KR은 선박용 연료 중 극저온(LNG, 수소) 단열소재의 열적 물성 특징에 대한 이해를 돕고자 ‘극저온 단열소재 열적 물성 선정 가이드 연구보고서’를 발간하였습니다.

최근 극저온 단열시스템에 대한 수요는 LNG에 그치지 않고 더 낮은 온도 영역으로 확대되고 있습니다. IMO는 금세기 말까지 해양에서의 탄소배출량 Zero를 목표로 2050년 발생하는 온실가스 배출량을 2008년 대비 50% 줄이겠다는 결의안을 채택하였으나, 보다 강화되는 온실가스 배출량 감축 목표인 100%로 높이겠다는 계획을 제80차 해양환경보호위원회(‘23.07.07)에서 발표했습니다.

목표치가 너무 높다는 우려도 있지만, 탄소배출량 Zero 목표를 금세기 말이 아닌 2050년으로 설정해야 한다는 유럽발 주장도 힘을 얻고 있으며, 장기적으로 수소나 암모니아 등 무탄소 연료를 선박에 이용하는 것으로 무게가 실리고 있습니다.

IMO의 온실가스 저감 장기 조치 후보군에 대체연료(무탄소 혹은 저탄소)의 개발 및 공급 추구라는 문구가 포함되어 있어 선박 연료 변화가 필연적일 것으로 예상되고 있습니다.

대체 연료로 거론되는 연료는 메탄올(Methanol), 수소(Hydrogen), 암모니아(Ammonia), 바이오연료(Biofuel) 등이 있으며, 극저온 단열재의 수요 및 적용 관점에서는 액화수소를 이용하는 방식을 고려해 보아야 합니다.

수소의 액화온도는 -253℃로, 이는 LNG와 비교했을 때 약 90℃ 정도 더 낮아 단열을 위한 고도의 단열 기술이 요구됩니다. 다만, 기체 상태 대비 부피가 약 800배 줄어들기 때문에 안정적 저장 기술을 확보하게 된다면 선박을 이용하여 해외에서 값싼 수소를 도입, 국내에서 활용이 가능하고 정부의 수소경제활성화 로드맵 이행도 가능합니다.

본 보고서는 현재 선박에서 적용되는 -163℃의 LNG용 단열시스템과 -253℃의 액화수소용 단열시스템에 대해 설명하고, 이들 시스템의 열전달 메커니즘 등 설계에 미치는 환경적 요인을 분석했습니다.

이를 통해 향후 독자들이 극저온 환경에서의 단열시스템을 설계하거나 신개념 단열시스템을 개발하는데 소재 선정 단계에서 활용할 수 있는 기술 가이드의 역할을 수행하고자 합니다. 최종적으로 선박에서 사용되는 단열 소재의 열적 물성을 선정하기위한 정보를 제공하며, 화물창이나 저장 탱크의 BOG 해석을 포함한 열 해석에 활용할 수 있는 정량적인 데이터베이스를 제공할 것입니다.

KR은 한국기계연구원, 부산대학교 및 서울과학기술대학교와 친환경 대체연료 초저온 소재 시험 평가 및 분석 인프라를 구축하고, 수소 환경 모사 시험(초저온, 수소 금속 침투)을 수행하였습니다.

해당 연구의 결과로써 본 연구보고서에서는 극저온 연료에 적용되는 소재에 대한 열적 물성 가이드라인을 정립하고, 적용 소재의 기준을 검토하였습니다.

KR은 앞으로도 내외부 고객 만족도 향상을 위하여 친환경선박(대체연료 등)과 관련한 지속적인 연구와 기술 문서 발간을 이어나갈 예정입니다.

문의 친환경기술팀 (krgst@krs.co.kr / 070-8799-8862)