세계최초 ‘돛’ 단 LNG선 띄웠다… 한화오션, 연료 12% 절감

50m 높이의 돛 '윈드 챌린저 시스템'
바람 활용해 엔진 부담 낮추고 연료↓
복잡한 갑판에 설치… 기술 난제 풀어
업계, 친환경 선박 개발로 탄소 감축

한화오션의 세계 최초 '돛을 단 LNG(액화천연가스)선'이 바다로 향했다. 흔히 '돛'이라고 하면 바람에 펄럭이는 흰 천을 떠올리지만, 이 배의 모습은 사뭇 다르다.

갑판 위에는 천 대신 단단한 날개를 닮은 두 개의 거대한 판이 우뚝 솟아 있다. 모두 펼치면 높이는 최대 50m로 아파트 20층에 맞먹는 크기다. 두 개의 돛은 바다 위에서 불어오는 바람을 받아 수만 톤의 LNG선을 밀어주는 또 하나의 동력이 된다.

23일 한화오션은 세계 최초로 풍력보조시스템인 '윈드 챌린저 시스템(WCS)'을 적용한 17만4000㎥급 LNG운반선의 해상 시운전 모습을 공개했다.

WCS는 바람의 힘을 선박 추진에 활용해 엔진의 부담을 덜어주는 장치다. 기상과 해상 조건에 따라 높이와 방향을 조절해 최적의 바람을 받으며 항해한다. 시뮬레이션상 항해당 최대 12%의 연료 절감 효과를 나타냈다. 단순 환산 시 7번 운항하면 8번째에는 연료 없이 항해가 가능하다는 것을 의미한다.

WCS는 새로운 개념이 아니다. 앞서 벌크선 등에 먼저 적용됐지만, LNG선에 거대한 돛을 세우는 것은 이야기가 달랐다. LNG선은 천연가스를 영하 162℃로 냉각해 액체 상태로 운송하는 선박이다. 외부에서 열이 조금이라도 유입되면 LNG 일부가 기화한다. 이에 갑판 위에는 안전한 운송을 위한 각종 배관과 설비가 복잡하게 자리했다.

이처럼 공간이 제한적인 LNG선에 돛을 추가하는 것은 처음부터 쉽지 않았다. 공간을 확보하는 동시에 바람을 받을 때 발생하는 하중이 선체와 화물창에 미치는 영향까지 따져야 했다. 안전성을 해치지 않으면서 추진 효과까지 극대화할 수 있는 설치 위치를 찾는 것이 관건이었다.

한화오션과 일본 선사 MOL은 공동 설계 과정에서 먼저 WCS의 설치 위치를 고민했다. 무거운 닻을 감아 올리는 대형 장비가 위치한 앞쪽 공간을 활용하는 방안을 검토했지만, 높은 구조물을 세울 경우 조타실에서 전방 시야를 확보하기 어렵다는 또 다른 문제가 생겼다.

이를 해결하기 위해 선수(뱃머리)에 별도의 시야 확보용 전망대를 설치하는 설계를 적용했다. 단순히 기존 LNG선에 돛을 얹는 데 그치지 않고, 풍력을 활용하면서도 기존의 안전성과 운항 성능을 유지하도록 선박 자체를 새롭게 설계한 것이다.

최근 국제해운업계에서는 탄소 감축 요구에 따라 친환경 연료로의 전환뿐 아니라 운항 과정에서 연료 소비 자체를 줄이는 기술의 중요성도 커지고 있다. 이에 한화오션뿐 아니라 국내 조선업계도 바람을 활용한 친환경 선박 기술 확보에 속도를 내고 있다.

HD한국조선해양은 자체 개발한 윙세일 시스템인 하이 윙(Hi-WING)을 5만톤급 탱커선에 탑재하고 해상 실증에 들어갔다. 높이 약 30m, 폭 10m 규모의 날개가 바람을 받아 선박의 추진력을 보조하는 방식이다. 향후 2년간 실제 운항 데이터를 통해 연료 효율과 탄소배출 저감 효과를 검증할 계획이다.

삼성중공업도 풍력보조추진기술 개발에 뛰어들었다. 삼성중공업의 윙세일은 날개 형태의 돛이 바람을 받아 추진력을 만들어 연료 소비와 탄소배출을 줄이는 기술이다. 2024년 윙세일을 적용한 LNG운반선 기본설계에 대해 개념승인(AIP)을 획득했다.

업계 관계자는 "고대부터 선박의 주요 추진 수단으로 활용돼 온 돛이 엔진의 등장과 함께 바다에서 서서히 자취를 감췄지만, 탄소중립 시대를 맞아 다시 주목받기 시작했다"며 "과거에는 바람이 선박을 움직이는 주된 동력이었다면 이제는 기존 엔진을 보조해 연료 소비와 탄소배출을 줄이는 수단으로 역할이 바뀌고 있다"고 말했다.