KR, 현대미포조선 & HD한국조선해양 개발
‘액화 이산화탄소 화물 탱크’ 개념 승인

KR은 지난 9월 7일 싱가포르에서 열린 GasTech 2023에서 현대미포조선과 HD한국조선해양이 개발한 ‘액화 이산화탄소(LCO₂) 화물 탱크’에 대한 개념 승인(AIP, Approval In Principle)을 수여했다. 이번 AIP를 획득한 선박은 KR, 현대미포조선 및 HD한국조선해양이 협력하여 개발한 프로젝트의 결과물로, 현대미포조선에서 화물 탱크 설계를 수행, HD한국조선해양에서 Engineering Critical Assessment를 수행하였으며, KR에서 해당 설계에 대한 선급 규칙 및 국내외 규정 검토를 통해 적합성을 확인하였다.

이번 액화 이산화탄소 화물 탱크 개발 및 개념승인은 지속가능한 미래를 위한 글로벌 탄소중립 추세에 발맞추어 탄소 배출을 감소하기 위한 노력의 일환이다. 특히, 탄소의 포집과 활용 및 저장(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage) 관련 기술이 전 세계 이산화탄소 총 감축량의 상당 부분을 담당하게 될 것으로 예상되는 만큼 액화 이산화탄소 운반선의 수요 역시 늘어날 것으로 전망된다.

대량 운송을 위해 이산화탄소를 액화하기 위해서는 저온 및 고압의 상태가 유지되어야 한다. 여기에 더해 경제적인 운송을 위해 이산화탄소의 삼중점(기체, 액체, 고체 3가지 상이 평형 상태에서 함께 존재할 수 있는 온도와 압력)을 고려해서 설계가 되어야 한다. 특히 운항 중에 이산화탄소의 상 변화가 발생하지 않도록 특별한 주의가 필요하므로 화물 탱크의 설계를 위해서는 고도의 기술력 및 노하우가 필요하다. 이번에 개발된 액화 이산화탄소 화물 탱크는 이산화탄소의 삼중점을 유지하기 위해 독립형 IMO Type-C Tank가 적용되었으며, 특히 구조 적합성 평가로 불리우는 Engineering Critical Assessment(ECA) 평가 기법을 적용해 화물 탱크의 구조 안전성을 추가 검증하였다. 더불어 기존 동일 크기의 선박보다 더 많은 화물을 재할 수 있도록 설계되어 경제적인 운항이 가능할 것으로 기대된다.

KR은 “이번 AIP를 통해 ECA 평가 방법 및 액화 이산화탄소 화물 탱크의 건조 기술 상용화를 위한 중요한 발판을 마련했다”며, “KR은 이를 기반으로 CCUS 관련 기술을 비롯한 탈탄소 대응 기술 지원을 계속해나갈 것”이라고 밝혔다. 현대미포조선 및 HD한국조선해양은 “이번에 개발한 액화 이산화탄소 화물 탱크는 “탄소중립 목표 달성을 위한 노력의 일환이자 친환경 기술력과 노하우의 결실”이며, “앞으로도 지속가능한 미래를 위해 기술 개발에 힘쓸 것”이라고 밝혔다.

KR, HD현대중공업 개발
‘LNG 이중 연료 추진 대형 가스 운반선(VLGC)’에 개념 승인

KR이 지난 9월 7일 싱가포르에서 열린 가스텍 박람회(GasTech. 2023)에서 HD현대중공업 관계자들이 참석한 가운데 ‘LNG 이중 연료 추진 대형 가스 운반선(VLGC, Very Large Gas Carrier)’에 개념 승인(AIP, Approval In Principle)을 수여했다.

이번 공동개발 프로젝트(JDP)를 통해 개발된 ‘LNG 이중연료 추진 대형 가스 운반선(VLGC)’은 선박용 경유(MGO)와 LNG를 이중 연료로 사용하는 선박으로, LNG 연료 탱크 2기가 개방갑판 상부 양쪽에 배치되는 것으로 설계되었다. HD현대중공업은 대형 가스 운반선(VLGC)의 설계 기술력을 바탕으로 기본설계, 연료 공급 배관 및 가스 탐지 시스템 배치, LNG 연료 탱크 설계를 수행하였으며, KR은 국내외 규정 검토를 통해 설계 안전성·적합성을 검증하고 개념 승인을 수여했다.

현재 전 세계 해사업계는 강화되는 온실가스 규제를 충족하기 위해 다양한 대응책 마련에 고심하고 있으며, 특히 LNG 연료 등 친환경 연료 추진선에 대한 시장의 관심도가 높은 상황이다. KR 김연태 전무는 “KR은 수년 전부터 국제 규제에 대응하는 주요한 대안으로 꼽히는 LNG와 관련한 친환경 기술 개발에 집중해왔으며, 이번 JDP와 같이 조선소와의 공동 개발 프로젝트를 기반으로 탈탄소 대응을 위한 고객 지원을 더욱 강화해나가겠다”고 전했다.

HD현대중공업 전승호 부사장은 “HD현대중공업은 그간 쌓아온 설계 기술력을 바탕으로 LNG 연료 등 친환경 연료 추진선을 개발하기 위해 노력해왔는데, 이번 JDP를 통해 결과를 증명하게 되어 기쁘다”며, “앞으로도 친환경 선박 개발을 위한 기술 혁신에 더욱 힘쓰겠다”고 말했다.

KR, HD현대중공업 개발
‘신개념 액화 가스 화물창 및 연료 탱크’에 개념 승인

KR은 지난 6월 8일 노르웨이 오슬로에서 열렸던 노르쉬핑(Nor-Shipping 2023)에서 HD현대중공업이 개발한 ‘신개념 액화 가스 화물창 및 연료 탱크(Hi-ICON)’ 형상 설계에 대해 개념 승인(AIP, Approval In Principle)을 수여했다.

액화 가스 탱크 설계의 핵심 기술 요소는 선박의 운동에 의해 발생하는 탱크 내 슬로싱* 현상을 감소시켜 구조적인 안정성을 확보하는 것이다. 이는 운송 과정에서 발생할 수 있는 사고나 재난 위험을 줄이는데 중요한 역할을 한다.

HD현대중공업은 이러한 핵심 기술 요소들을 반영한 새로운 액화 가스 화물창 및 연료 탱크를 개발했다. 액화 가스 화물창의 형상을 최적화함으로써 슬로싱 현상을 대폭 완화시키고 안정성을 확보한 것이 큰 특징이라 할 수 있다. 동시에 기존의 화물창 배치를 개선함으로써 작업 효율성을 높이고 생산성도 한층 향상시켰다.

KR 관계자는 “HD현대중공업에서 개발한 새로운 탱크 형상은 슬로싱 저감과 효율적인 화물창 배치를 통해 안정성 및 생산성을 높일 수 있는 기술들이 집약되어 있다”며, “KR은 금번 AIP와 같이 새로운 화물창 기술 개발에 적극 협력하고, 나아가 조선업계의 차세대 친환경 선박 개발을 위한 기술 지원에 최선을 다하겠다”고 말했다.

HD현대중공업 관계자는 “HD현대중공업은 이번 AIP를 받은 Hi-ICON을 향후 다양한 액화 가스 운반선 및 추진선 등에 확대 적용하여 국내외 선주들에게 안전하고 신뢰할 수 있는 토탈 솔루션을 제공할 것”이라며, “이를 기반으로 LNG를 포함한 향후 미래 액화 화물 운반선 시장에서 지속적으로 글로벌 수주 경쟁력을 강화해 나가겠다”고 전했다.

KR-현대미포조선, 해상풍력 유지보수 지원선(CSOV) 개발한다!

KR은 7월 24일 경기도 성남시 HD현대 글로벌 R&D센터에서 HD현대 계열사인 현대미포조선과 함께 ‘해상풍력 유지보수 지원선* 기본설계 공동개발’을 위한 업무협약을 체결했다.

해상풍력 유지보수 지원선은 해상풍력 구조물 설비의 운영 및 유지·보수를 위한 선박으로, 국내에서는 울산, 동해, 제주 등지에 대규모 해상풍력 발전사업이 추진되는 등 전 세계적인 신재생 에너지 확대 추세로 해상풍력 시장이 확대됨에 따라 그 수요가 크게 증가할 것으로 전망된다.

이러한 수요에 선제적으로 대응하기 위하여 양 사는 CSOV 자체 디자인 개발에 힘을 모으고 동시에 해상풍력 단지 운영 기술을 국산화하기 위한 협력을 도모하기 위해 이번 공동협약을 추진하였다.

CSOV의 핵심 기술 요소는 해상에서 해상풍력 구조물의 유지보수 등의 작업을 수행해야 하는 환경을 고려하여, 선박의 수중 위치를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 선체 유지 시스템(Dynamic Positioning System)이 활용되는데, 이는 프로펠러 및 방향타 등을 사용하여 바람, 파도 및 물의 흐름과 같은 외부 힘을 견딜 수 있게 해주어 해상 작업의 안정성을 확보하는 역할을 한다.

현대미포조선은 이러한 국내외 풍력 단지의 해상 환경을 고려하여 선체 유지(Dynamic Positioning) 성능 확보를 위한 최적의 선형을 개발하는 동시에 하이브리드 전기 추진 시스템을 적용한 설계를 수행할 예정이다. 또한, 모션 제어가 가능한 크레인 및 갑판교(Gangway) 등 각종 기자재를 시스템화하여 안정적인 작업 수행이 가능하도록 함으로써 시장 경쟁력을 확보할 예정이다.

KR은 이번 CSOV 기본 설계에 대해 국내외의 규정을 검토하고 설계 안정성과 적합성을 검증할 계획이다. CSOV의 기술 개발이 완료되면 국내 자체 기술로 향후 추진 중인 국내 해상풍력 단지의 운영 및 유지보수가 가능해질 것으로 기대된다.

현대미포조선 정이효 상무는 “탄소중립 시대로의 전환에 발맞춰 해상풍력 발전산업 분야의 설비 운영 및 유지보수를 위해 CSOV의 수요가 크게 증가할 것으로 예상된다”며, “현대미포조선의 우수한 설계 능력을 바탕으로 이번 개발을 성공적으로 완료하여 향후 글로벌 CSOV 건조 시장에서 유리한 입지를 선점해 나가겠다”고 전했다.

KR 연규진 도면승인실장은 “현대미포조선과 함께 CSOV 선박 개발에 공동으로 참여하게 되어 의미가 깊다”며, “특히 CSOV은 아직 완전한 국산화가 이루어지지 않은 만큼 세계적인 조선 기술을 가지고 있는 국내 조선소와의 공동협력을 통해 기술 국산화를 이룰 수 있도록 KR의 기술 지원을 아끼지 않겠다”고 말했다.

KR, SeaTrust-FOWT(부유식 해상풍력) 소프트웨어 신규 개발

KR이 부유식 해상풍력 플랫폼의 직접구조해석 평가를 수행할 수 있는 'SeaTrust-FOWT*'와 관련한 지침서를 개발했다.

SeaTrust 소프트웨어 시리즈는 KR의 대표 기술 소프트웨어로서, 선박 구조부재 체크, 직접해석에 따른 안전도 확인 등 기능별로 다양한 프로그램이 출시되어 있다. 때문에 국내외 조선 및 해운업계에서 폭넓은 사용자를 확보하며 관계자들의 많은 호평을 받고 있다.

이번에 새롭게 출시된 KR SeaTrust-FOWT는 부유식 해상풍력 시장이 확대됨에 따라 부유식 해상풍력 플랫폼 설계와 구조 안전성 검증을 위한 구조해석 요구사항이 증가할 것으로 보고, 고객의 기술적 수요에 대응하기 위해 개발됐다.

FOWT 플랫폼 구조의 경우, 해상 환경의 특성상 시간에 따라 변화하는 바람의 속도와 방향, 종류 등으로 인해 풍하중(Wind Load)이 풍력터빈 날개 및 타워 하부에까지 전달되기 때문에 구조 안전성 검증을 위한 통합하중 해석 및 시뮬레이션 수행이 필수적이다.

현재 이 플랫폼의 안전 및 성능을 평가하기 위해서는 국제 규정인 IEC 61400 Series를 따르도록 되어 있으며, KR을 포함한 주요 선급에서는 해당 규정을 기반으로 FOWT 부유체 평가 관련 규칙 및 지침을 자체적으로 개발하여 안전성을 검증하고 있다.

그러나 기존에 IEC에서 제시한 시간영역해석을 기반으로 하는 통합하중 해석요건 등의 환경이 제한된 시간 내에 수행하기에는 상당한 애로사항이 있어 KR은 이를 개선하기 위해 미국 FrontEnergies사와 함께 오픈소스 기반의 OpenFAST를 활용하여 공동연구를 진행했다.

이를 통해 출시된 SeaTrust-FOWT는 기존의 Engineering Tool에서 발견되었던 해석시간 및 H/W Resource 문제가 효과적으로 개선되었다. 또한 IEC 및 다수 선급이 제시하고 있는 요구 조건들에 대해 효율적으로 구조 안정성을 평가할 수 있는 프로시저와 시스템을 갖추고 있다.

KR은 이와 함께 FOWT 통합하중해석 조건에 대한 사용자의 접근성과 편의성을 고려해, 상세 기술 설명과 사례가 포함된 ‘FOWT 플랫폼 직접구조해석 지침서’도 개발했다.

한편 KR은 이번 SeaTrust-FOWT 출시와 지침서 발간을 기념하여 지난 7월 18일 서울 엘타워에서 기술 컨퍼런스를 갖고, △SeaTrust-FOWT 소개 및 시연 △SeaTrust-FOWT에 적용된 기술 검증 및 장점 등 부유식 해상풍력 플랫폼 기술 개발 현황 및 적용 사례를 소개하는 시간을 가졌다.

본 기술 컨퍼런스를 주최한 KR 김대헌 연구본부장은 “FOWT 플랫폼의 소프트웨어 정확성을 사용자 관점에서 검증한 결과와 각 모듈별 사용자 활용 방법 등을 기술 컨퍼런스를 통해 소개하며 실무적으로 높은 활용 가능성을 확인할 수 있었다”며, “조선·해운업계 및 학계 관계자들로 많은 관심과 호응을 받은 만큼 계속해서 이번 SeaTrust-FOWT와 같이 고객 관점의 엔지니어링 기술 서비스를 확대해 나가겠다”고 말했다.

KR, 「IMO 탄소집약도 요건에 관한 학술논문」
영국 학회지 Ocean Engineering에 게재

KR의 김회준 수석검사원이 발표한 학술논문 「선박운항 탄소집약도를 줄이기 위한 신규조치의 효과적 이행을 위한 분석 및 제언」이 영국 학회지 ‘Ocean Engineering’에 게재되었다.

Ocean Engineering은 영국에서 설립된 세계적인 마린 엔지니어링 관련 학술·연구 단체로, 해양 및 오프쇼어 재생 에너지, 선박 기인 대기오염과 온실가스 저감을 위한 각종 설비 개발 등을 주요 분야로 한다. 특히 국제 학술지의 영향력을 파악할 수 있는 피인용 지수(Impact Factor)가 상위 5% 내외로 유지되는 해양 분야에서 권위있는 국제 학술 단체다.

해당 논문에서는 IMO가 온실가스 저감을 위한 단기 조치 중 하나인 탄소집약도(CII)를 시행함으로써 발생한 산업계 파급 효과를 분석하고, 기술적으로 완전한 국제 해운의 온실가스 배출량 산정 방법론을 통해 해사산업계로의 부정적인 파급 효과를 최소화하는 내용 등을 다루고 있다. 때문에 향후 선사 및 선급 등 해사산업계가 CII 규정을 이행할 시, 이번 논문이 유용한 가이드가 될 것으로 기대된다.

본 연구를 수행한 김회준 수석검사원은 KR에서 다년간 선박검사 업무를 비롯 IMO 해양환경보호위원회(MEPC) 한국정부대표단 수석자문 및 국제선급연합회(IACS) 등 국제 업무를 수행하며 해양환경보호 관련 국제 규정에 대한 전문성을 쌓아왔으며, 이러한 전문 지식을 기반으로 학위 과정을 통해 연구활동을 수행하며 이번 학술 성과를 이뤄냈다.

현재 해사업계는 지난 7월에 열린 IMO MEPC 80차 회의의 결과에 촉각을 기울이며 탈탄소화 대응 준비에 한창이다. 본 회의에서는 △국제해운의 온실가스 저감을 위한 개정전략 △국제해운의 온실가스 저감에 관한 중기조치 △해상 연료유 전주기 평가 지침서 등에 관한 중요한 결정이 진행되었다.

KR 관계자는 “이번 연구성과와 같이 KR의 우수한 전문가와 기술력을 바탕으로 IMO 온실가스 저감 관련 핵심 기술연구 개발은 물론, 최신 국제규제동향 및 기술성과 등을 발 빠르게 공유하여 고객들이 탈탄소화에 효율적으로 대응해 나갈 수 있도록 지속적으로 노력해 나가겠다”고 말했다.

한편 이번 연구성과는 IMO MEPC 80차 회의 기간 중 김회준 수석검사원이 한국정부대표단 자격으로 참여하여 각 회원국에 공유될 예정이다.

IMO 2050 대응을 위한 ‘KR 선박용 배터리 검사 서비스’

탈탄소화는 현재 세계 해사업계가 당면한 가장 큰 과제이다. 국제해사기구(IMO)에서는 2030년까지 2008년 대비 선박 온실가스 배출량을 40% 저감하고 2050년 무렵까지 순-배출량 Zero(Net-zero)에 도달하겠다는 단계별 전략을 세웠으며, 해사업계는 이 목표를 수행하기 위해 다방면으로 대책을 세우고 있다.

전기 추진 선박 역시 그 대안 중 하나로, 고용량의 전기 에너지를 효율적으로 저장하고 관리할 수 있는 배터리 시스템은 친환경 전기 추진 선박의 핵심 기술로서 더 작은 크기로 더 많은 용량의 전력을 저장하는 것이 관건이며, 여기에는 안전성이 반드시 뒤따라야 한다.

KR은 도면 검토부터 형식승인 시험, 단품검사, 설치검사, 시운전 등 배터리 시스템을 선박에 적용하기까지의 전 과정에서 체계적인 검사 서비스를 제공하고 있다.

‘KR 선박용 배터리 검사 서비스’에 대한 자세한 내용은 KR 유튜브 채널을 통해 확인할 수 있다.