바다를 이롭게 하는 친환경 기술

조선해양 산업은 기후변화와 온실가스 배출 등 환경문제로 변화의 파도에 직면하고 있습니다. 이에 대응하기 위해 IMO는 2050년까지 조선해양 산업 분야의 탄소 배출 ‘제로’ 목표라는 강력한 환경규제를 세우고 있습니다. 이에 따라 최근 많은 기업이 분주히 대응책을 마련하는 가운데, 대우조선해양은 한발 앞서 친환경 선박 산업의 경쟁력을 전 세계에 알렸습니다. 의도치 않은 부침을 겪을 때도 묵묵히 미래를 위해 준비했던 노력의 결실을 볼 수 있게 된 것입니다. 대우조선해양은 바다를 살리고 지구와 인류에게 이로운 친환경 기술력을 응집하여 각종 규제에 능동적으로 대응하고 있습니다.

친환경 규제 강화에 대응하는 방법은 오로지 기술력

친환경 선박의 미래 ‘고망간강 LNG 연료탱크’

대우조선해양은 포스코와 10여 년간 공동 연구개발 끝에 친환경 연료 추진선의 핵심 기자재인 고망간강 LNG 연료탱크를 개발하였습니다. 기존에는 극저온의 LNG를 견디는 화물창과 연료탱크를 제작하기 위해 인바(니켈 합금강), 알루미늄, 스테인리스강 등 소재를 사용하였습니다. 하지만 이러한 소재들은 까다로운 작업 공정에도 불구하고 강도가 낮고 가격도 높다는 단점이 있습니다. 이에 반해 대우조선해양이 LNG 연료탱크에 적용한 고망간강 소재는 극저온에서의 성능, 강도, 내마모성이 우수하면서도 가격까지 저렴해 차세대 소재로 주목받고 있습니다. 이번 개발은 국내 고유의 LNG 연료탱크 생태계를 구축한 것을 넘어, 친환경 선박 시장을 선도하는 국가 경쟁력을 확보했다는 데 큰 의미가 있습니다.

1년 6개월 치의 연료를 절감할 수 있는 ‘공기윤활시스템(ALS)’

대우조선해양은 2016년 마란가스(Maran Gas Maritime)사로부터 수주한 LNG운반선에 자체 개발 기술인 공기윤활시스템(ALS¹)을 적용하였습니다. 이 시스템은 선체와 바닷물 사이에 공기층을 형성해 운항 중에 발생하는 마찰의 저항을 줄이고 연비를 향상시키는 에너지 저감 장치입니다. 또한 기존 LNG운반선 대비 5% 이상 연료 절감 효과를 가져오는데, 이는 평균 선박 운항 20년 기준, 약 1년 6개월치에 해당하는 연료비를 절감하는 수준입니다. 특히, 대우조선해양의 ALS에는 통합제어 시스템이 탑재되어 있어 어떠한 해상 환경에서도 연비 향상 성능을 유지하며, 관련 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.

업계 최초 국산화에 성공한 ‘축발전기모터시스템(SGM)’

축발전기모터시스템(SGM²)은 선박의 추진엔진 축의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 친환경 기술입니다. 이 기술은 선박 운항을 위한 발전기의 가동시간을 줄여 연료비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이산화탄소 및 황산화물 배출량을 감소시켜 온실가스 배출 규제에도 대응할 수 있습니다. 대우조선해양은 업계 최초로 SGM을 국산화에 성공해 기존 해외 제품보다 낮은 비용으로 공급할 수 있으며, 국내 우수 기자재 업체와의 협업으로 안전성과 신뢰성도 인정받았습니다.

강력한 환경 규제에 최적화된 ‘이산화탄소 포집·저장 기술(OCCS)’

대우조선해양은 국내 우수 조선기자재 업체와 공동으로 이산화탄소 포집·저장 기술(OCCS³)을 개발하였습니다. 이 기술은 선박 운항 시 발생하는 배기가스 중 이산화탄소 일부를 흡수해 광물 형태로 바꾸고, 흡수액을 재생하여 이산화탄소 흡수 과정에 재사용하는 친환경 기술입니다. 기존 이산화탄소 포집 기술과 비교해 에너지 소모가 적고, 장비 가동으로 추가 발생하는 이산화탄소량도 매우 적어 IMO의 강력한 규제에 적극적으로 대응할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다.

1. ALS: Air Lubrication System
2. SGM: Shaft Generator Motor
3. OCCS: Onboard CO2 Capture System

친환경 선박 신개념 돛 로터세일(Roter Sail)

대우조선해양은 2021년 3월 ‘DSME 로터세일 시스템’ 개발에 성공한 후, 노르웨이 선급협회(DNV)로부터 기본 승인(AIP)을 획득하였습니다. 로터세일은 항해 중 부는 바람으로 인해 갑판 위 원통형 기둥이 회전하면 주변부에 생기는 압력 차를 이용해 선박에 추진력을 제공하는 장치입니다. 선박의 일부 추진 에너지를 풍력으로 이용하여 연료를 6~8% 절감할 수 있어 탄소 배출을 줄이는 효과를 가져옵니다. 

대우조선해양은 2022년 9월 노르웨이 선급협회와 ‘로터세일 시스템 및 연료 절감 장치 기술 개발을 위한 업무협약(MOU)’을 체결하였으며, 같은 해 하반기부터는 실물 크기의 DSME 로터세일 시제품 제작에 착수하였습니다. 이와 더불어 2026년까지는 경남 거제시 및 방재시험연구원 등과 함께 로터세일 실증센터도 구축할 계획입니다. 대우조선해양은 이미 성공적으로 적용하고 있는 ALS, SGM, DS4 장치와 함께 로터세일을 추가 적용함으로써 선박 종류와 운항 경로에 따라 가장 적절한 연료 절감을 실현할 수 있는 친환경 선박을 건조할 수 있게 되었습니다.

2030 무탄소 선박 시대 선도

친환경 기술의 종착지는 무탄소 선박

2030년까지 선박에서 배출하는 온실가스의 40%를 감축하라는 IMO의 규제 시한이 임박해졌습니다¹. 엄격한 환경 규제 속에서 조선업계가 현재 IMO 규제에 대응하기 위해 저마다의 방안으로 탄소배출 감축에 나서고 있는 가운데, 대우조선해양 역시 여러 수주를 통해 입증된 친환경 기술력을 바탕으로 온실가스 감축 기준을 넘어 무탄소 선박 시대를 선도하기 위해 만전을 기하고 있습니다. 

대우조선해양은 그동안 액화천연가스 이중연료(LNG DF) 추진선, 공기 윤활 시스템(ALS), 축발전기모터시스템(SGM) 등을 선보이며, 온실가스 감축에 대응할 수 있는 기술력을 증명해 왔습니다. 그리고 이와 같은 초격차 기술은 전 세계를 향해 국내 조선업의 위상을 한층 공고히 하였습니다. 그러나 바다와 인류를 지킬 수 있는 해답은 결국 온실가스를 감축할 수 있는 선박이 아닌, 무탄소 선박입니다. 대우조선해양은 이와 같은 자명한 사실을 사명으로 삼고 무탄소 선박의 실현을 앞당기기 위해 총력을 기울이고 있습니다. 먼저 대우조선해양은 최종 목표인 무탄소 선박 시대를 선도하기 위한 중장기 계획을 수립하였습니다. 목표 기간에 맞춰 대체 연료 및 친환경 기술을 고도화해 온실가스 배출을 점진적으로 감축하다, 최종적으로는 무탄소 선박 상용화를 이루겠다는 다짐입니다. 목표를 달성하기 위해 대우조선해양은 현재 메탄올·암모니아 추진 기술, 수소 직접추진, 수소연료전지 추진 기술 등 탄소 배출이 없는 대체 연료 기술력 강화에 주력하고 있습니다.

무탄소 선박으로 향하는 여정

1. 전 세계 이산화탄소 배출량의 2% 이상이 선박에서 발생하는 현실 속에서 국제해사기구(IMO)는 2008년 배출량 기준 2030년 40%, 2050년 넷제로 수준으로 줄여야 한다는 탄소감축 로드맵을 구축하고 선박에 대한 환경규제를 강화하고 있음
2. CONT: 컨테이너선(Container Ship)
3. ESS: Energy Storage System

무탄소 선박의 핵심 수소연료전지 & 수소가스터빈 적용 선박

IMO의 강력한 온실가스 감축 조치와 함께 국내 정부 또한 ‘환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률’을 시행하며 무탄소 선박 선도 국가로 도약을 준비하고 있습니다. 이러한 국내외 정책 흐름에 따라 최근 조선업계에서는 ‘수소연료전지 선박’이 핵심 경쟁력으로 떠오르고 있습니다. 수소연료전지 선박은 연료전지에 수소를 공급하여 전기를 생성하고 이를 통해 모터를 구동시켜 움직이는 선박입니다. 이 선박은 수소와 산소를 이용해 전기를 생산하기 때문에 연소발생물이 없어 온실가스 배출량을 크게 감소시킵니다. 또한 기존 에너지와 비교해 공급에 대한 불안정성이 적으며, 유지보수 비용도 절감할 수 있습니다. 이러한 이유로 조선업계는 관련 특허 출원, 수소 기술 로드맵 수립 등 친환경적이고 안정성과 경제성 모두를 갖춘 수소연료전지 선박의 경쟁력을 확보하기 위해 노력하고 있습니다.

대우조선해양은 2022년 9월 해양수산부가 주관하는 ‘한국형 수소연료전지 예인선¹ 개발 사업’ 추진 업체로 선정되어, 2026년까지 수소를 연료로 운항하는 친환경 예인선을 개발할 계획입니다. 이를 위해 대우조선해양은 국책 연구기관, 대학 및 관련 기술 업체들과 협력하여 최대 3MW급 수소연료전지-배터리 하이브리드 추진 시스템 개발에 돌입하였으며, 앞으로 실증작업까지 성공적으로 수행해 ‘2050 국가 탄소중립’을 목표로 하는 정부 정책에도 기여할 것입니다.

대우조선해양은 또한 수소가스터빈 기술 특허출원을 통해 수소경제 성장을 주도하고 있습니다. 수소가스터빈은 무탄소 연료인 수소로 가스터빈을 구동하여 전력을 생산하는 기술입니다. 이 기술은 태양광이나 풍력과 같은 재생에너지가 안정적으로 전력을 생산하지 못하는 한계를 극복할 수 있어 탄소중립 달성에 반드시 필요한 기술로 인식되고 있습니다. 대우조선해양은 이러한 기술이 널리 상용화할 수 있도록 더욱 힘써 대한민국이 수소 경제의 선도국으로 도약할 수 있도록 견인하고자 합니다.

1. 예인선: 연안이나 항구 등에서 스스로 이동할 수 없는 선박을 밀거나 끌어주는 선박

수소 기술 개발·실증 추진