한화 vs. 현대 ... 푸른 바다 만드는 ‘친환경 선박’ 개발 경쟁
[더스탁=고명식 기자] 국제해사기구(IMO)가 황산화물, 질소산화물 등 해양환경규제를 강화하면서 친환경 선박 개발이 활기를 띄고 있다. 우리 정부는 2030년까지 관공선 388 척, 민간선박 140 척 등 총 528 척을 친환경 선박으로 교체할 계획이다. 이와 함께, 한화그룹과 현대중공업그룹의 친환경 선박 개발 열기가 뜨겁다.
한국과학기술정보연구원(KISTI) 이정구 책임 연구원은 "기존의 디젤 구동 추진 선박이 황 함량이 높은 연료를 사용해 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 일산화탄소 등을 많이 배출하기 때문에 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)가 이러한 환경문제를 해결하기 위해 2020년부터 황 배출 규제를 적용했다. 따라서 선박 사용 연료를 저유황으로 전환해 황 함량을 80%까지 줄여야 하는 선주와 선박 운영자가 기존 디젤 선박의 동력원 변화를 모색하면서 친환경 선박 시장이 급속히 커지고 있다"고 밝혔다.
친환경 선박은 “친환경 에너지 또는 연료를 동력원으로 사용하거나, 해양오염 저감기술, 선박 에너지효율 향상기술을 탑재한 선박”을 의미한다고 이 연구원은 덧붙였다.
# 선박용 ESS 선미 잡은 한화 = 한화에어로스페이스(012450)와 한화오션은 공동으로 선박용 에너지저장시스템(ESS)을 개발했다. 양사가 개발한 메가와트시급(MWh) ESS는 LNG 운반선이나 컨테이너선 등 대형 선박에 적용할 수 있다는 설명이다.
한화측이 이번에 개발한 선박용 ESS에는 리튬이온 배터리 기반의 ESS는 제어 시스템을 하나로 묶어 ESS 크기를 최소화할 수 있는 ‘컨테이너 타입 패키징 기술’과 ESS의 화재를 즉시 감지하고 신속하게 진화하는 ‘자동소화’ 기술이 적용됐다. 기존 내연기관과 ESS를 연동한 하이브리드 동력 시스템을 선박에 적용하면 운항 연료 절감과 오염 물질 배출도 줄일 수 있다고 회사측은 밝혔다.
한화에어로스페이스는 관공선 등 중소형 선박에 공급한 에너지저장시스템(ESS: Energy Storage System)의 안정적인 기술력을 바탕으로 친환경 선박 분야에서 한화오션과 시너지를 극대화하겠다는 방침이다.
특히 한화디펜스는 MWh급 선박에 탑재되는 고안정성 ESS의 100% 국내 개발을 목표로 중대형 선박용(1 MWh급)과 소형선박용(200 ㎾h급)에 탑재되는 ESS 개발을 본격화하고 있다. 또한 해군 차세대 중형 잠수함용 리튬 부합성이 높은 영역 위주로 기술개발 및 상용화를 추진 중이다.
글로벌 시장 조사기업 마켓앤드마켓(MarketsandMarkets)에 따르면 전 세계 선박용 ESS 시장은 2021년 약 21억달러(약 3조원)에서 2030년 약 76억달러(약 10조원)로 연평균 15.5%의 성장이 예상된다. 한화에어로스페이스는 관공선, 중소형 민간 선박 등에 ESS를 공급한 경험 및 전문성을 바탕으로 친환경 선박 등 새로운 형태의 모빌리티(이동수단) 동력체계 시장에 뛰어들겠다는 것이다. 한화오션과도 사업 시너지를 발휘해 친환경 선박 분야 밸류체인 구축에 속도를 낸다는 계획이다.
# HD현대중공업, 전기동력과 수소연료 '투톱' = 현대중공업그룹은 지난해 11월 독자 기술로 개발한 선박용 전기추진 솔루션을 국내 최초로 상용화했다. 친환경-고성능 전기추진솔루션(Hi-EPS)을 탑재한 스마트선박을 건조하면서 명명식도 가졌다.
현대 측의 전기추진선에는 직류(DC Grid) 기반의 LNG 이중연료(DF)엔진과 에너지저장시스템(ESS)을 바탕으로 엔진 가변속 제어 및 에너지 최적 제어시스템(HiCONIS-PEMS) 등 저탄소, 고효율 기술이 적용됐다. 이에 따라 기존 선박용 디젤 엔진보다 운항 중 이산화탄소(CO2) 배출량을 40%가량 저감하고, 최적의 엔진 제어로 연료 효율을 6% 개선했다. 회사 측에 따르면 이산화탄소 저감량은 자동차 100대의 배출량에 달하는 수치다. 이 같은 성과로 'CES 2023 혁신상'도 수상했다.
전기추진솔루션이 탑재된 ‘ICT융합 전기추진 스마트선박’은 최대 선속 16노트(29.6km/h)로 운항이 가능한 2,700톤급 선박이다. 울산시는 시운전을 마치고 2023년부터 본격적으로 기자재 실증 테스트와 교육, 관광 목적 등으로 운영할 계획이다.
글로벌 리서치 기업 스트레이츠 리서치(Straits Research)에 따르면 지난해 49억불 규모였던 글로벌 전기추진선 시장은 연평균 11.24%씩 성장해 2030년 127억 8,000만불 규모에 이를 것으로 전망된다.
HD현대중공업과 한국조선해양은 국내 처음으로 LNG-수소 ‘혼소(混燒)엔진’ 개발에도 성공했다. HD현대중공업(329180)은 한국조선해양의 100% 자회사다. 지난해 12월 양사는 ‘1.5MW급 LNG·수소 혼소 힘센(HiMSEN)엔진’에 대한 성능 검증을 완료했다. LNG·수소 혼소엔진은 디젤연료와 LNG·수소 혼합 연료를 선택적으로 사용해 황산화물과 질소산화물, 이산화탄소, 미세먼지 등의 각종 유해 배기가스 배출량을 크게 줄인 친환경 엔진으로, 수소엔진의 첫 단계라고 할 수 있다. 회사측은 올해 수소 비중을 높인 혼소엔진 개발을 완료하고, 2025년에는 완전한 수소엔진을 개발해 육해상 수소 생태계 구축에 진입한다는 계획이다.
선박용 연료전지 개발에도 진심이다. 한국조선해양은 지난해 10월 글로벌 에너지기업 쉘(Shell) 그리고 두산퓨얼셀과 '선박용 연료전지 실증을 위한 컨소시엄을 구성하고 대형선박용 연료전지 실증사업을 시작했다. 올해 1월에는 독일 브라운호퍼, 에스토니아에 엘코젠 등과 고체산화물연료전지(SOFC) 및 수전해 시스템 개발을 위한 협약을 체결했다. 호퍼브라운은 독일 전역에 72개의 연구소를 두고 있는 유럽 최대 응용 연구개발 기관이다. 고체산화물연료전지 및 수전해기술 분야에서 세계적인 기술력을 보유하고 있다. 2001년 설립된 엘코젠은 고체산화물연료전지의 핵심부품인 셀과, 셀의 집합체인 스택을 제조하는 글로벌 강소기업이다.