전기추진선
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1. 개요
전기추진선은 전기 에너지를 사용하여 추진하는 선박을 의미한다. 대한민국은 환경친화적 선박의 개발 및 보급을 촉진하기 위해 관련 법률을 시행하고 있으며, 정부 주도로 전기추진선 보급을 지원하고 있다. 전기추진선은 리튬이온 배터리나 연료전지 등을 사용하여 전기 모터로 추진력을 얻는 방식으로, 기존 디젤 엔진 선박보다 환경 오염 물질 배출을 줄이고 운송 비용을 절감할 수 있다. 하지만 초기 건조 비용이 높고, 배터리 충전 및 장거리 운항에 어려움이 있다는 과제가 있다. 대한민국 최초의 상업용 전기추진선은 "탄금호일렉트릭"으로, 2021년 9월에 인증을 취득하고 운항을 시작했다.
대한민국은 2020년 1월부터 《환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률(약칭: '''친환경선박법''')》[1]을 시행하여 친환경 선박으로의 전환을 추진하고 있다. 이 법률에 따라 관공서 및 공공기관은 선박을 조달할 때 친환경 선박을 구입해야 한다.
전기추진선은 기존의 내연기관 대신 전기모터를 사용하는 선박이다. 발전기를 통해 얻은 전력으로 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻으며, 전기자동차처럼 배터리에 축적된 전기를 사용하거나, 연료 전지, 태양 전지 등 다양한 방식으로 전기를 생산하여 활용한다. 현재 상선이나 원양어선보다는 시장 잠재력이 높은 다른 분야에 주로 활용되며, 전 세계적으로 기술 개발 및 실증 테스트가 활발하게 진행되고 있다.[5]
2. 대한민국의 친환경 선박 정책
대한민국 해양수산부는 대한민국 산업통상자원부와 함께 ‘제1차 친환경선박 개발•보급 기본 계획(2021~2030년)’[2]을 발표하고, ‘2021년 친환경선박 보급 시행 계획’을 수립하는 등 친환경선박 보급을 위한 정책을 추진하고 있다. 이 계획의 일환으로 2050억원 규모의 예산을 투입하여 공공선박과 민간선박의 친환경선박 전환을 지원하고, 온라인 정책설명회[4]를 개최하여 관련 정보를 제공하고 있다.
2. 1. 친환경선박법
대한민국은 2020년 1월부터 《환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률(약칭: '''친환경선박법''')》[1]이 시행되었다. 《친환경선박법》 〈제13조〉에 따르면, 관공서 및 공공기관에서 선박을 조달하는 경우 친환경 선박으로 구입해야 하며, 이는 친환경 추진 시스템 적용을 의무화한 것이다.
대한민국 해양수산부는 2020년 12월 대한민국 산업통상자원부와 공동으로 ‘제1차 친환경선박 개발•보급 기본 계획(2021~2030년)’[2]을 발표하고, 이에 따라 2021년 1월 ‘2021년 친환경선박 보급 시행 계획’을 수립했다. 정부 및 지방자치단체는 이 계획에 따라 24개 사업에 약 2050억원 규모의 예산을 투입해 공공선박 23척과 민간선박 16척 등 총 39척을 친환경선박으로 전환하도록 지원할 것[3]이라 발표했다. 이는 친환경선박 패러다임 변화에 대응하기 위한 다양한 보급 및 지원 방침의 일환이다. 또한, 관련 내용을 널리 알리기 위해 친환경선박 온라인 정책설명회[4] 등을 개최하기도 했다.
2. 2. 제1차 친환경선박 개발•보급 기본 계획
대한민국은 2020년 1월부터 《환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률(약칭: '''친환경선박법''')》[1]이 시행되었다. 《친환경선박법》 〈제13조〉에 따르면, 관공서 및 공공기관에서 선박을 조달하는 경우 친환경 선박으로 구입해야 하며, 이에 따라 친환경 추진시스템의 적용이 의무화되었다.
대한민국 해양수산부는 2020년 12월 대한민국 산업통상자원부와 공동으로 ‘제1차 친환경선박 개발•보급 기본 계획(2021~2030년)’[2]을 발표하고, 2021년 1월에 ‘2021년 친환경선박 보급 시행 계획’을 수립했다. 정부 및 지방자치단체는 이 계획에 따라 24개 사업에 약 2050억원 규모의 예산을 투입해 공공선박 23척과 민간선박 16척 등 총 39척을 친환경선박으로 전환하도록 지원[3]할 것이라고 발표했다. 이는 친환경선박 패러다임 변화에 대응하기 위한 다양한 보급 및 지원 방침의 일환이다. 또한, 관련 내용을 널리 알리기 위해 친환경선박 온라인 정책설명회[4] 등을 개최하기도 했다.
2. 3. 친환경선박 보급 지원 정책
대한민국은 2020년 1월부터 《환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률(약칭: '''친환경선박법''')》[1]이 시행되었다. 《친환경선박법》 제13조에 따르면, 관공서 및 공공기관은 선박 조달 시 친환경 선박으로 구입해야 하며, 이에 따라 친환경 추진시스템 적용이 의무화되었다.
대한민국 해양수산부는 2020년 12월 대한민국 산업통상자원부와 공동으로 ‘제1차 친환경선박 개발·보급 기본 계획(2021~2030년)’[2]을 발표하고, 2021년 1월 ‘2021년 친환경선박 보급 시행 계획’을 수립했다. 정부 및 지방자치단체는 이 계획에 따라 24개 사업에 약 2050억원 규모의 예산을 투입, 공공선박 23척과 민간선박 16척 등 총 39척의 친환경선박 전환을 지원[3]한다고 발표했다. 이는 친환경선박 패러다임 변화에 대응하기 위한 다양한 보급 및 지원 방침의 일환이다. 또한, 관련 정보 확산을 위해 친환경선박 온라인 정책설명회[4]도 개최했다.
3. 전기추진선의 원리 및 기술
3. 1. 전기추진동력
기존의 내연기관 엔진이 아닌 전기모터로 추진력을 발생시키기 위해 리튬이온 배터리나 연료전지 등에서 에너지원인 전력을 동력으로 변환하는 기술을 말한다. 전기추진동력을 이용하는 선박, 즉 전기추진선은 기존의 디젤엔진 대신 전기에너지(전하가 전기장 안에 존재함으로써 가지는 에너지 또는 전류가 자기장 안에서 가지는 에너지)를 활용하는 선박으로, 발전기를 구동하여 주된 기관에 전력을 공급하고 이 전력을 통해 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻는 형태이다. 전기자동차와 같이 석유 연료 등을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하며 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜 선박을 운행하게 된다. 그 외 연료 전지, 태양 전지와 같은 열이나 화학반응을 통해 전기를 직접 발생시키는 방법도 있다. 아직까지는 상선이나 원양어선 등과 같은 선박에 도입하기 전이지만 시장 잠재력이 높은 만큼 현재 전 세계적으로 개발 및 설계, 실증 테스트 등을 활발하게 진행하고 있다.[5]
3. 2. 전기추진선의 작동 방식
전기추진동력은 기존의 내연기관 엔진이 아닌 전기모터로 추진력을 발생시키기 위해 리튬이온 배터리나 연료전지 등에서 에너지원인 전력을 동력으로 변환하는 기술이다. 전기추진선을 작동 시키는 방식은 다음과 같다.[5]
아직 까지는 상선이나 원양어선 등과 같은 선박에 도입하기 전이지만 시장 잠재력이 높은 만큼 현재 전세계적으로 개발 및 설계, 실증 테스트 등을 활발하게 진행하고 있다.[5]
4. 전기추진선의 장단점
전기추진선은 환경, 경제, 기술적 측면에서 여러 장점을 가지고 있지만, 초기 비용 및 기술적 과제 또한 안고 있다.
장점
- 환경적 이점: 이산화탄소 배출량이 적어 친환경적이다.
- 경제적 이점: 연료비가 저렴하여 운송 비용을 절감할 수 있다.
- 기술적 이점: 소음과 진동이 적고, 공간 활용도가 높으며, 선회 능력이 우수하다.
단점
- 초기 건조 비용이 높다.
- 배터리 충전 및 장거리 운항에 어려움이 있다.
하지만 이러한 단점들은 대한민국을 포함한 전 세계적인 지원과 연구 개발을 통해 점차 해결될 것으로 예상된다.[1]
4. 1. 환경적 이점
전기추진선은 전기에너지를 동력원으로 사용하여 추진하므로 이산화탄소와 같은 대기오염 물질 배출이 없다.[1] 다만, 전기를 생산하고 충전하는 과정에서 이산화탄소가 발생할 수 있지만, 디젤 엔진 등의 내연기관 선박보다는 배출량이 현저히 적다.[1]4. 2. 경제적 이점
전기 에너지는 디젤 연료보다 저렴하여 전기추진선의 운송 비용을 절감할 수 있다.[1]4. 3. 기술적 이점
전기추진선은 전기에너지를 동력원으로 사용하므로, 러더 프로펠러 추진 방식에서는 디젤 엔진이 전기 모터로 대체되어 소음과 진동이 적다. 또한, 전기추진선에는 모터가 직렬로 연결되어 기존 디젤 엔진 선박에 있던 엔진과 프로펠러를 연결하는 추진축이 필요 없어지면서 선박의 공간 활용을 극대화할 수 있다. 러더 프로펠러는 360도 회전할 수 있기 때문에 선회 능력 역시 기존 추진 방식보다 매우 우수하다.[1]4. 4. 극복해야 할 과제
전기추진선은 초기 건조 비용 부담, 배터리 충전 및 장거리 운항 문제 등 해결해야 할 과제를 안고 있다. 그러나 대한민국을 포함한 전 세계 각국 정부의 지원과 연구 개발을 통해 이러한 문제점들이 빠르게 개선될 것으로 전망된다.[1]5. 대한민국 1호 전기추진선: 탄금호일렉트릭
대한민국 최초의 상용 전기추진 유람선은 충주시에 있는 "탄금호일렉트릭"으로, "탄금호태양광유람선"이라는 선명을 가지고 있다.[6] 이 배는 태양광과 배터리를 결합한 하이브리드 유람선으로, 두 가지 친환경 에너지를 이용한다.
탄금호일렉트릭 외에도 여러 기업에서 전기추진선 관련 시도가 있었지만, 대부분 기업 R&D 과제, 개념설계, 또는 규제자유특구 내 소형 실험선에 불과했다. 그러나 탄금호일렉트릭은 국제선급협회(IACS) 멤버이자 대한민국 정부대행 선박 검사 기관인 뷰로베리타스(BV) 선급규정과 국내 법규를 만족하는 대한민국 1호 전기추진선이며, 실제 상용선박이다. 현재 대한민국에서 법적으로 상업 운항 허가가 있는 유일한 전기추진선이다.
탄금호일렉트릭은 길이 26m, 총톤수 55t인 유람선으로, 유람선은 안전을 최우선으로 하기 때문에 건조 시 따라야 하는 관련 규정이 매우 까다롭다. 이 배는 2021년 9월 10일 인증서를 취득한 국내 최초 친환경선박이자 전기추진선박이다.[7]
5. 1. 개발 및 건조 과정
대한민국 최초의 상용 전기추진 유람선인 "탄금호일렉트릭"은 여러 기관 및 기업의 협력을 통해 개발 및 건조되었다. 운항은 코리아크루즈, 선박 건조는 한국메이드가 담당했다. 선박의 기본 설계는 온누리선박설계, 인테리어 디자인은 빈센이 맡았다.[7]전기추진선의 핵심 기술인 전기추진 시스템, 배터리 시스템, 선내 충전 시스템 및 모니터링 시스템은 친환경선박 시스템 전문 기업인 마스터볼트코리아가 담당했다. 마스터볼트코리아는 선박 정박 시 필요한 육상전원공급장치(AMP) 시스템도 공급했다. 충주시는 계류장 및 한전 전력 공급 라인 구축을 맡아, 민관 협력의 첫 친환경 선박 합작 사례를 만들었다.[7]
5. 2. 특징 및 기술 사양
'탄금호일렉트릭'은 대한민국 최초의 상용 전기추진 유람선으로, 태양광과 배터리를 결합한 하이브리드 시스템을 사용한다.[6] 알루미늄 선체를 사용하며, 두 가지 친환경 에너지를 이용하는 친환경 전기선박이다.충주시 탄금호에서 운항되며, 최대 72명의 승객을 태우고 40kW 전기모터 2대로 6노트 이상의 속도를 낼 수 있다. 충전은 육상전원공급장치(AMP)를 통해 약 50분 만에 가능하다.[7]
5. 3. 기술적 특징
대한민국 최초의 전기추진선박은 충주시의 "탄금호일렉트릭"이라는 상용 유람선이다. 이 선박은 태양광과 배터리를 결합한 하이브리드 방식으로, 두 가지 친환경 에너지를 사용한다.[6] 국제선급협회(IACS)의 BV(뷰로베리타스) 선급규정과 국내 법규를 만족하는 대한민국 1호 전기추진선으로, 2021년 9월 10일 인증을 받았다.[7]탄금호일렉트릭은 선박용 리튬인산철 배터리로 추진하여 최적의 전력을 공급하므로 추진 효율성이 높다. 배터리 시스템 고장 시에도 비상 발전기와 선내 파워서플라이를 통해 DC 전력을 공급받아 운항할 수 있다. 또한, BV, DNV 선급 승인을 받은 리튬인산철 배터리 시스템과 전용 충전 시스템을 채택하여 배터리 시스템의 충•방전 안정성을 확보했다. CZone 디지털 스위칭 시스템을 통해 모든 모니터링 시스템을 관리한다.
5. 3. 1. 저진동/저소음/탄소중립
전기추진선박은 전기모터를 기반으로 하기 때문에, 전기에 의한 자기장으로 회전력을 얻는다. 따라서 기존 내연기관 선박에 비해 흡입-압축-폭발-배기의 과정이 없어 진동과 소음이 현저히 적다. 또한, 정박 시에는 육상전원공급장치(AMP)를 통해 선내 배터리에 전기에너지를 저장했다가 추진에너지로 사용하므로 운항 시 매연이 발생하지 않는다. 이러한 배터리 시스템 기반의 전기추진선박은 미세먼지 및 이산화탄소와 같은 대기오염 물질 배출을 기존 내연기관 대비 98% 이상 감소시킬 수 있다. 따라서 현재 심각해진 환경오염의 해결 방안으로도 큰 역할을 할 수 있다.5. 3. 2. 비용 절감
직류(DC) 기반 전력망 운영을 통해 배터리 추진으로 연료 소비량을 절감할 수 있다. 에너지는 디젤연료보다 저렴하기 때문에 운송비 및 연간 유지비도 줄어든다. 단, 초기 건조 비용은 일반 선박에 비해 최소 2배 정도 비싸다. 그러나 해외 기준 투자 대비 수익(ROI)을 보면 장기적인 친환경으로 인한 환경 비용 절감 효과를 고려할 때 더 큰 이점을 가진다.5. 3. 3. 공간 활용
기관실의 용적이 상당히 줄어들어 공간 활용을 극대화할 수 있다. 선내 전력망이 교류(AC) 그리드에서 직류(DC) 그리드로 바뀌며 수배전반의 크기가 한층 작아졌다. 따라서 배터리 시스템 및 충전 시스템을 임의로 배치할 수도 있어 선형 설계에 유연성을 더한다. 하지만 배터리 구역에 대한 국내 법령은 국제 선급에서 규정하는 기준에 비해 더디게 개선되고 있으며, 최신 기술적 업데이트가 느려 안전 기준이 매우 높은 편이다. 이로 인해 국내에서는 높은 방폭 요건을 갖춰야 하므로 배터리 구역에 많은 공간이 필요하다. 향후 국내 법령이 개선되면 다른 국내 선박 설계 시에도 이러한 이점을 유용하게 적용할 수 있을 것이다.참조
[1]
웹인용
친환경선박법
https://law.go.kr/%E[...]
[2]
웹인용
그린뉴딜, "제1차 친환경선박 개발 및 보급 기본 계획" 발표
https://blog.naver.c[...]
2020-12-23
[3]
뉴스
공공·민간 선박 39척 친환경선박으로 전환…2050억원 투입
https://www.korea.kr[...]
2021-01-12
[4]
웹인용
'친환경선박 온라인 정책설명회'개최 알림
https://gunsan.mof.g[...]
2021-04-13
[5]
웹인용
KoreaScience-선박 전기 추진 시스템의 기술 동향
https://www.koreasci[...]
[6]
뉴스
충주 탄금호에 국내 첫 친환경 유람선 뜬다…7월 초 운항 시작
http://www.nbnnews.c[...]
nbn뉴스통신
2020-06-03
[7]
뉴스
충주 탄금호에 ‘태양광 유람선’ 뜬다
http://www.dynews.co[...]
동양일보
2016-04-19
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