission control areas for Yangtze River Delta Pearl River Delta and Circum-Bohai-Sea”
- 2016년 6월, 중국 교통부, 
  ‌“Management of subsidy funds for ship scarapping and dismantling and ship standardization”

중국에서 LNG연료추진선박과 LNG벙커링이 다른 국가에 비하여 활발함에도 불구함에도 중국이 당면한 현안은 아래와 같이 생각하고 있다.

- 가스엔진 : 고효율 가스엔진개발이 필요
- 가스공급시스템 : 고압가스공급시스템 연구가 필요
- 벙커링디바이스 : 커플링, ESD, LNG펌프에 관련된 연구가 필요
- 초저온 밸브 : 신뢰성있는 초저온 밸브 개발이 필요

중국의 여러 기관에서 전망하는 LNG벙커링 수요는 2020년에 내륙운하 중심으로 200만톤이 발생하고, 연근해 선박과 대양을 오가는 선박까지 확대되면 폭발적으로 LNG수요가 확대될 것으로 전망하고 있다. 중국은 특히 시범사업/실증연구사업을 통해 대기업, 중소기업간의 기술개발목표를 달성하면서 실제 트랙 레코드(Track record)실적도 달성하고, 사람들에게 인식 개선의 여러 가지 장점을 확보하고 있어 한국이 배워야 할 점이다.

한국은 아시아 최초 LNG연료추진선(에코누리호) 건조와 이의 벙커링으로 중국, 일본, 싱가포르 보다 앞서 세계 수준으로 시작하였으나, 정부의 LNG연료추진선과 LNG벙커링 정책 수립이 3년 지연되고, 국내 선주사 관심을 못 받고 그리고 한국가스공사를 포함한 가스업계에서의 기술개발 및 사업투자가 적극적이지 못하여 현재는 아시아에서 4위(1위 : 중국, 2위 : 싱가포르, 3위 : 일본) 수준이 된 상황이다. 세계는 급속히 가스연료추진선과 이의 벙커링에 집중하기 시작한 것이 최근 2년간의 동향에 그나마 산업부와 해수부는 각각 LNG연료추진선과 LNG벙커링 정책을 발표하기 시작하여 희망의 불씨를 되살리긴 한 상황이다.

   
 

최근 해수부와 산업부의 정책발표(LNG추진선박 산업을 미래 신해양산업으로 육성한다, 2016.11.16.)에서는 해운 분야는 LNG연료추진선박 국내 도입 지원을 강화 전략으로 초기에는 민간 발주가 어렵기 때문에 정부 주도로 LNG연료추진선박 도입을 위한 시범 사업을 추진하고, 항만시설사용료 감면, 세제 혜택 등 유인 제도 도입도 검토하고, 선박펀드, 연안여객선 현대화펀드와 같은 기존 선박건조 지원 제도도 활용할 계획을 수립하였다.

조선분야에서는 LNG연료추진선박 건조 역량강화하고자 국가 연구개발(R&D) 사업을 통해 기화가스 처리장치 등 LNG추진선박 건조 관련 핵심기술을 개발하며, 선박 건조기술 표준화, 관련 기자재 성능평가 기반 구축, 설계 전문인력 양성 등도 추진하기로 하였다. 항만분야에서는 LNG연료추진선박의 국내 항만 입항을 지원하는 기반시설을 단계적으로 확충하고자, 초기에는 한국가스공사의 LNG인수기지 등 기존 시설을 활용하여 LNG벙커링 서비스를 제공하되, 중장기적으로는 부산항, 울산항과 같이 항만 안에 LNG터미널이 없는 곳에 별도 LNG벙커링 시설을 구축하는 계획을 발표했다.

이러한 정부 정책 발표 후속으로 2017년에는 실제적인 LNG연료추진선박과 LNG벙커링이 되기 위해 아래의 내용이 실제적인 추진이 필요하기에 몇 가지 제안을 하고자 한다.

1. LNG연료추진선박과 LNG벙커링은 에너지업계(LNG업계, LPG업계 그리고 DME업계), 조선회사 그리고 해운회사에 선순환 가스연료 가치사슬을 형성하므로 LNG클러스터 등의 생태계 조성을 해야 한다. 우리나라 조선의 과당경쟁에 의한 저가수주, 기자재회사의 영세성 등을 탈피하고 고부가가치, 전후방 사업연계, 기술개발 선도화 등이 제대로 되는 생태계 구축에 나서야 할 때이다.

2. 선박배출가스에 의한 국민들의 조기 사망자를 줄이기 위해 환경부의 선박배출가스 조사결과 조기 마무리와, 더불어 한국 연근해역을 대상으로 배출가스규제 지정해역을 설정하는 것이 필요하다.

3. 가스연료(LNG, LPG 그리고 DME)를 대형엔진이 장착된 선박, 철도 그리고 대형자동차에 적용하기 위한 규제완화나 네거티브 법률(규제에 정하지 않은 것은 할 수 있는 것)으로 완화시켜야 한다.

4. 중국과 같이 시범사업, 실증사업을 통해 기술개발, 보급사업 그리고 표준을 같이 진행할 수 있는 속도감 있는 프로젝트 추진이 필요하다. 동 프로젝트는 정부 프로젝트로 하면 최선이고, 한국가스공사, 조선회사, 해운회사, 기자재회사 등이 공동 추진하는 것이 필요하다.

5. LNG연료추진선의 선종 다양화와 더 좋고 저렴한 기자재 개발에 정부와 공기업이 투자를 하여, 선주사가 부담이 적게 LNG연료추진선 신조 혹은 개조를 하도록 해야 한다. 이를 위해서는 정부의 마중물인 LNG연료추진선에 대한 일정기한 혹은 일정금액을 정해 그 한도내에서의 보조금 정책이 필요하다.

6. LNG 벙커링 시설의 투자가 확대될 수 있도록 글로벌 연합에 한국 기업 혹은 단체가 참여하고, LNG연료추진선 보급에 따라 항만 혹은 내륙 하천에 LNG벙커링 인프라 구축이 되도록 제도 개선이 필요하다. 또한 다양한 LNG벙커링이 가능하도록 이동식, 고정식, 부유식 등의 다양한 솔루션이 되게 해야 한다. 이에 필요한 벙커링 시설들에 관한 연구개발과 관련 법규 및 기준 등에 대한 연구 등 투자가 필요하다.

이러한 실질적인 지원과 활동을 통해 가스연료(LNG, LPG 그리고 DME)추진선의 보급이 하루속히 이루어지고, 전 국민들에게 저공해 가스연료 사용하는 선박을 통한 대기오염과 온실가스 감축과 조선/해양 산업 발전이 되기를 기대한다.

-------미세먼지란? 먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데, 석탄·석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장·자동차 등의 배출가스에서 많이 발생하는데, 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다. 미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. PM10이 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 매우 작다. 2013년에는 세계보건기구 산하의 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)에서 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질(Group 1)로 지정하였다.<출처 : 환경부, “바로 알면 보인다. 미세먼지, 도대체 뭘까? (2016.4)>

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