연료유는 주택 난방, 트럭 및 선박 연료 등으로 사용되는 석유 제품이다. 과거에는 보일러, 증기 기관차, 증기선의 동력으로 사용되었으나, 현재는 난방유나 천연 가스를 사용하는 보일러가 많으며, 기관차와 증기선은 디젤 또는 전력으로 구동된다. 연료유는 원유를 정제하여 생산되며, 용도에 따라 여러 등급으로 분류된다. 미국, 영국, 일본 등에서 각기 다른 방식으로 분류하며, 황 함량, 점도, 유동점 등에 따라 품질이 결정된다. 연료유 연소는 대기 오염, 건강 문제, 기후 변화에 영향을 미치며, 국제해사기구(IMO)는 황 함량 규제를 강화하고 있다. 일본에서는 경유세 회피를 위한 부정 경유 사용을 막기 위해 식별제를 첨가하고 단속을 강화하고 있다.
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난방: 주택 및 사업체의 난방 시스템에 사용된다. 천연 가스나 열 펌프 보급으로 사용이 줄었지만 일부 지역에서는 여전히 중요한 난방 연료이다.
운송: 트럭, 선박, 일부 자동차의 연료로 사용된다. 특히 유럽에서는 디젤 연료가 자동차, SUV, 트럭 및 버스 등에서 널리 쓰인다.
발전: 소량의 전기 생산에 사용되기도 한다. 디젤은 주로 천연 가스 공급 중단 시 피크 발전소의 비상 연료나 소규모 발전기의 주 연료로 활용된다. 중유는 가격이 저렴하여 대형 선박이나 일부 발전소에서 사용되기도 하지만, 점성이 높고 오염 물질 배출량이 많아 사용에 제약이 따른다.
과거에는 보일러, 철도증기 기관차, 증기선 등 더 광범위하게 사용되었으나, 환경 규제 강화와 다른 에너지원의 발달로 점차 대체되는 추세이다.
2. 1. 난방
연료유는 주택 및 사업체의 난방에 사용된다.[1] 천연 가스 및 열 펌프의 광범위한 보급으로 인해 연료유를 이용한 가정 난방 시장은 감소하는 추세에 있다. 그러나 미국 북동부와 같은 일부 지역에서는 여전히 흔하게 사용되고 있다.
특히 중유(Residual fuel oil)는 난방용으로 사용되기도 했으나, 사용하기 전에 특수 가열 시스템으로 가열해야 할 정도로 점성이 높고, 연소 시 이산화 황을 생성하는 황을 비롯한 비교적 높은 양의 오염 물질을 함유하고 있어 사용에 제약이 따른다. 이러한 단점 때문에 가격은 매우 저렴하다. 사용 전 가열이 필요하기 때문에 도로 차량이나 소형 선박에는 사용하기 어렵지만, 과거에는 보일러, 철도증기 기관차, 증기선의 동력원으로 사용되었다.
그러나 현재 대부분의 보일러는 난방유 또는 천연 가스를 사용한다. 일부 산업용 보일러와 뉴욕시를 포함한 일부 오래된 건물에서는 여전히 중유를 사용하기도 했다. 2011년 뉴욕시는 연료유 4호 및 6호를 연소하는 건물이 도시 전체 건물에서 발생하는 매연 오염의 86%를 차지한다고 추정했다. 뉴욕시는 미세먼지로 인한 건강 영향에 대한 우려 때문에 이러한 연료 등급의 단계적 폐지를 환경 계획(PlaNYC)의 일부로 추진했고,[1] 2015년 말까지 연료유 6호를 사용하는 모든 건물은 오염이 덜한 연료로 전환되었다.[2]
중유의 주요 단점 중 하나는 높은 초기 점성으로, 특히 6호 오일의 경우 저장, 펌핑, 연소를 위해 특별히 설계된 시스템이 필요하다. 일반적으로 6호 오일은 쉽게 펌핑할 수 있도록 약 38°C에서 보관해야 하며, 연소를 위해서는 65°C에서 120°C 사이로 가열해야 한다. 더 낮은 온도에서는 타르와 같은 반고체 상태로 굳을 수 있다. BS 2869 Class G 중유 역시 유사하게 40°C에서 보관하고, 약 50°C에서 펌핑하며, 약 90°C에서 120°C 사이에서 연소를 위한 최종 준비가 필요하다.
과거에 중유를 사용했던 시설들은 주로 20세기 초중반에 건설되었거나 석탄에서 오일 연료로 전환한 곳들이 많았다. 이러한 시설들은 대부분 폐쇄되거나, 가스 또는 2호 오일과 같이 취급이 더 용이한 연료 공급원으로 교체되었다. 6호 오일의 높은 황 함량(일부 경우 중량의 3%까지)은 많은 난방 시스템에 부식을 유발하여 설비 수명을 단축시키고 오염 문제를 악화시켰다. 특히 가동과 중단을 반복하며 냉각되는 용광로의 경우, 내부 응축으로 인해 황산이 생성될 수 있어 문제가 되었다. 이러한 시설의 환경 정화 작업은 연료 공급 라인에 사용된 석면 단열재나, 잘 분해되지 않고 끈적이는 중유 자체의 특성 때문에 어려움을 겪기도 한다.
2. 2. 발전
연료유의 한 종류인 디젤은 소량의 전기를 생산하는 데 사용되기도 하지만, 천연 가스에 비해 오염 물질 배출량이 많고 비용이 더 많이 든다는 단점이 있다. 이 때문에 천연 가스 공급이 중단될 경우 피크 발전소의 비상 연료로 사용되거나, 소규모 발전기의 주 연료로 활용되는 경우가 많다. 중유 역시 발전소에서 사용될 수 있다.
그러나 발전용 연료로서 중유의 사용은 점차 감소하는 추세이다. 예를 들어, 1973년 미국에서는 전체 전기의 16.8%를 중유로 생산했지만, 1983년에는 6.2%로 감소했으며, 2005년에는 디젤과 중유를 포함한 모든 석유 기반 발전량이 전체 생산량의 3%에 불과했다. 이러한 감소의 주된 원인은 천연 가스와의 가격 경쟁 심화와 환경 규제 강화 때문이다. 발전소 입장에서는 중유를 사용하기 위해 필요한 가열 비용, 추가적인 오염 방지 시설 설치 및 운영 비용, 연소 후 필요한 유지보수 비용 등이 연료 자체의 저렴한 가격이라는 이점을 상쇄하는 경우가 많다. 특히 연료유, 그중에서도 중유는 연소 시 천연 가스보다 훨씬 많은 이산화 탄소를 배출하여 환경에 더 큰 부담을 준다.[3]
한편, 중유는 많은 석탄 화력 발전소에서 보일러 점화 시설의 연료로 계속 사용되고 있다. 이는 마치 불을 지필 때 사용하는 부싯깃과 유사한 역할로, 대규모 연소 과정을 안정적으로 시작하기 위해 필요하다.
2. 3. 선박 연료
선박은 연료유를 주요 동력원으로 사용한다. 특히 대형 선박에서는 비용 절감을 위해 중유(Residual fuel oil, HFO)를 사용하는 경우가 많다. 중유는 점성이 매우 높아 사용 전에 특수한 가열 장치를 통해 데워야 하며, 연소 시 황 성분으로 인해 이산화 황과 같은 오염 물질을 배출하는 단점이 있지만, 다른 액체 연료에 비해 가격이 매우 저렴하다는 장점이 있다.
이러한 가열 과정의 번거로움과 장비 설치 공간 문제 때문에 중유는 도로 차량이나 소형 선박에는 사용하기 어렵다. 하지만 공간 제약이 덜하고 대량 연료 소비가 이루어지는 대형 선박이나 발전소 등에서는 경제성 때문에 중유를 사용해왔다. 과거에는 증기선의 주요 연료였으나, 운영 비용 문제로 현재는 LNG 운반선처럼 화물에서 발생하는 가스를 연료로 활용하는 특수한 경우를 제외하고는 사용이 줄어드는 추세이다.
선박용 대형 디젤 엔진에는 주로 B중유나 C중유가 사용된다. 이들 역시 점도가 높아 예열이 필수적이다. 특히 C중유는 불순물 함량이 높아 선박 내 '''유청정기'''를 이용해 불순물을 제거한 후 사용해야 한다. 그럼에도 불구하고 연료에 포함된 황이나 회분은 왕복 엔진 연소 과정에서 황산을 생성하여 실린더 라이너의 부식이나 마모를 유발할 수 있으므로 주의가 필요하다. 6호 중유의 경우, 쉽게 펌핑하기 위해 약 38°C에서 보관해야 하며, 연소를 위해서는 65°C에서 120°C 사이로 가열해야 한다.
2. 4. 기타
과거에는 중유(Residual fuel oil)가 보일러, 철도증기 기관차, 증기선의 동력으로 흔히 사용되었다. 그러나 기관차는 디젤 연료나 전기를 사용하는 방식으로 바뀌었고, 증기선은 운영 비용 문제로 예전만큼 흔하지 않게 되었다. 다만, LNG 운반선의 경우 화물에서 발생하는 증발 가스를 연료로 사용하기 위해 증기 설비를 이용하는 경우가 많다. 대부분의 보일러 역시 현재 난방유나 천연 가스를 사용한다.
일부 산업용 보일러나 오래된 건물에서는 여전히 중유를 사용하기도 한다. 예를 들어, 뉴욕시에서는 2011년, 연료유 4호 및 6호를 사용하는 건물이 도시 전체 매연 오염의 86%를 차지한다고 추정했다. 이에 따라 환경 계획(PlaNYC)의 일환으로 이러한 연료의 단계적 폐지를 추진하였고,[1] 2015년 말까지 연료유 6호를 사용하는 모든 건물이 오염이 덜한 연료로 전환하도록 했다.[2]
발전 분야에서도 중유 사용은 감소했다. 미국의 경우 1973년 전체 전기의 16.8%가 중유로 생산되었으나, 1983년에는 6.2%로 감소했으며, 2005년 기준으로 디젤과 중유를 포함한 모든 석유 제품을 이용한 발전량은 전체의 3% 수준에 머물렀다. 이러한 감소는 천연 가스와의 가격 경쟁 및 배출 관련 환경 규제 강화의 결과이다. 중유는 연소 시 천연 가스보다 더 많은 이산화 탄소를 배출한다.[3]
연료유는 기본적으로 원유를 상압 증류 및 감압 증류한 뒤 남는 잔사유를 주원료로 사용한다. 여기에 다양한 성분들을 목적에 맞게 혼합하여 최종 제품으로 만들어낸다.[9] 최근 정제 기술 발달과 시장 변화로 인해 연료유의 생산 방식과 품질에도 변화가 나타나고 있다.[30]
3. 1. 공정
중유는 상압 증류 잔유, 감압 증류 잔유, 감압 경유, 용제 탈력 잔유 등 점도가 높은 유분에 직류 경유나 분해 경유처럼 점도가 낮은 유분을 섞어 만든다. 이때 용도에 맞춰 점도, 유황분, 유동점, 인화점, 잔류 탄소분 등의 성질을 조절하여 제품으로 생산한다.[9]
기본적으로 중유는 원유에서 여러 석유 제품을 정제하고 남은 잔사유이다. 하지만 최근에는 아스팔트를 연료로 사용하는 발전 방식이 개발되고, 2차 장치[30]의 정비가 이루어지면서 중유에서 휘발유나 등유 같이 더 이익이 높은 제품을 더 많이 정제하는 추세이다. 이로 인해 제품으로서의 중유는 공급량이 줄어들고 품질이 다소 떨어지는 경향을 보이고 있다. 또한, 중유를 열분해하여 가스로 만들고 이를 통해 다이메틸 에테르를 제조하는 것도 가능하다.
3. 2. 품질 개선
중유는 원유에서 각종 석유 제품을 정제한 후의 잔사유이지만, 최근에는 아스팔트를 연료로 한 발전도 진행되고 있다. 또한 2차 장치[30]의 정비가 진행되면서 중유에서 가솔린이나 등유 등 중유보다 이익이 높은 유종을 더욱 많이 정제하게 되면서, 제품으로서의 중유는 공급량 감소 및 품질 악화 경향을 보이고 있다고 한다. 또한 열분해로 가스화하여 다이메틸 에테르를 제조하는 것도 가능하다.
4. 분류 및 규격
연료유는 점도, 황 함량, 용도 등 다양한 기준에 따라 분류된다. 특히 선박 연료 공급을 의미하는 벙커링 분야에서는 국제적인 표준과 규제가 중요한 역할을 한다.[22]
국제적으로는 ISO의 8217 표준이 선박 연료유 분류의 기준으로 널리 통용된다. 이 표준은 연료유를 증류 연료와 잔류 연료로 나누고, 각 등급별로 점도, 밀도, 황 함량 등의 기준을 상세히 규정하고 있다.
최근 환경 규제 강화는 연료유의 분류 및 사용에 큰 영향을 미치고 있다. 국제해사기구(IMO)는 선박 배출가스로 인한 대기오염을 줄이기 위해 연료유의 황 함량 상한선을 지속적으로 강화해왔다. 2012년 1월 1일부터 3.50%였던 황 함량 기준은 2020년 1월 1일부터 전 세계 모든 해역에서 0.50%로 대폭 낮아졌다.[25] 이에 따라 선박들은 황 함량이 0.50% 이하인 초저유황 연료유(VLSFO)를 사용하거나, 기존의 고유황 연료유를 계속 사용하기 위해서는 배기가스 정화 시스템(스크러버)을 설치해야 한다.[25]
이러한 규제 변화는 연료유 시장에도 영향을 미치고 있다. 황 함량을 낮추는 공정에는 추가적인 에너지와 비용이 소모되어 연료유 가격 상승 요인이 될 수 있으며,[26] 규제 기준을 충족하지 못하는 고유황 연료유는 환경 규제가 상대적으로 덜 엄격한 지역의 육상 발전용 등으로 전환될 가능성도 있다.[27] 2018년 기준으로 전 세계 선박 벙커링에는 약 3억ton의 연료유가 사용되었다.[25]
4. 1. 미국
미국에서는 연료유를 1호부터 6호까지 여섯 가지 등급으로 분류하며, 일반적으로 등급 번호가 높아질수록 끓는점, 탄소 사슬 길이, 점도가 증가하는 경향이 있다. 점도가 높은 연료유는 원활하게 흐르도록 하기 위해 가열이 필요하다. 가격은 통상적으로 등급 번호가 높아질수록 낮아진다.[7] 각 등급별 특징과 용도는 다음과 같다.
C1 및 C2 등급 연료는 등유 유형의 연료이다. C1은 무연 설비(예: 램프)에 사용된다. C2는 배기통에 연결된 설비의 기화 또는 분무 버너에 사용된다.
A2 등급 연료는 무황 연료를 사용해야 하는 이동식, 비도로 응용 분야에 적합하다. D 등급 연료는 A2 등급과 유사하며 가정, 상업 및 산업 난방과 같은 고정식 응용 분야에 사용하기에 적합하다. BS 2869 표준은 FAME(지방산 메틸 에스테르) 함량이 BS EN 14214 표준을 충족하는 경우 A2 및 D 등급 연료에 최대 7% (V/V) 바이오 디젤을 함유할 수 있도록 허용한다.
E에서 H 등급은 보일러 또는 H 등급을 제외한 특정 유형의 대형 연소 엔진에 사용되는 분무 버너용 잔사유이다. F에서 H 등급은 사용 전에 가열이 필요하며, E 등급 연료는 주변 조건에 따라 예열이 필요할 수 있다.
위에서 언급된 일반적인 중유 외에도, 자동차용 엔진 오일이나 공업용 윤활유 등 폐유를 원료로 하여 여과 및 정제 과정을 거친 "재생 중유"가 생산되어 A중유나 C중유의 대체 연료로 사용되기도 한다. 재생 중유에 대해서는 일반 중유와 별도로 JIS K 2170 규격이 2013년에 제정되었으며, 1종(저유황·저염소·저수분 사양)과 2종(1종보다 수분 조건 완화)으로 나뉜다. 또한, 재생 중유와 폐식용유를 혼합한 "바이오 재생 중유"에 대한 규격(JIS K 2171)도 제정되어 있다.
한국의 선박 연료유는 국제적인 규제 기준을 따른다. 특히 선박에서 배출되는 황 산화물(SOx)을 줄이기 위한 국제해사기구(IMO)의 환경 규제가 중요하다.
IMO는 선박 연료유의 황 함량 상한선을 2012년 1월 1일부터 3.50%로 규제했으며, 2020년 1월 1일부터는 이를 전 세계 모든 해역에서 0.50%로 대폭 강화했다.[25] 이 규정은 대한민국 영해 및 항만에도 적용된다. 이에 따라 국내에 기항하는 모든 선박은 황 함량 0.50% 이하의 초저유황 연료유(VLSFO)를 사용하거나, 황 함량이 높은 기존 연료유를 계속 사용하려면 배기가스 정화 시스템(스크러버)을 선박에 의무적으로 설치해야 한다.[25]
이러한 국제 규제 강화는 국내 해운업계와 정유업계, 그리고 선박 연료 공급 서비스인 벙커링 산업에 영향을 미치고 있다. 연료유에서 황 성분을 제거하는 공정에는 추가적인 비용이 발생하며, 이는 연료유 가격 상승의 요인이 될 수 있다.[26]
4. 5. 선박 연료
해운 분야에서는 연료유를 다음과 같이 분류한다.
'''MGO (Marine gas oil, 선박용 가스 오일)''': 증류유로만 제조되며, 대략적으로 2호 연료유에 해당한다.
'''MDO (선박용 경유)''': 중유와 가스 오일의 혼합물로, 흑색 정제 원료를 소량 포함할 수 있다. 대략 3호 연료유에 해당하며, 점도가 최대 12 cSt로 낮아 내연 기관에서 사용하기 위해 예열할 필요가 없다. 일반 경유와 달리 일부 중유를 포함한다.
'''IFO (Intermediate fuel oil, 중간 연료유)''': 가스 오일과 중유의 혼합물로, MDO보다 가스 오일 함량이 적다. 대략 4호 연료유에 해당한다.
'''HFO (Heavy fuel oil, 중유)''': 순수하거나 거의 순수한 잔류유로, 대략 5호 및 6호 연료유에 해당한다.
'''NSFO (Navy special fuel oil, 해군 특수 연료유)''': 5호 HFO의 다른 명칭이다.
'''MFO (Marine fuel oil, 선박용 연료유)''': 6호 HFO의 다른 명칭이다.
잔류 연료유의 점화 품질을 설명하는 지수로는 CCAI와 CII가 있으며, 특히 CCAI는 선박 연료에 자주 사용된다. 그럼에도 불구하고 선박 엔진은 다양한 점도의 연료를 사용하도록 설계되었기 때문에, 선박 연료는 국제 벙커 시장에서 주로 최대 점도를 기준으로 거래된다. 이 기준은 ISO의 8217 표준에 의해 설정되어 있다.[9] 점도 단위는 센티스토크 (cSt, 또는 mm²/s)를 사용하며, 일반적으로 거래되는 연료는 다음과 같다 (비용이 저렴한 순서).
'''IFO 380''': 최대 점도 380 cSt의 중간 연료유 (황 함량 < 3.5%)
'''IFO 180''': 최대 점도 180 cSt의 중간 연료유 (황 함량 < 3.5%)
'''LS 380''': 최대 점도 380 cSt의 저유황(<1.0%) 중간 연료유
'''LS 180''': 최대 점도 180 cSt의 저유황(<1.0%) 중간 연료유
'''MDO''': 선박용 경유
'''MGO''': 선박용 가스 오일
'''LSMGO''': 저유황(<0.1%) 선박용 가스 오일. EU 항구 및 정박지에서 사용된다. (EU 황 지침 2005/33/EC)
'''ULSMGO''': 초저유황 선박용 가스 오일. 미국에서는 초저유황 디젤(황 최대 0.0015%), EU에서는 자동차용 가스 오일(황 최대 0.001%)로 불린다. 미국 영토 및 영해, EU 내륙에서 허용되는 최대 황 함량 기준이다.
밀도 역시 선박 연료의 중요한 특성이다. 선박에서는 사용 전 연료유에서 물과 먼지를 제거하기 위해 정제 과정을 거치는데, 이 과정에서 원심력을 이용하는 정제기를 사용하므로 연료유의 밀도가 물과 충분히 달라야 효과적인 분리가 가능하다. 구형 정제기는 최대 991 kg/m3 밀도의 연료를 처리할 수 있으며, 최신 정제기는 1010 kg/m3 밀도의 연료까지 정제할 수 있다.
연료유에 대한 최초의 영국 표준은 1982년에 제정되었으며, 현재 널리 사용되는 국제 표준은 ISO 8217이다. 가장 최신판은 2017년에 발행되었다.[10] 이 표준은 4가지 등급의 증류 연료와 10가지 등급의 잔류 연료를 규정하고 있다. ISO 8217 표준은 시간이 지남에 따라 황 함량과 같은 환경 관련 규제가 강화되어 왔으며, 최신 표준에서는 사용된 윤활유(ULO)의 첨가를 금지하고 있다.
# 2020년 1월부터 공해상에서의 최대 황 함량은 0.5%로 제한되었다.[11] 특정 배출 통제 구역(ECA) 내에서는 2015년 1월 1일부터 최대 황 함량이 0.1%로 더욱 엄격하게 제한된다 (이전 기준 1.00%).
# 알루미늄(Al)과 규소(Si) 함량이 제한되는 이유는 이들 금속이 엔진 손상을 유발할 수 있기 때문이다. 이들 성분은 연료유 제조 공정 중 하나인 유동 촉매 분해(FCC) 공정에서 사용되는 촉매에서 유래할 수 있다.
# 기관실에서 사용되는 모든 연료의 인화점은 최소 60°C 이상이어야 한다. 단, DMX 등급 연료는 비상 발전기 등 기관실 외부에서 사용될 수 있다. 액화석유가스(LPG)나 액화천연가스(LNG)와 같은 기체 연료 시스템에는 별도의 안전 규정이 적용된다.
잔사 연료유 샘플
'''벙커 연료''' 또는 '''벙커 크루드'''는 기술적으로 선박에서 사용되는 모든 종류의 연료유를 의미한다. 이 명칭은 과거 연료를 석탄 저장고(coal bunker)에 보관했던 것에서 유래했다. 2019년 기준으로 대형 선박은 약 2.13억ton의 벙커 연료를 소비했다.[12] 호주 관세청 등 일부 기관에서는 벙커 연료를 선박 또는 항공기 엔진 동력용 연료로 정의하기도 한다. 과거에는 벙커 A(4호 연료유), 벙커 B(5호 연료유), 벙커 C(6호 연료유) 등으로 구분하기도 했으나, 현재는 이러한 분류가 잘 사용되지 않는다. 6호 연료유(HFO)가 가장 흔하게 사용되었기 때문에 '벙커 연료'가 종종 HFO와 동의어로 쓰이기도 한다. 5호 연료유는 '''해군 특수 연료유'''(NSFO)라고도 불린다. HFO는 점성이 매우 높아 벙커 탱크에서 펌핑하기 전에 저압 증기 시스템 등으로 가열해야 한다.
1980년대부터 ISO 8217 표준이 해양 연료(벙커)의 국제 표준으로 자리 잡았다. 이 표준은 2010년과 2017년에 개정되었으며, 최신판은 ISO 8217:2017이다. 이 표준은 연료를 잔사 연료와 증류 연료로 나누며, 해운업계에서 가장 흔히 사용되는 잔사 연료는 RMG와 RMK 등급이다.[13] 이 둘의 주요 차이점은 밀도와 점성이며, RMG는 통상 380 cSt 이하, RMK는 700 cSt 이하로 공급된다. 일반적으로 더 발전된 엔진을 갖춘 선박일수록 더 무겁고 점성이 높은(따라서 저렴한) 연료를 사용할 수 있다.
환경 오염을 줄이기 위해, 캘리포니아, 유럽 연합 등 전 세계 여러 지역에서는 항구 및 특정 해역을 배출 통제 구역(ECA, Emission Control Area)으로 지정하여 연료의 황 함량을 엄격히 규제하고 있다. ECA 내에서는 2015년부터 황 함량 기준이 0.10% m/m로 강화되었다. 국제해사기구(IMO)는 전 세계 모든 해역에 적용되는 황 함량 기준을 2020년 1월 1일부터 기존 3.5% m/m에서 0.5% m/m로 대폭 강화했다.[14] 이러한 규제 강화로 인해 초저유황 연료유(VLSFO, ULSFO) 사용이 증가하거나, 기존 HFO를 사용하면서 배기가스 중 황 성분을 제거하는 스크러버(scrubber) 장치를 설치하는 선박이 늘고 있다.[15] 해양 증류 연료 중에서는 DMA와 DMB 등급이 가장 흔하게 사용된다.[16] 국제 벙커 연료 사용으로 인한 온실 가스 배출량은 현재 국가별 배출량 통계에는 포함되지 않고 있다.[17][18]
중유(HFO)는 높은 황 함량으로 인해 환경 오염 문제가 심각함에도 불구하고, 비용 문제로 인해 유람선을 포함한 많은 선박에서 여전히 주요 연료로 사용되고 있다. 특히 청정 이미지를 강조하는 유람선 산업에서 HFO 사용은 환경적 측면에서 비판의 대상이 되기도 한다.[19][20][21]
"벙커링"(bunkering)이라는 용어는 넓게는 연료 저장과 관련되지만, 주로 선박 연료 공급 행위 및 사업을 의미한다. 벙커링 작업은 항구에서 이루어지며, 연료 저장 및 선박 급유를 포함한다.[22] 때로는 선박 내에서 연료를 적재하고 탱크에 분배하는 물류 과정을 지칭하기도 한다.[23] 한편, 나이지리아 석유 산업에서는 벙커링이 원유 불법 절취를 의미하는 용어로 변질되어 사용되기도 한다.[24]
2018년 기준으로 전 세계 선박 벙커링에는 약 3억ton의 연료유가 사용되었다. IMO의 2020년 황 함량 규제(0.5% m/m) 시행은 선박 연료 시장에 큰 변화를 가져왔다.[25] 연료유에서 황을 추가로 제거하는 공정은 에너지 및 자본 비용 증가를 유발하며,[26] 이는 연료 가격과 공급 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 규제 강화로 인해 사용이 줄어든 고유황 연료유가 환경 규제가 느슨한 국가의 육상 발전용 등으로 전환될 가능성도 제기된다.[27]
5. 환경 문제 및 건강 영향
연료유, 특히 선박 연료로 널리 사용되는 중유(벙커유)는 연소 과정에서 다양한 대기 오염 물질을 배출하여 심각한 환경 문제를 야기하며, 인간의 건강에도 악영향을 미친다.[18][4] 주요 오염 물질로는 황 성분 연소로 발생하는 이산화황(SO2)과 미세 입자(PM) 등이 있으며, 이는 호흡기 질환, 심혈관 질환, 폐암 등의 원인이 될 수 있다.[18][4] 또한, 연소 시 배출되는 이산화 탄소(CO2)는 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스로서 기후 변화를 심화시키는 요인으로 작용한다.[18][28] 이러한 문제의 심각성 때문에 국제 사회는 연료유의 황 함량 기준을 강화하는 등 규제를 통해 환경 및 건강 피해를 줄이기 위한 노력을 기울이고 있다.
5. 1. 대기 오염
연료유, 특히 선박에서 사용되는 벙커 연료(중유)를 연소할 때 발생하는 배출 가스는 대기 오염의 주요 원인 중 하나이며 기후 변화에도 영향을 미친다. 특히 산업 및 도로 교통에서 발생하는 배출 가스에 대한 규제가 강화된 많은 항구 도시에서는 선박에서 나오는 배출 가스가 대기 오염 수준을 높이는 데 상당한 영향을 주고 있다.[18]
중유는 성분상 0.1~4% 정도의 황(S)을 포함하고 있어 연소 시 이산화황(SO2) 배출량이 많으며, 미세 입자(PM)도 배출된다. 대기 오염을 줄이기 위해, 중유에 포함된 황 성분을 제거하는 수소화 탈황 장치를 이용한 탈황 처리가 점차 일반화되고 있다. 선박이 항구에 정박할 때 보조 엔진의 연료를 중유에서 경유로 전환하는 것만으로도 이산화황과 미세 입자 배출량을 크게 줄일 수 있다.[18]
한편, 국제 운항 선박에서 배출되는 이산화 탄소(CO2)는 국가별 온실가스(GHG) 배출량 통계에 포함되지 않는다. 이는 1997년 교토 의정서 채택 당시, 미국의 주장에 따라 국제 해운(벙커 연료) 및 다자간 군사 작전으로 인한 배출량을 각국의 총량에서 제외하기로 합의했기 때문이다.[28] 이 때문에 대규모 국제 항구를 보유한 국가의 경우, 실제 영해 내 배출량과 국가 통계 사이에 차이가 발생한다.[18] 또한 이는 국제 해운 부문의 온실가스 감축 노력이 상대적으로 더디게 진행되는 원인 중 하나로 지적되기도 한다.
5. 2. 건강 영향
벙커유는 품질이 낮아 연소 시 인체 건강에 심각한 해를 끼치며, 다양한 질병과 사망의 원인이 된다. 국제해사기구 (IMO)가 2020년 황 함량 규제를 시행하기 이전에는 해운 산업에서 발생하는 대기 오염으로 인해 매년 약 40만 명의 조기 사망자(폐암 및 심혈관 질환)와 1,400만 건의 소아 천식 사례가 발생하는 것으로 추산되었다.[4]
2020년 강화된 연료 규정이 도입된 이후에도 해운으로 인한 대기 오염은 여전히 심각한 수준으로, 매년 약 25만 명의 사망자와 약 640만 건의 소아 천식 사례를 유발하는 것으로 추정된다. 이는 규제 강화에도 불구하고 선박 연료유 연소가 건강에 미치는 영향이 크다는 것을 보여준다.
선박에서 배출되는 대기 오염 물질로 인해 특히 큰 피해를 보는 국가는 중국, 일본, 영국, 인도네시아, 독일 등이다. 2015년 기준으로 해운 대기 오염으로 인한 사망자는 중국에서 약 20,520명, 일본에서 4,019명, 영국에서 3,192명에 달하는 것으로 추산되었다.[5]
국제청정교통위원회(ICCT) 연구에 따르면, 주요 해운 항로에 위치한 국가들이 특히 대기 오염에 취약하다. 2015년 기준으로 운송 부문 전체의 대기 오염으로 인한 사망자 중 해운이 차지하는 비율은 대만에서 70%에 달했으며, 모로코(51%), 말레이시아와 일본(각각 41%), 베트남(39%), 영국(38%) 순으로 높게 나타났다.[5]
상업 해운뿐만 아니라 크루즈 선박 역시 심각한 대기 오염원으로 지목된다. 2019년까지 세계 최대 크루즈 회사인 카니발 코퍼레이션 & plc 소속 선박들이 배출한 이산화황 (SO₂)의 양은 유럽 전체 자동차가 배출하는 양을 합친 것보다 10배나 많은 것으로 보고되었다.[6] 이는 대형 선박 운항이 환경 및 공중 보건에 미치는 영향을 보여주는 사례이다.
5. 3. 기후 변화
선박에서 벙커 연료를 연소하여 발생하는 배출 가스는 기후 변화에 기여하며, 특히 산업 및 도로 교통에서 발생하는 배출 가스가 통제된 많은 항구 도시의 대기 오염 수준을 높이는 원인이 된다. 정박 시 보조 엔진을 중유에서 경유로 전환하면 SO2 및 PM 배출량을 크게 줄일 수 있다. 판매된 벙커 연료에서 발생하는 CO2 배출량은 국가 온실 가스(GHG) 배출량 통계에 포함되지 않는 경우가 많다. 이 때문에 대규모 국제 항구를 보유한 소규모 국가의 경우, 영해에서의 실제 배출량과 판매된 연료 기준의 총 배출량 간에는 상당한 차이가 있을 수 있다.[18] 1997년 일본 제3차 당사국 총회에서는 미국의 주장에 따라[28] 각국이 벙커 연료 및 다자간 군사 작전으로 인한 배출량을 국가 배출량 총계에서 제외하기로 합의했다.[28]
5. 4. 규제 및 대응
선박에서 벙커 연료를 연소하여 발생하는 배출 가스는 기후 변화에 영향을 미치고, 특히 산업 및 도로 교통 부문의 배출 가스 관리가 이루어지는 여러 항구 도시의 대기 오염 수준을 높이는 원인이 된다. 선박이 항구에 정박할 때 보조 엔진 연료를 중유에서 경유로 전환하면 SO2 및 PM 배출량을 크게 줄일 수 있다.
판매된 벙커 연료에서 발생하는 CO2 배출량은 국가별 온실 가스(GHG) 배출량 통계에 포함되지 않는다. 이 때문에 대규모 국제 항구를 가진 소규모 국가의 경우, 자국 영해 내 실제 배출량과 판매된 연료 기준 총 배출량 사이에 상당한 차이가 존재한다.[18] 1997년 일본 제3차 당사국 총회에서는 미국 대표단의 주장에 따라, 각국이 국제 해운용 벙커 연료 및 다자간 군사 작전으로 인한 배출량을 국가별 배출량 총계에서 제외하기로 합의했다.[28]
6. 부정 경유 문제 (일본)
일본에서는 경유세가 부과되지 않아 경유보다 저렴한 A중유를 화물자동차의 연료로 불법적으로 사용하는 사례가 발생하고 있다.[1] 이를 부정 경유라고 부르며, 이는 탈세 문제와 더불어 환경 문제를 야기한다.[1]
이러한 부정 유통을 막기 위해 일본에서는 1991년부터 A중유에 식별제인 쿠마린을 첨가하고 있다.[1] 또한, 2005년부터는 국토교통성이 주행 중인 트럭 등에서 연료를 직접 채취하여 경유와 중유의 황 성분 농도 차이를 이용해 검사하는 방식으로 단속을 강화하고 있다.[1]
6. 1. 탈세 및 환경 문제
A중유에는 경유세가 부과되지 않아 경유에 비해 가격이 저렴하지만, 그 품질은 경유와 매우 유사하다. 이 때문에 종종 화물자동차용 디젤 엔진의 연료로 불법적으로 유용되는 경우가 발생하는데, 이를 '부정 경유'라고 부른다. 부정 경유 사용은 명백한 탈세 행위일 뿐만 아니라, A중유에 상대적으로 높은 황 함량 등으로 인해 대기 오염을 심화시키는 환경 문제이기도 하다.
이러한 탈세 목적의 A중유 사용을 방지하기 위해, 일본에서는 1991년부터 식별제로서 쿠마린을 A중유에 첨가하고 있다.
또한, 일본 국토교통성은 부정 사용을 근절하기 위해 2005년부터 도로를 주행 중인 트럭 등에서 직접 연료를 채취하여 검사하는 단속을 시행하고 있다. 이 검사는 경유와 중유의 황 성분 농도 차이에 착안한 것으로, 경유의 황 성분 농도가 10 ppm 정도인 데 반해, 황 성분이 가장 낮은 LSA 중유조차 황 성분 농도가 5000 ppm에 달하므로, 추출한 연료의 황 성분 농도가 법령 기준인 50 ppm 이상이면 엄격한 행정 지도를 하고 있다.
6. 2. 식별제 첨가
A중유는 경유세가 부과되지 않아 경유보다 저렴하지만, 품질은 경유와 매우 유사하다.[1] 이 때문에 화물자동차용 디젤 엔진 연료로 부정 경유처럼 사용되는 경우가 있는데, 이는 탈세 행위일 뿐만 아니라 환경 문제도 일으킨다.[1]
이러한 탈세 목적의 A중유 사용을 막기 위해, 일본에서는 1991년부터 A중유에 식별제로 쿠마린을 첨가하고 있다.[1]
또한, 일본 국토교통성은 부정 사용 방지를 위해 2005년부터 주행 중인 트럭 등에서 연료를 추출하여 검사하고 있다.[1] 이 검사는 경유와 중유의 황 성분 농도 차이를 이용하는데, 경유의 황 성분 농도가 약 10 ppm인 반면, 황 성분이 가장 낮은 LSA 중유도 5000 ppm에 달하기 때문에 추출한 연료의 황 성분 농도가 법령 기준인 50 ppm 이상이면 엄격하게 지도한다.[1]
6. 3. 단속 강화
A중유는 경유세가 부과되지 않아 경유보다 저렴하지만 품질은 매우 유사하다. 이 때문에 일부 화물자동차 운전자들이 디젤 엔진 연료로 불법 사용하는 경우가 있는데, 이를 부정 경유라고 한다. 부정 경유 사용은 탈세 행위일 뿐만 아니라, 황 함량이 높은 연료 사용으로 인한 환경 오염 문제도 일으킨다.
이러한 문제를 막기 위해 일본에서는 1991년부터 A중유에 식별제인 쿠마린을 첨가하여 경유와 구분하고 있다.
또한, 일본 국토교통성은 2005년부터 부정 사용 단속을 강화하기 위해, 주행 중인 트럭 등에서 직접 연료를 채취하여 검사하고 있다. 이 검사는 경유와 중유의 황 함량 차이를 이용한다. 경유는 황 함량이 약 10 ppm 수준이지만, 황 함량이 가장 낮은 LSA 중유조차 5000 ppm에 달하기 때문이다. 따라서 추출된 연료의 황 함량이 법령 기준인 50 ppm을 넘으면 부정 경유 사용으로 보고 엄격히 지도하고 있다.
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