국제사회가 관심을 가지고 있는 이산화탄소 배출 감소를 위해 많은 연구 기관들이 연료 절감 방법을 연구하여 결과를 제시하고 있다. 비용 절감이 최종 결론이지만 아직까진, 어떻게 제시된 방법이 작동되는가, 어떠한 효과가 있는가, 어떠한 크기의 배에 가장 이상적이며 효과가 클까 등등 많은 의문점들이 제기되고 있다. 선주와 운영자들에게는 연료비가 가장 큰 비용 중 하나이다. 그리고 연료 절감은 선주나 운영자들에게는 비용 절감과 동시에 이산화탄소를 줄이는 가장 좋은 방법이다. 본 논문은 추진 효율을 높여 연료를 절감하는 방법 및 투자되는 비용과 일 년 동안 운항 후 얻어지는 연료비 절감을 통하여 투자금 회수 기간을 대략적으로 계산을 할 수 있도록 하고, 각 방법 간의 미치는 영향에 대하여 소개를 하고자 한다.
국제사회가 관심을 가지고 있는 이산화탄소 배출 감소를 위해 많은 연구 기관들이 연료 절감 방법을 연구하여 결과를 제시하고 있다. 비용 절감이 최종 결론이지만 아직까진, 어떻게 제시된 방법이 작동되는가, 어떠한 효과가 있는가, 어떠한 크기의 배에 가장 이상적이며 효과가 클까 등등 많은 의문점들이 제기되고 있다. 선주와 운영자들에게는 연료비가 가장 큰 비용 중 하나이다. 그리고 연료 절감은 선주나 운영자들에게는 비용 절감과 동시에 이산화탄소를 줄이는 가장 좋은 방법이다. 본 논문은 추진 효율을 높여 연료를 절감하는 방법 및 투자되는 비용과 일 년 동안 운항 후 얻어지는 연료비 절감을 통하여 투자금 회수 기간을 대략적으로 계산을 할 수 있도록 하고, 각 방법 간의 미치는 영향에 대하여 소개를 하고자 한다.
Concerning $CO_2$ reduction from International Societies, lots of laboratories and relevant societies suggest many reports on how to reduce fuel consumption from their specific ways. Undoubtedly, cutting costs is the final desired destination for owner outcome, but many questions there ar...
Concerning $CO_2$ reduction from International Societies, lots of laboratories and relevant societies suggest many reports on how to reduce fuel consumption from their specific ways. Undoubtedly, cutting costs is the final desired destination for owner outcome, but many questions there are on the way yet: how is this measure working? how efficient is it? On what size of ship would it work best and be the most effective? etc. Fuel cost is one of the major cost elements for ship owners and/or operators. And by reducing fuel consumption owners and/or operators will reduce both their costs and the environmental impact from their ship. This paper is aim to address how the measures work for saving fuel consumption through improve propulsion efficiency, installation cost and benefit can be calculated easily in the return on investment for estimated one year operation, and finally their compatibility with other fuel saving measure devices.
Concerning $CO_2$ reduction from International Societies, lots of laboratories and relevant societies suggest many reports on how to reduce fuel consumption from their specific ways. Undoubtedly, cutting costs is the final desired destination for owner outcome, but many questions there are on the way yet: how is this measure working? how efficient is it? On what size of ship would it work best and be the most effective? etc. Fuel cost is one of the major cost elements for ship owners and/or operators. And by reducing fuel consumption owners and/or operators will reduce both their costs and the environmental impact from their ship. This paper is aim to address how the measures work for saving fuel consumption through improve propulsion efficiency, installation cost and benefit can be calculated easily in the return on investment for estimated one year operation, and finally their compatibility with other fuel saving measure devices.
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문제 정의
일반적으로 에너지 절감의 의미를 EEDI와 혼용하여 사용하고 있고, 실제로 연구를 하는 분야에서도 이를 뚜렷하게 구분하지 않고 사용하고 있어 정책을 입안하거나 장기적인 대책을 마련해야하는 선주나 운영자들에게 혼란만 야기하고 있는 것이 현실이다. 본 논문에서는 약 9종류의 선박에 여러 가지 연료 절감 장치 및 기술을 도입하여 실제로 약 1년 동안 운항을 하거나, 실험실 수조 실험 후 절약된 연료량을 금액으로 환산하고, 동시에 년 간 연료 감소율에 대하여 선급 DNV와 Hamburg Ship Model Basin (HSVA)의 공동 연구 결과를 취합하여 분석한 결과를 이용하여 여러 연료 절감 장치를 한 선박에 동시에 도입할 경우, 이러한 장치들 상호간에 미치는 절감 효과의 현상을 세 가지로 구분하여 선종 및 선박크기에 맞게 최대 효과가 기대되는 장치 도입을 할 수 있도록 제시하고자 한다.
제안 방법
이러한 잘못된 연구 결과에 대하여 따르는 최종 책임은 선박을 운영하는 해운회사에 있다. 3장에서 소개한 연료 절감 장치들을 세 가지 선종에서 각 선종별 세 가지 크기의 선박을 모델로 지정하여 1년 동안 운항하였을 때 절약 되는 연료비 총액과 초기 설치비 및 설계비를 함께 제시 하였다. 이러한 자료는 선박 회사에서 투자비와 운항으로 생기는 이익을 비교 검토하여 적절한 방법을 선형과 크기에 따라 장치 도입을 결정할 수 있도록 하는데 도움이 될 것이다.
국제 사회에서 요구하는 신조선 에너지 효율지수와 운항선 에너지효율지수를 개선하기 위하여 선급 DNV와 Hamburg ship Model Basin과 공동 연구하여 3 가지 선종별, 또한 각 선종마다 3 가지 크기의 선박에 대하여 각각의 4가지 연구 영역에서 약 1년 동안 실선 실험 혹은 수조 시험을 통하여 측정한 결과를 토대로 투입된 초기 설계비, 장치 설치비, 실선 실험 운항 중에 사용된 총 연료비와 장치를 설치하기 이전과 이후의 연료 절감 총액을 발표하였다[5]-[7].
연구 영역은 4 가지로서 선체 저항 감소, 추진 효율 개선, 기관 효율 개선, 운항 효율 개선으로 구분하며, 사용한 선박의 종류 및 크기는 아래의 표와 같다. 연료는 선박용 중유 (marine heavy fuel oil)이며 연료 가격은 USD 650/톤으로 계산되었다.
대상 데이터
연구 영역은 4 가지로서 선체 저항 감소, 추진 효율 개선, 기관 효율 개선, 운항 효율 개선으로 구분하며, 사용한 선박의 종류 및 크기는 아래의 표와 같다. 연료는 선박용 중유 (marine heavy fuel oil)이며 연료 가격은 USD 650/톤으로 계산되었다.
성능/효과
정확한 운항 계획만으로도 적절한 선속 감소를 통하여 최대 23%의 연료를 절감할 수 있다. 또한 선형 및 선속에 따라 트림을 적절히 조정함으로써 약 2%의 연료를 절감할 수 있고, 육상으로부터 기상 정보를 제공받아 적절한 항로를 선택하면 약 3%의 연료를 절감할 수 있다. 최적 속도 설정 (Tactical speed optimization) 방법이나 환경에 따른 적절한 트림 설정 방법들은 설계 시 수조 시험을 통해 얻어질 수있어 신조선에 도입이 유리하고, 기상 정보를 통한 연료 절감 방법은 신조선 및 운항선에 모두 적용이 가능하다.
후속연구
이러한 자료는 선박 회사에서 투자비와 운항으로 생기는 이익을 비교 검토하여 적절한 방법을 선형과 크기에 따라 장치 도입을 결정할 수 있도록 하는데 도움이 될 것이다. 또한 Table 4부터 Table 8까지 연료 절감 방법들을 충분히 검토 후에 Table 9에서 서로 간에 개선 방법들의 조합 설치로 연료 절감을 극대화 할 수 있는 방법을 신조선이나 운항선에 도입 하면 이산화탄소 배출을 줄여 국제 규제도 따르고 운항 비용도 획기적으로 줄여 줄 수 있으리라 기대한다.
3장에서 소개한 연료 절감 장치들을 세 가지 선종에서 각 선종별 세 가지 크기의 선박을 모델로 지정하여 1년 동안 운항하였을 때 절약 되는 연료비 총액과 초기 설치비 및 설계비를 함께 제시 하였다. 이러한 자료는 선박 회사에서 투자비와 운항으로 생기는 이익을 비교 검토하여 적절한 방법을 선형과 크기에 따라 장치 도입을 결정할 수 있도록 하는데 도움이 될 것이다. 또한 Table 4부터 Table 8까지 연료 절감 방법들을 충분히 검토 후에 Table 9에서 서로 간에 개선 방법들의 조합 설치로 연료 절감을 극대화 할 수 있는 방법을 신조선이나 운항선에 도입 하면 이산화탄소 배출을 줄여 국제 규제도 따르고 운항 비용도 획기적으로 줄여 줄 수 있으리라 기대한다.
신조 출항이나 선거 후 주기적으로 연료 소모량을 확인하여 적절한 주기에 소제 여부를 결정하는 것이 중요하다. 이러한 자료를 활용하여 소제 시 투입되는 비용 및 소제로 인한 운항 손실 대비 소제 후 비용 절감을 잘 분석하면 적절한 소제시기를 결정할 수 있을 것이다. 소제는 주로 운항선에서 적용되는 것으로 에너지효율운항지수(EEOI) 개선에도 적용될 것이다.
모든 선종과 크기에 따라 연구가 이루어진다는 것은 불가능하지만, 어떤 연구 결과들은 정확한 판단 기준 및 적절한 적용 대상의 선박을 제시하지 못하고 오히려 궁금증만 확대시킨 경우도 있다. 차후 건조될 선박들은 신조선 에너지효율 지수를 지속적으로 개선해야만 하는데, 2025년부터 건조되는 신조선은 EEDI를 약 30%까지 감축해야 규정을 만족시킬 수 있다. 이는 연료 감축량으로 환산하면 현재보다 약 42.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국제사회는 CO2 배출 감소 방안으로 무엇을 권장하고 있는가?
CO2 배출을 감축한다는 것은 결국 선박에서 사용 되는 연료의 양을 줄인다는 뜻이다. 국제사회는 CO2 배출 감소 방안으로, 에너지 효율을 높이는 방법을 도입한 선박을 건조하는 방법과 운항 중에 연료를 절감할 수 있는 수단을 도입할 것을 적극적으로 권장하고 있다. 그리하여 세계 해운회사들과 조선소들은 환경규제를 만족하고 에너지 효율을 향상시켜야만 하는 과제를 안게 되었다.
산업화 이후 인류의 화석연료 사용량 증가는 어떤 결과를 초래하였는가?
산업화 이후 인류의 화석연료 사용량 증가는 CO2 배출이 많아지고, 그 결과 지구 온난화 현상이 빨라져, 지구 생태계와 인류 생활환경에 매우 나쁜 영향을 끼치고 있다. 이에 국제사회는 1992년부터 지구 온난화의 원인과 이상기후 현상을 예방하기 위한 협약을 채택하였고, 온실가스 배출량 감소를 위한 규제 도입 시도가 있었으나, 각국의 이해관계로 인하여 한 목소리를 내지 못하고 있다.
참고문헌 (9)
IMO, Prevention of Air Pollution form Ships, 2009.
IMO MEPC/Circ.681, Interim Guidelines on the Method of Calculation of the Energy Efficiency Design Index for New Ship (EEDI), 2009.
IMO MEPC/Circ.683, Guidance for the Development of a Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP), 2009.
IMO MEPC/Circ.684, Guidelines for Voluntary Use of the Ship Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), 2009.
DNV Serving the Maritime Industry, DNV Fuel Saving Guideline - For Bulk Carriers, 2012.
DNV Serving the Maritime Industry, DNV Fuel Saving Guideline - For Tankers, 2012.
DNV Serving the Maritime Industry, DNV Fuel Saving Guideline - For Container Ships, 2012.
K. H. Cho, S. I. Lee, S. D. Lee, M. H. Lee, G. R. Park, and J. Mun, Specialized Vessel, p. 18, Busan, Korea, Dasom, 2014 (in Korean).
DNV Serving the Maritime Industry, DNV Fuel Saving Guideline - For Bulk Carriers, p. 84, 2012.
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