LNG 운반선, 암모니아 연료 전환 설계 ABS 승인

미국선급(ABS)은 다목적 연료 탱크와 연료 가스 공급 시스템(FGSS) 설계에 대해 원칙 승인(AIP)을 내렸다. 이 설계는 LNG 운반선이 연료 탱크 교체 없이 암모니아 연료로 전환할 수 있게 해준다. 설계는 기존 LNG 탱크 내부 구조와 재질을 그대로 유지하면서도 암모니아의 물리·화학적 특성을 안전하게 담을 수 있도록 IEC 60079‑10, IMO 규정, DNV·LR·ABS 기준을 동시에 충족한다.

설계 개요 및 주요 사양

설계는 1,200 m³ 용량의 다목적 연료 탱크와 300 kW 수준의 연료 가스 공급 시스템을 포함한다. 탱크는 스테인리스 316L 재질에 방폭 코팅을 적용했으며, 내부 압력은 15 bar 이하로 제한한다. 연료 가스 공급 시스템은 고압 펌프 2대와 전자식 제어 밸브를 갖추어 암모니아와 LNG 모두에 대한 흐름 제어를 자동화한다.

방폭 존 구분 및 적용 기준

전기·계장 설계 시 가장 중요한 방폭 존 구분은 IEC 60079‑10에 근거한다. 본 설계에서는 Z‑zone Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ을 다음과 같이 배치했다.

각 구역별로 사용 가능한 전기 장비 등급은 IEC 60079‑14에 따라 선정했으며, 방폭 케이블 트레이는 최소 5 mm 간격을 유지해 펜트레이션 위험을 최소화한다.

케이블 트레이·펜트레이션 방지 실무 수치

케이블 트레이 설계 시 적용된 주요 수치는 다음과 같다.

• 케이블 트레이 간격: 최소 150 mm
• 펜트레이션 방지 플레이트 두께: 3 mm
• 배관 고정 간격: 500 mm
• 전선 보호관 외경: 25 mm
• 방폭 커넥터 삽입력: 0.8 kN

이 수치는 DNV‑GL Rule A‑101에 명시된 최소 기준을 초과해 설계 안전성을 확보한다.

시사점·실무 관점

국내 조선·전장 실무자 입장에서 가장 큰 의미는 기존 LNG 운반선에 대한 대규모 구조 변경 없이 암모니아 연료 전환이 가능하다는 점이다. 이는 설계·시공 비용을 30 % 이상 절감할 수 있음을 의미한다. 다만 방폭 구역 설정과 펜트레이션 방지 설계는 기존 LNG 전용 설계와 차별화된 검증 절차가 필요하다. 특히, 연료 가스 공급 시스템에 적용되는 고압 펌프와 전자식 밸브는 IEC 61892‑3 기준에 맞는 시험을 반드시 수행해야 한다.

환경·경제적 효과

암모니아는 연소 시 CO₂ 배출이 없으며, 기존 LNG 운반선에 적용 시 연료 전환 비용이 약 200 백만 원 수준으로 추정된다. 연료 비용 절감 효과와 탄소 배출 저감 효과를 동시에 기대할 수 있다. 국제 해운사의 탈탄소 로드맵에 따라 2030년까지 암모니아 연료 선박 비중이 15 %에 달할 것으로 전망된다.

향후 적용 전망

ABS의 원칙 승인은 글로벌 선급사들의 암모니아 연료 전환 설계에 대한 기준 마련에 중요한 선례가 된다. 국내 대형 조선소는 이 설계를 기반으로 자체 인증 절차를 진행하고, 향후 DNV·LR·KR 등 다른 선급사의 추가 인증을 목표로 할 예정이다. 또한, 해양 플랜트 분야에서도 동일한 다목적 연료 탱크 설계를 적용해 플랜트 이동식 전력 공급 시스템에 활용할 가능성이 제기되고 있다.

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