환경 문제들이 대두되면서 조선업에도 많은 변화들이 생겼습니다. 바로 친환경 선박과 친환경 에너지인데요, 조선 빅3 중 삼성중공업은 친환경 문제에 대해 어떻게 대응하고 있는지 삼성중공업 에너지 플랜트연구센터 친환경 연구파트 윤경태 파트장과 함께 판교 R&D 센터에서 인터뷰를 진행하였습니다.
Part 1. 친환경 이슈
Q. IMO 2050과 EEXI 발표되면서 환경에 관한 관심이 높아지는데요, 에너지 효율을 높이기 위한 방법이 있나요?
A. 장기적으로 폐열 회수 시스템이라고 선박에서 주추진엔진이 가장 에너지를 많이 먹는데 그 에너지를 열로 따지면 대략 50% 정도 됩니다. 절반은 추진 에너지로 사용되고 나머지 50%의 에너지는 열로 버려지게 됩니다. 폐열 회수 시스템은 버려지는 50% 에너지를 회수하는 방법들을 연구하는 것입니다. 대략 5%~10% 정도 회수할 수 있습니다. 또한, 효율이 높은 연료전지를 사용하여 주추진엔진을 가동하는 방법도 있습니다. LNG를 활용한 연료전지 같은 경우 최대 65% 효율을 갖고 있기 때문에 일반적인 엔진의 40%~50% 정도의 효율에 비해 많은 CO2 절감이 예상됩니다.
Part 2. 친환경연료
Q. 삼성중공업에서 친환경 선박 연료로 가장 주목하는 친환경 에너지는 무엇입니까?
A. 현시점에서 주목되고 있는 친환경 에너지는 LNG입니다. 다음 단계로 넘어간다면 수소와 암모니아가 될 것입니다. 그리고 최근엔 '탄소중립(Carbon neutral)원유'가 많이 이슈가 되고 있습니다. '탄소중립원유'는 대기 중에 있는 탄소들이 식물의 광합성에 의해 포집 돼 있는 것을 추출하여 원유로 바꾼 것을 의미합니다. 기술적으로 엔진 쪽에 문제가 없다면 '탄소중립원유'를 적용하는 것은 크게 문제가 되지 않을 것으로 예상됩니다. 하지만 '탄소중립원유'에 쓰이는 특정 식물을 심고 자란 후 채취하는 식의 작업인데, 이미 다른 식물들이 자생한 환경을 갈아엎어서 심기 때문에, 원유가 만들어지는 과정에서의 탄소중립이 이루어지지 않았다는 반증이 있습니다. 그 때문에 미래 연료로 적용이 될 것인가에 대해서는 연구가 필요합니다.
Q. 현재 친환경 에너지를 이용한 엔진을 사용하고 있나요? 있다면 간략한 설명 부탁 드립니다.
A. 현재 친환경 엔진이라고 하면 기존 HFO를 대체하는 LNG 가스엔진이라고 볼 수 있으며 현재 추가적으로 암모니아 연료 엔진도 개발 진행 중입니다. 암모니아-수소 또는 암모니아-LNG를 혼소해서 적용하는 기술들이 개발 중이며 암모니아의 낮은 연소성을 보완하는 기술과 NOx 발생을 줄이기 위한 기술들이 핵심 기술로 개발 진행 중입니다. 수소 연료의 경우는 폭발성이 높아서 수소 자체로 엔진에 적용되기보다는 연료전지 형태로 적용되는 것이 많이 검토되고 있으며 이미 자동차 분야에서는 수소연료전지 자동차가 상업화되었습니다. 선박 쪽도 선박용 수소연료전지들이 최근에 개발 되고 있습니다.
Q. 말씀해주신 내용 중 첫 번째 연료인 암모니아 연료가 최근 대두되는 에너지라고 알고 있습니다. 암모니아 연료에 대하여 간략하게 설명 부탁 드립니다.
A. 현재 암모니아는 그레이 암모니아, 블루 암모니아, 그린 암모니아로 나뉘어집니다. 이는 '탄소발자국(Carbon footprint)'을 얼마나 갖는가에 따라 나눠집니다. 천연가스에서 만들어져서 탄소발자국을 많이 가진 것은 그레이 암모니아, 같은 과정을 가졌지만, CO2를 포집하는 장치를 통하여 탄소를 많이 줄인 것을 블루 암모니아, 마지막으로 오로지 신재생에너지 발전을 통하여 탄소발자국을 최소화한 것을 그린 암모니아라고 합니다.
Q. 그렇다면 암모니아 연료 중 블루 암모니아 연료는 친환경 연료인가요? (암모니아 개질표 사진)
A. 블루암모니아는 LNG와 같은 천연가스에서 출발점을 갖습니다. 천연가스는 수소와 탄소로 이루어져 있는데, 이를 '개질(리포밍:Reforming)'하여 N2(부생질소)와 H2(부생수소)로 분해합니다. 이 중간과정에서 탄소는 산소와 만나 CO2 형태로 발생하게 됩니다. 이때 나온 CO2를 포집하여 N2(질소)와 반응 시켜 만든 암모니아를 블루 암모니아라고 합니다.
(천연가스 개질 예시 : 메탄 개질)
하지만, 이 과정에서 나온 CO2를 CO2 포집 시스템을 이용하여 대략 90% 정도 제거할 수 있습니다. 따라서 기존 화석연료를 그대로 사용하는 것이 CO2 발생량을 극적으로 줄일 수 있기 때문에 친환경 연료라고 할 수 있습니다.
Part 3. 친환경 선박
Q. 친환경에서 거론되어지는 문제점 중 하나가 온실 가스라고 알고 있습니다. 그렇다면 온실 가스를 감축 하는 기술로는 어떤 것이 있습니까?
A. 온실가스를 감축하기 위해서는 수소, 암모니아와 같은 Carbon Zero 기술들이 있고, 또한 바이오 연료 같은 탄소 중립 연료들도 있습니다. 그리고 이미 발생한 CO2를 포집하여 저장하는 방법이 있습니다. 그리고 추진이나 발전 시스템을 연료전지와 같은 고효율 시스템으로 전환함으로써 온실가스를 줄일 수도 있습니다.
Q. 친환경 선박 중 전기추진 선박은 항해 중 어떻게 충전하나요?
A. 친환경 전기추진선은 여러 가지 시스템이 가능할 수 있지만, 연료전지-배터리 하이브리드 전기추진선을 기준으로 말씀드리면 연료전지에서 나오는 잉여전력을 활용하여 충전을 할 수 있습니다. 연료전지는 외부 부하 변동에 따른 전력 출력 속도가 느리기 때문에 배터리와 하이브리드 형태로 조합되어 부하에 빠르게 대응 할 수 있습니다.
Q. 친환경 선박이 넘어야 할 기술적 장벽들이 무엇이 있는가요?
A. 생각나는 것을 나열해보면 암모니아 엔진, 수소 연료전지, 수소 화물창, 암모니아 화물창, 배터리 관련된 기술, 그리고 연료전지 등의 기술들을 계속 연구 개발해야 합니다. 액화 수소의 경우 이제까지 다루지 못했던 -256도의 초극저온에 대한 준비가 중요하며, 암모니아 연료는 독성물질에 대한 안정성 확보가 중요할 것으로 예상합니다. 연료전지, 배터리 하이브리드 시스템은 단기간에 좋은 대안이 될 수 있을 것입니다. 아직은 완벽하게 준비된 기술은 없지만 향후 연료 가격, 탄소세, 시스템 투자비 등의 실질적인 문제들을 해결해 가면서 서로 경쟁하고 또한 보완하면 기술발전이 함께 이루어질 것으로 예상됩니다.
Part 4 조선공학도에게
Q. 미래의 조선공학도가 가져야 할 역량과 마음가짐은 어떤 것이 있는지 궁금합니다.
A. 조선공학도가 더 많아질 수 있다면 그게 제일 좋겠습니다. 그리고 좀 창의적인 새로운 시스템들을 개발하고 싶은 그런 마음, 이제까지 누군가 했던 것 말고, 뭔가 새로운 것을 할 수 있는 그런 기술들을 가져야 한다고 생각합니다.
저희가 원가 경쟁력에서 중국 또는 대만과 같은 국가와 조선소 경쟁에서 뛰어넘기 어렵습니다. 기본적으로 원가 차이가 나는 상황에서 싸우게 되는데 저희에게 더 좋은 경쟁력이 있어야지 수주를 받을 수 있지 않겠습니까? 한국 조선소의 경쟁력이 있었던 부분은 효율이 높고, 고부가 가치, 고도기술 등 하이테크 관련된 선박 기술들이 적용된 그런 선박들을 만들면서 기술 차별화가 되었기 때문이라 생각합니다. 한국 조선소의 벌크선, 탱커 쪽은 예전보다 경쟁력을 많이 잃었었습니다. 수주를 못 할 상황까지 왔었지만, 우리가 다시 경쟁력을 찾아 수주할 수 있었던 건 선도적으로 친환경 LNG 추진선을 개발하였기 때문이라고 생각합니다.
마찬가지로 친환경 기술을 선도하는 역량들을 우리가 갖춰야지 경쟁력을 계속 유지할 수 있기 때문에 미래의 조선 공학도들이 새로운 시스템들에 대한 끊임없는 그런 궁금증이 있었으면 좋겠습니다. 창의력, 독창성들을 가지고 개발하면 좋지 않을까 생각합니다.
대학교에선 과제가 주어지면 단순히 공식에 맞춰 풀면 됩니다. 심지어 답도 나와 있는 문제입니다. 하지만 실제로는 현장에 나가보면 답이 없는 경우가 많습니다. 될지 안 될지도 모르겠고, 답이 안 보이는 것들의 연속입니다. 답을 해결하려다 보면 싫증 나기도 할 것입니다. 하지만 이런 마음들보다는 오히려 연구하는 사람에겐 끈기 있게 계속 기술 개발을 해나가는 그런 뚝심이 필요하지 않을까 싶습니다.
인터뷰 후기
‘ESG’ 기업 환경, 사회적 책임에 관한 관심이 높아지고 있습니다. 이에 힘입어 ‘저탄소’, ‘무탄소’를 넘어선, 지속 가능한 친환경 연료를 이용한 ‘Green Ship’ 기술 확보 중요도가 높아졌습니다. 이에 대해 취재하고자 삼성중공업 판교 R&D센터를 방문했습니다. COVID-19로 어려운 상황에도 인터뷰에 응해주신 삼성중공업 윤경태 파트장님께 감사 드립니다.
인터뷰를 통해 잘못 알고 있던 상식과 새로 알게 된 내용이 많았고, 질의응답으로 궁금증을 해소할 수 있었습니다. 질문으로 현장의 근황을 들을 수 있어 좋은 기회였습니다. 부족한 질문지에 비해 풍성한 내용을 알기 쉽게 설명해셨는데, 알려주신 내용만큼 모두 못 담은 것 같아 아쉬움이 남습니다.
중국과 같은 국가의 저가공세로 조선업이 난항을 겪고 있지만, 한국 조선은 끊임없이 경쟁력 확보를 위해 노력하고 있었습니다. 마찬가지로 IMO 2050이 본격적으로 시행되면, 대비한 기업과 대비하지 못한 기업의 차이가 극명히 나타납니다. 계속되는 파고에도 불구하고, 대한조선은 모든 현장에 종사하는 조선인(人)의 열정과 땀으로 굳건히 항해할 것입니다.
먼저 코로나라는 악재 속에서도 선뜻 대면 취재를 허가해주시고 다양한 지식과 경험을 공유하여 주신 윤경태 파트장님께 감사의 인사를 드립니다. 학부 수업만으로는 획득하기 어려운 친환경연료에 대한 추진 시스템 및 특징들을 알아볼 수 있었습니다. 또한 친환경연료의 현재의 발전 상태와 미래의 방향성에 대하여 알 수 있어서 뜻깊은 시간이었습니다. 특히 수소추진에 대해서는 수소연료 자체로 추진한다는 잘못된 지식을 가지고 있었지만, 인터뷰를 통하여 연료전지 형태로 적용되는 것이라고 나의 지식을 되짚어 볼 수 있었습니다. 게다가 파트장님께서 다양한 지식을 공유해 주셨음에도 불구하고 기사의 내용에 모든 것을 담아내지 못한 것 같아 아쉬움이 남습니다. 또한 우리나라의 조선산업이 경쟁력을 잃지 않기 위한 미래 엔지니어들의 자세에 대하여 직접 소통할 수 있었기에 더욱이 값진 경험이었습니다. 그 중에서도 ‘끈기 있는 자세’의 중요성에 대하여 말씀해주신 부분은 향후 야드에서 꿈을 펼칠 나와 더불어 조선공학도들에게 좋은 밑거름이 될 것입니다.
현재 환경문제가 대두 되면서 조선업에도 친환경에 대한 책임과 관심이 높아지고 있습니다. 이에 대해 취재하고자 삼성중공업 판교 R&D 센터를 방문했습니다. 먼저 코로나의 악재에도 대면 취재를 허락해주신 윤경태 파트장님께 감사의 말씀을 드립니다. 이번 주제를 통해 학부 수업에서 자세하게 배우지 못한 친환경에 관련한 조선업의 전반적 상황과 현재까지 이루어진 다양한 기술들을 알아볼 수 있었습니다. 이번 인터뷰를 통해 친환경에 대해 잘못 알고 있었던 내용들이 많은 것을 알 수 있었습니다. 인터뷰 중 특히 전기추진 선박은 항해 중에 연료전지에서 나오는 잉여 전력을 활용해서 충전을 하며 운항하는 점이 가장 기억에 남습니다. 인터뷰 내용뿐만 아니라 파트장님께서 조선업에 관련한 다양한 지식들을 공유해 주셔서 뜻깊은 시간이었습니다. 또한 마지막 말씀 중 조선소 현장에서는 답이 안 보이는 문제들을 풀기 위해 끈기 있는 자세로 기술 개발을 해 나가는 뚝심이 필요하다는 말씀이 크게 마음에 다가왔습니다. 대한조선학회 학생기자단을 통해 실제 현장에서 근무하시는 분들을 만나 현장의 소리를 듣는 값진 경험은 향후 조선인의 꿈을 키워 나가는 좋은 동기가 될 것입니다.