1. NOx란
NOx는 고온에서 연소 시 공기 중 질소와 산소가 반응하여 발생하는 질소산화물로, NO와 NO2는 환경과 인체에 큰 영향을 미칩니다. IMO는 MARPOL Annex VI에 질소 산화물 배출에 대한 제한을 명시하고 있습니다. 일반 해역과 ECA 구역으로 구분되어 있으며, 배출량을 Tier 1, 2, 3으로 제한하고 있으며, 최근 규정인 Tier 3은 Tier 1 기준에서 배출량을 약 80% 줄이는 기준으로 ECA를 통과하면서 만족해야 하며, 2016년 1월 1일 이후 킬레잉이 되는 선박이 해당된다. 대부분의 질소 산화물은 연소에 사용되는 소기에 들어있는 N2에 의해 생성되므로 선박 ECR과 SCR이 방출되어 엔진 효율과 NOx 감소를 동시에 처리합니다. 소극적인 저감 기술 중 하나인 ECR은 엔진으로 유입되는 소기 가스에 포함된 일부 산소를 배기가스 재순환 방법으로 비활성 가스로 대체하여 질소 산화물의 생산 속도를 낮춥니다. 또한 연소 과정에서 열을 흡수하도록 설계함으로써 연소 온도를 낮춰 NOx 생성을 억제할 수 있습니다. 적극적 저감 기술로 볼 수 있는 SCR은 선택적 촉매 장치로 SCR REACTOR 입구에 암모니아와 공기 혼합물을 분사합니다. 즉, 질소산화물을 촉매에 의해 인체에 무해한 N2, H2O(물)로 환원됩니다. SCR은 바이패스 기능이 있어 Tier 3 기준을 충족하지 않아도 배출가스 규제수역 이외의 해역에서 사용하면 비용을 절감할 수 있습니다.
2. NOx 동향에 대해
한국에서는 NOx 규정은 해양환경관리법에 따라 시행 중인 MARPOL의 Annex VI에 준거합니다. NOx 감소 및 선택적 촉매 감소가 타당하다고 판단되어 NOx 감소 상용화를 위한 기술개발중입니다. 해양수산부는 항만터미널 사업자의 야드 연료를 LNG로 전환하여 친환경 항만장비를 모색하고 있습니다. 미합중국에서 NOx 규정은 MARPOL의 Annex VI에 준거하며, 미국 선박에 대한 오염 방지법에 따라 시행됩니다. 미국 EPA는 2030년까지 미국 대기오염관리법 표준 및 IMO MARPOL Annex VI 규정에 따라 NOx의 연간 배출량을 120만 톤 줄일 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 미국 LA 항구는 선박, 항만 하역 장비 및 노후 장비에서 발생하는 대기오염 물질 배출을 줄이기 위한 청정대기행동계획을 수립했습니다. 미국 서부 및 동부 지역에서는 NECA(NOX ECA)를 Tier 3 규정을 준수하도록 지정했습니다. 이 규정을 이행하기 위해 선택적 촉매 환원(SCR) 및 배기가스 재순환(EGR) 및 기타 스캐빈지 공기 보습과 같은 방법을 통해 구현할 수 있습니다. 미국과 EU와 같은 당사국들도 다른 규제 없이 MARPOL의 규정을 받아들입니다.
3. SOx란
황을 함유한 연료가 연소할 때 발생하는 황산화물은 대기 오염, 산성비, 호흡기 질환을 유발합니다. IMO는 선박 연료의 황 함량을 조절하고 2020년 1월 1일부터 0.5%로 대폭 낮추기로 결정했습니다. ECA에서는 2025년부터 0.1% 규칙이 이미 적용되었습니다. 따라서, 선박들은 LNG나 저황유를 연료나 스크러버로 사용하는 조치를 취해야 합니다. LNG 연료는 벙커링 인프라 구축이 부족하고, 저유황 석유는 가격 문제가 높습니다. 스크러버를 설치하면 소형 선박의 내공성이 떨어지고, 선박에 설치하면 화물 공간도 감소합니다. hsfo는 연료의 유황 함량이 제한돼 2020년 이후 가격이 낮아질 것으로 예상돼 당초 스크러버 설치비용이 들지만 장기적으로 저황유를 사용하는 것보다 경제적으로 전망됩니다. 스크러버는 배기가스에 물을 뿌려 황산화물을 녹여 오염물질이 제거되는 깨끗한 공기를 흡수·배출하는 원리로, 선박은 물을 구하기 쉬운 환경으로 습식 방식을 택하고 있습니다. 배기가스에 바닷물과 청수를 분사해 황산화물을 녹여 용해된물을 정화하는 방식으로 운영되며, 최근에는 용해된 물의 정화 기준과 방법이 문제가 되고 있습니다.
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