친환경 선박 잡학지식

들어가는 글

01 기후변화
기후변화와 지구온난화
기후변화 논란
교토의정서와 파리협정

02 LNG 수송선의 대변혁
천연가스와 액화천연가스
증발가스와 스팀 터빈 추진
EEDI와 저속 디젤 추진
액화와 줄–톰슨 팽창
이중 연료 디젤 엔진과 가스 주입 엔진
또 다른 변화의 가능성들

03 NOX, SOX : 선박 위의 배기가스 정화 문제
IMO와 MARPOL, ECA
중유(벙커 C유)
황산화물과 질소산화물
NOX를 줄이는 기술: EGR과 SCR
SOX를 줄이는 기술: 저황유와 세척기
대체 연료: 바이오 연료

04 LNG: 선박 연료의 새로운 패러다임
LNG 추진선
셰일가스 혁명 : 비전통적인 가스전의 활성화
방향성 시추와 수압 파쇄
셰일가스 개발의 위험성
변화하는 LNG 시장
LNG 추진선과 벙커링

05 CO2와 H2: 차세대 선박 동력은 어떻게 변화할까
여전히 남아 있는 이산화탄소 문제
이산화탄소 감축 기술
이산화탄소 포집 및 저장 기술
수소 추진
연료전지 ∙PEMFC ∙MCFC ∙SOFC
수소 에너지 사용의 장벽들
수소 운반물질: 암모니아, LOHC

그림 출처

천연가스를 냉각한 것이 일반적으로 말하는 LNG로, 이는 1기압에서 섭씨 ?162도로 낮춰 극저온 유체인 LNG를 저장할 수 있게 특수 설계된 선박을 LNG 수송선(LNG Carrier) 또는 LNG 운반선이라고 한다. LNG 수송선에 탑재되는 LNG 저장탱크 내부는 극저온에 견딜 수 있는 특수 합금 등의 재질을 사용하고, 외부는 열 흡수를 막기 위해서 열전도도가 낮은 단열 물질을 설치하는 것이 일반적인 LNG 저장 시스템의 구조이다.
선박 수송에서 LNG가 유리한 가장 큰 이유는 단위 질량당 부피가 가스일 때에 비해서 압도적으로 작기 때문이다. 물을 끓여 수증기로 만들면 비록 그 질량이 같다 해도 수증기가 팽창하여 부피가 훨씬 커지는 것과 마찬가지로, 천연가스 역시 같은 압력, 같은 질량에서 기체보다 액체의 부피가 훨씬 작다.

배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 줄이는 방법에는 여러 가지가 있다. 모든 기술을 소개하기는 어렵고, 현재 상업적으로 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 기술을 꼽자면 EGR(Exhaust Gas Recirculation)과 SCR(Selective Catalytic Reduction)이다. EGR은 글자 그대로 배기가스(Exhaust Gas)를 재순환(Recirculation)하는 방법이다. 엔진에서 연소되어 발생한 배기가스를 엔진에 유입되는 공기와 섞어서 다시 엔진으로 재순환시키는 것이다.

LNG를 연료로 사용하는 경우 질소산화물 발생량은 중유(HFO)를 사용하는 경우의 10분의 1 수준이며, 황산화물과 미세먼지는 거의 발생하지 않는 것으로 알려졌다. 그 대신 가스 추진 엔진, LNG 저장시설 및 공급 시스템을 갖추어야 하므로 기존 선박보다 더 많은 비용을 투자해야 하며, 더 복잡한 연료 공급 시스템을 운전해야 하므로 운전비도 늘어난다. 정확하지는 않지만 일반적으로 같은 조건의 선박을 LNG 추진선으로 건조하려면 기존 선가보다 20~25퍼센트 더 많은 비용을 투자해야 하는 것으로 알려졌다. 그럼에도 앞장에서 언급했던 여러 가지 오염물질 분리 시설들이 원천적으로 필요 없다는 점은 상당히 매력적인 부분이다.