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[돈 버는 탄소 중립 (14)] 해상운송 방식의 최적화와 탄소 저감
최봉 산업경제 전문기자
입력 : 2024.08.29 00:30
ㅣ 수정 : 2024.08.30 06:25
[기사요약]
해양 선박의 운용 방식 변화 통해 탄소 저감하는 방법은 이미 상용화 중
가장 흔한 방식은 ‘속도 최적화’, 속도 올라가면 연료의 소비 기하급수적으로 증가하는 성질 이용
‘최적 항로 선택’ 방식도 많이 쓰여.. 연료 소비와 시간 최소화할 수 있는 최적의 경로 선택하는 전략
탄소규제 여부와 경유지에 따라 연료 소비 및 운송비용 달라지기 때문
인공지능, 자율운행 등 다양한 신기술 통해 발전할 기법으로 예상
다양한 에너지·환경 정책이 도입되고 시행되면서 과거와 달리 관련 분야의 일선 기업들이 민간부문의 투자를 기다리고 있다. 마찬가지로 투자자들도 기후변화 및 에너지 변혁의 시대를 맞아 관련 분야를 찾고 있지만 생소한 분야이다 보니, 어떤 프로젝트가 정부로부터 인정받고 수익성을 올릴 수 있는지 옥석 가리기가 힘든 상황이다. ESG 금융의 물꼬를 제대로 된 수요처로 초기부터 잘 잡아 기업과 투자자가 상생할 수 있도록 본 시리즈를 기획한다. <편집자 주>
[뉴스투데이=유종민 홍익대학교 경제학부 교수] 선박 운항 방식의 변화를 통해 탄소를 저감하는 방법은 여러 가지가 있다. 이는 주로 연료 효율성을 높이고, 운항 패턴을 최적화하며, 새로운 기술을 도입하는 방식으로 이루어진다.
단순히 막대한 예산을 들여 친환경 선박을 새로 도입하는 게 전부가 아니라는 뜻이다.
같은 선박이라도 어떻게 운용하냐에 따라 탄소를 저감하고 이를 비용 절감(혹은 수익 창출)에 활용하는 것은 이미 상용화 중이라는 점에서 주목할 필요가 있다.
• 속도 최적화 - 선박 운항 속도 낮춰 연료 소비 절감, 탄소 배출 저감
가장 먼저 꼽히는 방식으로서 속도 최적화(Slow Steaming)는 선박의 운항 속도를 의도적으로 낮춰 연료 소비를 줄이고, 그에 따라 탄소 배출을 감소시키는 운항 전략이다.
이 전략은 해운업계에서 경제적 및 환경적 이점을 위해 널리 사용되고 있으며, 특히 국제 해운업에서 중요한 역할을 한다.
속도 최적화는 선박이 항해할 때 평소보다 느린 속도로 운항하는 것을 의미한다. 선박의 운항 속도를 약 10~20% 낮추는 것이 일반적이다.
2008년 글로벌 금융위기 이후 해운업계는 운항비용 절감을 위해 속도 최적화 전략을 도입하기 시작했다. 이를 통해 연료 소비와 운영비용을 줄이면서도 운송 효율성을 높이는 방향으로 나아갔다.
일반적으로 선박의 연료 소비는 속도에 따라 기하급수적으로 증가한다. 사실 이것은 일반 자동차에도 해당하는 원리와 유사하다. 예를 들어, 속도가 10% 증가하면 연료 소비는 약 20% 늘어날 수 있다. 따라서 속도를 줄이면 연료 소비가 크게 감소한다.
연료 소비가 줄어들면 이산화탄소(CO2) 배출량도 줄어들기 때문에, 속도 최적화는 탄소 배출을 감소시키는 효과적인 방법이다.
해운업에서 연료비는 특히나 가장 큰 운영비용 중 하나이다. 선박운송은 애초에 빠른 배송목적이 아니므로, 속도보다는 연료 저감이 큰 비중을 차지한다. 따라서 속도 최적화를 통해 연료 소비를 줄임으로써, 연료 비용을 크게 절감할 수 있다.
낮은 속도로 운항할 경우 엔진의 마모가 줄어들고, 유지보수 주기도 길어지게 된다. 뿐만 아니라 기타 이산화황(SOx)과 질소산화물(NOx) 등의 대기 오염 물질 배출도 줄이는 데 도움이 된다.
이와 관련해, 부산대학교 산업공학과 김도원 교수 연구팀의 2024년 최신 연구결과(Park, S., Lee, H., & Kim, D. Regulatory compliance and operational efficiency in maritime transport: Strategies and insights. Transport Policy, 155, 161-177.)에 의하면, 탄소규제를 시행하는 국가들과 그렇지 않은 국가 간의 선박운송 기착지 선택에 따라, 운항사의 비용이 달라져 제도에 따른 행태변화가 있음을 지적한다.
예컨대 배출권거래제를 시행 중인 유럽 국가 간 배송 대신, 배출권 구매의무를 덜기 위해서 탄소규제가 없는 다른 아시아 국가를 경유 해 가는 식으로 규제의무 부담을 회피하는 것이다.
규제에 따른 비용 최적 전략으로 인한 잠재적 탄소 누출이 발생하는 것이다. 게다가 이들 국가 간 운항 사례 연구 접근 방식을 통해 아시아-유럽 컨테이너 선박의 최적 속도를 제안한다.
실제로 속도를 줄이면 항해 시간이 길어지기 때문에, 물류 체인 전체의 효율성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 적절한 계획이 필요하다.
특정 화물은 신속한 배송이 필요할 수 있어, 모든 항로에 속도 최적화가 적용될 수는 없다. 수요에 맞춰 유연하게 적용해야 한다. 또한, 계절적 요인으로서, 기상 조건에 따라 속도 최적화 전략을 조정할 필요가 있다.
실사례로, 대형 컨테이너 선박과 유조선에서 속도 최적화가 자주 사용된다. 많은 글로벌 해운 회사들이 이를 통해 연료 소비와 비용을 절감하고 있다. 일부 회사들은 상황에 따라 변동 속도 최적화(Flexible Slow Steaming) 전략을 사용하여, 시장 수요나 경제 상황에 따라 속도를 조절한다.
선박의 속도 최적화는 고도의 데이터 분석과 운항 관리 시스템을 통해 이루어진다. 이는 항로 계획, 기상 조건, 화물 종류 등에 따라 최적의 속도를 설정할 수 있도록 지원한다.
업계에서 쉽게 도입할 수 있는 비교적 간단하면서도 효과적인 탄소 배출 감소 방법으로, 연료 비용 절감과 환경 보호를 동시에 달성할 수 있는 중요한 전략으로 자리잡고 있다.
• 최적 항로 선택 - 가장 효율적인 항로 설정, 탄소 배출 감소로 이어져..
또한, 선박이 항해할 때 연료 소비와 시간을 최소화할 수 있는 최적의 경로를 선택하는 전략으로서 최적 항로 선택(Optimized Routing)을 들 수 있다.
이 전략은 기상 조건, 해류, 조류, 해양 상태 등을 고려하여 가장 효율적인 항로를 설정함으로써, 연료 비용 절감과 탄소 배출 감소를 목표로 한다.
최적 항로 선택은 선박이 목적지까지 가장 효율적으로 도달할 수 있도록 항로를 계획하는 것을 말한다. 이를 위해 기상 예보, 해양 데이터, 위성 정보 등을 실시간으로 분석하여 최적의 항로를 결정한다.
전통적인 고정 항로를 사용하는 것과 달리, 최적 항로 선택은 변화하는 해양 및 기상 조건에 유연하게 대응하여 항로를 변경할 수 있다.
이를 위해선 많은 고려 요소가 필요하다. 바람의 방향과 속도, 폭풍우, 안개 등의 기상 조건은 항해 속도와 안전에 큰 영향을 미친다. 최적 항로 선택 시스템은 이러한 기상 정보를 분석하여 더 나은 항로를 제시한다.
또한, 해류와 조류는 선박의 속도에 영향을 줄 수 있다. 유리한 해류를 따라 항해하면 연료 소비를 줄일 수 있기 때문이다. 파도의 높이와 방향, 해수면의 상태 등도 고려하여, 선박이 덜 흔들리고 안전하게 항해할 수 있는 경로를 선택할 수 있다.
최근에는 전자해도(Electronic Chart Display and Information System, ECDIS)를 사용하여 선박의 위치를 실시간으로 모니터링하고, 최적의 항로를 시각적으로 제시하고 있어 이를 구현하기 용이하게 되었다.
게다가 인공지능(AI)과 기계 학습 기술을 활용해, 다양한 데이터를 종합적으로 분석하고 실시간으로 최적의 항로를 제안한다.
기상 데이터를 실시간으로 분석하여 선박이 예상치 못한 악천후를 피할 수 있도록 하고, 위성 통신을 통해 최신의 기상 및 해양 데이터를 수신해서 항로 계획에 반영한다.
특히 태평양 횡단이나 북대서양 횡단과 같은 장거리 항해에서 최적 항로 선택의 효과가 극대화된다. 이러한 항로에서는 기후 조건이 매우 다양하고 급변하기 때문에, 실시간 최적화는 필수적이다.
앞으로 자율 운항 선박이 상용화된다면, 최적 항로 선택 시스템이 자동으로 항로를 결정하고 실시간으로 조정하는 시대가 올 것으로 충분히 예상된다.
[정리=최봉 산업경제 전문기자]
◀ 유종민(Yu, Jongmin) 프로필 ▶ 미국 일리노이대 응용경제학 박사 / 서울대학교 경제학 학사 / 홍익대학교 경제학부 교수 / 미국 포틀랜드 주립대 겸임교수 / 환경부 배출권 할당심의위원회 위원 / 한국수출입은행 외부사업 자문위원 / (전) 자본시장연구원 연구위원 / (전)한국은행 조사역 / (전)국무총리실 녹색성장위원회 위원 / (전)기획재정부 뉴딜실무지원단 자문위원 / (전)환경부 중앙정책심의위원
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