파파테크

1. Freeboard Mark란?

Freeboard Mark는 선박의 외판(선체 옆면)에 그려진 선박의 안전 운항을 위한 기준선 표시.

특히 'Load Line' 또는 'Plimsoll Line' 이라고도 불리며, 선박이 안전하게 적재할 수 있는 최대 한계를 알려주는 마크이다.

2. 왜 중요한가?

바다 위에 떠 있는 배는 너무 무거우면 침몰 위험이 있다.

적재량이 많아질수록 선체가 물에 더 깊이 잠기게 되는데, 이때 안전 기준선을 넘지 않도록 경고해주는 표시가 바로 Freeboard Mark이다.

각 마크는 기후 조건, 해역의 특성에 따라 다르게 적용된다.

3. 만재흘수선(滿載吃水線)과의 차이

만재흘수선은 선박이 적재할 수 있는 최대 화물을 실었을 때, 허용 가능한 최대 침수선을 의미한다.

즉, 선체가 물속에 잠기는 최대 깊이.

Freeboard mark(Load Line)는 만재흘수선을 포함, 다양한 환경 조건(담수, 해수, 열대, 겨울 등)에 따른 여러 개의 기준선이 표기된 마크 전체를 의미한다.

반면 '만재흘수선'은 그 중에서도 'Summer Load Line', 즉 여름철 해수에서의 최대 허용 침수선을 가장 대표적인 기준선으로 부를 때 사용한다.

흔히 만재흘수선이라고 부르기도 하지만, 실제로는 그보다 더 많은 조건을 반영한 Load Line 표시 전체를 Freeboard Mark라고 한다.

4. Freeboard Mark 구성요소

• Deck Line : 주 갑판 위치를 표시
• Plimsoll Circle : 중심 원과 수평선으로 구성
  
  • TF = Tropical Fresh Water
  • F = Fresh Water
  • T = Tropical
  • S = Summer
  • W = Winter
  • WNA = Winter North Atlantic

기후나 해수 밀도에 따라 부력이 달라지기 때문에, 각기 다른 선이 정해져 있다.

5. 법적 기준과 규제

국제적으로는 IMO(국제해사기구)의 Load Line Convention에 따라 규정된다.

대한민국도 이를 채택하고 있으며, 선박 검사 시 이 마크는 반드시 확인 대상이다.

6. 참고사항

크루즈 타거나 해양 사진 찍을 때 Freeboard Mark를 보면, 아, 이 선이 넘으면 위험하겠구나" 하고 이해하면 된다.

간혹 무단 개조나 과적 선박은 이 마크를 지키지 않는데, 이는 불법이고 매우 위험한 상황이다.

7. 왜 하필 'Summer Load Line'을 기준으로 삼을까?

Freeboard Mark 중에서도 Summer Load Line(여름 해수 기준선)이 가장 대표적인 기준선으로 쓰이는 이유는, 

여름철 해수의 밀도와 해상 상태가 가장 일반적인 해양 조건이기 때문.

그래서 대부분의 법적 기준, 선급 검사 등은 Summer 기준선 준수 여부를 핵심으로 본다.

8. 기후와 해수 밀도에 따라 달라지는 선의 위치

바닷물은 담수보다 밀도가 높아서 같은 무게의 배도 조금 더 떠오르게 된다.

그래서 담수에선 선박이 더 깊이 잠기게 되고, 이를 고려한 Fresh Water Line이 따로 있다.

열대, 겨울 등 기후에 따라서도 해수의 밀도·파고 등이 달라지므로 Load Line 위치도 달라진다.

(예 : 같은 배가 강에 떠 있을 때 더 잠기고, 바다에선 더 뜨는걸 표시해주는 것)

9. Plimsoll 선의 역사와 유래

이 마크는 영국 국회의원 '새뮤얼 플림솔(Samuel Plimsoll)이 만들었다.

19세기 당시 무리한 과적이 많아 배가 자주 침몰했는데, 플림솔이 "안전선 표시를 법으로 만들자"고 주장해서

1876년에 영국 Load Line Act가 제정됐고, 이때 생긴 게 바로 Pilmsoll Mark.

(실제 플림솔 의원 덕에 수많은 선원이 목숨을 구할 수 있었고 그래서 이 선은 '생명의 선'이라고도 불린다.)

10. 이 선을 잘못표기하면?

이 마크를 조작하거나 무시하고 과적하면 국제적으로 형사처벌 대상이 될 수 있다.

특히 1990년대 이후 AIS(Automatic Identification System)와 衛星 감시로 실시간 적재 상태를 추적할 수 있어서, 과적 시 바로 경고 및 조치가 들어간다.

(요즘은 위성으로도 선박 상태를 감시하니, 과적은 결국 들통난다.)

11. Freeboard Mark 계산 및 승인

선박의 형상, 부력 중심, 복원성, 기후 조건 등을 고려해서 선급기관이 계산하고 승인.

LNG-Carrier

LNG는 천연가스를 부피를 줄여 운송하기 위해서 액화시킨 것으로 Liquefied natural gas 즉 액화 천연가스이다.

기체 상태일 때와 액체 상태일 때의 부피는 무려 600배나 차이가 있으므로 운송을 위해서는 액화를 해야 한다.

하지만 LNG탱크 내에 액화 상태를 유지하기 위해서는 열 차단 단열장치를 이용하고 극저온 상태를 유지한다.

그럼에도 불구하고 열 유입을 완벽하게 차단할 수 없어 자연기화하며 BOG(Boil Off-Gas)를 발생시킨다.

GCU(Gas Combustion Unit)

이때 생기는 BOG를 사용해서 연료로 소모하기도 하지만 속도감소나 정박 중인 경우에는 지속적으로 발생하는 BOG를 처리하기 위해서 GCU란 시스템으로 완전연소를 시킨다.

GCU(Gas Combustion Unit) - 가스 연소 장치 :: 파파테크 (tistory.com)

BOG 재액화 시스템

이렇게 GAS에너지를 낭비하지 않기위해 재액화시켜 다시 LNG(액화천연가스) 재액화 시스템을 만들게 되었다.

국내조선소들 역시 독자 시스템을 개발하여 LNG선에 시스템을 탑재하고 있다.

• 부분재액화 시스템의 경우 열교환기 및 압축기로 구성되어 있고
• 완전재액화 시스템의 경우 별도의 냉매시스템이 추가되어 있다.

현대重, 세계 최초 LNG선 완전재액화 실증 성공 - 월간 플랜트기술 (planttech.co.kr)

삼성重, 독자개발 LNG 재액화시스템 실증 성공 - 매일경제 (mk.co.kr)

“역시 대우조선”…LNG재액화 기술 세계 최고 입증 - 경남일보 - 우리나라 최초의 지역신문 (gnnews.co.kr)

각 제조사별로 시스템별 특징이 있다.

LNG Reliquefaction System - We are Valmax Technology Corporation

LNG Reliquefaction System (wartsila.com)

ecoSMRT.pdf (babcockinternational.com)

LNG - 액화 천연가스

장거리 운송의 경우 천연가스 파이프라인을 사용할 수 없을 때 가스를 액화 천연가스로 운송할 수 있다.

액화를 시키는 이유는 가스상태에 비해 부피가 600배 적어지기 때문에 많은 양을 운송하는 데에 필수적이라 할 수 있다.

가스를 약 -162°C까지 냉각시키면 가스가 응축되어 액체가 된다. 이것을 가열하여 가스를 다시 기체 상태로 되돌리는 것을 재가스화 라고 한다.

재가스화시스템은 어디에서?

LNG를 연료, 발전, 난방, 조리 등으로 사용하려면 LNG를 기체 상태로 다시 전환해야 한다. 보통 LNG운반선이 LNG화물을 배출하는 대형 수입 터미널에서 재가스화시스템을 이용한다.

가스를 탱크에 액체 상태로 저장되고 파이프라인 가스 네트워크를 통해 천연 가스로 최종 사용자에게 전달되기 전에 다시 가스화된다.

육상 재가스화 기능이 있는 수입 터미널에서는 LNG 운반선으로부터 LNG를 공급받아 대형 육상 탱크에 저장되고 수입 터미널에서 재가스화된다. 또는 부유식 저장 장치(FSU)를 사용하여 육상에서 재생산하기 전에 LNG를 저장할 수 있다.

재생산과정

재가스화는 천연 가스의 열을 증가시켜 액체 상태에서 기체 상태로 바꾸기 위해 바닷물을 포함하는 열 교환기를 통해 공기를 밀어 넣어 LNG를 기화시키는 몇 개의 대형 팬에도 사용될 수 있다. 수요가 많은 시기에는 천연가스로 작동하는 수중 버너를 사용하여 재가스화를 가속하기도 한다.

Onshore regasification 육상 재가스화

육상 재가스화 기능이 있는 수입 터미널에서는 LNG 운반선으로부터 LNG를 공급받아 대형 육상 탱크에 저장되고 수입 터미널에서 재가스화 된다. 또는 FSU(부유식 저장 장치)를 사용하여 육상에서 재생산하기 전에 LNG를 저장 할 수 있다.

부유식저장 및 재가스화 

부유식 저장 및 재가스화 장치(FSRU)는 저장 및 재가스화 기능이 있는 부유식 터미널이다. 이러한 장치는 LNG를 저장 및 재가스화하기 위한 목적으로 특별히 설계되거나 수정된 LNG운반선으로 제작된다.

LNG 저장 및 재가스화를 위해 하나의 부유식 설비인 FSRU를 사용하는 대신, 이러한 조치를 분리하여 두 개의 별도 장치로 수행할 수 있다. 두 구성 요소는 FSU(부유식 저장 장치)와 FRU(부유식 재순환 장치)로, FRU와 동일한 작업을 수행한다. LNG와 과도한 BOG를 전달하는 파이프라인 또는 호스는 두 장치 사이의 접점을 형성한다. 물이 잔잔한 지역에서는 FSRU를 사용하는 것보다 저렴하기 때문에 이러한 장치를 사용하기도 한다.

How Does Regasification of LNG Work? (econnectenergy.com)

GCU(Gas Combustion Unit) 

BOG(Boil Off Gas) 처리

LNG 운반선은 극저온 상태를 유지할 수 있도록 열 차단 단열장치 설비가 되어있다.

하지만 그 단열장치에도 열 유입을 완벽하게 차단할 수 없어 하루에 전체 LNG 화물의 약 0.15%가 자연 기화해

BOG(Boil Off Gas) - 증발 가스를 발생시킨다. 

그 소모되는 BOG를 활용하여 연료로 소모하지만, 선박 속도 감소나 정박 중인 경우에는 이 BOG를 소모하지 못하고 화물창 내부 압력을 유지하기 위해 BOG를 배출할 수밖에 없다. 

해상 운송시 화물탱크(Cargo Tank)의 압력 조절은 무엇보다 중요하다.

이 잔류 BOG를 대기에 배출할 경우 환경 문제가 생기기 때문에 소각해야 하며 이때 GCU(Gas Combustion Unit)을 이용한다.  최근에는 재액화장치를 이용해서 다시 Cargo로 넣는 방식도 있다.

지난 10년 동안 신조 LNG선의 주요 부분은 운반선의 주요 추진 시스템이 증기 터빈에서 이중 연료 디젤 전기(DFDE) 추진으로 변경되었다.

주요 공급업체

Alfa Laval

gas-combustion-unit.pdf (alfalaval.com)

Sakke 

Gas Combustion Unit | Sicherer Transport von Erdgas auf See | SAACKE- SAACKE Group