제1회 해양수산 과학기술 혁신 포럼
제1회 해양수산 과학기술 혁신 포럼은 '북극항로 운항을 위한 친환경 선박 기술'을 주제로 진행되었으며, 기후 변화로 주목받는 북극항로 운항을 위한 극한 환경용 친환경 선박 기술과 쇄빙 기술의 융합 방안이 논의되었습니다. 해당 포럼의 주요 발표 내용은 다음과 같습니다.
1. 북극항로와 쇄빙선 관련 현안 (텍사스 A&M 대학교 김무현 교수)
- 북극항로의 중요성: 북극 지역에는 전 세계 오일과 가스의 약 30%를 비롯해 희토류 등 다양한 자원이 매장되어 있어 개발 잠재력이 큽니다. 또한 수에즈 운하를 거치지 않아 운항 일수를 최대 40% 단축할 수 있는 장점이 있습니다.
- 해빙 가속화와 기술 동향: 지구 온난화 관련 용어가 '기후 변화(Climate Change)'로 변화하는 추세 속에서도 북극의 해빙은 계속되어, 지난 10년간 북극항로 운항 횟수가 약 7배 증가했습니다. 빙황의 변화가 극심한 북극에서는 위성을 통해 얼음 상태를 모니터링하고 AI를 활용해 실시간으로 최적의 항로를 찾는 기술이 필수적입니다. 설계 단계에서는 물리적 빙해 수조(Ice Tank)를 이용한 검증과 시뮬레이션 연구가 중요하게 다뤄지고 있습니다.
2. 친환경 연료 선박 안전 연구 동향과 북극항로 시사점 (스트라스클라이드 대학교 양인준 박사)
- 유럽의 연구 및 실증 프로젝트: 수소, 암모니아 등 친환경 연료를 극지 환경에 적용하기 위한 다양한 프로젝트가 진행 중입니다. 멤브레인 타입의 액화수소 저장 시스템을 개발하는 SH2IPDRIVE 프로젝트, 수소 하이브리드 추진 시스템을 실선 규모로 통합 실증하는 sHYpS 프로젝트, 해운 산업의 탈탄소 기술 적용 로드맵을 제시하는 Fit for 55 프로젝트가 대표적입니다.
- 위험도 기반 설계(Risk-Based Design): 새로운 친환경 연료를 영하 50도에 이르는 극한의 극지 환경에 도입하려면, 기존의 단순 설계를 넘어 초기 설계 단계부터 포괄적인 위험도를 평가하고 안전성을 확보하는 위험도 기반 설계 프로세스가 필수입니다.
3. 북극항로 운항을 위한 기술적 경험과 차별화 전략 (한화오션 최중효 책임)
- 세계 최고 수준의 건조 실적: 한화오션은 세계 최초이자 최대 규모의 쇄빙 LNG 운반선인 '야말(Yamal) LNG 캐리어' 15척을 성공적으로 건조하였으며, 이 선박들은 1.5m 두께의 얼음을 깨며 전진할 수 있는 성능으로 각종 북극항로 횡단 신기록을 보유하고 있습니다.
- 특화된 선형 및 방한 기술: 일반 해역에서는 선수로, 결빙 해역에서는 선미로 얼음을 깨며 운항하는 양방향 운항(Double-acting) 선형 기술이 적용되었습니다. 또한, 엔진 열이나 밸러스트 수 등을 활용해 배에 얼음이 얼어붙는 것을 막고 녹이는 다양한 방한(Winterization) 기술이 적용되어 있습니다
- 차세대 쇄빙선 개발: 향후 액화천연가스(LNG)와 고망간강 탱크를 적용하고, 추후 암모니아 등 차세대 연료까지 적용할 수 있는 고효율 차세대 쇄빙 연구선 등을 지속적으로 개발하고 있습니다.
4. 종합 토론 주요 내용 (한국선급 장화섭 센터장 좌장)
- 쇄빙선의 경제성 한계 극복: 얼음이 어는 하절기 외의 짧은 운항 기간으로 인한 수익성 문제를 극복하려면, 탄소 규제 회피를 통한 비용 절감, 선사 간의 전략적 선단 운영, 그리고 AI와 자동화를 통한 최소 인력 운영 전략이 필요합니다.
- 얼음 충돌 위험 최소화: 깨진 얼음이 선체 측면이나 추진기(프로펠러)에 손상을 주지 않도록, 얼음을 밀어내는 형상의 쇄빙 선형 설계와 강건한 선체 구조 설계가 동시에 이루어져야 합니다.
- 실시간 탐지 인프라의 한계: 극지방은 극궤도 위성의 수가 적고 무선 라디오 통신에 의존하고 있어 실시간 얼음 탐지 알고리즘이나 디지털 트윈 적용에 제약이 있습니다. 이를 극복하려면 드론, 항공기, 위성 통신 등 데이터 인프라의 확충이 선행되어야 합니다.
- 친환경 기술과 쇄빙 성능이라는 두 가지 까다로운 조건을 동시에 충족하는 것은 매우 도전적인 과제이므로, 설계 초기 단계부터 통합적인 최적화 방안을 꾸준히 연구해야 합니다.
