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2019년 8월호

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우리나라가 LNG 운반선을 독점적으로 수주하는 비결은 무엇인가?

우한영 부산대학교 교수

2019-07-23 11:31:34

  최근 친환경 연료로서 각광을 받고 있는 LNG 에너지 사용 증가로 인해 매우 비싼 고부가가치 선박인 LNG 운반선(척당 2,200억원)이 많이 발주되고 있다. 현대중공업, 대우조선해양 및 삼성중공업 등 우리나라 빅3 조선소는 최고의 설계 및 건조 기술 보유를 바탕으로 전 세계에서 발주되는 LNG 운반선에서 대해 다른 나라 조선소들이 따라오지 못하는 압도적인 수주 실적을 달성하고 있다.

 

   2018년에 전 세계에서 총 70(15.4조원)LNG 운반선이 발주되었는데 이중 66(94%)을 우리나라가 수주하였고 201916월에 24척이 발주되었는데 21(88%)을 수주하였다. 앞으로도 매년 60척 수준으로 발주될 것인데 우리나라에서 거의 대부분을 수주할 것으로 전망된다. 이러한 실적을 달성하게 하는 원천 경쟁력이 바로 LNG 화물창 기술이며 이의 종류 및 향후 기술 발전 방향에 대해 소개한다.

 

 

 

그림1. LNG 운반선(현대중공업)​

 

 

  LNG 운반선은 163°C에 이르는 초저온 LNG 액체를 선박 화물창에 넣어 운송한다. 기체 상태로는 부피가 너무 커 1/600로 축소되는 초저온 액체 상태로 운송하는 것이다. 따라서 LNG 액체가 저장되는 화물창 기술이 매우 중요한데 초저온, 온도차에 의한 신축 및 열응력에 견디는 방열구조로 설계된다.

 

   이러한 화물창은 구조 및 내부 단열재의 종류에 따라 멤브레인 방식과 독립방식으로 구분된다. 멤브레인 방식은 프랑스 GTT사가 개발 Mark III NO.96 방식이 있으며 한국가스공사와 우리나라 조선소에서 공동 개발한 KC-1 방식도 있다. 독립 방식은 노르웨이 Moss Rogenberg사의 MOSS 방식과 일본의 IHI가 개발한 SPB 방식이 있다.

 

   LNG 운반선의 수주에 가장 큰 영향을 미치는 것이 화물창 기술이며 크게 3가지 경쟁력 요소를 가지고 있다. 첫째는 단열재 성능으로 LNG 액체가 자연적으로 하루에 기화되는 비율로 비교한다, 둘째는 적재량으로 동일 크기의 선박에서 화물창의 종류에 따라 LNG 액체를 실을 수 있는 양으로 비교한다, 셋째는 제조원가로 화물창을 제작하고 선박에 설치하는 비용으로 비교한다. 이러한 3가지 항목을 분석하여 화물창 종류별로 종합 경쟁력을 산출한다.

 

   LNG 화물창에서 종합 경쟁력이 가장 우수하여 우리나라 조선소에서 적용하고 있는 것이 멤브레인 방식이다. 독립 방식보다 단열성능. 적재량, 제조원가 등에서 모두 차별적인 우수한 성능을 보이고 있다. 멤브레인 방식의 화물창은 설치 과정에서 정교하면서도 고도의 품질이 필수적으로 요구되고 있는데 우리나라 조선소들은 탁월한 건조 기술력을 보유하고 있으며 화물창에 소요되는 단열재 및 관련 자재 공급 업체들도 독보적인 우수한 생산 기술력을 소유하고 있으므로 인하여 우리나라가 LNG 선박을 독점적으로 수주하는 원천이 되고 있다.

 

  ​반면, 일본 조선소는 경쟁력이 떨어지는 독립 방식을 주로 적용하고 있으며 멤브레인 화물창의 경우 건조 기술력이 충분치 못하고 화물창 관련 자재 공급 업체가 일본 내에서는 전무하여 한국에서 모두 수입하는 실정이여서 수주를 거의 못하고 있다. 중국 조선소는 멤브레인 방식을 적용하고 있으나 화물창에 대한 정밀 제작 및 설치 기술이 따라오지 못하여 수주를 못하고 있다.

 

 

표1. 화물창 종류별 종합 경쟁력 비교(◎우수, ○보통, △미흡)

 

  멤브레인 방식 중에서 현대중공업과 삼성중공업은 MARK III, 대우조선해양은 No.96 방식을 사용하고 있다. 단열 성능 지표인 하루 기화비율 0.15%를 달성하는데 필요한 단열재 두께는 MARK III 270mm, NO.96530mm이다. 두께가 적은 MARK IIINO.96에 비해 동일 크기의 선박에서 더 많은 LNG 액체를 실을 수 있다는 장점이 있다. 반면, NO.96은 화물창 제작과 설치 작업이 용이하여 제조원가가 저렴한 장점이 있다. MARK IIINO.96 방식의 종합 경쟁력은 비슷한 수준이다.

 

   KC-1은 우리나라에서 독자적으로 개발된 기술이며 하루 기화비율 0.12%를 달성에 필요한 단열재 두께가 270mm일 정도로 단열성능이 우수하고 제조원가도 저렴한 장점이 있는 경쟁력이 있는 방식이다. 그러나 최근 삼성중공업에서 KC-1 방식으로 2척을 건조하였는데 화물창의 기술적인 문제 발생으로 운항이 중단되고 있다. 이는 LNG 액체 화물창 개발의 기술자립이 매우 어려운 길이라는 것을 보여주고 있다.

 

 

그림2. MARK III 방식 화물창(삼성중공업)

 

그림3. MARK III 방식 화물창 단면

 

 

  독립 방식의 화물창은 일본 조선소 및 현대중공업에서도 적용하고 있으며 멤브레인 방식에 비해 경쟁력이 떨어져 현재는 제한적으로 건조되고 있다. MOSS1973년에 처음 건조된 이래 일본 조선소와 현대중공업에 의해 많이 건조되었다. 하루 기화비율이 0.15%인 경우 단열재 두께는 250mm로 경쟁력이 있으나 화물창 형상이 동그란 구형으로 멤브레인 방식에 비해 LNG 액체가 상당히 적게 실리고 제조원가도 높다는 단점이 있다. SPB 방식은 1985년 일본 IHI에서 독자개발 되었고 19932, 20015년 이후 4척이 일본 조선소에서 건조되었으나 제조원가가 높아서 더 이상 수주가 되고 있지 않다

 

 

그림4. MOSS(위)와 멤브레인(아래) 방식 화물창 형상 비교(삼성중공업)

 

 

 

  최근의 LNG 운반선의 화물창에 대한 기술발전 방향은 LNG 액체의 기화를 최대한 낮추기 위하여 단열 성능을 향상시키는 방향으로 가고 있다. MARKIII에서는 단열재 두께를 270mm에서 400mm로 증가시키면서 하루 기화비율을 0.15%에서 0.085% 수준까지 낮추는 설계 기술을 개발하여 적용하였다. 현재는 480mm까지 두께를 증가시켜 하루 기화비율을 0.07%까지 낮추는 기술이 개발되어 현대 및 삼성 조선소에서 건조 적용 중에 있다.

 

NO.96에서는 530mm에 달하는 단열재 두께 변경 대신에 단열재 재질을 펄라이트에서 폴리우레탄폼으로 변경하여 하루 기화비율 0.15%에서 0.11%로 낮추는 설계 기술을 개발하여 적용하고 있다.

 

   LNG 운반선의 화물창 기술 변화에 맞추어서 우리나라의 빅3 조선소와 기자재 공급업체에서 더욱 더 우수한 설계 및 건조 기술을 지속적으로 개발할 것이다. 이러한 노력을 바탕으로 LNG 운반선에서 세계 최고가 계속 유지되기를 기대해 본다.

 

 

 

 

 

우한영

부산대학교 교수