LNG 추진선과 암모니아 추진선의 기술 비교와 시장 동향

전 세계적으로 강화되는 친환경 정책에 따라 친환경 선박이 조선산업의 핵심 화두로 부상하고 있습니다. 특히, LNG 추진선과 암모니아 추진선은 탄소중립 실현을 위한 두 축으로 주목받고 있습니다. 이번 글에서는 두 추진선의 기술적 차이와 시장 동향을 심층적으로 살펴보겠습니다.

LNG 추진선의 기술과 장점

LNG 추진선은 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용합니다. LNG는 기존 벙커유 대비 이산화탄소 배출량을 20% 이상 줄이며, 황산화물과 질소산화물 배출도 현저히 감소시킵니다.

• 장점: 기술 성숙도와 인프라가 이미 구축되어 있어 상용화가 용이
• 단점: 메탄슬립(Methane slip) 문제로 온실가스 배출이 완전히 ‘제로’는 아님

LNG 추진선 기술

• 정의: LNG 추진선은 액화 천연 가스(LNG)와 벙커 연료를 모두 사용하여 화학 에너지를 기계 에너지로 변환하는 이중 연료 엔진을 사용한다.
• 기술적 특징:
  • 연료: LNG는 주로 메탄으로 구성되어 기존 연료보다 깨끗하게 연소된다.
  • 저장: LNG는 액체 상태로 저장되며, 보일 오프 가스는 이중 연료 엔진으로 보내 연소시킨다.
  • 엔진 유형:
    • 증기 터빈 시스템: 증기 플랜트에서 BOG(Boil-Off Gas)를 사용하여 보일러를 가동하고 증기를 생산한다. 이 증기가 터빈을 구동하여 선박을 추진한다.
    • 이중 연료 해양 디젤 엔진: MAN B&W ME-GI 엔진은 천연 가스를 95%까지 사용하고, 최소 5%의 HFO(Heavy Fuel Oil)를 점화유로 사용한다.
  • 연료 효율: 암모니아보다 에너지 효율이 높다.
  • 배출 가스 저감:
    • 황산화물(SOx) 거의 100% 저감
    • 질소산화물(NOx) 약 85% 저감
    • 이산화탄소(CO2) 20~30% 저감 (중유 대비)
  • 안전 고려 사항: 메탄 슬립(methane slip)을 제어하는 것이 중요하며, LNG를 극저온에서 저장하는 데 관련된 구조적 취성 및 인적 상해 가능성에 유의해야 한다.
• 탱크 유형:
  • Moss type: 구형 탱크를 사용한다.
  • Membrane type: 직사각형 탱크와 스테인리스 스틸 멤브레인을 사용하며, 동일한 LNG 연료량에 대해 Moss type보다 작은 크기를 갖는다.
• 장점:
  • 상대적으로 안정적인 공급과 예측 가능한 가격.
  • 기존 인프라 활용 용이.
• 단점:
  • 메탄 슬립으로 인한 환경 문제.
  • 높은 초기 투자 비용.

 

암모니아 추진선의 기술과 장점

암모니아 추진선은 암모니아를 연료로 활용하며, 연소 시 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는 것이 큰 강점입니다. 또한, 암모니아는 수소와 결합해 생산되며, 그린 암모니아가 확대될 경우 완전한 탄소중립이 가능합니다.

• 장점: CO₂ 배출 제로 달성 가능
• 단점: 부식성·독성 문제로 엔진 및 연료공급시스템의 기술개발이 필수

암모니아 추진선 기술

• 정의: 암모니아를 주 연료로 사용하는 선박으로, 연소 시 이산화탄소 배출이 없는 것이 특징이다.
• 기술적 특징:
  • 연료: 암모니아(NH3)는 질소와 수소의 화합물로, 연소 시 이산화탄소(CO2) 배출이 없다.
  • 안전: 암모니아는 독성이 있어 누출 방지 및 안전 설비가 필요하며, 스크러버, 물 분무 장치, 워터 씰 탱크 등의 안전 설비가 추가된다.
  • 연료 효율: 암모니아는 중유, 디젤, LNG보다 에너지 밀도가 낮아 더 많은 연료를 사용해야 하므로 연료 탱크가 커질 수밖에 없다.
  • 배출 가스 저감: 이산화탄소(CO2)와 황산화물(SOx) 배출이 거의 없으나, 연소 시 질소산화물(NOx)이 발생하므로 저감 장치가 필요하다. 아산화질소(N2O) 배출 가능성도 고려해야 한다.
• 암모니아 연료 공급 장치: 가스 탐지기, 비상 정지 장치, 암모니아 가스 저감 장치와 같은 안전 설비 포함하여 개발되고 있다. LPG 연료 공급 장치와 유사하여 적용에 큰 어려움은 없을 것으로 예상된다.
• 장점:
  • 무탄소 연료: 연소 시 CO2를 배출하지 않아 탄소 중립 목표에 부합한다.
  • 상대적 용이한 저장 및 운송: 수소에 비해 저장 및 운송이 용이하다.
• 단점:
  • 독성: 암모니아는 독성이 강해 누출 시 인체에 치명적일 수 있다.
  • 낮은 에너지 밀도: 동일한 에너지를 얻기 위해 더 많은 연료가 필요하며, 이는 연료 탱크 크기 증가로 이어진다.
  • 높은 질소산화물(NOx) 배출: 연소 시 질소산화물 배출량이 많아 이를 줄이기 위한 추가 기술이 필요하다.
  • 높은 초기 비용: 안전 설비 추가로 인해 초기 건조 비용이 높을 수 있다.
• 기술 개발 현황:
  • 2025년 원양 선박용 주추진 엔진 개발 완료 목표.
  • 암모니아 연료 공급 장치 개발 중.
  • 한국선급(KR) 그린쉽 기자재 시험·인증센터에서 시험 운영 계

종합 비교

 

시장 동향과 수주 현황

2025년 기준, 글로벌 선사들은 IMO(국제해사기구) 규제에 대응하기 위해 LNG 추진선과 암모니아 추진선 발주를 확대하고 있습니다. 특히:

• 현대중공업과 삼성중공업은 LNG 추진선 분야에서 세계 시장 점유율을 지속적으로 확대 중
• 암모니아 추진선은 아직 초기 단계지만, 2030년까지 상용화 목표로 기술개발과 시범사업이 활발히 진행 중

2024년 글로벌 친환경 선박 시장 규모는 약 180억 달러로 추산되며, 향후 10년간 연평균 10% 이상의 성장세가 예상됩니다. 이는 LNG와 암모니아 추진선 수요 확대가 견인하고 있습니다.

마무리

LNG 추진선은 당장 상용화가 가능한 솔루션으로 자리 잡았고, 암모니아 추진선은 완전한 탈탄소화를 위한 미래형 기술로 주목받고 있습니다. 국내 조선업계는 이러한 트렌드를 반영해, 기술개발과 시장 확대에 적극적으로 나서고 있습니다.

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