[논문]에너지절감형 하이브리드 추진시스템 기술동향분석

황태규; 추진훈; 권욱; 김성규; 김정환

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황태규 (한국조선해양기자재연구원) , 추진훈 (한국조선해양기자재연구원) , 권욱 (한국조선해양기자재연구원) , 김성규 (한국조선해양기자재연구원) , 김정환 (한국조선해양기자재연구원)

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문제 정의

본 기사는 현재 개발된 혹은 개발되어지고 있는 선박에서의 에너지절감형 하이브리드 추진시스템에 대한 기술동향을 분석하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

이와 같이 선박에서 발생하고 있는 CO2배출을 감축한다는 것은 선박에서 사용하는 연료를 줄인다는 의미로 연료 사용량을 줄이는 에너지효율과 CO2 발생량 간 상관관계가 있으므로, 이를 이용하여 IMO에서 논의하고 있는 선박 온실가스 규제 방안은 기술적 조치(Technical Measures), 운항적 조치(Operational Measures) 및 시장기반 조치(Market Based Measures)로 구성되며, 기술적 조치는 “신 조선에너지효율 설계지수(EEDI, Energy Efficiency Design Index)”로 구체화되었으며, 운항적 조치는 “현 조선에너지효율 운항지수(EEOI, Energy Efficiency Operational Indicator)”, “선박에너지효율관리계획서(SEEMP, Ship Energy Efficiency Management Plan)”로 구체화되었다.
본 조사는 디젤, 신재생, 하이브리드 및 연료전지 분야로 구분하여 진행하였으며, 각 분야에 해당하는 키워드를 표 1과 같이 선정하여 검색식을 수립하였다. 수립된 검색식을 이용한 1, 2차 검색을 통하여 한국, 미국, 일본 및 유럽을 포함한 국가에서 총 2834건의 특허 및 실용이 모집단으로 도출되었으며, 중복제거와 노이즈 제거 후 총 1094건의 유효집단이 추출되었다.

성능/효과

상기와 같은 여러 가지 기술적인 사항을 고려해 볼 때, IMO의 CO₂ 규제 전략은 단기적으로 선박 에너지효율 향상기술들을 개발하는 것과 장기적으로는 현재 선박의 동력원으로 사용되고 있는 디젤엔진을 대체할 수 있는 차세대 동력원을 개발하는 것으로 판단된다.
본 조사는 디젤, 신재생, 하이브리드 및 연료전지 분야로 구분하여 진행하였으며, 각 분야에 해당하는 키워드를 표 1과 같이 선정하여 검색식을 수립하였다. 수립된 검색식을 이용한 1, 2차 검색을 통하여 한국, 미국, 일본 및 유럽을 포함한 국가에서 총 2834건의 특허 및 실용이 모집단으로 도출되었으며, 중복제거와 노이즈 제거 후 총 1094건의 유효집단이 추출되었다.
“에너지절감형 하이브리드 추진시스템”의 기술과 관련하여 기술별 특허출원동향을 그림 9에 그래프로 표기하였으며, 이를 살펴보면, 총 1094건 중 선박의 디젤동력 관련 기술이 387건으로 36%, 신재생에너지 관련 기술이 363건으로 33%, 하이브리드 동력 관련 기술이 266건으로 24%, 마지막으로 연료전지 관련 기술이 78건으로 7%를 차지한 것으로 조사되었다.
조사된 바와 같이, 선박의 동력으로 사용되는 연료전지에 관한 특허출원은 대부분의 국가에서 아직 미비한 수준인 것으로 나타났다.

후속연구

그림 5는 2007년 독일의 SkySails사에서 화물선에 대형 패러글라이더 모양의 연을 설치하여 풍력을 이용한 선박을 시험 운행하였으며, 추후 약 40 여 척의 선박에 연을 추가로 설치할 예정이라고 한다.
그러나 이상에서 살펴본 바와 같이 현 개발단계에서 연료전지에 관한 특허출원은 아직 활발하게 진행되고 있지 않다. 그러므로, 연료전지에 관한 원천기술 또는 공백기술을 빠르게 확보하여 특허출원함으로써 이러한 기술이 법적으로 보호받을 수 있도록 해야 할 것이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

선박의 차세대 동력원으로 고려할 수 있는 동력원에는 무엇이 있나요?

선박의 차세대 동력원으로 고려할 수 있는 동력원으로는 연료전지, 원자력, 풍력, 태양광, 해양에너지 등의 다양한 형태가 가능하다. 하지만, 원자력은 안전상의 문제점으로 인해 선박의 동력원으로 적용하기에는 무리가 있으며, 풍력, 태양광 및 해양에너지 등은 낮은 에너지 효율 등으로 인해 선박에 적용하기에 무리가 있다.

지구 온난화의 주범인 온실가스가 부각됨에 따라 어떠한 목표가 생겼는가?

최근 지구 온난화의 주범인 온실가스(Green House Gas : GHG)가 부각됨과 동시에 선박에서 배출되어지는 CO2에 대한 관심이 높아지면서 전 세계적으로 선박의 환경오염을 규제해야 한다는 공통 목표를 가지게 되었다.

연료전지가 차세대 동력원으로 가장 현실적인 대안인 이유는 무엇인가?

선박의 차세대 동력원으로 고려할 수 있는 동력원으로는 연료전지, 원자력, 풍력, 태양광, 해양에너지 등의 다양한 형태가 가능하다. 하지만, 원자력은 안전상의 문제점으로 인해 선박의 동력원으로 적용하기에는 무리가 있으며, 풍력, 태양광 및 해양에너지 등은 낮은 에너지 효율 등으로 인해 선박에 적용하기에 무리가 있다. 따라서, 선박에 적용 가능한 차세대 동력원은 연료전지가 가장 현실적인 대안이다.

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