미래에 전기 선박이 필요한 이유

웅장한 절벽과 폭포에 둘러싸인 짙푸른 물 위로 배가 평화로이 떠있습니다. 이곳은 노르웨이의 피오르입니다. 온 세상이 멈춘 듯이 고요합니다. 하지만 이 고요함도 잠시뿐입니다. 디젤 엔진에 시동이 걸리고 유람선이 움직이기 시작합니다. 이 소리가 무척이나 시끄럽습니다. 목가적인 풍경을 방해하는 것은 소음뿐만이 아닙니다. 이 유람선은 많은 양의 배기가스를 배출합니다.

배기가스는 협곡 사이에 며칠씩이나 정체되어 있습니다. 그러므로 냄새가 나고 지역 주민들의 건강에도 해롭습니다. 때문에 노르웨이 정부는 조만간 피오르 지역에서 오염이 심한 선박을 금지하고 대신에 전기 구동 시스템을 사용한 친환경 선박을 도입할 계획입니다. 미래에 유람선들은 소음 없이 조용하게 그리고 배기가스도 배출하지 않으면서 눈 덮인 산들을 유유히 지나쳐갈 것입니다.

전통적인 선박 구동 방식이 논란이 되는 것은 노르웨이뿐만 아닙니다. 국제 해운 기구에 따르면, 전세계적으로 총 온실 가스 배출량에서 해상 운송은 약 2.5퍼센트를 차지한다고 합니다. 매해 10억 톤의 CO2를 발생시킵니다. 함부르크나 로테르담 같은 항구 지역에 거주하는 주민들이 특히 영향을 받습니다. 전기 또는 하이브리드 구동 시스템을 사용한 선박이 해답이 될 수 있습니다. 그렇다면 과연 이 혁신은 성공할 수 있을까요?

선박을 전기화해야 하는 이유

UN 무역 개발 회의에 따르면, 전세계 상품의 80퍼센트가 선박으로 운송됩니다. 그리고 앞으로 해양 운송은 2022년까지 매년 3.8퍼센트 속도로 지속적으로 증가할 것으로 전망됩니다. 그런데 선박은 황산화물, 질소산화물, 매연, 미세 먼지, 그리고 이산화탄소(CO2) 같은 다량의 배기가스를 발생시킵니다. IDTechEx One의 조사에 따르면, 대형 선박 한 척이 자동차 7만대 분량의 CO2, 2백만대 분량의 질소산화물, 250만대 분량의 미세 먼지와 발암 물질을 발생시킨다고 합니다. 선박은 전세계 질소산화물 배출량에서 15퍼센트를 차지합니다. 그러므로 선박은 항구 도시에서 가장 심각한 오염 요인 중의 하나입니다.

대부분의 컨테이너선과 크루즈선, 유조선, 화물선은 디젤 중유로 운행합니다. 그것도 엄청나게 많은 양을 소모합니다. 전세계적으로 9만 척의 선박이 매해 3억7천만 톤의 연료를 연소하며, 2천만 톤의 황산화물을 발생시킵니다. 내륙용 선박은 해양 디젤을 연료로 사용하는데, 해양 디젤은 연소할 때 중유보다 덜 해롭습니다. 또 위험한 질소산화물을 덜 배출합니다. 이러한 배기가스는 환경에 심각한 영향을 초래합니다. 전세계적으로 기후 변화 문제에 직면해 있으며, 바다는 산성화되고 있습니다. 어린이들의 천식에서부터 조기 사망에 이르기까지 건강에도 위협적입니다.

전통적인 에너지를 지금과 같은 추세로 계속해서 사용한다면 문제는 더 악화될 것입니다. 2050년까지 공기 오염이 최소한 50퍼센트 증가할 수 있습니다. 최악의 시나리오를 가정한다면, 최고 250퍼센트까지도 증가될 수 있습니다. EU 의회에서 실시한 조사에 따르면, 2050년에 해상 운송이 전세계 CO2 배출에서 거의 1/5을 차지할 것이라고 합니다. 이것은 지구의 평균 온도 상승을 섭씨 2도보다 훨씬 아래로 제한하고자 하는 파리 기후 협약의 목표를 위태롭게 합니다.

배기가스를 어떻게 줄여야 할까요?

2018년 4월에 국제 해사 기구는 배기가스 배출을 대폭 줄이기로 결정했습니다. 2050년까지 UN 기구의 173개 회원국이 선박으로부터의 CO2 배출량을 2008년과 비교해서 최소한 절반으로 줄이고자 합니다. 2018년 3월부터는 모든 선박의 연료 소비와 그에 따른 배출량을 의무적으로 기록해야 합니다. 2020년부터는 황을 0.5퍼센트 미만으로 함유하는 연료만 사용할 수 있습니다. 현재의 제한 수치는 이의 7배입니다.

이러한 야심 찬 계획이 성공하기 위해서는 사고의 전환이 필요합니다. 그렇다면 배출량을 줄이기 위해서 어떤 방법들을 사용할 수 있을까요? 가능한 방법에는 여러 가지가 있습니다. 한 가지 방법은, 선박으로 자동차와 마찬가지로 촉매식 변환기를 설치하는 것입니다. 그러면 유해한 질소산화물을 질소와 산소로 분리하고 매연 필터로 미세 물질들을 붙잡을 수 있습니다. 또는 선박으로 오염이 심한 중유가 아니라 해양 디젤을 사용할 수 있습니다. 해양 디젤은 황 함유량이 훨씬 낮지만, 가격이 비쌉니다. 게다가 이 두 방법은 중대한 단점을 가지고 있습니다. 내연 엔진을 기반으로 하며, 결국에 화석 연료를 사용한다는 것입니다. 디젤을 생산하는 원료가 되는 광유(mineral oil)는 지금과 같은 추세대로 소모한다면 50년 안에 고갈될 것입니다.

이러한 이유에서 액화 천연 가스(LNG), 수소, 전기 에너지 같은 다른 에너지원을 사용하는 것이 더 효율적이고 환경 친화적입니다. 전기 구동 시스템은 땅이나 공중에서만 유지 가능한 것이 아닙니다. 머지 않은 미래에 내륙용 선박뿐만 아니라 원양 선박으로도 석유를 대체하기 위한 친환경 대안을 실제적으로 사용할 수 있게 될 것입니다. 배터리 구동의 장점은, 전기가 석유 특히 해양 디젤보다 훨씬 저렴하다는 것입니다. IDTechEx의 전망에 따르면, 전세계적으로 완전 전기 및 하이브리드 선박 매출이 증가할 것이라고 합니다. 이 규모가 2027년에 200억 달러에 이를 것이라고 합니다.

선박은 오래 전부터 일부는 전기로 가동

수천 년 동안 배는 바람으로 움직였습니다. 그런데 19세기가 시작되면서 점차 엔진을 사용하기 시작했습니다. 증기 엔진과 터빈이 발명되고 나서, 20세기에는 다양한 형태의 디젤 엔진이 사용되었습니다. 이러한 엔진은 디젤, 중유, 경유 같은 화석 연료를 연소합니다. 전통적으로 이러한 형태의 구동 장치는 기계식입니다. 디젤 엔진이 샤프트를 구동하면, 샤프트가 선박의 프로펠러를 움직입니다. 엔진이나 발전기는 선박 내의 전기 시스템들을 가동하기 위한 전기도 만들어냅니다.

그런데 수년 전부터 많은 선박들이 부분적으로 전기화를 해왔습니다. 현재 원양 선박의 80퍼센트는 디젤-전기 트랜스미션 시스템을 사용합니다. 디젤 발전기가 전기를 발생시키면, 이 전기를 사용해서 전기 엔진을 구동합니다. 이렇게 해서 선박의 프로펠러를 움직입니다. 이 방식은 많은 장점이 있습니다. 연료를 5~20퍼센트 절약할 수 있습니다. 또한 전기 장치는 더 적은 부품들로 이루어지므로 고장이나 마모가 덜합니다. 그러므로 에너지 손실을 줄이고 효율을 높일 수 있습니다. 하지만 아직은 하이브리드 구동 시스템이라고 할 수는 없습니다. 이렇게 말할 수 있으려면 적어도 일정 시간 동안은 디젤 엔진을 켜지 않은 채 항해할 수 있어야 합니다. 이때 에너지는 선박에 탑재된 배터리로부터 공급됩니다. 미래에 전기 엔진은 충전식 배터리, 액화 천연 가스(LNG), 태양광 전력 같은 다른 수단으로부터 에너지를 공급 받게 될 것입니다.

최초의 전기 선박

최초의 전기 선박

1839년에 러시아의 상트페테르부르크의 운하에서 최초의 전기 선박을 시험했습니다. 그리고 1886년에는 Siemens & Halske의 시험 선박인 “Elektra”가 등장했습니다. 독일 베를린시는 이 배를 대중교통 용으로 시험했습니다. 이 배는 25명의 승객을 실을 수 있었고 슈프레 강을 따라서 시속 14킬로미터로 운행했습니다. 하지만 기술이 아직 충분히 성숙하지 않았으며 배터리가 너무 무거웠습니다. 더 이상 개발은 추진되지 않았습니다. 25년 후에는 독일 바이에른주의 쾨니그제 호수에서 “Akkumulator”라고 하는 전기 배가 운행했습니다. 이 배 역시 Siemens가 만든 것입니다. 38명이 승선할 수 있었던 이 배는 완전히 충전된 납축전지를 사용해서 최대 100킬로미터를 운행할 수 있었습니다. 이 구상은 성공적인 것으로 입증되었습니다. 이 호수에서는 여전히 전기로 구동되는 유람선이 운행되고 있습니다. 전기 구동 페리선인 “고데스베르크-니더돌렌도르프”는 독일 라인강에서 1908년부터 1945년까지 운행되었습니다. 스웨덴에서는 “Hamnfärjan”이라고 하는 페리선이 1913년에 전기 구동 시스템을 사용해서 마르스트란드와 쿤 사이를 항해했습니다.

전기 선박 – 작동 원리

내연 엔진에서 배기가스를 배출하지 않는 전기 구동으로 전환하기 위해서는 기술적으로 많은 과제들을 해결해야 합니다. 승용차, 상업용 차량, 비행기와 마찬가지로, 아직은 순수 전기 구동 시스템을 도입하기 어려운 경우에 하이브리드 기술이 과도기적 해결책이 될 것입니다.

당장 사용할 수 있는 기술들을 무엇이 있나요?

    • 디젤-전기 구동: 디젤 발전기가 전기를 발전합니다. 이 전기로 전기 엔진을 구동하고 선박의 프로펠러를 움직입니다.
    • 하이브리드 구동: 선박으로 내연 엔진과 함께 배터리를 탑재합니다. 그리고 피크 전력이 필요할 때 짧은 시간 동안 배터리를 함께 사용합니다. 한편으로 디젤 발전기 등으로부터 여분의 에너지를 저장할 수 있습니다. 한동안 배를 전기만 사용해서 항해할 수 있습니다.
    • 완전 전기 구동: 선박으로 내연 엔진을 탑재하지 않으며, 모든 에너지는 배터리로부터 공급됩니다.

일부 내륙용 선박은 이미 전기만 사용해서 운항하고 있습니다. 주로 페리선이나 유람선이 그렇습니다. 짧은 거리를 운항하고 그러므로 더 작은 배터리를 사용할 수 있기 때문입니다. 또한 다수의 선박 제조사들이 하이브리드 크루즈선을 계획하고 있습니다. 하지만 대양을 항해하는 대형 화물선으로 전기 구동은 아직 가야 할 길이 멉니다. 먼 거리를 항해하는 원양 선박 용으로는 배터리가 아직 충분히 효율적이지 않고 너무 무겁기 때문입니다.

충전식 배터리에 관한 지속적인 연구개발

선박으로 전기 구동 시스템을 실제적으로 사용할 수 있도록 하기 위해서는 배터리를 훨씬 더 효율적으로 만들어야 합니다. 이를 위한 연구도 계속되고 있습니다. Rolls-Royce는 전기 선박 용으로 “SAVe Energy”라고 하는 새로운 배터리 시스템을 개발했습니다. 이 배터리 시스템은 2019년에 시장에 내놓을 예정입니다. 이 회사는 2010년부터 에너지 저장 시스템을 연구개발 및 생산하고 있는데, 과거에는 외부 업체로부터 배터리를 공급 받았습니다. 액체 냉각 방식인 SAVe Energy는 효율이 매우 높고 유연성이 뛰어나다고 합니다. 완전 전기 또는 하이브리드 선박, 페리선, 크루즈선, 화물선 등에 사용될 수 있습니다. 액화 가스나 디젤 엔진과 함께 이 시스템을 사용해서 배기가스 배출량을 줄일 수 있습니다. SAVe Energy는 노르웨이 선박 회사인 Prestfjord로 맨 처음 공급됩니다. Rolls-Royce는 앞으로 이 시장이 빠르게 성장할 것으로 기대하고 있습니다. 2019년 한 해에만 선박 회사들이 이전 8년 동안보다 더 많은 배터리를 설치할 것이라고 합니다.

대안적인 구동 기술

디젤을 대체하기 위해서 또 다른 친환경적 대안들을 사용할 수도 있습니다. 액화 천연 가스(LNG)는 연소할 때 오염 물질과 이산화탄소를 덜 배출합니다. 하지만 LNG 역시도 단점이 있습니다. 항구나 선박에 적합한 인프라를 개발해야 합니다. 한편으로는 가스 역시 화석 연료이므로 무한정하게 사용할 수 없다는 점입니다. 또한 가스는 생산하고 사용하는 과정에서 빠져나갈 수 있습니다. 이러한 현상을 메탄 슬립이라고 합니다. 독일의 자연 생물다양성 보존 연맹(NABU)에 따르면, 메탄은 기후에 미치는 영향이 CO2의 25배에 달하며 다른 선박 회사들 역시도 LNG 구동 시스템을 사용한 크루즈선을 계획하고 있습니다. 미국 회사인 Royal Caribbean은 미래에 연료 전지를 사용한 2척의 크루즈선을 운항할 계획입니다. 이들 선박은 액화 천연 가스를 연료로 연소합니다. 온실 효과에 크게 영향을 미칩니다. 현재 5만 척의 원양 선박 중에서 약 200척이 LNG를 사용해서 운항하거나 그럴 계획입니다. 2018년 말에 Aida Cruises의 Aida Nova가 액화 천연 가스를 사용해서 항해하는 최초의 크루즈선이 될 것입니다.

테크놀로지 그룹인 ABB와 연료 전지 생산 회사인 Ballard도 역시 연료 전지를 지지하는데, 대안적인 청정 구동 기술을 함께 사용합니다. 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 그리고 이 에너지를 사용해서 전기 엔진을 구동합니다. 어떤 연소도 하지 않고 어떤 배기가스도 배출하지 않습니다. ABB와 Ballard는 대형 선박에는 기존 기술도 사용할 수 있도록 할 생각입니다. 3메가와트의 전기 전력과 4,000 HP에도 불구하고 이 시스템은 내연 엔진보다 크지 않을 것입니다. 두 회사는 먼저 대형 여객용 선박에 중점을 두고 있습니다. 하지만 이 프로젝트로 확실한 일정은 나오지 않았습니다. Ballard는 또 다른 계획도 가지고 있습니다. 2021년부터 세계 최초의 수소 구동 외항선인 “HySeas III”가 이 캐나다 회사의 연료 전지를 사용해서 스코틀랜드의 두 섬 사이를 운항할 계획입니다.

태양광 선박도 등장하고 있습니다. 쌍동선인 “SolarWave”와  “Tûranor PlanetSolar”는 선박에 탑재된 태양광 전지로부터 에너지를 얻습니다. 2012년에 “Tûranor PlanetSolar”는 세계 일주를 한 세계 최초의 태양광 구동 배이기도 합니다. 이 항해는 585일이 걸렸습니다.

주요 과제

미래에 더 많은 전기 선박이 사용되기 위해서는 한 가지 중요한 과제를 해결해야 합니다. 전기를 저장하기 위한 배터리를 훨씬 더 효율적으로 만들어야 한다는 것입니다. 현재로서는 에너지 밀도가 여전히 너무 낮습니다. 다시 말해서, 배터리가 크기나 무게에 비해서 충분한 에너지를 저장하지 못한다는 뜻입니다. 대형 원양 선박은 한 번의 배터리 충전으로 엄청난 거리를 항해해야 합니다. 그러기 위해서는 배터리가 여전히 너무 크고 무겁습니다.

또 한편으로는 항구에 적합한 충전 인프라를 갖춰야 합니다. 해안에서의 전기가 이미 문제가 되고 있습니다. 크루즈 선박은 부두에 정박해 있을 때 호텔 운영을 위해서 계속해서 전기를 필요로 하기 때문입니다. 이들 선박은 흔히 모터나 보조 전력 장치를 사용해서 전기를 발전합니다. 그러므로 오염 물질을 배출합니다. 그러므로 항구에서 전기를 직접 구입할 수 있다면 훨씬 더 친환경적일 것입니다. 그런데 항구에서 이러한 전기 설비가 아직은 드뭅니다. 그러므로 항구들이 충전 장비를 설치하기 위해서 많은 돈을 투자해야 할 것입니다. 또한 배터리가 많은 선박 회사들에게 여전히 매우 비쌉니다. 독일의 해양 기술 및 운송 시스템 개발 센터인 DST에 따르면, 전기 선박에서 배터리가 가장 비싼 부품이라고 합니다.

하지만 페리선이나 내륙용 선박으로는 전기 구동 시스템이 지금이라도 가능합니다. 빈번하게 선착장에 정박하므로 컨테이너 형태로 배터리를 교환하거나 선착장에 정박할 때마다 잠깐씩 배터리를 충전하고 밤새 완전히 충전할 수 있습니다.

현재 사용되고 있는 전기 및 하이브리드 선박

다수의 하이브리드 및 완전 전기 선박이 이미 사용되고 있습니다. 그곳이 어디일까요? 그리고 얼마나 멀리까지 항해할 수 있을까요?

하이브리드 기술을 사용한 페리선과 크루즈선

독일과 덴마크를 오가는 “bird flight line”이라고 하는 4척의 페리선이 이미 하이브리드 기술을 사용해서 운항하고 있습니다. 구동을 위해서 내연 엔진과 전기 구동 시스템을 함께 사용합니다. 선박 회사에 따르면, 이렇게 함으로써 CO2 배출을 15퍼센트까지 줄일 수 있다고 합니다. 노르웨이의 네뢰위피오르에서 운행되고 있는 “Vision of the Fjords”도 하이브리드 선박입니다. 디젤 발전기와 배터리로부터 구동을 위한 전기를 얻습니다. 배터리는 용량이 600kWh입니다. 배가 항해할 때는 디젤 엔진으로부터 여분의 에너지를 사용해서, 그리고 배가 부두에 정박하고 있을 때는 청정한 수력발전 전기를 사용해서 배터리를 충전합니다. 이 선박은 배터리로부터 전력을 사용해서 3시간 동안 항해할 수 있습니다.

노르웨이 선박 회사인 Hurtigruten의 탐험선인 “MS Roald Amundsen”은 2019년에 하이브리드 구동을 사용해서 출항하는 최초의 탐험선이 될 것입니다. 이 선박은 리튬이온 배터리를 사용해서 최소한 30분 동안 전기 전력으로 항해할 수 있습니다. 그러면 노르웨이의 해안선을 지나서 남극의 빙산 지대를 배기가스를 배출하지 않고 완전한 정적 속에서 미끄러지듯 항해할 수 있습니다.

완전 전기 페리선과 컨테이너선

현재로서 완전히 전기로만 항해할 수 있는 선박은 주로 내륙에서 운행되는 페리선과 소형 여객선입니다. 이러한 선박은 짧은 거리만을 운행하고 자주 정박합니다. 그러므로 에너지 저장 장치를 더 신속하게 충전할 수 있습니다. 노르웨이에서는 2015년부터 세계 최초의 차량 페리선이 운영되고 있습니다. 80미터 길이의 “Ampere”라고 하는 이 선박은 송네피오르에서 라빅과 오페달 사이를 하루에 34회 운행합니다. 한 번 운행할 때마다 6킬로미터를 항해하며 소음이 거의 없고 배기가스를 배출하지 않습니다. 이 페리선은 Siemens가 노르웨이 선박 회사인 Fjellstrand와 함께 개발한 것입니다. 이 선박과 그리고 양쪽 부두에 리튬이온 배터리 패키지를 설치하고 있습니다. 이들 각각의 패키지는 1,600개 자동차 배터리 용량과 맞먹습니다. 매 10분씩 정박해 있는 동안, 배터리를 잠깐씩 충전하고 밤사이에 완전히 충전합니다. 이 전기는 수력발전소로부터 제공됩니다. Ampere는 11톤짜리 배터리를 설치함에도 불구하고 경량 알루미늄 디자인이라서 기존 페리선과 비교해서 무게가 절반밖에 되지 않습니다. 그러므로 연간 수백만 리터의 디젤을 아낄 수 있으며 운영 비용을 80퍼센트 절감할 수 있습니다. CO2 배출량은 기존 페리선의 5퍼센트 불과합니다.

독일의 모젤 강에서도 2018년 봄부터 완전 전기 페리선이 운행되고 있습니다. “Sankta Maria II”라고 하는 이 페리선은 승객 45명과 차량 6대를 실을 수 있습니다. 15개의 태양광 모듈로부터 일부 전기를 발전하고 2개 배터리 블록에 저장합니다. 배터리 용량은 252kWh입니다. 이것은 6.5시간 동안 항해할 수 있는 용량입니다. 전기 페리선은 다른 강들에서도 운행되고 있습니다. 독일 비텐의 루르 강에서는 2척의 전기 구동 선박이 사용되고 있으며, 베를린에서는 슈프레 강에서 2014년부터 “FährBär 1번”부터 “4번”까지 4척의 태양광 구동 페리선이 운행되고 있습니다. 암스테르담은 2025년부터 이 도시의 운하에서 모든 디젤 구동 여객선과 페리선을 퇴출시킬 계획입니다.

중국은 남부의 주강에서 시험 단계로 최초의 완전 전기 컨테이너선을 운행하고 있습니다. 이 선박은 80킬로미터 거리밖에 운행하지 못하므로 내륙의 운하에서만 사용할 계획입니다. 이 선박에 탑재된 1천 개의 리튬이온 배터리는 무게가 26톤에 달하며 2,400kWh 용량입니다. 노르웨이 역시도 전기 컨테이너선을 개발하고 있습니다. 2020년부터 “Birkeland”라고 하는 컨테이너선이 Yara라고 하는 회사의 공장에서 브레빅의 항구로 화학물질과 비료를 운송할 계획입니다. 이 회사는 이 일을 위해서 현재는 트럭을 사용하고 있는데, 트럭으로 하면 연간 4만 회를 왕복해야 합니다. 이 선박은 120개의 컨테이너를 운송할 수 있습니다.

네덜란드 회사인 Port-Liner 역시도 완전 전기 화물선을 개발하고 있습니다. 이 선박은 로테르담 항구를 비롯해서 내륙 운하에서 사용될 것입니다. 이 선박은 한 번의 배터리 충전으로 34시간을 운행할 수 있습니다. 배터리는 컨테이너 형태로 되어서 항구에서 간편하게 교체할 수 있습니다. 그러므로 즉시 충전할 필요가 없습니다. Port-Liner는 앞으로 몇 년에 걸쳐서 네덜란드와 벨기에에서 사용하도록 15척의 전기 선박을 건조할 예정입니다.

e-모빌리티를 선도하는 노르웨이

e-모빌리티를 선도하는 노르웨이

노르웨이는 도로 위와 공중에서뿐만 아니라 수상에서도 e-모빌리티를 선도하고 있습니다. 2015년부터 최초의 전기 페리선이 정규 노선을 운행하고 있습니다. 또 2018년 중반에는 2026년부터 피오르 지역에서 하이브리드나 배터리 구동 시스템을 사용한 페리선과 선박만 운행할 수 있도록 하는 법안을 통과시켰습니다. 그러기 위해서는 관련 사업자들이 많은 일들을 해결해야 합니다. 유명한 관광지인 예이랑에르피오르만 하더라도 매해 30만 명의 유람선 관광객들이 방문하기 때문입니다.

노르웨이는 전기 선박에 대한 원대한 계획을 세우고 있습니다. 울스테인 조선소에서는 Color Line 선박 회사의 주문으로 세계 최대의 하이브리드 구동 여객선을 건조하고 있습니다. 이 선박은 노르웨이 남부에서 최대 2천 명의 승객을 싣고 운항할 것입니다. 이 선박이 산데피오르 항구에 접근하면 디젤 엔진을 끕니다. 이 선박은 전기 전력을 사용해서 한 시간을 항해할 수 있습니다. Hurtigruten은 Rolls-Royce와 계약을 체결했습니다. 최대 9척의 유람선을 디젤에서 하이브리드 구동 시스템으로 전환할 계획입니다. 운수 회사인 Fjord1은 2020년부터 7척의 전기 구동 페리선을 운행할 계획입니다.

인피니언은 전기 선박에 어떻게 기여하나요?

미래에는 더 많은 상품과 여객을 전기 선박으로 수송할 것입니다. 그러기 위해서는 전력 반도체 수요가 늘어날 것입니다. 이에 대비해서 인피니언은 물 위에서의 e-모빌리티에 관한 연구개발에도 박차를 가하고 있습니다. 선박은 파워트레인으로 전력 반도체 소자를 사용하지 않고서는 전기로 항해할 수 없습니다. 다수의 업체들이 자사 시스템과 엔진에 인피니언의 반도체 부품을 사용하고 있습니다. 배터리로부터의 직류를 엔진에 필요로 하는 교류로 변환합니다.

전기 및 하이브리드 선박을 위해서는 더 효율적이고 경량화된 배터리가 필요합니다. 지난 30년 간에 에너지 밀도가 크게 향상되기는 했으나, 대형 선박으로 장거리를 운행하기에 필요로 하는 에너지를 공급하기에 충분할 만큼은 아닙니다. 인피니언은 바로 이와 같은 문제를 극복할 수 있도록 돕습니다. 배터리가 점점 더 작고 가벼워짐으로써 시스템 효율이 향상되고 있습니다. 배터리 밸런싱을 사용함으로써 배터리 용량을 최대한 활용할 수 있습니다. 배터리 밸런싱을 함으로써 배터리 용량과 수명을 10퍼센트 이상 늘릴 수 있습니다.

충전 인프라를 구축하고 배터리를 빠르게 충전할 수 있는 기술을 개발하는 것도중요합니다. 이와 관련해서도 역시 인피니언의 반도체 제품이 중요한 역할을 합니다. 실리콘 카바이드(SiC) 같은 혁신 소재를 사용함으로써 충전 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 실리콘 카바이드는 실리콘보다 더 높은 부하와 전압을 처리할 수 있으며, 열로 낭비되는 전력을 줄이므로 시스템으로 설치 공간을 줄일 수 있습니다.

전망

기후 변화, 규제 도입, 비용 상승: 미래에는 선박 역시도 친환경 구동 시스템으로 전환해야 할 것입니다. 앞으로 전기 구동 페리선과 여객선이 점차 늘어날 것입니다. 그런데 선박은 사용 연한이 수십 년에 달합니다. 화물선은 30년, 내륙용 선박은 45년, 여객선은 그보다 더 오랫동안 사용되기도 합니다. 다시 말해서 선박 회사들이 선박을 교체하는 데 시간이 걸릴 것이라는 뜻입니다. EU에서만 7,300척 이상의 화물선이 운행되고 있습니다. 네덜란드의 전기 선박 회사인 Port-Liner의 전망에 따르면, 현재 추세대로라면 이 선박들이 모두 전기 선박으로 교체되는 데 약 50년이 걸릴 것이라고 합니다. 또 전문가들 예측에 따르면, 최초의 완전 전기 원양 선박이 등장하는 데 적어도 20년이 걸릴 것이라고 합니다. 대안적인 구동 방식이 더 잘 작동할수록 이러한 전환은 더 빠르게 일어날 것입니다. 배터리 밀도가 높아지고 배터리를 더 효율적으로 사용할 수 있게 되면 미래에 많은 선박들이 소음 없이 조용하게 환경 친화적으로 항해하게 될 것입니다.

미래에는 선박의 프로펠러 역시도 전기로 구동될 것입니다. 하지만 연구는 여기서 그치지 않습니다. 그 다음 단계로는 배에 선장이 필요 없어질 것입니다. 이와 관련된 구체적인 계획들이 나오고 있습니다. 노르웨이 회사인 Yara의 컨테이너선인 Birkeland는 조만간 더 적은 수의 승무원들만으로 운행하고 더 지나서는 아예 무인으로 운행할 계획입니다. 콜럼버스가 아메리카 대륙을 발견한 이후로 550여년이 지난 2030년에는 강철로 된 최초의 자율 선박이 전기로 항해하는 날이 오게 될 것입니다.

 

Last update: December 2018