‘무배출’ 연료도 생산과정 따져야…화석 기반은 기존 연료보다 불리

UST·KRISO, 국내 연안선박 5개 친환경 추진 방식 비교

부피·중량·전과정 배출·20년 생애주기비용 통합 평가

강희진 교수(왼쪽 교신저자, 지도교수)와 메이디슨(Maydison) UST 박사과정생(제1저자) ⓒUST

친환경 선박으로 전환할 때 수소·전기·암모니아 가운데 어느 하나가 모든 선박의 정답이 될 수 없다는 연구 결과가 나왔다. 선박 크기와 운항거리, 연료 탑재 공간, 생산 방식, 20년간 들어가는 비용에 따라 적합한 연료가 달라지는 것으로 분석됐다.

과학기술연합대학원대학교(UST)는 선박해양플랜트연구소(KRISO) 스쿨 선박해양공학 전공 강희진 교수와 메이디슨(Maydison) 박사과정생 연구팀이 친환경 선박 연료 선택을 위한 통합 평가 기준을 개발했다고 6일 밝혔다.

연구진은 국내 연안을 운항하는 차량 승하선 방식의 49m 로로선과 87m 카페리 등을 대상으로 순수 배터리 전기추진, 바이오디젤·배터리 하이브리드, 수소연료전지, 메탄올, 암모니아 추진 방식을 비교했다.

평가 기준에는 실제 선박 내부에 설비와 연료를 탑재할 수 있는지를 판단하는 부피·중량 평가가 포함됐다. 연료 생산부터 운항까지 발생하는 온실가스와 초기 투자비, 연료비, 유지관리비, 탄소규제 비용도 함께 계산했다.

경제성은 미래 연료가격과 탄소규제 등을 고려해 선박을 20년간 운항하는 3가지 시나리오로 분석했다. 연료 사용 단계의 배출량만 비교하던 기존 방식에 실제 적용 가능성과 장기 비용을 더한 것이다.

분석 결과 전기추진은 운항 항로와 충전 인프라가 갖춰진 선박에서 유효한 대안으로 평가됐다. 바이오디젤·배터리 하이브리드 방식도 기존 선박을 전환할 때 적용할 수 있는 방안으로 제시됐다.

재생에너지로 생산한 수소와 암모니아는 연료 생산부터 운항까지의 온실가스 배출량이 낮았다. 특히 재생에너지 기반 암모니아는 연구에서 설정한 선박·운항 조건과 미래 연료가격·탄소규제 시나리오에서 탑재 가능성, 배출 저감, 장기 비용의 균형이 상대적으로 양호했다.

화석연료를 이용해 생산한 일부 대체연료는 생산 과정에서 많은 온실가스가 발생해 기존 선박연료보다 불리할 가능성도 나타났다. 배출가스가 적은 연료라도 생산 과정까지 살펴야 실제 감축 효과를 판단할 수 있다는 의미다.

연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 클리너 프로덕션(Journal of Cleaner Production)’ 8월호에 게재됐다.

강희진 지도교수는 “이번 연구는 특정 연료가 모든 선박 연료로서 정답이 아니라, 선박의 크기와 운항거리, 탑재공간, 연료 생산방식과 미래 비용에 따라 전기, 하이브리드, 수소, 메탄올과 암모니아가 서로 다른 역할을 할 수 있음을 과학적으로 입증한 성과로, 향후 관련 산업에 유의미한 참고가 될 것”이라고 말했다.