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Start Up Innovation / Science
바람을 활용한 성(省)에너지 선박
상선미쓰이, 차세대 범선 개발

이전 해상 운송의 주역이던 범선이 다시 각광 받기 시작하고 있다. 이산화탄소 등의 배출 억제를 요구하는 환경 규제가 한층 강화되고 있는 가운데 그 대응에 고심하는 해운업계가 최근 범선을 주목하고 있다. 상선미쓰이(商船三井)는 도쿄대학 등과 협력해 바람의 효율적인 활용으로 큰 추진력을 얻는 기술을 개발. 바람을 활용하기 쉬운 항로 선택 시스템도 개발했다. 2020년에 첫 항해에 착수할 계획이다.

-- 날씨를 파악해 최적의 항로 선택 --
“앞으로의 환경 대책을 고려할 때 궁극의 무공해 에너지라고 불리는 풍력은 꼭 필요하다”라고 상선미쓰이의 가와고시(川越) 전무는 강조한다. 바다의 환경 규제는 앞으로 한층 더 엄격해질 전망이다. 국제해사기구는 2050년까지 세계 선박들이 배출하는 이산화탄소를 2008년의 절반으로 줄인다는 목표를 정했다.

-- 환경 규제를 지원 --
환경 규제 대책의 핵심으로 알려진 LNG(액화천연가스)를 연료로 한 선박은 질소산화물(NOx) 배출은 큰 폭으로 감소하지만 이산화탄소의 절감 효과는 30% 정도이다. “현재의 연장선 상이라면 목표 달성은 어렵다”라고 보는 관계자들이 많다.

‘윈드 챌린저 프로젝트(Wind Challenger Project)’는 상선미쓰이가 도쿄대학과 오시마(大島)조선소(나가사키 현) 등과 추진하는 새로운 범선 개발을 계획하고 있다. 돛의 소재에는 자동차에도 사용되는 가벼우면서도 강도가 높은 유리섬유강화플라스틱(GFRP)를 채택. 단면은 초승달형으로 높이가 약 50m, 폭이 20m 정도이다. 최대 5단계로 펼칠 수 있고 좌우 90도까지 선회할 수 있다.

돛을 가장 짧게 접은 단계에서 최대한 펼쳐진 단계까지 걸리는 시간은 8~9분. 90도 선회는 80초 정도이다. 날씨의 변화에 맞춰 신속하게 돛을 조작해 바람을 효율적으로 활용할 수 있다.

예를 들어 선박의 진행을 방해하는 역풍에서도 돛을 짧게 접거나 각도를 바꾸는 등을 통해 저항을 최소화할 수 있다. 돛을 접을 경우 화물의 하역에도 편리하다. 복수의 돛을 탑재할 경우에는 각각의 돛을 서로 다른 방향으로 해 추진력을 높일 수 있다.

윈드 챌린저 프로젝트에서는 나가시마(長崎) 현 사세보(佐世保) 시에 3단계로 접을 수 있는 높이 20m, 폭 8m의 실증 범선을 설치. 테스트를 반복해 “항해에 충분한 강도 및 추진력을 가지고 있다는 것을 확인했다”.

프로젝트의 또 한가지 핵심 기술은 항로 선택 시스템이다. 출입 항과 날짜, 설정 속도 등 항로 정보와 예상되는 기상∙해상 정보 등을 입력하면 최적의 루트가 자동적으로 제시된다. 또한 실제 운항 시에는 매시간 변화하는 기상 정보도 추가해 항로를 조정할 계획이다.

예를 들어 일본과 미국을 연결하는 항로에서는 최단 거리를 고집하지 않고 선박이 나아가는 방향으로 부는 편서풍의 힘을 최대한 이용할 수 있는 코스를 우선시한다. 2020년에는 철광석과 석탄, 곡물 등을 운반한 화물선에 돛을 1개 탑재해 운항을 시작할 계획이다. 엔진이 있지만 돛을 이용해 연료를 절약할 수 있다.

실제로 4개의 돛을 탑재한 선박으로 요코하마와 미국 시애틀 간을 운항한 시뮬레이션에서 일반 선박과 같은 기간(약 2주)으로 항해했을 때의 연료 소비량은 최대 30% 정도 감소했다. 편서풍의 활용이 제한적인 요코하마~호주 뉴캐슬의 남북 항로에서도 17% 정도의 절감 효과를 얻을 수 있었다. 속도를 줄인다면 성에너지 효과는 더욱 높아진다고 한다.

-- 유럽도 풍력에 주목 --
유럽에서도 풍력에 주목하는 움직임이 나오고 있다. 유럽의 해운업체 Wallenius Wilhelmsen도 풍력 활용의 실현을 위해 나섰다. 발레니우스 빌헬름센의 야시엔스키 CEO는 “제로 에미션(Zero Emission)’을 위해 자동차를 6,500~7,000대 실을 수 있는 풍력 추진 선박 도입을 검토하고 있다”라고 말한다.

시속 16노트(Knot)로 운항하는 통상적인 자동차 운반선을 10노트로 감속한다면 실현될 수 있을 것이라고 한다. 목적지에 도착하는 것은 늦지만 “바다 위에서 차량을 보관하고 있다고 생각한다면 이용하는 자동차 제조사는 적지 않을 것이다”라고 야시엔스키 CEO는 전망. 4년 안에 취항하는 것을 목표한다.

20세기 초반에는 상선으로서는 수명을 다했다고 여겨져 온 범선. 100년이 넘는 시간이 지나 다시 넓은 바다를 항해하는 범선의 모습을 보게 될 수 있는 날이 곧 올지도 모른다.

 -- 끝 --