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LNG수송선은 영하 1백62℃의 초저온에 견딜 수 있는 탱크를 설계·건조해야 하기 때문에 조선공업 전반에 관한 최고 수준의 건조기술을 필요로 한다. 그리고 LNG의 특징인 증발성 가연성 및 저비중에 대한 대책을 세워야 한다.

LNG(Liquefied Natural Gas:액화천연가스)란 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 영하 1백62℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색투명한 초저온액체를 말한다(사진1).

우리나라는 이와 같이 액화된 천연가스를 인도네시아로부터 수입해 평택 LNG기지에 저장한후 다시 기화시켜 지하배관을 통해 도시가스 및 발전용 연료로 공급하고 있다.
 

무색투명한 초저온 액체

LNG는 다음과 같은 성질을 갖고 있다.

화학적성질
1. 색깔과 냄새가 없다
2. 연소시 청색 불꽃
3. 1mol 연소시 2백18.8㎉의 열량발생
4. 탄광에서의 폭발과 같이 산소와 혼합하면 폭발
5. 고온의 수증기와 작용해 수소가스발생(${CH}_{4}$＋${H}_{2}$O＝3${H}_{2}$＋CO)

물리적 성질
1. 액화온도 -1백62℃.
2. 액화비중 0.425(물＝1)
3. 가스비중 0.555(공기＝1)
4. 발열량 13.270㎉/㎏
5. 가스용적/액체용적＝1/600

LNG선 생산실적 6위국으로

천연가스가 에너지자원으로 등장함에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서는 생산 기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운반수단이 필요하게 됐다.

LNG의 해상수송은 1950년대 초부터 검토되기 시작, 1958년 미국 앨라배마조선소에서 화물선을 개조해 만든 '메탄 파이어니어'호를 건조하면서부터 시작됐다.

'메탄파이어니어'호 이후 현재까지 건조했거나 건조 중인 LNG선은 모두 1백 20여척에 이른다. 나라별로 보면 최대의 LNG수입국인 일본이 35척을 건조했으며 따라서 일본은 최대의 LNG선 생산국으로 부상했다. 우리나라는 프랑스 미국 노르웨이 핀란드에 이어 4척의 LNG선을 건조하게 돼 LNG선 생산실적 6위국으로 발돋움하게 됐다.

형태별로 LNG선의 역사를 살펴보면 독립각형 탱크방식은 1964년 '메탄 프린세스'호(2만7천4백㎥), 멤브레인 탱크방식은 1969년 '폴라 알래스카'호(7만1천5백㎥), 모스형 독립 탱크 방식은 1973년 '베네타'호(2만9천㎥)가 각각 효시를 이루었다.

이들 LNG선의 대형화가 본격적으로 이뤄진 것은 지난 75년부터였다. 75년에는 모스형은 물론 멤브레인형 등 모두 12만5천㎥급 이상의 LNG선이 건조돼 대량 LNG수송 시대를 열었다.

탱크의 형식에 따라 크게 두 종류

LNG선의 분류방법에는 여러가지 방법이 있다. 가장 특징적인 탱크의 형식에 따라 분류하면 크게 독립형과 멤브레인형으로 대별된다(표1).

독립형 탱크의 대표적인 타입은 현대중공업에서 건조한 모스형을 들 수 있다. 그리고 처음 일본의 IHI조선소에서 개발, 최근 2척의 실적을 가진 IHI의 SPB형이 있다.

멤브레인형 탱크는 현재 한진중공업에서 건조중(1척)에 있다. 이 멤브레인형은 프랑스의 가즈 트랜스포트(GT) 시스템과 테크니가즈(TGZ) 시스템의 두가지가 있다.
 

최고수준의 조선건조기술 필요

LNG선은 영하 1백 62℃의 초저온에 견딜 수 있는 탱크를 설계하고 건조해야 하기 때문에 조선공업 전반에 관한 최고 수준의 건조기술을 필요로 한다.

그리고 LNG의 특징인 증발성 가연성 및 저비중에 대한 대책을 세워야 한다. 이밖에 LNG의 특징에 대한 대책을 표로 나타내면 다음과 같다(표2).
 

생산기술 서구는 쇠퇴기, 일본은 성숙기

유럽과 미국 조선업체의 LNG선 생산기술은 한두 개 업체를 제외한 대부분의 조선소가 이미 성숙단계를 지나 쇠퇴기에 접어들었다고 할 수 있다.

미국 앨라배마조선소가 지난 58년 독립각형의 LNG선을 개발한 이후 70년대까지 20여년간 LNG선 생산은 유럽과 미국지역 9개국 20개 조선소에서만 이루어졌다. 그러나 90년까지 LNG선 생산에 참여하고 있는 조선소는 프랑스의 애틀랜틱조선소와 핀란드의 마사조선소 2군데에 불과할 정도로 경쟁력을 상실하고 있다.

한편 일본은 지난 70년대 후반부터 LNG선 생산에 참여, 유럽 조선소들보다 뒤늦게 출발했음에도 불구하고 LNG선 생산기술과 경쟁력 면에서 성숙기에 이른 것으로 평가되고 있다.

일본 조선소들은 처음 LNG선 건조에 착수하기 앞서 노르웨이의 모스 등과 기술제휴를 맺고 10여년간 설계 건조 운항 보수 등에 관한 연구개발과정을 거쳤으나 수많은 시행착오를 겪었다. 그러나 그후 10년간 30여 척의 LNG선을 생산해오는 과정에서 단열방식과 터빈엔진 등 기자재분야에서 뛰어난 기술력을 확보했다.

IHI의 경우 독자모델인 SPB방식의 LNG선 2척을 건조해 독자적인 설계능력을 인정받았다.

국내 조선소들의 LNG선 개발상황

■ 현대중공업

현대중공업은 지난 6월1일 국내1호선의 인도식을 갖고 발주처인 현대상선에 인도해 국산 LNG선 시대를 열었다. 현대중공업은 지난 70년대 중반부터 LNG선의 연구개발 활동에 들어간 이래 이번 LNG 1호선을 제작하는 과정에서 LNG선 생산기술을 선진국 수준으로 끌어 올려놓았다. 지금은 2호선과 4호선을 건조중에 있으며 2호선은 올해 말 발주처인 유공해운에 인도할 예정이다.

■ 한진중공업

멤브레인형 LNG선을 건조하고 있는 한진 중공업은 국내 3호선 건조를 착수하면서 같은 선형의 LNG선을 건조하고 있는 프랑스의 애틀랜틱조선소와 기술제휴를 맺고 설계기술을 확보했다.

한진중공업은 지난 92년 말 멤브레인 라이선스를 갖고있는 대우와 삼성중공업과의 뜨거운 수주경쟁에서 국내 LNG3호선 건조조선소로 결정돼 현재 대우조선과의 공동분할 건조방식을 통해 가즈 트랜스포트방식 멤브레인 LNG선을 건조 중에 있다. 최근 1차 진수를 마치고 화물창(貨物艙) 공사를 진행중이며 현재 50% 정도의 공정을 보이고 있다(사진2).
 

■ 대우조선

대우조선은 지난 89년부터 멤브레인형 LNG선의 개발을 추진, 요소기술 설계기술 생산기술 등 LNG선 건조에 필요한 기술력을 확보하기 시작했다. 한진중공업과 공동으로 건조함에 따라 화물창 작업에 관한 기술을 확보할 수 있게 돼 지난 해 12월 화물창에 소요되는 박스를 제작하는 공장을 완공, 현재 하루에 3백여개의 단열박스를 생산해내고 있다.

■ 삼성중공업

삼성중공업은 직접적으로 LNG선 생산에 참여한 경험이 없다. 그러나 가즈 트랜스포트 방식의 멤브레인형 LNG선 화물탱크의 7분의1 규모의 실물 모형탱크를 만들어 다양한 실험을 성공적으로 실시, LNG선 제조기술을 축적하고 있다.

지난 해 4월에는 실물 모형탱크 내에 영하 1백96℃의 액체질소를 주입하는 성능테스트를 실시해 화물창 생산기술에 대한 신뢰도를 확인했다. 이어 지난 해 10월에는 테크니 가즈방식의 멤브레인형 LNG선의 실물모형도 제작해 봄으로써 2가지 방식의 멤브레인형 LNG선 건조기술력을 배양했다.

■ 한라중공업

지난 4월 테크니 가즈와 멤브레인형 LNG선에 관한 기술제휴를 맺고 LNG선 건조를 위한 준비에 들어갔다.