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Start Up Innovation / Science
마이너스 253도의 수소 운반선
가와사키중공업 새로운 선박 건조

-- 세계 표준을 겨냥 --
가와사키(川崎)중공업은 차세대 에너지의 핵심 중 하나인 수소를 운반하는 운반선 건조에 착수했다. 주력 에너지원이 되고 있는 액화 천연가스(LNG)보다 90도나 낮은 마이너스 253도를 유지하면서 액체화한 수소를 호주에서 일본까지 운반한다. 로켓과 조선, 플랜트 등 지금까지 축적해 온 제조 기술을 활용해 세계 표준 기술로 거듭나는 것을 목표로 하고 있다.

세토내해(瀬戸內海)에 인접한 효고(兵庫) 현 하리마(播磨) 정(町)의 가와사키중공업 하리마공장. 보일러 및 터널 굴진기의 부품 등이 즐비한 공장으로 들어서자 운반선용 액화 수소 탱크가 조립 단계에 진입하고 있었다.

높이 16m, 길이 25m, 용적 1,250m³. 실험선박용 소형 탱크라고는 하지만 가까이에서 보니 그 크기가 압도적이었다. 기술개발본부 수소체인개발센터의 니시무라(西村) 씨는 “수소 운반선에 필요한 기본 기술은 이미 완성된 상태이다”라고 자신 있게 말했다.

-- 호주에서 고베(神戸)까지 --
가와사키중공업은 호주 정부와 J파워, 셸재팬, 이와타니(岩谷)산업 등과 공동으로 2020년도부터 수소를 제조∙운송하는 실험을 시작한다. 호주 남부 빅토리아 주에서 대량으로 산출되는 석탄의 일종인 ‘갈탄’에서 수소를 추출 후 액체화해 체적을 800분의 1로 압축. 고베 항까지 운반한다. 약 400억엔의 사업비가 투자된 대규모 프로젝트이다.

전용선을 이용해 대량으로 저온 수송이 가능한 LNG는 거대한 서플라이 체인이 구축되면서 일본의 에너지의 일익을 담당하는 존재가 되었다. 나가사키중공업의 실험은 수소로 같은 시스템의 구축을 목표로 하고 있다.

수소는 저장할 수 있을 뿐 아니라 연소해도 물 외에는 배출하지 않아 온난화 대책의 비장의 카드로서 기대를 모으고 있다. 그러나 일본에서는 물을 전기 분해하는 등이 필요해 제조 비용이 크다. 향후 수소 수입은 불가피할 것이라는 견해가 많아, 액화 수소 운반선은 그 핵심 기술이 될 수 있을 것이다.

수소의 끓는 점은 절대 냉도에 가까운 마이너스 253도. 극저온을 유지하면서 열대지역을 거쳐 운송되기 때문에 “액화 수소 탱크는 LNG선의 탱크와 구조가 크게 다르다” (선박해양컴퍼니의 다카오카(孝岡) 씨).

일반적인 LNG탱크는 용기의 외부를 폴리우레탄 등의 내열재로 둘러싸여 있어 내부가 저온으로 유지된다. 이에 반해 수소 탱크 구조는 그야말로 정밀하게 만들어진 보온병과 같다. 2중의 금속제 용기를 만들어 내층과 외층의 사이를 진공화해 열의 전도를 막았다.

이러한 구조의 원점이 된 것은 가와사키중공업이 다네가시마(種子島)우주센터에 설치한 로켓 연료용 액화수소탱크이다. 잘 구부러지지 않는 스테인리스 강판을 가공해 용접, 2중 틀 내부를 진공화해 온도를 유지하는 기초기술을 연마해왔다. 하지만 “선박에 탑재할 경우 상황은 전혀 달라진다”(다카오카 씨). 가장 큰 문제는 항해 중의 흔들림이다.

로켓 연료용의 지상 탱크는 2중 구조라는 점에서는 같지만 내층을 외층 안쪽에서 나일론제 로프로 공중에 매달아 둔다. 하지만 선박처럼 흔들리는 환경에서는 이와 같은 구조는 안정성이 부족하다. 이를 해결하기 위해 내층을 열전도율이 낮은 유리섬유복합재료로 만든 소재로 밑에서 받치도록 설계해 위치가 바뀌지 않도록 했다.

내층의 표면에는 금속의 얇은 막을 코팅해 전자파를 반사하도록 했다. 또한 내층 탱크가 액체 수소의 주입으로 수축되는 점도 고려해 내층의 지지재(支持材)를 고정하지 않고 슬라이드 구조로 하는 등의 기술도 도입했다.

-- LNG 선박의 설욕 도모 --
가와사키중공업이 수소에 주력하는 큰 이유는 조선 사업의 주력이었던 LNG 선박의 어려움이다. LNG를 에너지원으로 이용하는 구조는 일본이 가장 먼저 개척. LNG 선박도 일본의 조선소 경영을 오랜 기간 지탱해왔다.

하지만 2018년 일본 기업의 LNG 선박 수주는 제로. 가와사키중공업을 포함해 유럽 기업으로부터 라이선스를 받아 건조하고 있는 한국 기업들의 낮은 건조 비용에 대항할 방법은 없다. 가와사키중공업은 액화수소 운반선에서는 규범 책정 등에서 세계를 선도해 지적 재산을 확보, LNG 선박 분야에 대한 설욕을 도모하려는 것이다.

현재는 해상 수송된 수소는 LNG에 비해 비용이 크게 비싸다. 하지만 니시무라 씨는 “앞으로는 거의 같은 수준의 가격을 실현할 수 있을 것이다”라고 말한다. 가와사키중공업이 2020년부터의 실험에서 액화수소를 안정적으로 운반할 수 있다는 것을 세계에 증명할 수 있다면 차세대 기술 개발에서 일본이 우위에 설 수 있을 것이다.

 -- 끝 --