순풍에 돛 단 조선업계, 미래 주도할 기술 모아보니

[테크따라잡기]
고부가가치 선박 선점 위해 수소 기술 공들여
AI 활용 미래 조선소…신소재 개발 활용도 '열심'

/그래픽=비즈워치.

요즘 한국 조선업계의 기세가 매섭습니다. 친환경 고부가 가치 선박으로 중국의 물량 공세를 압도하고 있죠. 올해 1~2월만 해도 한국은 고부가가치 선박으로 꼽히는 LNG선 수주를 사실상 싹쓸이했습니다.

이들 뒤에는 당연히 최고의 기술력이 자리하는데요. 조선업체들은 LNG선과 암모니아선에 이어 수소 선박 기술 개발에 들어갔습니다. 수소 선박 시대로 넘어가는 중간 단계를 착착 밟고 있는 셈이죠. 이에 더해 신소재 개발과 AI를 통한 스마트 조선소 건설로 조선 인력 감소에도 대비하는 모습입니다.

이번주 테크따라잡기에서는 조선업계들이 기술 영토를 넓히기 위해 주력하고 있는 다양한 분야의 기술을 살펴볼건데요. 업계를 선도해 가고 있는 HD한국조선해양을 중심으로 모아봤습니다.

HD한국조선해양이 2030년을 목표로 개발에 나선 대형액화수소운반선 조감도./사진=HD한국조선해양 제공.

수소 기술이 친환경 선박 시대의 '키'

조선업체들은 고부가 가치 선박 기술 연구개발(R&D)을 통해 경쟁력을 높여가고 있는데요. 그 중심에 수소 선박이 있습니다. 탄소 배출 제로인 수소의 경우 탄소중립이 요구되는 시대에 꿈의 연료로 불립니다. 하지만 궁극의 친환경 원료인 수소는 폭발 위험과 인프라 부족 등으로 연구개발의 진척이 더디게 이뤄졌습니다. 그만큼 고도의 기술력을 요구하는 분야이죠.

국제해사기구(IMO)는 지난 18일 해양환경보호위원회(MEPC)를 개최하고 탄소 배출 규제의 기술적·경제적 조치를 포함한 탄소 배출량에 대해 벌금을 물리기로 합의함에 따라 조선업계엔 수소 선박이 이제 선택이 아닌 생존을 위한 필수 성공 분야가 됐습니다. 고객사들에게 무탄소 선박인 수소 선박을 인도하지 못하는 조선사는 모두 경쟁력을 상실하게 될 것으로 예상되고 있죠.

수소 선박 관련 기술에는 크게 3가지가 있는데요. 먼저 연료전지 기술입니다. 연료전지는 수소와 산소의 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 전기에너지로 직접 변환하는 발전장치로 열을 동시에 생산하는 기술인데요. 연료전지에서 배출된 고압의 배기가스는 수소 생산을 위한 공기압축기의 동력원으로 활용돼 대기오염을 줄일 수 있고, 선박 운용 전반에 드는 비용도 절감할 수 있습니다.

다음으로는 수소 연료를 대량으로 운송할 때 좋은 액화수소 운송용 기술이 있는데요. 장거리 운항 시 액화 수소는 운송 도중 외부열을 완벽하게 차단할 수는 없기 때문에 액화수소가 증발하게 됩니다. 액화수소 운송용 선박은 액화수소 증발가스를 재액화 해 효율성을 높인 선박이라고 볼 수 있죠.

마지막으로 연료전지에 수소 공급이 용이한 메탄올을 이용한 기술이 있는데요. 해당 선박은 일반적인 수소 저장 수단을 이용할 때보다 연료의 안정적인 저장이 가능하고, 연료 전지에 대한 공급도 용이합니다. 또 이산화탄소 흡수식 탱크 시스템을 가지고 있어, 기존 선박유에 비해 오염물질 배출을 대폭 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.

HD현대중공업 직원들이 디지털 트윈을 활용한 가상 조선소 ‘트윈포스(TWIN FOS)’를 통해 조선소 공정 상황을 실시간으로 살펴보고 있다./사진=HD한국조선해양 제공.

AI 기술로 미래 첨단 조선소 '성큼'

AI 기술도 스마트 조선과 자율주행 선박 등 쓰임새가 많아 조선업계와 고객인 해운사도 주의 깊게 들여다보고 있습니다. AI 기술이 상용화되면 원가 절감은 물론 인재(人災) 사고 역시 줄일 수 있을 것으로 전망되고 있습니다.

특히 AI 기술의 꽃은 '자동화' 기술인데요. AI를 통한 자동화 솔루션은 선박 건조 과정에서 발생할 수 있는 대형 참사를 사전에 인지하고 인력을 보호하는데 유용하게 쓰일 것으로 보고 있습니다.

HD한국조선해양은 AI 기술을 활용해 미래 첨단 조선소(Futrue of Shipyard, FOS) 프로젝트를 진행하고 있습니다. 오는 2030년까지 완공 예정인 FOS 프로젝트는 데이터 가상·증강 현실, 로보틱스, 자동화, 인공지능 등 첨단 디지털기술이 구현된 미래형 조선소입니다. 이미 지난해 12월 '눈에 보이는 조선소'를 완공하며 FOS의 첫걸음을 내디딘 상태죠.

2026년까지 FOS 프로젝트 2단계인 '연결-예측 최적화된 조선소'를 완공할 예정인데요. 2단계의 핵심은 AI·머신러닝 기술로, 1단계에서 구축한 데이터 플랫폼으로부터 선박 건조 빅데이터가 전송되면, 이를 AI가 학습해 인력·자재·제품·설비 등 공정관리에 대한 의사결정을 내리는 방식으로 기술 개발이 이뤄지고 있습니다. 3단계는 완전한 '지능형 자율 운영 조선소'로 2030년까지 완공해 최종적으로 생산성 30% 향상과 공기 30% 단축을 달성하겠다는 계획입니다.

HD현대중공업이 페루로부터 수주한 3,400톤급 호위함(가운데), 2,200톤급 원해경비함(아래), 1,500톤급 상륙함(위)의 조감도./사진=HD한국조선해양 제공.

특수선, 신소재 개발 역량 강화

특수선도 조선사들이 공들이는 분야입니다. 특수선은 크게 수상함과 수중함(잠수함)으로 구분되는데 HD한국조선해양은 수상함 분야에서 초격차를 이루기 위해 룰 비장의 카드로 신소재 개발 역량 강화에 나서고 있습니다.

HD한국조선해양은 한국형 차기 구축함(KDDX)에 국내 함정 최초 '고(高) 내후성 차열도료'를 적용했는데요. 고(高) 내후성 차열도료는 선체 온도를 상승시키는 주요 원인인 근적외선 영역의 빛에 대한 반사율이 높아, 함정 표면의 온도 상승을 막는 효과가 있습니다. 함정의 표면 온도가 낮으면 외부로 발산되는 적외선 신호가 줄어, 적군으로부터 탐지될 가능성이 낮아지기 때문에 이지스함 스텔스 성능 향상에 도움이 된다고 합니다.

이러한 특수 도료는 그동안 각국의 기술 보호 대상 방산물자로 지정돼 국내 함정에는 적용하지 못하고 있었는데요. HD현대중공업이 국산화 개발에 성공함으로써 이제 국산 이지스함에 적용할 수 있게 됐습니다.

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