미래 해운

2024년 전 세계 운송 부문에서 나온 이산화탄소 배출량은 약 9 GtCO₂로, 추정 총량 41.6 GtCO₂(시멘트 탄산화 흡수원을 포함한 화석연료와 LULUCF - 토지 이용, 토지 이용 변화, 임업 - 에서 나온 총 인위적 CO₂ 배출량) 중 일부였다. 국제 및 국내 해운을 합친 해운 부문은 운송 부문 배출량의 10.67%를 차지했으며, 이는 전 세계 탄소 배출량의 2.31%에 해당했다.

이 수치는 최근 자료이고 각각의 비율이 IMO(국제해사기구) 같은 신뢰할 만한 출처와 대체로 맞아떨어져 선택됐다. 하지만 이 데이터의 정확성을 둘러싼 논의는 계속되고 있다. 전 세계 CO₂ 배출량에서 해운이 차지하는 비중을 추정하는 일은 생각보다 복잡하며, 수치를 어떻게 집계하느냐에 따라 결과가 달라질 수 있다.

첫째, 연구마다 CO₂만, 모든 온실가스, 또는 메탄과 아산화질소 같은 가스를 지구온난화 잠재력에 따라 반영한 이산화탄소 환산량(CO₂eq)을 보고한다. 이 지표들은 서로 바꿔 쓸 수도, 비교할 수도 없으며, 무엇을 쓰느냐에 따라 해운 배출량의 겉보기 비중이 크게 달라질 수 있다. 출처, 연구, 기관 보고서는 어떤 구체적 지표를 썼는지 분명히 밝히지 않는 경우가 많고, 뜻은 다른데 하나를 다른 하나처럼 쓰기도 한다(예: ‘CO₂eq’를 뜻하면서 ‘CO₂’라고 표기).

둘째, 전 세계 기준선의 선택도 중요하다: 어떤 비교는 에너지 관련 CO₂만을 기준으로 하는 반면, 다른 비교는 토지 이용, 토지 이용 변화, 임업(LULUCF)처럼 모든 인위적 배출원을 포함해 분모를 키우고 해운의 겉보기 비율을 낮춘다.

셋째, 국제 해운 자체도 추적하기 어렵다. 배출이 주로 국제 수역에서 발생하고, 데이터도 선박 활동을 직접 관측한 결과가 아니라 벙커 연료 판매량에서 나오는 경우가 많아 불확실성이 더해진다. 이런 방법론 차이 때문에 같은 기본 활동을 바탕으로 해도, 전 세계 배출량에서 해운이 차지하는 비중에 관한 발표 수치는 크게 달라질 수 있다.

클로드 프랑수아 도로테 후아, 주프루아 다방 후작 - 클로드 드 주프루아로도 알려진 인물 - 은 1776년에 최초의 증기선을 만들었습니다. 초기 실험은 실패했지만, 그는 1783년에 외륜선 ‘피로스카프’로 결국 성공했습니다. 그는 여러 해 동안 특허 보호를 받지 못했고, 이후 망명길에 올랐습니다. 미국 발명가 로버트 풀턴이 1807년 로버트 리빙스턴과 함께 최초의 상업용 증기선을 만들기까지, 존 피치와 윌리엄 시밍턴 같은 다른 이들도 여러 차례 증기선 시험 운항에 성공했습니다. 풀턴은 클로드의 공을 인정했지만, 그의 발명은 거의 알려지지 않았습니다 ^A.

출처에 따르면, 전 세계 해운에 쓰이는 총 3억 톤의 벙커 연료 중 약 75%가 중유(HFO)라면, HFO는 총 2억 2,500만 톤입니다. 나머지 25%가 해양 가스오일(MGO)과 해양 디젤오일(MDO)이라고 가정하면, 7,500만 톤입니다. 연료량을 배럴 수로 환산하는 계산기인 [17], HFO에는 6.350을 곱하고 MGO/MDO에는 7.460을 곱합니다. 따라서 HFO의 대략적인 배럴 수 = 2억 2,500만 x 6.350 = 1,428,750,000입니다.

MGO/MDO의 대략적인 배럴 수 = 7,500만 x 7.46 = 559,500,000.

총 배럴 수 = 1,988,250,000 = 약 20억 배럴입니다.

일반적인 배럴의 높이는 33-34인치 ^[18,19], 즉 약 850mm 또는 0.00085km입니다. 따라서 20억 x 0.00085km = 1,700,000km입니다.

달까지의 거리 = 384,400km ^[20,21,22].

1,700,000km / 384,400 = 지구에서 달까지 거리의 4.42배입니다.

과거 증기선은 보통 석탄을 태워 움직였다. 이 석탄은 벙커라고 불리는 공간에 보관됐고, 그래서 오늘날의 연료는 ‘벙커 연료’로 알려지게 됐다. 이후 벙커는 연료 탱크로 바뀌었지만, 연료 자체를 부르는 이름은 남아 있다. ‘벙커 연료’는 선박에 쓰이는 모든 종류의 연료를 뜻할 수 있으며, 특정 연료 하나만 가리키지는 않는다.

공기 윤활의 연료 소비와 배출량 감축 비율은 상황에 따라 달라지고 실험 조건도 바뀌기 때문에 출처마다 다릅니다. 공기 윤활에는 가능성이 있다는 증거가 있지만, 공급업체마다 제시하는 수치는 다릅니다. 예를 들면:

[44] 이 논문은 공기 윤활 시스템을 언급하며, 연료 소비를 최대 15% 줄일 수 있다고 봅니다. 이 수치는 현재 접근할 수 없는 Engng (1997)의 연구를 바탕으로 합니다.

[46] 이 출처는 공기 윤활 시스템이 항력을 줄여 연료 소비를 ‘최소 3%’ 줄일 수 있다고 설명합니다.

[50] 이 보고서는 여러 공기 윤활 시스템 사례를 제시하며, 각각이 달성한 항력 감소와 에너지 절감 효과를 자세히 설명합니다. 1999년의 초기 프로젝트인 “Project Energy-saving air-Lubrication Ships” (PELS)를 소개하는데, 이 프로젝트에서는 잔잔한 물에서 평균 3-10%의 에너지 절감 효과를 확인했습니다. 다양한 실험 조건에서 언급된 다른 시험의 에너지 절감 수치는 다음과 같았습니다 - 2%, 6%, ‘일부’, 1%, 평형수 상태에서 10% 및 만재 상태에서 5%, 고속에서 10%, 확정적인 결과 없음, 15%, 2% (다만 기포가 선체에 붙지 않아 -0.6%로 줄어듦), 10%, 5%, 4.5%, 그리고 4%. 실험 전체 범위와 확인된 수치의 맥락은 보고서 11쪽에 있습니다.

[51] 이 연구는 연료 소비와 배출량이 실험에서 최대 8% 감소한 것을 확인했습니다.

[52] 이 출처는 Silverstream Technologies가 설계한 공기 윤활 시스템을 다루며, 연료와 GHG 배출량을 5-10% 줄일 수 있다고 주장했습니다.

공기 윤활 시스템처럼, 연료 소비와 배출량 감축 수치에도 어느 정도 차이가 있습니다.

[53] 이 자료는 해운에서 규모의 경제를 활용하는 방식을 다룬 연구로, 전체 선단을 더 큰 선박으로 교체하면 배출량을 최대 30%까지 줄일 수 있다고 추정하며, 이 교체에는 25년이 걸릴 것으로 예상됩니다

[56] 이 자료는 머스크 라인의 새 18,000 TEU(20피트 컨테이너 환산 단위) 선박을 보도한 뉴스 사이트입니다. 머스크는 이 선박의 연료 소비 정보를 공개하지 않았지만, 10,000 및 16,000 TEU 선박의 정보는 이용 가능합니다. 따라서 이 새 선박은 13,100 TEU 선박보다 컨테이너당 연료 효율이 35% 더 높다고 보고, 소비량 정보를 추정했습니다. 이 정보는 Drewry Maritime Research의 보고서에서 소개됐지만, 이 보고서는 일반인이 쉽게 볼 수 없습니다.

[54] 이 논문은 연료 소비 데이터가 독점 정보라서 일반에 거의 공개되지 않는다고 설명합니다. 이 정보를 보도하는 자료는 매우 드물기 때문에, 실험 조건이 제각각일 수도 있는 정확히 검증된 데이터를 얻기는 엄청나게 어렵습니다.

이 자료들은 BAR Technologies의 ‘WindWings’를 다룹니다. 컨테이너선에 나중에 설치한 대형 돛입니다. 전통적인 배 돛과 달리 단단하며, 풍력 터빈과 같은 소재로 만듭니다. 항구에서는 접었다가 바다에 나가면 펼칠 수 있습니다. 이 돛은 수직 비행기 날개처럼 작동합니다. 3개의 요소를 써서 하나짜리 날개보다 더 큰 공기역학적 추진력을 만들며, 비행기를 띄우는 날개와 비슷한 원리로 배를 앞으로 밀어줍니다.

[66] 2024년에 발간된 보고서에 따르면 전 세계 화물 수송 능력의 36%가 화석연료 운송에 쓰입니다. 이는 “Clarksons WFR의 기존 및 발주된 액화가스 운반선과 유조선의 재화중량에, 기존 및 발주된 벌크선 재화중량의 추가 17%를 더해” 계산한 수치입니다. 이 17%는 “Clarksons Shipping Intelligence Network (SIN)의 벌크 무역 중 석탄 무역 비중(톤-마일 기준)”에 해당합니다. 이 정보의 원출처는 접근할 수 없었습니다. 이 수치들은 추정치입니다.

[67] 2019년 보고서는 전 세계 총 선적량을 보여주는 같은 데이터 출처를 사용해, 첫 번째 보고서의 결론을 반영합니다.

정정: 영상에서는 전체 해상 화물 운송의 40%를 전기화할 수 있다고 말하지만, 이 연구는 컨테이너선 운항, 특히 더 짧은 지역 내 노선을 다룬 것으로 - 전체 해상 화물 운송의 40%를 뜻하는 게 아닙니다.

LNG를 연료로 쓰는 엔진의 메탄 슬립을 줄이기 위해 여러 엔진 기술이 발전했고, 새 엔진 설계 덕분에 연소되지 않고 빠져나가는 메탄의 양도 줄었습니다. Low-Pressure Dual-Fuel (LPDF) 엔진 ^[84], High-Pressure Dual-Fuel (HPDF) 엔진 [84], 그리고 Four-Stroke Otto-Cycle 엔진 ^[83]에는 압력, 분사, ‘스킵 파이어링’, 운전 방식 변경 등 여러 핵심 기술 개선이 적용됐습니다 ^[83]. 그 결과 메탄 슬립은 크게 줄었지만, LNG를 사용할 때는 여전히 흔한 문제입니다.

수소로 만든 액체 암모니아와 메탄올 연료는 액체수소 연료보다 저장하기 쉽지만, 각각 중요한 단점이 있다 ^[114,115]. 가장 큰 점은 둘 다 기존 벙커유보다 부피당 에너지 밀도가 낮다는 것이다: 메탄올은 약 2.5배, 암모니아는 약 3배 더 많은 저장 공간이 필요하다. 둘 다 사람과 해양 생물에 매우 독성이 강해, 취급할 때 추가 안전 조치가 필요하다. 메탄올은 인화점이 낮아 매우 잘 타고, 암모니아를 태우면 아산화질소가 나올 수 있다. 마지막으로 이 두 연료의 공급량은 모두 매우 적어서, 해운업에 공급하고 다른 산업들이 탈탄소화를 시작하며 생기는 경쟁까지 고려하려면 대규모 생산이 필요하다. 하지만 실제 저장 측면에서는 필요한 극저온 용기 때문에 액체수소 연료가 이 둘보다 훨씬 더 저장하기 어렵다.