해양산업, 선박연료의 다양한 변화 '메탄올'로의 전환

[산업일보]
해양 산업은 야심찬 탈탄소화 목표를 가지고 있지만 이를 달성하기 위해 필요한 연료 전환은 시간이 필요할 것으로 예상된다. 전환의 다음 단계는 재생가능한 그린 에너지에서 생산되는 메탄올이 될 것으로 보이며, 이는 업계의 탄소 중립 수준을 끌어올리게 될 것이다. 알파라발의 경우 이를 지원하는 기술을 빠르게 개발하고 있어 업계의 관심을 사고있다.


저인화점(low-flashpoint) 연료인 메탄올은 연료 공급과 관련해 해결해야 할 중대한 과제를 안고 있다. 전통적인 연료에 적용되는 연료 라인 솔루션을 선도해 온 알파라발은 MAN Energy Solutions와 협력해 ME-LGIM 2-stroke 엔진용 low-flashpoint supply system(LFSS)을 개발하는 등 메탄올 분야에서도 선도적으로 기술 개발을 해왔다.
ME-LGIM 메인 엔진에 적용된 Alfa Laval FCM Methanol은 현재 10만 시간 이상의 작동 시간에 도달했으며, 최근 추가적으로 4-stroke 엔진(보조 엔진)과 Alfa Laval Aalborg 보일러 또한 메탄올 연료를 사용하는 솔루션을 개발하고 있다.

Roberto Comeli(Business Manager Fuel Conditioning Systems)는 3일 배포한 자료에서 '선주들은 메탄올로 연소되는 주 엔진, 보조 엔진, 보일러에 동일한 LFSS를 사용함으로써 공간과 에너지를 절약할 수 있다. 각기 다른 시스템 조건을 가진 메인 엔진, 보조 엔진, 보일러등 여러 메탄올 연소 장비들의 변수들을 처리할 수 있는 하나의 FCM 메탄올 시스템을 설계할 수 있다'라고 설명했다.

에너지 솔루션 기술 개발 책임자인 Lars Skytte Jørgensen 역시 같은 자료를 통해 'MultiFlame 버너 개념을 통해 메탄올을 연료로 사용가능하도록 준비된 Aalborg 보일러의 경우, FCM Methanol이 보일러 연소를 위한 연료 변수를 맞춰 공급한다. 남은 일은 최대 보일러 효율을 위해 메탄올 연소를 미세 조정하는 것이다. 이 작업은 이미 알파라발 테스트 및 교육 센터에서 본격적인 테스트가 진행 중'이라고 전했다.

메탄올로의 전환
그러나 메탄올 핸들링 및 연소는 메탄올의 한 측면에 불과하다. 메탄올은 기존 연료보다 에너지가 적기 때문에 메탄올 연료 선박의 에너지 사용을 재고하게 만든다. 알파라발은 이를 보완하기 위한 방안의 일환으로 파트너사와 함께 고온 양성자 교환막 연료 전지(high-temparature proton exchange membrane, HTPEM)를 개발하고 있지만 기존 에너지원에 대한 새로운 접근 방식도 필요하다.

Jørgensen은 '일반적으로 선박에서의 폐열 회수는 간과되는 면이 있다. 이는 미래의 메탄올 활용에 있어서 핵심 구성 요소가 될 것'이라면서, '선상에서 증기에 대한 수요는 줄어들지만 다른 방식으로 열에너지를 사용하고자 하는 필요는 증가한다. 메탄올의 낮은 에너지 함량과 높은 가격으로 인해 선주는 방출되는 한줌의 에너지라도 기계 또는 전력으로 전환하기를 원할 것'이라고 언급했다.

알파라발은 기존 솔루션과 새로운 솔루션 모두를 통해 에너지 문제를 해결하고 있다. 예를 들어 이미 잘 알려진 배기 가스 보일러인 Alfa Laval Aalborg Micro는 연소 보일러에 연결돼 공유 증기 드럼에 증기를 추가해 버너의 메탄올 소비를 감소시키는 한편, 판형 열교환기 및 ORC(Organic Rankine Cycle) 기반의 새로운 솔루션인 Alfa Laval E-PowerPack과의 결합도 가능하다.

Jørgensen은 'ORC 기술은 크기는 작지만 선상의 모든 열원에서 전기를 생성할 수 있다. Aalborg Micro를 사용해 증기가 아닌 온수를 생산함으로써 선주는 추가 전력으로 쉽게 변환되는 매체를 갖는다. 개발 중인 연료 전지와 함께 ORC 기술은 선박이 메탄올로 전환한 후 에너지 균형을 유지하는 데 도움이 될 것'이라고 부연했다.

메탄올 연료 선박 설계 지원
알파라발의 메탄올 솔루션은 계속해서 발전하고 있으며, 이미 활용하고 있다. FCM Methanol, Aalborg Micro 을 비롯한 다양한 메탄올용 열교환기 성능은 실제 선박에서 입증되고 있다. 알파라발은 메탄올 연료 선박 설계를 선도하는 선주를 지원한다.

Jørgensen은 '많은 선주들이 메탄올 구현을 적극적으로 모색하고 있다. 기술 뿐 아니라 광범위한 테스트를 통한 메탄올에 대한 풍부한 지식을 보유하고 있다'며 '메탄올로의 전환은 업계가 함께 해야 하는 여정이기 때문에 고객, 연구 파트너 및 기타 기술 공급업체와의 협력을 필요로 한다'라고 강조했다.