LNG 이중연료 선박, 발주 뉴스와 운항 현장은 다르다

최근 해운·조선 보도자료를 보면 LNG 이중연료 선박 인도, 부유식 저장·재기화 설비(FSRU) 착공, 선단 업그레이드 프로그램 발표가 이어진다. 1만 800 CEU급 이중연료 자동차운반선 인도, 첫 고용량 FSRU 강재 절단, 대형 선주와 정기선사의 기존 선박 개조 협력이 같은 달 안에 나온다. 기사는 이를 "친환경 선박 전환 가속"으로 정리한다. 현장에서 보면 이중연료 선박의 감축 효과는 발주 시점이 아니라 어떤 엔진을 골랐고, 어느 항로에서 어떤 연료를 실제로 태우느냐에서 갈린다.

배경: 왜 중요한가

해운 탈탄소는 규제가 끌고 간다. 국제해사기구(IMO)는 2023년부터 현존선 에너지효율지수(EEXI)와 탄소집약도지표(CII)를 적용했고, 2050년 전후 순배출 제로를 목표로 연료 기준과 배출 부담금을 묶은 프레임워크를 2025년에 논의했다. EU는 2025년부터 FuelEU Maritime으로 연료의 온실가스 집약도를 2020년 대비 2% 낮추도록 했고, 2030년에는 6%로 올라간다. 선주 입장에서 이 숫자는 환경 목표가 아니라 운항 가능 여부를 정하는 조건이다. CII 등급이 D·E로 떨어지면 시정 계획을 내야 하고, 용선 시장에서 그 배의 가격이 달라진다.

이 조건을 맞추는 선택지는 많지 않다. 암모니아·메탄올은 연료 공급망과 안전 기준이 아직 형성 중이고, 감속 운항은 선복량을 늘려야 하는 부담이 있다. LNG는 이미 벙커링 인프라가 있고 엔진이 검증돼 있어서 현실적인 첫 단계로 꼽힌다. 자동차운반선처럼 정해진 항로를 반복 운항하는 선종에서 LNG 이중연료 선택이 먼저 늘어난 이유다.

문제는 LNG가 '중간 해법'이라는 점이다. 중유 대비 연소 단계 CO2 감축은 통상 20%대 안팎으로 알려져 있고, 이는 IMO 최종 목표에 한참 못 미친다. 그래서 발주 뉴스보다 중요한 것은 그 배가 20년 수명 동안 규제 강화 곡선을 따라갈 수 있게 설계됐는지다.

핵심: 일반 기사가 놓치는 지점

기사는 "LNG 이중연료 선박 인도"까지만 쓴다. 현장에서 갈리는 지점은 두 가지다. 하나는 엔진 방식에 따라 실제 감축률이 크게 달라진다는 점, 다른 하나는 연료탱크와 벙커링이 화물 공간과 항로를 제약한다는 점이다.

세부 포인트 1: 메탄 슬립, 감축률은 엔진 사이클이 정한다

LNG의 주성분인 메탄은 CO2보다 온난화 효과가 훨씬 큰 기체다. 100년 기준 지구온난화지수는 CO2의 약 28배, 20년 기준으로는 80배 이상으로 통용된다. 연소되지 않은 메탄이 배기가스로 빠져나가는 현상이 메탄 슬립이고, 이 양이 LNG 이중연료의 실제 감축률을 결정한다.

저압 오토 사이클 엔진은 연료를 공기와 미리 섞어 압축한 뒤 점화한다. 구조가 단순하고 고압 연료 펌프가 필요 없어 초기 비용이 낮지만, 부분 부하에서 미연소 메탄이 남기 쉽다. 공개된 계측 자료에서 슬립이 연료 대비 1~3% 수준으로 보고된 사례가 많다. 고압 디젤 사이클 엔진은 압축된 공기에 가스를 고압으로 직접 분사해 확산 연소시키므로 슬립이 0.2~0.3% 수준으로 낮은 편이다. 대신 300bar급 고압 연료 공급 시스템과 파일럿 연료 비중 관리가 따라붙고, 질소산화물(NOx) 처리 장치가 추가로 필요할 수 있다.

같은 'LNG 이중연료'라도 저압 엔진에 슬립 2%를 대입하면 온실가스 기준 감축 효과가 CO2 감축분을 상당 부분 상쇄한다. FuelEU처럼 연료의 전주기 온실가스 집약도를 따지는 규제에서는 이 차이가 곧 부담금 차이다. 엔진 제조사들이 슬립 저감 기술을 경쟁적으로 내놓는 이유이고, 기존 선박 개조 프로그램에서 엔진 개량과 배기 후처리를 묶는 이유이기도 하다. 다만 슬립 수치는 부하 조건과 계측 방식에 따라 편차가 커서, 특정 선박의 실제 값은 공개된 자료로는 확인되지 않는다.

세부 포인트 2: 탱크가 화물을 먹고, 벙커링이 항로를 정한다

LNG는 영하 162℃에서 액화해 부피를 약 600분의 1로 줄인다. 이 온도를 견디려면 9% 니켈강이나 스테인리스, 알루미늄 합금 같은 저온 재료로 탱크를 만들어야 하고, 단열과 증발가스(BOG) 처리 설비가 따라온다. 같은 에너지를 싣는 데 중유보다 부피가 1.6~1.8배 필요하고, 탱크 주변 안전 이격까지 더하면 화물 공간 손실이 발생한다.

자동차운반선은 이 손실이 특히 아프다. 수익이 CEU, 즉 실을 수 있는 차량 대수로 정해지기 때문이다. 1만 800 CEU급 이중연료 선박이 나온 것은 탱크 배치를 화물 갑판 밖으로 빼는 설계와 원통형 C타입 탱크 채택으로 이 손실을 줄인 결과로 볼 수 있다. C타입 탱크는 압력 용기 형태라 BOG를 일정 시간 탱크 안에 가둘 수 있어 소형·중형 선박에 유리하지만, 대형화에는 한계가 있다.

벙커링은 더 현실적인 제약이다. LNG 연료를 채울 수 있는 항만은 늘고 있지만 여전히 주요 허브에 집중돼 있다. 정해진 항로를 도는 자동차운반선이나 정기선은 계획이 가능하지만, 부정기선은 연료 조달 자체가 불확실하다. FSRU와 소형 벙커링선이 늘어나는 배경이 여기 있다. FSRU는 육상 터미널 없이 LNG를 받아 기화해 공급할 수 있어 인프라가 없는 지역에도 연료를 댄다. 다만 FSRU 자체도 계류 조건과 해상 상태 제약이 있고, 용선료가 육상 터미널 대비 어떤지는 프로젝트마다 다르다.

기존 선박 개조는 이 두 제약이 겹치는 영역이다. 이미 화물 배치가 확정된 배에 탱크 공간을 새로 확보하려면 화물 손실이나 구조 개조를 감수해야 한다. 그래서 개조 프로그램은 엔진 교체보다 선형 개선, 프로펠러·구상선수 개조, 에너지 절감 장치 부착으로 CII를 맞추는 쪽이 많다. 개조 뉴스에 "이중연료 전환"이 아닌 "효율 향상"이라는 표현이 붙는 이유다.

그래서 뭘 봐야 하나

LNG 이중연료 발주량 자체보다 몇 가지를 나눠서 보는 편이 낫다.

첫째, 엔진 사양이다. 발주 공시에 고압 디젤 사이클인지, 저압 오토 사이클인지, 슬립 저감 기술이 붙었는지가 나오는지 확인할 만하다. 규제가 전주기 집약도로 옮겨갈수록 이 차이가 운항 비용 차이로 드러난다.

둘째, 선종별 인프라 정합성이다. 자동차운반선·컨테이너선처럼 정기 항로 선종은 벙커링 계획이 서고, 탱크 설계 노하우가 조선소 경쟁력이 된다. 저온 재료, 탱크 제작, BOG 처리 장비를 공급하는 기자재 업체의 수주 흐름도 같은 이유로 볼 만하다.

셋째, 부유식 인프라의 확장 속도다. FSRU, 파워십, 부유식 환적 설비는 육상 인프라 없이 에너지와 화물을 옮기는 공통점이 있다. 300MW급 파워십 4척이 국내 중형 조선소에서 강재 절단에 들어간 사례처럼, 대형 조선소 외 중형 야드의 일감으로 연결된다.

넷째, 규제 일정 자체의 불확실성이다. IMO 프레임워크의 발효 시점과 부담금 수준은 아직 확정 단계가 아니고, 이것이 늦어지면 LNG의 중간 해법 기간이 길어진다. 반대로 앞당겨지면 암모니아·메탄올 준비가 된 선박의 상대 가치가 오른다. 어느 쪽이든 단정하기 어렵다.

LNG 이중연료 선박은 탈탄소의 종착점이 아니라 현재 인프라로 규제를 맞출 수 있는 첫 단계다. 발주 뉴스 뒤에는 엔진 방식, 탱크 공간, 벙커링 항로라는 세 가지 제약이 있고, 감축 효과와 수익성은 거기서 결정된다. 뉴스가 늘어날수록 어떤 배인지 따져보는 눈이 더 필요하다.