[박찬규의 1단기어] 자동차와 배의 공통점

프리우스 하이브리드시스템. /사진=토요타 제공

자동차와 배(선박)의 공통점이 뭘까. 이동수단이라는 점 말고는 딱히 찾기가 쉽지 않다. 하지만 트렌드를 살피면 닮은 점을 의외로 많이 발견할 수 있다. 점차 강화되는 환경규제에 대응하면서 디젤(경유)을 연료로 쓰던 것에서 가스와 전기 중심으로 동력원이 바뀌는 추세다.
이동수단에 대한 환경규제를 점차 강화하는 건 지구환경을 지키려는 고달프지만 작은 노력이다. 배출가스량과 연료효율, 소음 등 각종 규제가 강화되면서 해당 기준을 맞추기 위한 각계의 연구개발이 이어지는 중이다.

자동차 분야에서는 유럽의 ‘유로6’ 환경규제가 대표적이다. EU(유럽연합)의 디젤(경유)차 배기가스 규제를 뜻하며 숫자가 커질수록 규제가 엄격해진다. 1992년 유로1을 시작으로 2013년 유로6가 도입됐다. 질소산화물(NOx) 배출량 기준이 0.18g/㎞였던 유로5보다 절반 이하로 줄어든 0.08g/㎞를 충족해야 한다. 우리나라에서는 2015년 9월부터 해당 기준을 적용하기 시작했다.


그리고 유럽과 우리나라에서는 이번 달부터 새로 출시하는 경유차는 ‘국제표준배출가스시험방법’(WLTP)에 따라 배출가스 측정방법이 달라진다. 주행거리가 늘어나고 가속과 감속구간이 많아지지만 배출량 기준은 그대로다. 그만큼 인증을 받기가 어려워진 것. 다만 국내에서는 일부 업체가 기준을 맞추기 어렵다는 이유로 이미 인증을 받아 생산 중인 모델에 대해 내년 9월까지 일부 유예된다.

선박은 IMO(국제해사기구)가 배출물질을 엄격하게 규제한다. 연료유 내 황 함량을 낮추고 질소산화물 배출량도 크게 강화한다. 질소산화물은 2015년 14.4g/KWh에서 지난해 3.4g/KWh로 강화됐다. 황산화물(SOx)에 대한 규제도 2015년 3.5%에서 2020년 0.5%로 엄격해진다.

디젤을 연료로 사용하는 자동차와 선박 모두 질소산화물 배출량을 줄이는 게 선결과제다. 이경우 요소수를 통해 질소산화물을 줄이는 SCR(선택적환원촉매)방식이 필수로 꼽힌다. 아울러 동력원을 가스(LPG, LNG 등)로 바꾸려는 움직임도 닮았다.

하이브리드 선박 개념도. /사진=덴포스 제공

◆PHEV와 닮은 하이브리드선박
하이브리드자동차는 이제 확실히 사람들의 머릿속에 각인됐다. 기름을 써서 가기도 하고 전기모터가 힘을 보태 움직이면서 배출가스도 적고 연비도 좋은 차라는 특징은 굳이 설명하지 않아도 될 정도다. 나아가 플러그인 하이브리드나 주행거리연장 전기차도 그리 생소하지 않은 개념이다.

바다 위를 떠다니는 커다란 선박은 주행거리연장 전기차와 비슷하다. 전기추진 방식인 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진을 주로 쓴다. 디젤엔진은 발전기 역할을 맡고 전기모터가 프로펠러를 돌려서 추진력을 얻는 방식이다. 전기의 높은 토크를 활용할 수 있고 설계 시 구조가 보다 쉬워지는 장점이 있다. 최근엔 배출가스 규제가 강화되면서 LNG로 발전하거나 직접 추진력을 얻기도 한다.

순수하게 전기로만 이동하는 하이브리드나 전기선박도 물론 있다. 우리나라 최초의 하이브리드선박은 2009년 현대중공업이 건조했다. 당시 울산 본사에서 해양경찰청이 발주한 3000톤급 경비구난함 ‘태평양9호’의 진수식을 개최했다.

길이 112.7m·폭 14.2m의 이 경비함은 기존 경비함이 탑재한 1만마력 급 디젤엔진 2기 외에 750kW급 전기추진모터 1기를 추가로 장착했다. 최고시속은 28노트다. 12노트 이하 운항 시에는 주 기관을 가동하지 않고 전기모터만으로 추진할 수 있는 국내최초의 친환경 ‘그린십’(Green Ship)이다.

덴마크의 에너지관리·엔지니어링 기업 댄포스에 따르면 LNG선을 넘어 전기를 동력으로 움직이는 선박이 크게 늘어날 전망이다. 과도기적 단계로서 하이브리드선박도 효율을 높이는 방법으로 꼽았다. 특히 짧은 거리를 오가는 페리선이나 엔진이 구동 중이지만 늘 대기하는 특수선에 효과적이라는 게 회사의 설명.

현대중공업이 2009년 진수한 3000톤급 해경 하이브리드선박. /사진=현대중공업 제공

토요타 프리우스처럼 풀하이브리드방식 자동차가 도심에서 전기로 이동하다가 고속도로에서 엔진의 힘으로 이동하는 것과 같은 개념이다. 정지상태에서 움직이기 시작할 때와 저속에서 전기를 동력으로 활용하며 배출가스 발생을 줄이고 그보다 큰 힘일 필요할 때 또다른 동력원으로 효율을 높인다는 얘기다.
PHEV는 일반 하이브리드차와 달리 전기차처럼 충전이 가능한 차다. 외부에서 에너지원을 공급받는 셈인데 선박도 하이브리드화되며 항만 전력 공급 솔루션에서 전력을 가져다 쓸 수 있다. 선박이 정박 중일 때 선박의 주 발전기를 완전히 차단하게 돼 불필요한 배출물질을 억제하고 소음발생도 방지하는 효과가 있다.

나아가 전기차와 전기선박처럼 전기에너지로 움직이는 제품이 꾸준히 출시되는 것, 자율주행자동차처럼 자율주행선박이 개발 중인 상황도 비슷하다. 아울러 자동차와 선박 모두 공조장치처럼 에너지효율을 떨어뜨리는 부분도 개선하려는 노력이 이어진다. 에어컨디셔너가 동력에너지 사용을 최소화하도록 독립 설계하는 것도 닮았다.