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문제 정의
- 본 연구에서는 국내의 선박등록 검사기관에 등록된 일반 선박을 대상으로 관련 DB자료중 필요한 정보를 활용하고, 활동자료를 조사하여 Tier3 수준의 온실가스 배출량을 산정하고 Tier1 산정방법에 의한 배출량과 비교분석해 보고자 하였다.
제안 방법
- 따라서 활동자료 조사 및 추후 선종별 온실가스 배출량을 검토하기 위해 대표적인 선종별로의 분류가 필요하였다. 국토해양부의 선박분류 이외에 좀 더 상세히 구분하기 위해 선박등록 검사기관의 선박DB를 고려하여 여객선, 화물선, 유조선, 컨테이너선, 목적선, 가스선 등 13종으로 구분하였으며, 이를 Table 1에 나타내었다.
- 선박등록 검사기관 중 선박안전기술공단에 등록된 선박의 대부분은 연안선임을 고려하여 내항으로 구분하였다. 그리고, 한국선급에 등록된 선박은 내외항이 함께 등록되어 있기 때문에 주로 외항선박만을 관리하는 한국선주협회에 등록된 선박을 조사하여 외항선박으로 구분하였고, 한국선주협회에 등록되지 않은 선박은 내항으로 구분하였다. 이렇게 구분된 결과를 Table 2에 나타내었으며, 내항 1,304척, 외항 1,223척으로 확인되었다.
- 따라서 본 연구에서 보조엔진은 365일 가동하는 것을 고려하여 365일(8,760시간)로 평균 50% 부하율로 산정하였다. 이처럼 부하율 및 운항시간 등은 배출량에 밀접한 영향이 있으므로, 이에 대한 세밀한 조사와 검토가 필요할 것으로 판단되었다.
- 또한, 실제 운항자료인 운항시간의 경우에는 각 선종별/톤 급별/내외항별 등을 고려하여 총 120척을 직접 조사하여 자료를 반영하였고, 조사되지 않은 선박에 대해서는 조사된 자료를 분석하고 내외항별/선종별을 고려하여 평균값을 적용하였다. 그러나, 대부분의 선박회사들이 운항시간을 정박을 하지 않은 시간으로 정의하고 있어 정박/접안 등의 시간을 운항시간으로 정리하는 경우가 대부분이었으며, 소형 선박회사의 경우에는 이 조차도 정리하지 않고 있는 경우가 많아 조사에 어려움이 많았다.
- 따라서 본 연구에서는 1996 GL을 사용하여 산정하였다(Table 7). 발열량의 경우는 총발열량과 순발열량이 있지만 이산화탄소 배출량 산정 시 순발열량을 사용하도록 IPCC에서 권고하고 있으므로 순발열량을 사용하였으며, CO2, CH4, N2O 등의 각 온실가스별 배출량 산정 후 지구온난화지수(GWP : Global Warming Potential) 등을 고려하여 전체 온실가스 배출량을 산정하였다.22,23)
- 본 연구는 두 가지 방법으로 산정한 배출량 결과를 비교 분석하였다. 연료소비량을 고려한 배출량(Tier1)은 내국적내항과 내국적외항, 그리고 국제벙커링에 따른 배출량으로 산정이 가능하며, 활동자료에 의한 배출량(Tier3)은 선종별로 내외항별로 구분하여 산정할 수 있었다.
- 본 연구에서는 국내의 선박등록 검사기관(한국선급과 선박안전기술공단)에 등록된 일반선박을 대상으로 온실가스 배출량 산정을 수행하였다. 국토해양부 통계에 의하면, 일반 선박의 등록대수는 약 8,000여 척으로 조사되었으며, 그 종류는 여객선, 유조선, 화물선, 예선(예인선), 부선, 기타선 등으로 구분되고 있다.
- 본 연구에서는 선박의 엔진출력(kw), 연료소모율 등과 같은 자료, 운항 시 운항시간, 엔진부하율과 같은 운항특성 등을 조사하여 배출량을 산정하였다.
대상 데이터
- 선박의 엔진출력은 선박엔진의 용량을 나타내는 수치로 이 수치가 클수록 연료소모량에도 많은 영향을 미치며, SFOC는 엔진출력 운항시간당 소모되는 연료량을 나타내는 수치로 엔진모델별로 부하율에 따라 SFOC 값이 규정되어 있다. 엔진출력 자료는 선박등록 검사기관에 거의 100% 입력되어 있는 자료를 이용하였다. 그러나, SFOC의 경우에는 선박등록 검사기관의 DB자료에 약 40% 정도만 입력되어 있었으며, 그 외의 경우에는 직접조사에 한계가 있어 IMO의 보고서에 의한 자료를 활용하여 반영하였다.
이론/모형
- 이런 권고에 따라 등록된 일반선박의 내항과 외항을 구분할 필요가 있으나, 현재 선박등록 검사기관에서는 내항과 외항의 구분된 자료가 없고 이를 구분할 방법 또한 명확히 규정되어 있지 않은 실정이다. 따라서 내외항을 구분하기 위해 선박등록검사기관과 이 등록선박을 기준으로 한국선주협회18) 자료에 의한 가입여부 등을 활용하는 방법으로 내외항 구분을 진행하였다. 선박등록 검사기관 중 선박안전기술공단에 등록된 선박의 대부분은 연안선임을 고려하여 내항으로 구분하였다.
- 이중 내항과 외항에 따른 연료소비량을 구분하기 위해 각 항목별 상세한 설명이 있는 PEDSIS(한국석유공사 국내석유정보시스템) 분류코드를 이용하였으며,20) 연료수급통계를 이용한 온실가스 배출량 산정은 식 (1)과 같은 방법으로 산정하였다.
성능/효과
- 1) 석유수급통계연보 자료를 활용한 온실가스 총배출량 산정 결과(Tier1)는 2009년도 기준으로 총 28,273천톤 CO2eq 으로써 국제벙커링이 약 18,313천톤 CO2eq, 내국적외항 7,504천톤 CO2eq, 내국적내항이 2,456천톤 CO2eq로 나타났다. 그리고 활동자료 조사에 의한 온실가스 총배출량의 산정결과(Tier3)는 2009년도 기준으로 총 30,810천톤 CO2eq로 나타났으며, 이 중 약 27,652천톤 CO2eq이 외항선박, 약 3,158천톤 CO2eq이 내항선박에서 배출되는 것으로 나타났다.
- 2) Tier1과 Tier3 방법에 의한 온실가스 배출량 산정결과, 내항의 경우 Tier1 방법에 의한 배출량 2,456천톤 CO2eq에 비해 약 28.6% 정도 더 많게 산정되었으며, 외항의 경우에는 Tier1 방법에 의한 배출량 25,817천톤 CO2eq에 비해 약 7.1% 정도 더 많게 산정되었다. 전체 발생량 기준으로는 Tier1에 비해 Tier3에 의한 배출량이 약 9%정도 많은 것으로 나타났다.
- 3) 선박은 고정된 위치에 있지도 않고 항구를 벗어나면 항로는 있으나, 자동차처럼 고정된 도로를 운항하지 않는 특성 때문에 온실가스 배출량을 정확하게 정량화하는 것이 기술적으로 쉽지 않다. 특히, 선박의 경우는 도로수송 분야와는 달리 선박의 크기, 항로, 운반화물, 운반화물량, 선박회사의 시책, 항해구역, 날씨, 운항조건, 엔진부하율 등의 많은 영향인자에 따라 온실가스 배출특성이 다르게 나타날 것으로 사료된다.
- 그리고 활동자료 조사에 의한 온실가스 총배출량의 산정결과(Tier3)는 2009년도 기준으로 총 30,810천톤 CO2eq로 나타났으며, 이 중 약 27,652천톤 CO2eq이 외항선박, 약 3,158천톤 CO2eq이 내항선박에서 배출되는 것으로 나타났다. 내항선박의 경우에는 여객선, 산적화물선, 유조선, 일반화물선, 목적선 등에서 많이 배출되고 있으며, 외항선박의 경우에는 컨테이너선, 산적화물선, 석유케미칼선, 유조선, 로로선 등에서 많이 배출되고 있는 것으로 나타났다.
- 둘째, 메인엔진의 경우에는 운항시 부하율이 약 70%로 조사되었는데, 접안시 부하율은 운항시 부하율보다 낮을 것으로 판단되지만 접안시간을 예측할 수 없어 모두 70%로 하여 산정하였다. 보조엔진의 경우에는 운항시 부하율이 약 70%, 정박시 부하율은 약 20%로 가동된다고 조사되었고 접안시에는 병렬로 가동하는 등 부하율의 변동이 많지만 이에 대한 정확한 운항특성을 선사에서도 잘 알 수 없는 것이 현실이었다.
- 둘째, 메인엔진의 경우에는 운항시 부하율이 약 70%로 조사되었는데, 접안시 부하율은 운항시 부하율보다 낮을 것으로 판단되지만 접안시간을 예측할 수 없어 모두 70%로 하여 산정하였다. 보조엔진의 경우에는 운항시 부하율이 약 70%, 정박시 부하율은 약 20%로 가동된다고 조사되었고 접안시에는 병렬로 가동하는 등 부하율의 변동이 많지만 이에 대한 정확한 운항특성을 선사에서도 잘 알 수 없는 것이 현실이었다.
- 선종별로 선박1척당 온실가스 발생량을 비교분석한 결과 (Table 11), 내항의 경우에는 준설선 9.89천톤 CO2eq/척, 석유케미칼선 8.46천톤 CO2eq/척, 산적화물선 6.35천톤 CO2eq/척, 냉동냉장선 6.00천톤 CO2eq/척 등의 순으로 나타났으며, 외항의 경우에는 컨테이너선 57.51천톤 CO2eq/척, 가스선 33.91천톤 CO2eq/척, 유조선 30.02천톤 CO2eq/척, 로로선 28.90천톤 CO2eq/척 등의 순으로 나타났다. 전반적으로 외항선이 내항선보다 선박1척당 배출량이 평균적으로 약 10배 정도 많게 나타났다.
- 선종별로 온실가스 총발생량을 비교분석한 결과, 내항의 경우에는 여객선 762천톤 CO2eq, 산적화물선 737천톤 CO2eq, 유조선 599천톤 CO2eq, 일반화물선 422천톤 CO2eq, 목적선 159천톤 CO2eq 등의 순으로 나타났으며, 외항의 경우에는 컨테이너선 9,087천톤 CO2eq, 산적화물선 7,011천톤 CO2eq, 석유케미칼선 2,898천톤 CO2eq, 유조선 2,552천톤 CO2eq, 로로선 2,485천톤 CO2eq 등의 순으로 나타났다.
- 본 연구는 두 가지 방법으로 산정한 배출량 결과를 비교 분석하였다. 연료소비량을 고려한 배출량(Tier1)은 내국적내항과 내국적외항, 그리고 국제벙커링에 따른 배출량으로 산정이 가능하며, 활동자료에 의한 배출량(Tier3)은 선종별로 내외항별로 구분하여 산정할 수 있었다.
- 일반선박은 어선과 달리 선종별로 운항목적이 다양하기 때문에 운항시간, 부하율 등 활동도가 상이할 것으로 판단되었다. 따라서 활동자료 조사 및 추후 선종별 온실가스 배출량을 검토하기 위해 대표적인 선종별로의 분류가 필요하였다.
- 90천톤 CO2eq/척 등의 순으로 나타났다. 전반적으로 외항선이 내항선보다 선박1척당 배출량이 평균적으로 약 10배 정도 많게 나타났다. 이는 외항선박이 내항선박에 비해 대체로 전체 평균기준으로 SFOC는 거의 유사하나, 메인엔진 출력이 약 3.
- 1% 정도 더 많게 산정되었다. 전체 발생량 기준으로는 Tier1에 비해 Tier3에 의한 배출량이 약 9%정도 많은 것으로 나타났다. 특히 온실가스 산정 관련 주요 인자들(엔진기관의 출력, SFOC, 운항특성별 시간과 부하율 등)을 보다 체계적이고 지속적으로 수정 보완하여 DB화하고, 특히 선사/선주의 협조하에 운항특성별 시간과 부하율의 정확한 자료를 확보할 수 있다면 점차 정확도가 높아질 것으로 사료된다.
- 첫째, 각 선사별 운항시간 및 정박시간은 구분하여 정리하고 있었지만, 접안시간까지는 고려하고 있지 않아, 접안시간을 주로 운항시간으로 구분하여 정리하는 선사가 많았기 때문에 실제 운항시간보다 크게 계산된 것으로 판단된다.
후속연구
- 6) 선종별, 엔진기관별, 운항모드별, 연료종류별 등을 고려한 출력 및 연료소모율(SFOC : Specific Fuel Oil Consumption, g-fuel/kwh) 등 구체적인 활동자료의 확보가 가능하다면, 온실가스 배출량의 특성을 보다 다양한 요인별로 비교 분석이 가능한 Tier3 방법의 사용이 더욱 효과적일 것이다. 향후 이러한 배출량 산정결과를 이용하여 세부적이고 구체적인 온실가스 저감정책 제안 및 시나리오 분석 등의 결과를 적절하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 활동자료를 고려한 Tier3 방법의 경우, 각 선종별/연료종류별/운항모드별 등의 자료를 고려하였기 때문에 Tier1에 의한 결과에 비해 보다 상세하게 배출량을 비교분석할 수 있다. 또한, 선종별, 톤급별, 연료종류별, 엔진기관별 등에 따라 배출량 비교분석이 가능하기 때문에 향후 온실가스배출량 저감대책 수립 시 시나리오 분석의 활용이 용이할 것으로 판단된다.
- 이번 연구에서 설문조사된 선박수가 전체선박의 약 5% 정도로 선종별/내외항별 등의 운항특성 등을 대표적으로 반영하였다고 보기는 어렵다고 볼 수 있기 때문에 본 연구에서 사용한 통계적 방법보다 현실에 가까운 배출량 산정방법의 보완이 필요하리라 사료된다. 또한, 이와 관련된 정부의 유관부서와 각 기관과의 협조체제를 원활히 구축하여 세부적인 추가연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 이렇게 구분된 결과를 Table 2에 나타내었으며, 내항 1,304척, 외항 1,223척으로 확인되었다. 본 연구에서는 위와 같이 구분하는 방법을 채택하였으나, 향후 세부적인 내외항에 대한 구분 기준이 재정립될 필요가 있을 것으로 사료된다.
- 향후에는 선박과 항구 통제센터간의 Port-Mis 데이터를 활용하면 개별선박의 활동도 자료를 보다 손쉽게 활용할 수 있고, 또한 위성을 이용한 AIS 데이터를 활용하면 선박의 실시간 위치까지 파악할 수 있다는 장점이 있다. 아직까지는 기술적, 행정적 어려움이 있는 것이 사실이지만, 이러한 자료를 활용하면 보다 정확도 높은 산출분석이 가능하리라 판단된다.
- 특히, 선박의 경우는 도로수송 분야와는 달리 선박의 크기, 항로, 운반화물, 운반화물량, 선박회사의 시책, 항해구역, 날씨, 운항조건, 엔진부하율 등의 많은 영향인자에 따라 온실가스 배출특성이 다르게 나타날 것으로 사료된다. 이번 연구에서 설문조사된 선박수가 전체선박의 약 5% 정도로 선종별/내외항별 등의 운항특성 등을 대표적으로 반영하였다고 보기는 어렵다고 볼 수 있기 때문에 본 연구에서 사용한 통계적 방법보다 현실에 가까운 배출량 산정방법의 보완이 필요하리라 사료된다. 또한, 이와 관련된 정부의 유관부서와 각 기관과의 협조체제를 원활히 구축하여 세부적인 추가연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 본 연구에서 보조엔진은 365일 가동하는 것을 고려하여 365일(8,760시간)로 평균 50% 부하율로 산정하였다. 이처럼 부하율 및 운항시간 등은 배출량에 밀접한 영향이 있으므로, 이에 대한 세밀한 조사와 검토가 필요할 것으로 판단되었다.
- 전체 발생량 기준으로는 Tier1에 비해 Tier3에 의한 배출량이 약 9%정도 많은 것으로 나타났다. 특히 온실가스 산정 관련 주요 인자들(엔진기관의 출력, SFOC, 운항특성별 시간과 부하율 등)을 보다 체계적이고 지속적으로 수정 보완하여 DB화하고, 특히 선사/선주의 협조하에 운항특성별 시간과 부하율의 정확한 자료를 확보할 수 있다면 점차 정확도가 높아질 것으로 사료된다.
- 6) 선종별, 엔진기관별, 운항모드별, 연료종류별 등을 고려한 출력 및 연료소모율(SFOC : Specific Fuel Oil Consumption, g-fuel/kwh) 등 구체적인 활동자료의 확보가 가능하다면, 온실가스 배출량의 특성을 보다 다양한 요인별로 비교 분석이 가능한 Tier3 방법의 사용이 더욱 효과적일 것이다. 향후 이러한 배출량 산정결과를 이용하여 세부적이고 구체적인 온실가스 저감정책 제안 및 시나리오 분석 등의 결과를 적절하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 향후에는 선박과 항구 통제센터간의 Port-Mis 데이터를 활용하면 개별선박의 활동도 자료를 보다 손쉽게 활용할 수 있고, 또한 위성을 이용한 AIS 데이터를 활용하면 선박의 실시간 위치까지 파악할 수 있다는 장점이 있다. 아직까지는 기술적, 행정적 어려움이 있는 것이 사실이지만, 이러한 자료를 활용하면 보다 정확도 높은 산출분석이 가능하리라 판단된다.
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