해양 쓰레기 문제 해결을 위해, 처리부터 업사이클링까지 바다 위에서 해결하는 친환경 선박 개발이 시작됐다.

24일 관련 내용을 정리해 보면, 해양수산부는 쓰레기 동결파쇄, 플라즈마 열분해 처리 기능을 탑재한 2500톤급 해양쓰레기 수거‧처리 선박을 개발하고 실증하는 사업에 착수했다.

사업기간은 2026년 12월까지로 총 457억2000만원의 사업비가 투입될 예정이다.

이 사업은 작년 제11회 다부처협력특별위원회에서 선정된 다부처공동사업으로, 사전 기획을 포함한 2년의 준비 기간을 거쳤다. 주관연구개발기관으로 선정된 부산대학교 수소선박기술센터가 삼성중공업 등 17개 연구기관과 함께 본격적인 기술개발에 나섰다.

해양수산부와 지자체에서는 해안가 쓰레기 수거, 청항선 운영, 연근해 침적폐기물 수거 등을 통해, 작년 기준으로 연간 약 12만톤의 해양폐기물을 수거하고 있다.

수거된 해양폐기물은 오염도가 높고, 수분과 염분을 포함하고 있어 처리를 위한 시간과 비용이 많이 소모되는 특성 때문에 재활용이 어렵다. 또한 소각 과정에서 오염물질이 발생할 우려가 있어 효율적인 처리방안을 마련하기 어려운 상황이다.

이에 해양수산부는 산업통상자원부, 지자체(부산, 울산, 경남)와 함께 총 450억원을 투입, 친환경적이고 연료를 태우는 과정에서 에너지 손실을 최소화하는 수거‧처리용 선박 개발을 추진한다. 이 중 해양수산부에서는 109억원을 투입해 해양쓰레기 선상 처리를 위한 핵심 모듈 개발을 총괄한다.

기존에는 바다에서 해양폐기물을 수거한 후 육상으로 운반해 매립하거나 소각했지만, 본 사업을 통해 개발한 선박을 이용하면 해상에서 폐기물 수거부터 처리까지 한 번에 가능하다.

해양수산부는 이 사업을 통해 기존 해양쓰레기 수거‧처리 방식에 비해 시간과 비용이 감축될 뿐 아니라, 선박 이동량이 최소화돼 온실가스 발생도 줄어들 것으로 기대하고 있다.

▲ 자료=해양수산부

선박은 LNG-수소 연료기반의 친환경 하이브리드 선박으로 건조되며, LNG 연료 사용 과정에서 발생하는 폐냉열을 이용해 선상에서 수거한 해양쓰레기를 동결 분쇄한다.

분쇄된 분말은 플라즈마 기술을 이용한 합성가스 생산의 원료로 투입되며, 합성가스로부터 생산된 수소는 선내에 탑재된 수소연료전지로 연결되어 선내 전력 공급과 추진용 보조 동력으로 활용된다.

플라즈마 가스화 기술은 폐기물을 초고온(1300℃ 이상)으로 가열해 유기물들을 열분해하고 단위 분자인 수소, 일산화탄소 등으로 쪼개어 가스화하는 기술이다. 기존 폐기물 소각방식 대비 대기환경오염물질이 발생하지 않는 친환경 기술이다.

이러한 공정은 온실가스를 발생시키는 쓰레기처리 공정을 수소생산으로 대체하는 혁신기술로, 선박에 필요한 에너지를 저비용 및 친환경적으로 제공한다.

동시에 선내 적재용량 제한으로 인해 수거한 해양쓰레기를 수시로 귀항해 하역하는 기존의 해양쓰레기 수거‧처리방식의 비효율성을 획기적으로 개선할 수 있다.

▲ 해양 부유쓰레기 수거·처리용 친환경 선박 개발 및 실증 사업 개념도. 자료=해양수산부.

이번 개발 사업은 LNG-수소 기반 친환경 에너지시스템 개발과 해양쓰레기 선상 원스톱 처리시스템 개발, 2500톤급 실증선 설계·건조·운항실증으로 나뉜다.

에너지시스템 개발을 위해서는 우선 연내 LNG 냉열회수·활용 모듈 등 개념설계를 마치고, 내년에는 수소생산(개질)·CO2 포집 모듈 등을 상세 설계한다. 이후 2024년에는 하이브리드 시스템 제작 및 육상 성능검증을 실시한다.

▲ LNG-수소 기반 친환경 에너지시스템 개발. 자료=해양수산부.

또 해양쓰레기 처리시스템 개발을 위해서는 올해 동결파쇄·탈염·가스화 모듈 기본설계에 들어가며, 내년에는 쓰레기 수거·처리시스템을 상세 설계할 계획이다. 2024년에는 모듈 제작 및 육상 성능검증을 실시한다.

▲ 해양쓰레기 선상 원스톱 처리시스템 개발. 자료=해양수산부.

두 시스템은 2025년 선급 인증 획득 및 개발품 조선소 인도를 거쳐 2026년 시범 운항을 통한 개발품 실증에 들어가게 된다.

실증선의 경우 올해 개념설계 및 발주용 사양서를 도출하고, 내년에는 건조조선소 계약 및 선박 기본설계에 들어간다.

2024년에는 상세설계 및 강재·주요기자재 발주, 2025년 생산설계 및 선박 건조, 2026년 선박 인도 및 시범 운항이 예정돼 있다.