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미래의 선원들 : 30년 후의 배는 어떤 모습일까?

거대한 탄소발자국을 반으로 줄이기 위한 목표 아래, 세계의 해상 운송 함대를 녹색으로 물들일 기술을 찾기 위한 경쟁이 시작됐다. 2018년 5월 3일 가디언 지의 보도이다.

 

범선의 귀환을 조심하라.

2050년까지 해상 운송에 의한 온실 가스 방출을 50%로 줄이기로 합의한 지난달 협정 이후, 5만 척이 넘는 전 세계 함대를 녹색으로 물들일 새 기술을 위한 경쟁이 시작됐다. 풍력은 논의되고 있는 방법들 중 하나이다.

국제 해상 운송은 세계의 이산화탄소 배출의 2% 이상을 차지하며, 이는 항공 수송과 비슷한 수치이다. 하지만 2015 파리 기후변화협약은 해운업계의 탄소 방출 제한의 역할을 국제해사기구 IMO에 돌렸다.

환경 단체들은 2050년까지 탄소 방출을 대폭 줄이는 협정에 환호했지만 한편으로 기술적으로 도달할 수 있는 수치가 그에 한참 못 미친다는 점을 지적했다.

경제협력개발기구 OECD에서 운영하는 국제 운송 포럼 ITF의 회의 결과에 따르면, 해운업계가 ‘현재 알려진 기술을 최대로 활용’한다면 2035년까지 95%의 온실가스 감축을 이룰 수 있다.

 

간단한 해결책

쉽게 적용될 수 있는 기술로도 상당한 목표치를 달성할 수 있음은 희망적이다. 세계에서 가장 큰 컨테이너 운송 라인인 머스크(Maersk)는 천천히 가속하기만 해도 연료를 30% 절약할 수 있다는 사실을 알아냈다.

저렴한 (청정에너지와는 거리가 먼) 연료가 이미 널리 쓰이고 있기 때문에 그동안 해운업은 연료를 효율적으로 사용하지 않았다. 대부분의 상선을 가벼운 알루미늄보다 무거운 철로 만들며 마찰을 줄이는 선체 코팅이나 폐열 활용 등 에너지 절약 조치들을 취하지 않았다.

ITF는 날씬한 선체 디자인만으로도 연료 사용 나아가 온실 가스 방출을 저속에서는 10~15%, 고속에서는 최대 25%까지 줄일 수 있다고 발표했다. 그러나 현존하는 함대를 날씬한 선체로 교체하는 데에는 시간이 많이 걸린다. 오늘날의 해운 함대 평균 수명은 25년으로, 2013년 IMO가 발표한 신형 함선에 관한 에너지 효율 규정은 2030년에 들어서야 비로소 그 효력을 발휘할 수 있다. 이는 21세기 중반이 되기 전까지는 날씬한 선체 형태의 효과를 보지 못할 것을 의미한다.

하지만 ITF에 따르면, 현존하는 선박에 연료 사용과 온실가스 배출을 줄이는 기술을 도입하는 것만으로도 목표치의 상당한 수준을 달성할 수 있다. 그 중 4가지는 다음과 같다,

◎ 구상 선수(물에 잠긴 배의 앞부분에 있는 둥근 모양의 구조물) 를 탑재하여 마찰을 줄이고, 온실 가스 방출을 2~7% 줄일 수 있다.

◎ 공기 윤활 기술(선체 아래로 압축된 공기를 밀어 넣어 공기방울 카펫을 만드는 것) 역시 마찰을 줄이고 온실가스 방출을 3% 이상 줄일 수 있다.

◎ 단일 프로펠러를 반대로 회전하는 두 프로펠러로 교체함으로써 반류(프로펠러 때문에 생기는 물의 흐름) 에너지를 보충하고 에너지 효율을 8~15% 증가시킬 수 있다.

◎ 선체를 청소하고 마찰을 감소시키는 코팅 공법으로 도장함으로써 최대 5%의 효율을 더 볼 수 있다.

 

완전히 새로운 선박

더 좋은 설계와 연료는 완전히 새로운 종류의 선박을 탄생시킬 것이다. 그리고 그 청사진은 이미 그려져 있다.

에코 마린 파워(Eco Marine Power)라는 일본 기업이 디자인한 ‘아쿠라리우스 에코쉽(Aquarius Ecoship)’은 밀집된 돛과 태양광 패널 배열을 이용해 운항한다. 유조선과 여객선 등 다른 많은 선박들도 이 시스템으로 운항할 수 있다. 그러나 설계사도 인정했듯 이는 전통적인 연료를 완전히 배제시키지 못했다. 충력과 태양 에너지를 보관할 큰 배터리가 있어도 이를 보조할 수단이 필요하다. 그럼에도 여전히 이는 40% 정도의 온실가스를 감축할 수 있음을 무시할 수 없다.

한걸음 나아가 일본의 해운 업체 NYK는 ‘슈퍼 에코 쉽 2030(Super Eco Ship 2030)’이라는 길이 350m의 컨테이너선에 적용된 디자인을 천연가스 동력 공급에 필요한 수소를 생산하는 데 쓸 계획이라고 발표했다. 전체 선체를 덮고 있는 태양광 패널과 바람을 이용하기 위한 4000제곱미터 상당의 돛의 조합은 온실가스 방출을 70%까지 줄일 수 있다. 탄소를 완전히 배제하기 위한 또 다른 방법이 적용된 선박은 스칸디나비아의 해운업체 왈레니우스 윌헬름센(Wallenius Wilhelmsen)의 공학자들이 개발한 것으로, 8개 갑판에 10,000여 대의 차량(전기 자동차여야 하겠지만)을 수송할 수 있는 E/S 오르셀(E/S Orcelle) 경량 화물선이다.

여기에서 반은 풍력, 태양광, 조력으로 직접 공급되는 전기를, 반은 수소로 전환하여 나오는 에너지를 동력으로 활용한다. 해당 업체에서는 이 선박이 2025년에는 운행될 수 있을 것이라고 밝혔다.

오늘날의 선박은 많은 면에서 한 세기 전의 것들과 비교하면 다를 것이 거의 없다. 하지만 세계 기후변화 의제를 따르기로 한 IMO의 결정은 오늘날로부터 몇 십 년 후 저탄소 해상 운송의 기준 경쟁에 새로운 신호탄을 쐈다.

 

기존 연료의 폐지

크루즈 라인과 해운 라인 등으로 이루어진 진보적 산업 강경파 집단인 지속가능한해운(Sustainable Shipping Initiative)는 기존의 석유 기반 연료를 폐지해야만 가장 완벽한 성과를 이룰 수 있다고 주장한다. 이를 위해 바이오 연료에서 액화천연가스(LNG), 핵반응 원자로, 바람을 이용하는 돛과 수소 에너지, 태양광 패널에 이르는 다양한 혁신 방법들이 제안되었다.

각각의 방법에는 장점과 단점이 모두 있고, 누구도 그중 한 가지에만 투자하지는 않는다. ITF에 의하면 바이오 연료는 유기체를 자라게 할 땅이 필요하다는 점에서 문제가 있지만 특별히 제작된 조류가 그 해결책이 된다. 전기 엔진은 이미 몇몇 단거리 항해에서는 사용되고 있으나 배터리가 차지하는 상당한 무게와 공간 때문에 리튬이온 배터리의 새로운 해결책이 나타나지 않는 이상 원양으로 나아갈 수 없을 것으로 보인다. 또한 태양광은 다른 동력원을 보조하는 역할에 머무른다.

현재 진행되고 있는 혁신 방법은 선박을 LNG로 운행하는 것이다. 전 세계적으로 이미 100대가 넘는 LNG선들이 운항되고 있다. 신세대 거대 크루즈선들이 이와 같은 방법으로 운항되고 있고, MSC 크루즈(MSC Cruises)에서는 7,000명을 수송할 수 있는 크루즈선을 2022년에 출시한다. 몇몇 LNG 선박들은 선박과 벙커의 메탄 온실가스 유출을 최소화하는 것에 상당 부분 의존했으나 결과적으로 이산화탄소 방출을 15% 감축했다.

최초로 운항한 LNG선은 핀란드와 스웨덴 사이를 운항하는 ‘바이킹 그레이스(Viking Grace)’이다. 이 선박은 올 4월부터 풍력을 활용하기 위해 ‘회전자 돛’을 도입한 것으로 유명하다. 회전자 돛은 거대한 회전 실린더를 배 중앙에 배치한다. 그 다음 회전자를 미는 바람은 ‘마그누스 힘’이라고 불리는 현상(회전과 동시에 병진 운동하는 물체의 주위에 생기는 속도 차이에 의해 양력이 발생하는 현상)을 이용해 배를 운항하기 위한 동력을 얻는다. 바이킹 라인(Viking Line)은 이러한 추가 동력이 배의 이산화탄소 방출을 연간 900 메트릭 톤만큼 감축시킬 것이라고 밝혔다.

 

 

백지원

지속가능저널  sustainability@sjournal.kr

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