[기고] 소규모 LNG 충전설비 이용 LNG트럭 활성화 필요
[기고] 소규모 LNG 충전설비 이용 LNG트럭 활성화 필요
  • 오영삼 한국가스공사 가스연구원 책임연구원
  • 승인 2018.09.19 09:57
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선박에서 트럭까지, 청정연료 LNG의 미래

[에너지신문] 최근 사회문제로 대두되고 있는 미세먼지 문제는 우리의 건강한 삶을 누리기 위해 반드시 개선되어져야 하는 부분이다. 이에 따라 지속적인 환경오염 저감기술의 개발과 함께 청정에너지 시대로의 전환이 요구되고 있다.

국내 대기오염 문제는 중국의 대기오염으로 인한 영향도 거론되고 있지만 국내 자체에서 발생되는 미세먼지의 영향도 큰 것으로 보고되고 있기 때문에 자체적으로 미세먼지 발생을 저감시키기 위한 노력이 절실하게 요구되고 있다.

국내 육상 수송분야 미세먼지 배출량의 약 60%가 경유 화물차에서 발생된다고 보고돼 있어서 미세먼지 저감대책의 하나로 LNG트럭에서 발생되는 미세먼지를 줄여야 한다는 공감대가 높아지고 있다. 해상 수송분야의 경우 국제해사기구(IMO)를 중심으로 황 화합물 및 질소산화물 등에 대한 배출규제가 점차 강화됨에 따라 액화천연가스(LNG)는 청정 선박연료로서 주목을 받고 있다.

2000년 최초 LNG연료 추진선인 글루타호(Glutra)가 운항 된 이후 2018년 현재 공식적으로 등록된 LNG연료추진 선박의 수는 125척(건조 중 136척)인 것으로 보고되고 있으며 이러한 LNG연료 추진선의 보급 확대추세는 LNG가 청정 선박연료로서의 충분한 가능성을 확인해 주고 있다.

또한 육상 수송분야에서 발생되는 미세먼지 발생 발생을 저감하기 위한 노력으로 최근에는 전기자동차, 수소전지 자동차의 보급을 확대 노력이 이뤄지고 있으며 도심지를 중심으로 천연가스버스의 보급이 지속적으로 이뤄져 오고 있다. 최근 천연가스가 해상 청정 선박연료로서 인식이 돼 LNG연료 추진선 및 LNG벙커링 비즈니스가 관심을 받게 됨에 따라 LNG트럭의 보급 확대 필요성에 대한 관심이 커지고 있다.

LNG트럭의 보급에 있어서 신규 LNG트럭의 신뢰성 확보와 함께 LNG 충전방안을 마련하는 것이라 할 수 있다. LNG트럭과 LNG충전 인프라간의 우선순위 논쟁을 극복하고 초기 LNG트럭 보급 활성화를 위해서는 LNG트럭의 개발과 LNG충전인프라 확보가 동시에 이뤄져야 할 필요성이 있다.

정기 노선을 운행 중인 트럭의 경우 차고지 또는 전략 요충지에 LNG충전소를 구축해 운영하는 방안은 초기 LNG충전인프라 부족문제를 극복할 수 있는 대안으로 여겨진다. 그러나 LNG트럭시장 활성화 및 LNG충전인프라 확대를 위해 우선적으로 LNG구축비용 저감이 필요하다.

이를 위해 소규모 LNG충전설비를 이용한 초기 LNG트럭의 보급 활성화 전략은 바람직해 보이며 중소규모 LNG연료추진선박의 LNG벙커링용으로도 활용이 가능하기 때문에 소규모 LNG충전설비 기술은 LNG벙커링 비즈니스의 활성화에도 기여할 수 있을 것으로 보여 진다.

▲ 해외 소형 LNG 충전설비 개발사례.

◆LNG차량 보급 확대는 LNG벙커링 비즈니스를 활성화 시키는 역할

LNG벙커링은 LNG를 연료로 사용하는 선박에 LNG를 공급해 주는 역할인 반면 LNG충전은 LNG를 연료로 하는 차량에 LNG를 공급해 주는 것으로서 LNG공급 대상이 선박인지 아니면 차량인지만 다를 뿐 LNG를 한 저장용기에서 다른 저장용기로 공급해 준다는 관점에서 보면 동일한 기술이라고 볼 수 있다.

그리고 LNG충전기술은 LNG벙커링에 사용되는 초저온 탱크 및 초저온용 기자재 등 동일한 기술이 적용된다. 그런데 LNG충전은 육상에서 이뤄지기 때문에 해상에서 이뤄지는 LNG벙커링 작업보다 난이도가 높지 않다.

그리고 그동안 LNG위성기지 등에 LNG를 충전한 경험이 많기 때문에 LNG차량 보급 필요성에 대한 공감대가 이뤄지고 활성화 분위기만 조성된다면 LNG트럭의 보급은 원활히 이뤄질 수 있고 이에 따라 LNG충전 인프라 보급도 자연적으로 증가될 것으로 보인다. 최근의 타타대우에서 제작된 LNG트럭의 시범운행이 성공적으로 완료될 경우 LNG차량 보급 활성화는 탄력을 받을 것으로 예상된다.

육상 수송분야 미세먼지 60% 경유화물차에서 발생

LNG 충전, 확실한 분위기 조성되면 자연 증가할 것

▲ ISO LNG탱크 컨테이너를 이용한 소형 LNG충전설비 컨셉.

◆해외 LNG자동차 보급 활성화에 따른 LNG충전 인프라 구축 잰걸음

세계 천연가스 자동차의 보급은 계속적으로 확대되고 있는 추세이다. 2010년 후반 계속된 저유가 기조에 따른 천연가스 가격 경쟁력 하락 등에 의해 전 세계적으로 NGV보급 성장세가 잠시 둔화되기도 하였지만 2016년 기준 전 세계에 보급된 NGV는 2,300만 여대로 중국과 이란이 각각 500만대, 400만대를 보유하고 있는 것으로 알려져 있으며 파키스탄, 아르헨티나, 인도, 브라질 및 이탈리아 등에서 괄목할 만한 성장세를 나타내고 있다.

중국의 경우 도시화 및 산업화로 악화된 대기오염 개선을 위해 정부의 LNG차량 보급 확대를 위한 보조금 지원 등 지원정책에 힘입어 LNG차량 보급이 계속적으로 증가되고 있는 상황이다.

중국의 지리적인 특성상 장거리 운행이 가능하고 대기오염 저감에 효과가 큰 대형트럭을 중심으로 LNG차량 보급이 확산되고 있으며 2017년 현재 총 557만 여대의 NGV 중 26만대의 LNG차량이 보급돼 운행 중에 있고 2020년 45만대까지 증가 할 것으로 전망하고 있다.

중국에서 2010년대에 들어서 LNG연료 추진선박의 보급 또한 활발히 이뤄지고 있는데 LNG트럭의 보급 경험은 중국의 LNG벙커링 관련 기술의 경쟁력을 높여주고 있으며 LNG벙커링 비즈니스를 활성화하는데 커다란 역할을 하고 있다.

따라서 육상 및 해상 수송용 연료로서 LNG 사용을 적극 촉진함으로서 중국 내 미세먼지로 인한 스모그문제 해결과 동시에 LNG충전 및 LNG벙커링 분야에서 우위를 점하려는 전략을 구사하는 것으로 해석이 된다.

중국에 이어 LNG차량 보급률이 높은 미국의 경우 4000여 대의 LNG차량이 운행 중에 있는 것으로 알려져 있다. 최근 셰일가스 개발과 함께 LNG를 장거리 수송용 청정 연료로서 이용하기 위한 노력이 활성화 되고 있다. 또한 LNG차량은 디젤과 비교해서 1마일 주행 시 LNG가 경유보다 30~40% 연료비 절감효과가 있는 것으로 분석하고 있어서 향후 미국 내 LNG차량 보급은 더욱 활성활 될 것으로 보여 진다.

NGV Global 2017에 따르면 전 세계 천연가스 충전소는 2만 8779개소에 보급됐고 이 중 LNG충전소는 3400여 개소 인 것으로 보고됐다. 중국은 전 세계 LNG충전소의 94%인 3200여 개소에 LNG충전소를 보급할 만큼 LNG충전소 보급이 가장 활발하게 이뤄지고 있으며 2020년까지 5000여 개소 이상 확대할 것으로 전망되고 있다. 미국의 경우 2010년 40개소의 LNG충전소를 시작으로 2017년 122개소에 LNG충전소가 보급됐고 2035년 대형 트럭노선을 중심으로 주요 운송경로에 따라 LNG충전 인프라를 확대할 계획으로 알려져 있다.

유럽은 육상 수송분야 LNG충전 인프라 구축지원을 위한 LNG Blue Corridors 프로젝트와 Core LNGas Hive프로젝트, 그리고 대형화물 수송분야 LNG연료 수요증가를 위한 Connect2LNG프로젝트 그리고 LNG Motion 및 LNG4Trucks 프로젝트 등 LNG충전 네트워크 확충 및 가속화를 위한 프로젝트가 진행 중에 있다.

독일의 경우도 지속가능 프로그램으로서 CNG 및 LNG트럭에 보조금을 지급하기로 하였으며 프랑스에서도 2025년까지 115개의 CNG충전소와 다수의 LNG충전소를 구축하는 계획을 수립하였다. 러시아에서는 LNG철도차량 보급이 될 예정이며 일본 오사카시에서도 1,000km이상 주행이 가능한 LNG트럭과 LNG충전소에 대한 시범사업이 시작됐다.

정부의 LNG 차량 보급 확대, 이제까지 강력한 의지 없어

LNG차·인프라 보급 활성화에 신뢰와 체계적 구축 필요

▲ 고정식 LNG탱크를 이용한 패키지형 소형 LNG충전설비(미국, Chart사)

◆소규모 LNG충전설비를 이용한 초기 LNG충전인프라 확충 필요

우리나라에서도 2010년대 초까지 LNG차량 개발 및 LNG충전소 보급이 시도돼 LNG전소차량 5대와 LNG혼소차량 6대가 개발돼 운행 된 것으로 보고됐으나 현재는 공식적인 운영이 중단된 상태이며 전국 8개소에 건설이 됐던 LNG충전소도 대부분 운영이 중단되거나 철거됐고 LNG와 CNG 동시 충전이 가능한 대전, 포항, 광양, 동해 LCNG충전소가 현재 운영 중에 있으나 CNG충전용으로만 운영이 되고 있는 상황이다.

당시 LNG차량 보급이 성공적으로 이뤄지지 못한 요인으로 고가의 LNG충전설비 구축비용으로 인한 부담과 LNG차량 개조기술의 미완성 및 높은 개조비 부담 등을 주요 원인으로 보고 있다. 또한 저유가 상황에 따른 천연가스 연료의 경제성 하락 및 정부의 LNG차량 보급 확대에 대한 강력한 의지가 없었던 것이 LNG차량보급의 활성화가 이뤄지지 못했던 것으로 판단이 된다. 이제 LNG벙커링의 활성화와 에너지 변화의 흐름을 따라가기 위해서 LNG충전 비즈니스도 같이 활성화 돼야 하는 시점이 도달됐다고 본다.

그러나 최근 LNG 야드트랙터 용으로 새롭게 구축된 부산항만 LNG충전소는 성공적으로 운영이 되는 것으로 알려져 있다. 부산항만 내 컨테이너 이송설비인 경유 야드트랙터가 2014년 2대를 시작으로 LNG 야드트랙터로 전환이 시작돼 2018년 현재 150대가 LNG 야드트랙터가 성공적으로 운행 중에 있다. 2021년까지 500대로 증가될 예정이며 최종적으로 전국 항만의 1300여대의 야드트랙터가 LNG연료로 전환될 것으로 전망되고 있다.

LNG 야드 트랙터의 경우 항만이라는 제한된 구역에서 운영이 되기 때문에 높은 설치비가 요구되는 LNG충전인프라 부족문제를 쉽게 해결할 수 있었으며 야드트랙터의 LNG전환 계획을 바탕으로 LNG충전인프라를 동시에 구축함으로써 LNG 야드트랙터와 LNG 충전인프라 간의 우선순위 논쟁도 극복할 수 있었다. 이러한 LNG 야드트랙터의 성공적인 전환사례는 LNG트럭의 보급 확대 가능성을 보여주고 있다.

따라서 LNG자동차 보급을 활성화시키기 위해서는 LNG충전 인프라가 원활히 구축될 수 있다는 신뢰를 제공해 주고 이러한 신뢰를 바탕으로 LNG트럭 보급확대 프로그램과 맞춰 LNG충전인프라를 체계적으로 구축을 하는 것이 필요하다고 판단이 된다. 이를 위해서 보급 초기의 작은 LNG 충전수요에도 원활히 대응할 수 있으면서 설치비용을 저감할 수 있는 패키지형 소형 LNG충전설비의 개발 및 보급은 그 해결책이 될 수 있을 것이다.

패키지형 LNG충전설비는 현장설치가 간편하도록 LNG충전에 필요한 LNG펌프, 디스펜서 등을 모듈화해 구성하고 공장제작 및 공장검사 후에 현장 설치하는 개념으로서 기존의 현장작업 방식보다 표준화 된 방식이어서 효율적이며 설치비용 저감 및 설치기간 단축할 수 있는 장점이 있다. 이러한 개념은 이미 유럽 선진국에서 뿐만 아니라 중국에서도 이미 적용이 되고 있는 방식이며 차고지뿐만 아니라 고속도로 휴게소 등 원하는 곳에 쉽고 빠르게 설치가 가능하기 때문에 향후 이러한 개념을 이용해 LNG충전 인프라 확대에 기여할 수 있을 것으로 본다.

▲ 중국 CNG충전소 설치현황(Guan Yu, 천연가스 차량협회 세미나, 2018.5)
▲ 중국 LNG충전소 설치 현황(Guan Yu, 천연가스차량협회 세미나, 2018.5)

LNG트럭 또는 LNG버스를 소규모 LNG충전설비와 연계한 실증을 통해 초기 LNG차량 보급기반을 마련하고 LNG충전 수요 증가에 따라 소규모 LNG충전설비 또는 고정식 LNG탱크를 이용하는 대규모 LNG충전설비로 전환하는 전략이 필요해 보인다.

이를 위해서 소규모 LNG충전소의 설치 활성화가 가능하도록 제도의 개선 또는 신설과 함께 LNG충전설비에 대한 안전거리 완화 그리고 LNG충전소의 방호벽 설치 필요성에 대한 재검토 등은 LNG충전 인프라의 보급 확대에 활력을 줄 수 있을 것으로 본다.

최근 타타대우에서 제작된 LNG차량에 대한 시범운행이 다시 시작됐다. 2008년 추진됐던 LNG화물차 보급사업이 실패로 돌아가면서 그동안 중단됐던 LNG차량 보급에 다시 활력이 돌고 있다. 그 동안 LNG차량 보급여건의 악화와 개조차량의 성능부족 및 고가의 인프라 구축 비용 등 여러 가지 제한 요소들로 인해 LNG차량 보급이 중단됐었지만 미세먼지 문제에 따른 최근 정부의 친환경에너지 체제로의 전환 의지가 맞물리면서 LNG차량 보급 활성화에 힘이 실리고 있다.

이번 LNG트럭 시범운행을 통해 LNG차량의 신뢰성 확보와 함께 LNG트럭에 적합한 460마력 이상의 고출력 천연가스 엔진도 국산화 되고 소규모 LNG충전설비 개념을 이용한 LNG충전 인프라 구축이 확대돼 우리나라에서도 LNG차량 보급이 활성화 돼 수송분야에서 미세먼지 저감에 기여할 수 있게 되기를 기대해 본다.


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