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저유황의 역습, 한국 해운업계 새 기회 될 전망(?!)글로벌 정유업계 85% 저유황 공급 여력 부족
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승인 2018.05.16  08:00:03
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오는 2020년 1월부터 전세계 모든 지역에서 중고선을 포함한 모든 외항선박들은 황 성분 0.5% 미만이 초저유황(VLSFO)를 사용해야 한다. 글로벌 해상보험업계에서는 SOx 규제가 시작되면 선박엔진 손상 문제는 기하급수적으로 늘어날 것을 강조하고 있다. 전세계 정유업계의 85%가 저유황(MGO) 공급여력을 충 분히 갖추지 못하고 있기 때문이다. 이는 HFO와 케로신/납사 등을 혼합한 블렌딩 저유황 사용을 늘리고 있다. 블렌딩 저유황은 엔진에 치명적인 손상을 유발하는 Cat fines를 다량으로 포함하고 있는 기술적 문제를 갖고 있다.
박무현 하나금융투자 애널리스트는 “SOx 규제의 가장 현실적인 최적의 대안은 LNG추진이다”며 “전 세계 주요 기업들이 갖고 있는 2030 Marine Fuel Outlook은 LNG연료 사용을 중심으로 모두 수정돼야 할 것”이라고 밝혔다.
그는 이어 “한국의 200척에 달하는 공공선박 발주 계획은 국내 해운업계에 좋은 기회가 될 전망이다”며 “200척의 선박을 모두 LNG추진선으로 발주를 하면 세계 해운업의 새로운 전망을 한국 선사 들이 주도할 좋은 기회가 될 것이기 때문이다”고 덧붙였다.

글로벌 해상보험업계에서는 선박 연료가 저유황으로 달라져가면서 선박엔진의 손상과 Shut down 사고가 늘어나고 있다는 것을 강조하고 있다. 이는 국내외 선급과 글로벌 석유업계에 서도 공통적으로 강조되고 있다. 현재 선박연료는 황 함유량이 3.5%인 HFO을 사용하고 있 다. ECA(Emission Control Areas)지역에서는 2010년부터 1.0% 이하, 2015년부터는 0.1% 이하의 황 함유량이 포함된 저유황 사용이 강제 시행되고 있다. 2020년부터 전세계 바다에서 황 함유량 0.5% 미만인 저유황(VLSFO: Very Low Sulfur Fuel Oil)을 사용해야 하는 SOx 규제가 시작되면 이러한 엔진손상과 비용증가 문제는 더욱 심각해져 갈 것이다.
중국 선박의 보험금 청구는 한국 선박의 두 배, 일본 선박에는 3~6배 더 많은 상황이며 특 히 중국선박의 전체 보험금 청구 중에서 50만달러가 넘는 경우가 75%에 해당되고 있다. 또한 건당 2백만 달러를 상회하는 중국 선박의 보험금 청구는 한국과 일본의 사례보다 52% 가 더 많다. 이 같은 보험금 청구의 빈도와 금액 상승은 고스란히 용선주와 화주들의 비용 부담 증가로 전가되게 된다. SOx 규제가 시작되면 중국 선박에 대한 수요는 급격하게 낮아지게 될 것으로 전망된다.

”Cefor cautioned that it is usually hesitant to publish statistics by factors like builder, class, flag or engine maker.” 글로벌 해상보험 업계에서는 이러한 저유황 사용 증가에 따른 보험금 청구의 증가를 매우 조심스럽게 강조하고 있다.
저유황을 연료로 사용하면 크게 두 가지 문제가 발생된다. 첫째, 저유황은 HFO에 비해 점 도와 윤활성이 낮고 발화점이 섭씨 100도 가량 낮아 추진엔진과 보조엔진에 이상마모와 손 상, 가동중단(Shut down) 등의 문제를 일으키게 된다. 둘째 저유황 생산을 위한 석유정제 및 혼합 과정에서 부산물로 발생되는 Catalytic fines(촉매 미립자)들이 엔진 내부에 쌓이면 서 파이프와 필터를 막아버리는 등 기계 손상을 유발하는 문제가 높아지고 있다. 이러한 문 제들은 추진속도의 저하를 초래해 화주들의 불만도 함께 높아지고 있다.
특히 Cat fines가 엔진 손상에 미치는 영향은 지난 2013년 해운 전문지 1면에 실렸을 정도 로 매우 심각한 현상이다. Cat fines에 대한 유해성과 심각성은 새로운 이야기는 아니지만 그동안 공론화되지 않아 왔었다. 이러한 문제에 대해 글로벌 해상업계에서 강조하기 시작하 면서 수면위로 떠오르기 시작했으며 앞으로 19개월 후인 2020년이 되면 Cat fines으로 인 한 피해 사례가 해운업계의 중요한 과제로 떠오르게 될 것이다. 저유황을 사용하게 되면 선박엔진에 손상을 주는 이유는 크게 두 가지 이다. 첫째 저유황의 특징과 성질이 HFO과 달라 엔진 성능이 저하되고 손상이 발생되는 구조적인 이유와 둘째 HFO와 케로신/납사/벤젠/톨루엔 등을 혼합해 블렌딩 저유황을 생산하면서 부산물로 발생되 는 Catalytic fines(촉매 미립자)가 선박엔진 내부에 침전물로 쌓이면서 필터와 파이프를 막 아 버리고 실린더 라이너 내벽에 긁힘과 파손 등의 영향을 미치고 있기 때문이다. 

저유황(Marine Gas Oil과 Marine Diesel Oil)은 벙커C유(Heavy Fuel Oil)과 비교해 온도는 35도로 100도 가량 낮고 점도(Viscosity) 역시 매우 낮은 것을 알 수 있다. 연료의 낮은 점성은 연료 공급 주입 펌프를 제작과정에서 전혀 고려되지 않기 때문에 낮은 점성을 해결하기 위해서는 Fuel Oil cooler가 추가되어야 하며 윤활성을 높이기 위한 부품이 추가로 탑재돼야 한다. 저유 황의 낮은 점성은 보일러에도 좋지 않은 문제를 일으키게 된다.
벙커C유는 원하는 점성을 얻기 위해 135도에서 가열이 된다. 반면 저유황은 낮은 점성으로 인해 연료가 주입되고 통과되는 곳곳에 균일한 윤활성의 막(a uniform lubricating film)을 추가해야 한다.
벙커C유는 100도 이상에서 가열이 되는데 60도가 발화점(Flash point)인 저유황은 고온의 파이프 내부에서 증발하게 되므로 불완전 연소를 유발하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 기 존 엔진의 개조가 필요하며 Fuel oil cooler, 저유황과 고유황의 분리 펌프 탑재가 필요하게 된다. 엔진 내부의 연료 주입이 벙커C유에서 저유황으로 급격히 달라지게 되면 온도 차이 때문에 엔진 손상을 불러오게 된다. 특히 연료가 전환되는 구간에서 저유황과 벙커C유 섞이 게 되는데 이때 문제를 일으키게 된다. 엔진 기술사에서는 분당 2도 이내의 온도 변화를 제 안하고 있는데 이는 연료 소모량의 문제를 유발하게 된다. 이를 지키기 위해서는 엔진 부하 를 낮춰야 한다. 하지만 엔진의 부하를 낮추는 것은 적절치 못한 방법이다. 연료의 온도 변화는 숙련된 선원에 의한 세심한 관리가 뒷받침되지 못하게 되면 선박엔진 손상은 더욱 커지게 되며 결국 엔진이 멈춰버리는 Shut down이 발생하게 된다.

DNV GL Maritime(노르웨이 선급)의 연구 자료에 의하면 1980년 이후 전세계 선박 연료의 60~70%에 해당되는 양의 품질을 테스트 해왔는데 결과적으로 테스트의 50% 가량은 알 수 없는 품질의 연료를 사용해오고 있었다. 이는 선박엔진에 심각한 손상을 주게 된다.
선박 연료의 황 성분이 감소할수록(초저유황에 가까울수록) 점도가 하락하게 되며 이는 내부 에서 새어나가는 것과 같은 문제를 일으키게 된다. 또 점도가 낮아질수록 윤활성도 낮아지게 된다. 저유황은 윤활성이 낮아 엔진 내부의 마모와 손상을 불러오게 된다. 윤활성이 낮은 등유가 경유 자동차에 사용되면 엔진 마모가 유발되는 것과 같다.
한가지 종류의 연료를 사용하다가 다른 종류의 연료로 전환하게 되면 출력 감소, 마모 증가, 가동 중단 등의 중대한 결함 가능성이 높아지게 된다. 벙커C유와 저유황의 성분과 특성이 완전히 다르기 때문이다. 특히 황 함유량이 매우 낮은 연료로 전환할수록 비용과 시간이 많이 필요하다.

저유황과 벙커C유는 서로 다른 공급 파이프와 주입 계통을 갖고 있다. 두 가지 연료는 각기 다른 서비스 탱크에서 출발해 펌프(Supply pump)를 거쳐 Service line을 따라 흘러가 추진엔진과 보조엔진으로 공급된다. Service line을 따라 흐르던 모든 연료가 연소에 사용되지 못하게 되는데 이때 잔여 연료(remaining oil)은 Return line을 통해 연료통으로 회수된다. 잔여 연료들은 Return parts 에서 한번 모였다가 환기(venting)를 통해 Service line으로 되돌아 가던가 점도를 맞추기 위해 연료통으로 되돌아 가게 된다. 문제는 연소에 사용되지 못한 저유황이 Return line에 서 벙커C유와 섞이게 되면서 오염된 상태로 저유황 연료통으로 되돌아가게 된다는 데 있다. 이를 고려하면 2020년 SOx 규제 도입에 맞추어 선박 연료를 모두 저유황으로 전환하려 할 때 기존 HFO 연료 탱크를 완벽하게 깨끗이 해야 하던가, 저유황 연료탱크를 기존 보다 더 키워야 하는 비용적인 문제도 발생하게 될 것이다. 저유황(Marine Gas Oil 혹은 Marine Diesel Oil)은 연료 특성의 차이로 선박엔진에 손상을 미치고 있다. 이러한 가운데 글로벌 정유업계의 저유황 공급능력은 매우 부족해서 HFO과 다른 유종을 혼합한 블렌딩 저유황 사용이 늘어나는 추세이며 블렌딩 저유황 공급을 늘리려 는 투자 움직임도 나타나고 있다.
HFO와 케로신/납사 등을 혼합해 블렌딩 저유황을 생산하면서 부산물로 발생되는 Catalytic fines(촉매 미립자)가 선박엔진 내부에 침전물로 쌓이면서 필터와 파이프를 막아 버리고 실 린더 라이너 내벽에 긁힘과 파손 등의 영향을 미치고 있다. Cat fines의 유해성은 이미 오래 전부터 제기되어 왔지만 글로벌 해운업계에서는 아직 공론화되지 않은 주제이다. 실제로 해 운업계 및 관련 산업에 Cat fines과 선박엔진 손상에 대해 문의를 해본 결과 이를 제대로 인 지하고 있는 사람은 매우 드물었다. 아직은 저유황이 ECAs내에서만 사용되고 있기 때문에 눈에 잘 드러나지 않아 엔진손상의 이유를 다른 곳에서 찾고 있는 상황이다. 하지만 글로벌 해상보험업계에서 2015년에 ECAs 지역에서의 황 규제는 1.0%에서 0.1%로 한번 더 강화 되면서 엔진 손상이 더욱 늘어나고 있고 이로 인해 보험금 청구가 늘어나고 있다는 것에 대 한 우려를 조심스럽게 강조하기 시작했다. 국내외 선급에서도 Cat fines의 심각성에 대해 강 조하기 시작했으며 글로벌 석유업계에서도 같은 움직임을 보이고 있다.

IUMI(국제해상보험연맹)에 따르면 Cat fines으로 인한 Claim cost(보험금 청구)가 한 건에 30만 달러에서 올해는 최고 150만 달러로 증가됐다. 여러 해상보험사들은 특히 중국이 건 조한 선박에서 더 많은 문제가 드러나고 있다는 것을 강조하고 있다. 앞으로 20개월 후가 되면 저유황 사용이 보편화된다는 점에서 선체보험료의 Claim cost는 크게 늘어날 것으로 해상보험업계에서는 심각하게 우려하고 있다. 이는 고스란히 용선주와 화주들의 비용 부담 증가로 전가될 것이며 그만큼 선박 경쟁력을 낮추게 될 것으로 보인다.
IMO(국제해사기구)에서는 2020 SOx 규제 시작을 앞두고 여러 컨설팅 업체들에게 글로벌 정유업계의 MGO 생산능력을 조사했는데 KBC에 의하면 전세계 정유업계의 15% 정도만이 저유황(MGO)공급능력을 갖추고 있다. 또 다른 컨설팅 업체 Ensys에 따르면 정유업계의 저 유황 공급 능력은 25~40% 수준이다. 저유황(MGO) 생산량 부족과 블렌딩 저유황 사용량 증가는 Cat fines 피해사례를 매우 빠른 속도로 늘리게 될 것으로 보여진다.

SOx 규제 시행에 관한 가장 큰 문제는 0.5% 미만의 초저유황(VLSFO: Very Low Sulfur Fuel Oil)에 대한 품질 기준에 대해 통일된 기준이 아직도 마련되지 않고 있다는 것을 들 수 있다. ISO(International Organization for Standardization)에서는 0.5%미만 초 저유황 에 대한 기준 제정을 2019년 하반기로 미뤄둔 상황이다. 글로벌 정유업계에서는 2020년의 선박연료는 MGO가 아닌 초저유황(VLSFO)이 될 것으로 예상하고 있으며 이에 따른 Capacity 투자 및 증설을 준비해오고 있다. 하지만 ISO의 VLSFO의 품질 기준 제정 지연 움직임은 글로벌 정유업계의 초저유황 투자 속도를 더디게 하고 있다. 국제해운회의소(ICS: International Chamber of Shipping)에서도 최근 언론을 통해 블렌딩유를 포함한 새로운 연료(초저유황, VLSFO)에 대한 통일된 기준이 아직 마련되지 않은 것에 대해 우려를 표명 했다. SOx 규제를 만족할 통일된 연료의 충분한 공급은 사실상 불가능한 것으로 볼 수 있으며 블렌딩 저유황의 사용량이 늘어날 수 밖에 없는 환경이다. 이는 Cat fines으로 인한 엔진 손상을 늘리게 될 것이다.

BP, Chevron, Cepsa와 같은 글로벌 석유기업들은 초저유황(VLSFO)를 생산, 공급하고 있 지만 공급량은 충분하지 않다는 것을 강조하고 있다. 특히 BP는 지난해 봄에 있었던 International Petroleum Week 포럼에서 지역별 유종의 성분이 각기 달라 혼합을 통해 생 산된 저유황은 선박엔진에 영향을 주게 된다는 것을 강조했다. 이러한 지역별 산지 차이에 따른 석유 유종 품질의 차이는 엔진 손상을 일으키는 주된 원인으로 지적될 가능성이 높기 때문에 BP는 전세계 선박 연료 구매자들에게 벙커링 항구를 변경하지 말 것을 권고 하고 있 다. 초저유황 품질 표준의 부재는 2020년 이후 해상보험금 청구금액의 급증으로 이어지게 될 것으로 글로벌 해상보험업계에서는 우려하고 있다.
지난 2016년 10월 MEPC 70차에서 SOx규제가 2020년부터 시작되는 것이 결정됐으며 올해 4월에 있었던 MEPC 72차에서는 SOx 규제 시행을 위한 약간의 보완 사안들이 결정되 었다. MEPC 72차에서 수정 보완작업을 거친 SOx 규제안은 올해 가을에 있을 MEPC 73차 에서 채택되어 2020년부터 규제 적용이 시작된다.

SOx 규제의 가장 현실적인 최적의 대안은 LNG추진이다. 전세계 주요 기업들이 갖고 있는 2030 Marine Fuel Outlook은 LNG연료 사용을 중심으로 모두 수정되어야 할 것이다.
현재 국내외 주요 선급단체, 유럽 메이저 선주사, 글로벌 석유기업들은 모두 하나같이 2030 년 선박연료시장 전망(2030 Marine Fuel Outlook)에서 50%는 저유황(MGO: Marine Gas Oil)이 차지하고 30% 가량은 HFO+Scrubber가 될 것으로 전망하고 있다. 2030년으로 갈 수록 MGO 사용 비중이 늘어나고 HFO+Scrubber의 사용량은 점차 감소되면서 LNG와 같 은 대체연료가 그 자리를 메우는 것이 공통적인 전망이었다. 이러한 선박연료시장 전망은 전 반적인 수정이 필요해졌다.
Scrubber는 선박 1척당 설치비용이 6~10백만불 수준이다. 310K급 VL탱커 선령 5년의 최 근 중고선가 64백만불의 15.6%가 Scrubber 설치비용이며 선령 10년의 중고선가 40백만불 의 25%가 Scrubber 설치비용이다. 최근 대형 선박의 중고선가와 비교하면 Scrubber 설치 비용은 선박가격과 비교해 상당한 부담이 된다. 운항 중에 Sludge와 같은 탈황 잔여물들을 싣고 다니면서 처리해야 하는 부담도 상당하다. 또한 Scrubber를 작동시킬 때 추가적인 전 력소모가 상당해 선박 연비에 좋지 않은 영향을 주게 된다. 이런 이유로 선주사들은 Scrubber에 대한 투자에는 매우 회의적인 모습을 보이고 있다.
The shipping industry is not convinced that scrubbers along with the sludge collection and retention are worth the investment. Scrubber installations are costly ($6-10 million per vessel) and with the added cost through sludge retention and disposal, the complexity of fuel switching has the shipping industry severely hesitating on the next step. We believe the majority of shippers will opt to move to low sulfur fuel oil or use other fuels with lower environment impact such as diesel, Liquefied Natural Gas or gasoil. – by KBC
Scrubber 투자의 낮은 경제성과 저유황의 기술적인 결함을 고려하면 2030년 선박연료시장 의 새로운 전망은 LNG, LPG, 에탄올, 메탄올 그리고 바이오 디젤 등이 주된 선박연료가 될 것으로 제시해야 할 것으로 전망된다.

앞으로 19개월 후면 선박연료는 황 함유량 0.5% 미만으로 제한 된다. Scrubber 투자는 선 주사들이 소극적이며 저유황은 공급량도 부족하고 선박엔진에 손상을 주는 치명적인 결함도 갖고 있다. 규제를 만족하면서 경제성도 갖기 위한 최적의 방법은 LNG추진이 될 것이다.
HFO 연료를 사용하고 있는 중고선박들을 LNG추진으로 바꾸기 위한 움직임이 앞으로 19개 월 동안 활발히 나타날 것으로 예상된다. 2011년 1월부터 시작된 NOx Tier II 규제로 인해 선박 추진엔진은 전자제어엔진(M.A.N社의 ME엔진, Wartsila社의 RT엔진)으로 달라졌다. 특히 ME엔진은 Gas Injection을 설치해 ME-GI엔진으로 개조가 가능해 LNG연료탱크를 부착해 LNG추진이 기술적으로 즉시 가능하다. 몇 년전 Oil-burning 추진엔진을 갖고 있던 250K급 Q-max LNG선이 ME-GI엔진 탑재로 개조된 사례도 있다.
2010년까지 신조선 계약된 모든 중고선(LNG선 제외)들은 기계식 엔진(MC엔진)을 탑재하 고 있어 기술적으로 ME-GI엔진으로 개조가 불가능하다.

2010년까지 신조선 계약된 모든 중고선들은 LNG추진선박으로 교체돼 가게 될 것으로 예상된다. LPG선의 중고선 역시 HFO을 사 용하고 있는데 LPG를 연료로 사용하는 ME-LGI엔진 탑재 선박으로 교체돼 갈 것으로 전망된다.
LNG선을 제외한 중고선은 약 23,000척 가량이 있으며 이중에서 2013년부터 인도된 선박 들은 17,214척에 달한다. 좀 더 정확히 말하면 ME엔진이 탑재되는 선박은 2013년 7월 정 도부터 인도되기 시작했지만 보수적인 시각에서 2013년 1월부터 인도된 선박은 모두 ME엔 진을 탑재하고 있는 것으로 가정했다. 한국 조선소들이 크게 관심을 보이지 않고 있는 벌크선을 제외하더라도 2012년까지 인도되어 LNG추진사양으로 교체 발주가 예상되는 선박의 척수는 9,172척에 달하고 있다. 벌크선 분야도 LNG추진사양으로의 교체를 고려하면 한국 조선업계는 벌크선 시장을 결코 가볍게 보아서는 안될 것이라고 박무현 애널리스트는 밝혔다.

 

 

 

 

 

 

 

 

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