LNG선이란? LNG 운반선과 추진선의 차이, 저장 탱크의 원리

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영하 162도의 화물을 운반하는 방법과 증발가스·재액화·해상 터미널의 역할

LNG선은 문맥에 따라 다른 배를 가리킵니다. LNG 운반선은 액화천연가스를 화물로 싣고 가는 배이고, LNG 추진선은 액화천연가스를 연료로 사용해 움직이는 배입니다. LNG를 연료로 쓰는 컨테이너선이라면 화물은 컨테이너이지 천연가스가 아닙니다. 반대로 LNG 운반선이 싣고 있는 가스의 일부를 연료로 쓰면 두 특징을 함께 갖습니다.

조선업에서 LNG 운반선의 기술을 설명할 때는 배의 크기뿐 아니라 극저온 화물창, 단열, 증발가스 처리, 추진기관을 함께 다룹니다. 액체 상태를 유지하는 일과 배를 움직이는 일이 서로 연결되기 때문입니다.

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LNG 운반선은 왜 가스를 액체로 만들어 운반할까?

천연가스를 약 영하 162도로 냉각하면 액체가 됩니다. 미국 에너지부는 LNG의 부피가 기체 상태 천연가스의 약 600분의 1이라고 설명합니다. 기체보다 훨씬 작은 공간에 담을 수 있어, 파이프라인으로 직접 연결되지 않은 생산지와 소비지 사이의 해상 운송이 가능해집니다.

전체 과정은 생산된 천연가스를 액화하고, 배에 싣고, 수입 터미널에서 내려 다시 기체로 바꾸는 순서입니다. 기체로 되돌리는 과정을 ‘재기화’라고 합니다. 이렇게 만든 가스는 배관망 등을 통해 공급됩니다. LNG 운반선은 이 가운데 액화 시설과 수입 터미널을 잇는 운송 수단입니다.

영하 162도와 600분의 1은 LNG의 성질을 이해하는 대표적인 설명값입니다. 가스 조성이나 온도·압력 조건에 따라 세부 수치는 달라질 수 있습니다. 운반선의 적재 능력을 나타내는 세제곱미터(㎥)와 연간 천연가스 생산량을 나타내는 톤도 서로 다른 단위입니다. 배 한 척의 탱크 용적만으로 연간 운송량을 바로 계산할 수는 없습니다.

멤브레인형과 모스형은 화물창을 지지하는 방식이 다르다

일반적인 화물선에 탱크만 놓는다고 LNG 운반선이 되는 것은 아닙니다. 극저온 액체를 담는 재료, 열이 들어오는 것을 줄이는 단열 구조, 누출에 대비한 구조가 함께 필요합니다.

바르질라의 선박 기술자료는 LNG 화물창의 대표적인 구조로 멤브레인 방식과 독립 탱크 방식을 설명합니다. 멤브레인형은 얇은 막 형태의 내부 구조와 단열재가 선체의 지지를 받는 방식입니다. 모스형은 구형의 독립 탱크를 사용하는 대표적인 방식입니다. 갑판 위로 둥근 탱크가 솟은 LNG선 사진이 모스형의 익숙한 모습입니다.

GTT의 Mark III 설명을 보면, 화물과 접하는 주름진 스테인리스강 막 아래에 단열 패널과 별도의 2차 방벽이 배치됩니다. 1차 방벽은 화물을 담고, 2차 방벽은 1차 방벽에 이상이 생겼을 때를 대비하는 구조입니다. ‘막이 얇다’는 말은 단열 구조까지 없다는 뜻이 아닙니다.

두 방식의 차이는 단순히 외관이 둥근지 네모난지에 있지 않습니다. 탱크가 받는 하중을 어떻게 지지하는지, 선체 안의 공간을 어떻게 사용하는지, 단열과 안전 구조를 어떻게 구성하는지가 다릅니다. 어느 한 방식이 모든 운항 조건에서 우월하다는 의미로 구분되는 것은 아닙니다.

증발가스는 왜 생기고, 어떻게 처리할까?

단열을 하더라도 외부의 열 유입을 완전히 없앨 수는 없습니다. LNG의 일부가 기체로 변하면 ‘증발가스’가 생깁니다. 업계에서는 영어 약자를 써서 BOG라고 부릅니다. 이것은 탱크에서 발생하는 현상을 뜻하며, 곧바로 그만큼을 대기 중에 버린다는 의미는 아닙니다.

선급 DNV의 기술 설명에 따르면 증발가스는 추진기관과 발전 장치의 연료로 사용할 수 있고, 설비를 갖춘 배에서는 다시 액체로 만드는 재액화 처리를 할 수 있습니다. 재액화에도 에너지가 필요합니다. 배가 움직이는 데 필요한 연료량과 자연적으로 생기는 증발가스량이 항상 같은 것도 아닙니다.

필요량을 넘는 가스가 생기면 안전한 처리가 필요합니다. DNV는 재액화 설비가 없는 선박에서는 남는 가스를 가스연소장치에서 태울 수 있다고 설명합니다. 이 경우 열에너지를 추진에 활용하지 못하더라도 연소에 따른 배출은 발생합니다. 따라서 ‘증발가스를 연료로 쓰므로 화물 손실도 배출도 전혀 없다’는 설명은 맞지 않습니다.

이 구조 때문에 화물창의 단열 성능과 엔진의 연료 사용, 재액화 설비를 따로 떼어 생각하기 어렵습니다. 증발을 줄이는 탱크 기술과 발생한 가스를 처리하는 기술은 같은 기능이 아니라 서로 연결된 기능입니다.

자연기화율 0.085%는 어떤 숫자일까?

자연기화율은 정해진 조건에서 일정 시간 동안 액체 화물의 일부가 기화하는 비율을 나타냅니다. 영어 약자로 BOR이라고 하며, 사양표에는 하루당 비율인 ‘%/일’이 흔히 쓰입니다. 아래 GTT 자료는 부피 기준 비율인 ‘%V/day’를 사용합니다. 0.085%/일이라는 표기는 8.5%나 연간 0.085%를 뜻하지 않습니다.

GTT는 17만㎥급 예시에서 Mark III Flex의 자연기화율 범위를 하루 0.10~0.085%, Flex+는 하루 0.07%로 제시합니다. 이 수치는 회사가 제시하는 설계·보증 성능 범위입니다. 해당 페이지도 선박 크기와 탱크 배치 등 프로젝트 조건에 따라 달라진다고 밝힙니다. 모든 LNG선의 실제 항해 결과를 측정한 평균값은 아닙니다.

실제 건조 사례도 있습니다. DNV는 2024년 11월 중국 장난조선소에서 인도된 ADNOC L&S의 17만5,000㎥급 ‘알 셰일라’에 Mark III Flex가 적용됐으며 자연기화율이 하루 0.085%라고 소개했습니다. 선박의 적재 용량, 적용된 화물창 기술, 제시된 성능을 함께 확인할 수 있는 사례입니다.

이 사례를 현재 세계 시장점유율이나 어느 국가의 기술 우위로 확대할 수는 없습니다. 특정 선박의 인도 기록은 그 배에 관한 근거입니다. 또한 자연기화율만으로 전체 연료비나 운송 원가를 비교할 수도 없습니다. 추진 효율, 운항 조건, 가스 처리 설비 등 다른 요소가 남아 있기 때문입니다.

LNG 운반선·추진선·FSRU·FLNG는 어떻게 다를까?

이름에 LNG가 붙더라도 맡는 일이 다릅니다. 액화와 재기화는 방향이 반대이고, 운반과 연료 사용 역시 서로 다른 분류입니다.

구분주된 역할구분하는 기준
LNG 운반선액화천연가스를 화물로 운송무엇을 운반하는가
LNG 추진선LNG를 연료로 사용해 운항무엇으로 움직이는가
FSRULNG를 저장하고 기체로 바꿔 공급수입 측의 저장·재기화 기능
FLNG해상에서 천연가스를 액화생산 측의 액화 기능

분류 근거: IMO의 가스연료 선박 설명, Moss Maritime의 LNG·해상 설비 기술자료.

FSRU는 우리말로 부유식 저장·재기화 설비라고 부릅니다. Moss Maritime은 LNG 운반선을 FSRU로 개조한 프로젝트를 소개합니다. LNG를 저장하고 필요한 만큼 기체로 바꿔 공급한다는 점에서 단순 운반과 역할이 다릅니다. FLNG는 부유식 액화 설비로, 가스를 액체로 만드는 반대 방향의 기능을 맡습니다.

안전 규정도 이름만으로 하나로 묶이지 않습니다. IMO의 IGC Code는 액화가스를 산적 운송하는 선박의 설계·건조·설비를 다루고, IGF Code는 가스 등 저인화점 연료를 사용하는 선박의 안전을 다룹니다. 화물로 싣는지 연료로 사용하는지에 따라 구분하는 것이며, 개별 선박의 실제 적용 규정과 예외는 해당 설계와 규정에 따릅니다.

LNG선을 이해하는 핵심은 ‘큰 가스 탱크를 실은 배’에서 한 단계 더 들어가는 데 있습니다. 극저온 화물을 보관하는 탱크, 열 유입으로 생기는 가스, 이를 연료로 쓰거나 다시 액화하는 설비가 함께 작동합니다. 화물창과 추진기관의 연결 구조가 LNG 운반선의 기술적 특징을 만듭니다.

참고자료