비상하는 국내 조선사

국가를 지탱하는 국내 8대 주력 제조업종으로는 기계‧조선‧전자‧섬유‧철강‧반도체‧자동차‧디스플레이가 있는데요. 이중 한때 침체기에 있었던 국내 조선사들은 요즘 다시 비상을 위한 힘찬 날갯짓을 하고 있습니다. 

 

▶유조선의 크기

 

P-Max 파나막스 - Neopanamax Locks 이전의 기존 파나마 운하를 통과할 수 있는 6만~7만톤급의 선박입니다.

 

AFRAMAX 아프라막스 - 아프라(Afra)는 운임, 선가 등을 고려했을 때 최대의 이윤을 창출할 수 있는 이상적이고 경제적인 사이즈란 뜻으로 8만~11만톤의 선박입니다.

 

SUEZMAX 수에즈막스 - Suez Canal Maximum의 준말로 수에즈 운하를 만재(滿載)한 상태로
통과할 수 있는 최대 선형으로 13만~15만톤급의 선박입니다.

 

VLCC - Very Large Crude oil Carrier의 약자로 초대형유조선을
이르며 20~30만톤까지의 선형이 여기에 해당합니다.

 

ULCC - Ultra Large Crude oil Carrier의 약자로 30만톤급
이상의 초대형 유조선입니다.

 

▶친환경·고효율 선박 시장에서 앞선 기술력을 확보

 

한국은 LNG 선박 제조 강국입니다. 초대형 컨테이너선 및 원유운반선(VLCC)에 LNG 추진 기술력을 적용했습니다. 한국조선해양플랜트협회에 따르면 올해 들어 2월까지 국내 조선 3사인 삼성중공업과 현대중공업, 대우조선해양은 48척을 수주했는데, 그중 전체 수주량 대비 거의 절반인 24척이 LNG 추진선이었다고 합니다. 

 

국내 조선사들은 친환경·고효율 선박 시장에서 앞선 기술력을 확보하고 있는데요. 기존 경쟁우위에 있던 액화천연가스(LNG) 운반선 외에 기존 벙커C유 대비 환경성과 연료 효율성이 뛰어난 LNG를 연료로 하는 가스 추진 선박 점유율을 확대해 가고 있습니다.

 

"암모니아를 이용하는 또 다른 친환경 추진선" 

 

대표 청정 연료중 하나인 암모니아(NH3)는 질소(N2)와 수소(H2)의 합성 화합물로 에너지로 사용되어 연소될 때 이산화탄소 배출이 전혀 없는 탈탄소 시대에 맞는 친환경 연료로 각광받고 있습니다. 이외에도 암모니아 연료는 안정성이 높고 보관·운송·취급이 용이한 것이 강점입니다.

 

그렇기 때문에 LNG선 수주 외에 조선 3사는 친환경 암모니아 추진선 개발에도 박차를 가하고 있습니다. 국내 조선사 중 가장 먼저 현대중공업은 2020년 8월 로이드선급(LR) 인증을 받았습니다. 이로 인해 2025년 상용화 예정입니다.

 

※로이드 선급협회(Lloyd's Register)
영국에서 시작된 세계최초의 선급(Register) 협회, 숙련된 조선공, 경험 많은 선장들을 고용해 이 배가 제대로 만들어지는지 평가하거나 해상보험 등급에 관여하는 협회

 

이어 삼성중공업 또한 2020년 9월 영국 로이드선급(LR)으로부터 암모니아 추진 아프라막스급 탱커 기본 인증을 획득하였습니다. 아프라막스급 탱커는 암모니아를 주연료로 사용하는 8만5000~12만5000DWT급 원유 운반선인데요. 삼성중공업은 독자 암모니아 연료공급 시스템을 개발, 상세 선박 설계 등을 거쳐 2024년 상용화한다는 목표를 갖고 있습니다.

 

이에 뒤질세라 대우조선해양도 2020년 10월 2만3000TEU(20피트 길이의 컨테이너 1개)급 암모니아 추진 초대형 컨테이너선에 대한 기본인증을 획득하였습니다.

선박사고로 인한 기름 오염 방지와 에너지 효율을 위한 미래형 친환경 배에 대한 도전은 국내 조선소에 큰 장점으로 부각될것입니다.

 

 

▶특허 출원 경쟁국을 압도하는 국내 조선업계 하지만,

 

조선도 이제 기술입니다. 우리나라 조선사들이 압도적인 특허 출원을 바탕으로 기술력을 쌓아가고 있습니다. 다만 국내는 원천 기술보다는 응용 기술 개발에 집중돼 있어 원천 기술의 자립화가 시급한 것으로 평가되고 있는데요.

 

특허청 특허 정보넷 키프리스에 보면, 2019년 국내 조선분야 특허 출원 건수는 1453건으로 집계됐습니다. 아쉽게도 2012년부터 2014년까지 3123건, 3041건, 3521건으로 최고점을 찍은 이후 하락 중에 있는데요.

 

앞서 친환경 추진선을 목표하고 있는 조선 3사는 국제해사기구(IMO) 환경규제 관련 특허를 늘리고 있다고 합니다. 올해 들어 IMO에서는 2020년 1월 1일부터 모든 국제 항행 선박에 연료유의 황 함유량을 0.5% 이하로 규제했고, 올해 1월 1일부터 국내 연근해 운항 선박까지 확대 적용하고 있기 때문에 무엇보다 친환경 추진선에 대한 수요가 조만간 많아질 거라 예상해봅니다. 

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특허 출원은 요즘 조선소에 활기가 생기고 있고 다시 조금씩 높아지고 있습니다. 현대중공업과 삼성중공업, 대우조선해양 조선 빅 3사는 2019년 각각 255건, 270건, 297건 특허를 출원하였습니다. 이는 같은 기간 조선 관련 업체인 일본의 미쯔비시중공업 118건, 미쯔비시조선 44건, 가와사키중공업 43건, 재팬마린 25건, 프랑스 GTT 30건, 독일 베커마린 23건을 압도하는 수치입니다. 많은 특허 출원은 조선업계 기술 경쟁력에서 우위를 차지하고 고부가가치 선박 수주에 많은 이점이 있는 것으로 해석할 수 있는데요.

 

이와 더불어 국내 조선사들은 스마트 선박 관련 특허 출원도 경쟁국을 압도하고 있습니다. 국내 조선사들은 지난 20년 동안 특허 5218건을 출원했고 3040건을 등록했습니다. 한국을 포함한 주요 세계 5개국 조선소의 총 특허 출원건수 1만3530건, 등록건수 7485건, 대비 한국이 차지하는 특허 출원은 38.6%와 등록건수 40% 비중에 이를 만큼 압도적입니다.

 

하지만 시장 진입의 장벽으로 인해 국내 조선사들이 출원한 특허는 원천 기술보다는 응용 기술에 몰려 있는 게 현실입니다. 예를 들어 국내 조선사들은 멤브레인형 액화천연가스(LNG) 화물창 원천 기술 및 특허를 보유한 프랑스 GTT에 척당 100억원 안팍(선가 대비 5%)를 로열티로 지급하게 되는데요. 현재까지 누적 지불액만 3조원을 상회한다고 합니다. 그만큼 원천 기술에 대한 로열티는 어마어마한데요. 이에 대항하기 위해 앞서 조선 3사는 한국형 LNG 화물창(KC-1)을 개발했지만, 안전을 중시하는 조선·해운업계 특성상 현장에선 프랑스 GTT 제품을 선호하는 실정이라고 합니다. 실패는 하지 않았으니 국내가 개발한 아이템에 대해 개발 리뉴얼과 국가적으로 더 많은 지원이 있어야 하겠습니다.

선박 엔진도 마찬가지라고 볼 수 있습니다. 현대중공업과 STX엔진, HSD엔진 등은 대형상선 발전용 엔진 원천 기술을 가진 독일 만 에너지 솔루션 등과 라이센싱 계약을 통해 위탁 생산, 공급하고 있습니다. 선박 엔진 가격은 통상 선가의 10%에 해당하는 고가의 부품이라 할 수 있는데요. 현대중공업도 이런 상황을 극복하기 위해 지난 2000년 4행정 중형엔진 '힘센'을 독자 개발해 육상과 선박용 발전기 엔진으로 공급하고 있지만, 대형 상선 선박용 2행정 엔진에선 독자 제품 개발을 이루지 못하고 있다고 합니다.

LNG 선박 등 고부가가치 기술력에선 국내 조선이 세계에서 앞서 있지만 이런 고부가가치 선박 제조에 원천기술 로열티로 빠져나가는 자금은 만만치 않습니다. 우리가 고부가가치 선박을 만들 때마다 원천기술을 갖은 나라는 계속 돈을 챙기고 있는데요. 지속 연구개발(R&D)로 원천 기술력을 개발하여 기술 자립하고 이 기술을 수출함과 동시에 고부가가치 선박들에 대한 수주 및 점유율을 지속 확대하고, 수익성을 극대화해야 하겠습니다.

 

 

▶자율운항 시스템 개발 경쟁

 

청정에너지를 사용하는 고효율 친환경 선박과 더불어 자율운항 선박이 미래 선박의 기본이 될 예정인데요.

 

조선업 세계 1위인 한국은 자율운항 선박 주도권 확보에 사활을 걸고 있습니다. 조선업 패러다임이 '스마트화'로 변화하면서 첨단 자율운항 선박이 초격차 확대를 위한 필수 조건으로 떠올랐기 때문인데요. 노르웨이 등 유럽연합(EU) 일부 국가와 일본, 중국 등 경쟁국들은 일찌감치 관련 기술 투자에 나서며 우리나라를 위협하고 있습니다. 국내 조선업이 현재 조선업 1위의 지위를 유지하기 위해서는 조선 3사간의 협력, 정부의 자율운항 선박 개발을 위한 지원이 약속되어야 하는데요.

 

기존 선박의 운항은 선원들로 하여 의사결정에 개입되었다면 미래형 자율운항 선박은 지능화, 자율화된 시스템이 선박을 운항하는 형태라 할 수 있는데요.

 

자율운항 선박은 자율화 등급에 따라 구분되게 됩니다. 국제해사기구(IMO)는 이를 1~4등급으로 구분하고 있습니다. 현재 보급되는 스마트 선박들은 2등급이고, 선원이 승선하되 원격 제어할 수 있는 선박입니다. 이에 비해 등급 숫자가 올라갈수록 완전 자율운항에 가깝다고 할수 있는데요. 3등급부터는 선원이 선상에 승선하지 않으며, 4등급은 완전 자율운항이 가능한 스마트 선박 등급으로 인공지능(AI) 등 선내 운용시스템이 자체 결정하고 조치하는 완벽한 무인 선박이라고 말할 수 있습니다.

 

자율운항 시스템 핵심 기술은 다중 센서 인지와 위험 회피 및 최적 대응방안 판단, 최적 항로 및 운용 상태 계산, 통합 제어 등이 있는데요. 국내 조선 3사인 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양 등은 매년 매출액 대비 약 0.7% 안팎을 관련 연구개발에 쏟아붓으며 자율운항 선박 개발에 뛰어들었습니다.

 

대우조선해양은 자율운항 시스템 시대에 맞게 선박 모니터링 및 설비 관리 솔루션 등을 개발했으며, 현대중공업은 2020년 선박 이·접안시 주변을 보여주는 이접안지원시스템(HiBAS) 기술과 세계 최초로 AI가 선박 카메라 분석을 통해 충돌위험을 판단하고 증강현실(AR) 기반으로 항해자에게 알려주는 하이나스(HiNAS)를 실제 선박에 적용했습니다.

 

삼성중공업 또한 선박 빅데이터를 수집, 분석해 고장을 예측하고 유지보수 서비스를 제공하는 독자 스마트십 플랫폼 '에스베슬'을 상용화했는데요. 삼성중공업은 최근 국내 최초 9200톤급 대형 선박을 원격 제어해 자율 운항하는 기술을 실제 사용해 증명해 보기로 하였습니다. 삼성중공업이 독자 개발한 2022년 상용화 목표를 하고 있는 원격자율운항 시스템 'SAS'(Samsung Autonomous Ship)를 탑재한 실습선은 오는 2021년 8월부터 목포~제주 항로 중 일부 구간에 투입하여 실증하기로 하였습니다.

 

"자율운항 선박 개발을 위한 정부 지원 절실"

 

우리나라가 자율운항 선박 기술력 확보에 속도를 내고 있지만, 경쟁국 대비 뒤처지고 있다고 볼 수 있습니다. 유럽 국가 중 노르웨이 콩스버그사는 세계 최초로 완전 무인 자율운항이 가능한 100TEU급 소형 컨테이너선을 발주했습니다. 특히 스마트선박 분야 2위로 평가받던 롤스로이스 마린을 인수하여 선박운항에 대한 전자 및 소프트웨어 기술력을 끌어올렸는데요. 자율운항 선박의 큰 경쟁자가 될 콩스버그는 2025년까지 내항과 근해 선박을 무인화하고 2030년 원양 선박까지 완전 무인화한다는 목표를 갖고 있다고 합니다.

이웃나라 중국과 일본은 국가 주도로 관련 연구개발을 진행하고 있습니다. 중국은 중국제조 2025 전략을 통해 자율운항 선박 개발을 국가에서 주도적으로 지원합니다. 광동성 주하이에 아시아 최초로 세계 최대 면적 자율운항 선박 테스트베드를 조성하고 있으며, 장애물 회피 및 선박-육상 통신 등을 집중 테스트해 기술력을 한층 끌어올린다는 계획입니다. 일본 또한 국가 지원의 MMS 및 SSAP 프로젝트를 가동해 자율 운항 제어와 표준화를 위한 개방형 플랫폼 구축에 나섰습니다. MOL과 미쯔비시 등 해운,조선사는 2025년까지 AI 기반 자율운항 화물선 250척을 건조한다는 목표를 세우고 있습니다.

반면에 한국의 정부 지원은 해양수산부, 산업통상자원부, 과학기술정통부의 자율운항 선박 기술 개발 지원이 산발적으로 이뤄져 왔는데요. 

 

2020년 6월 17일 산업통상자원부와 해양수산부는 자율운항선박 기술개발에 대한 체계적인 추진을 위해 통합사업단을 발족하고 사업을 본격 착수하였습니다. 2020년 부터 2025년까지 6년간 약 1600억원을 투입하여 추진하기로 하였는데요. 지능형 항해시스템, 기관 자동화시스템, 자율운항선박 성능실증센터 구축 및 실증, 운용기술 및 표준화 기술개발 등 4개 분야 13개 세부과제로 자율운항선박 핵심기술(운항자율+시스템자율)을 개발하고, 체계적인 실증을 통한 조기 상용화 기반을 마련하기로 하였습니다.

 

앞서 한국의 세계 조선소 1위 자리에 큰 위협이 될 정부주도의 중국, 일본, 그리고 노르웨이의 콩스버그 업계를 따돌리기 위해선 속도전이 필요하다는 지적이 있는데요. 우리 조선소 업계는 정부에서 적극적으로 나서 부처 간 협력을 강화해 지속 지원하고 역량이 다소 미흡한 소프트웨어(SW) 개발 및 AI 인력을 활용할 수 있는 인프라 구축을 빨리 이루어야 할 때라고 봅니다.

"위기를 기회로"

 

노동집약이던 조선업은 이제는 기술집약 산업으로 변화하고 있습니다. 한국은 선박 건조 및 ICT 분야에서 뛰어난 기술력을 갖고 있지만 자율운항 선박을 위한 미래형 융, 복합 기술 수준은 아직 뒤처지고 있는 만큼, 인재 양성과 연계하는 정책과 정부의 지원 및 투자가 확대되어야 할 것입니다.

 

과거 영국의 산업혁명이 있었듯이 세계 조선소에도 2025년이 되면 전혀 다른 해양 미래가 펼쳐질 것입니다. 과거 침체되었던 국내 조선소의 위기를 다시 보고 싶지 않다면, 우리는 앞을 보고 미리 대비해야 할 것입니다.

 

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