운송효율 극대화가 목적…천연가스 액화하면 부피 600분의 1로 줄어
극저온 기술 집약 화물창 갖춘 LNG선 '선박의 꽃'

집에 있는 냉장고 냉장실 온도는 영하 20도.
이보다 더 차가운 드라이아이스는 영하 80도.
이를 훌쩍 뛰어넘는 극저온 세계가 액화천연가스(LNG·Liquefied Natural Gas)선 내부에 있다.

천연가스를 보관하는 LNG선 화물창 온도는 영하 162도에 달한다.

LNG선이 천연가스를 액화 상태로 운반하려면 화물창을 영하 162도로 유지하는 극저온 기술이 필요하다.

천연가스 성분 중 90% 이상을 차지하는 메탄(CH4) 끓는 점이 영하 162도이기 때문이다.

천연가스를 왜 액화시켜서 운반하는지를 살펴보면 LNG선 화물창의 비밀을 알 수 있다.

유럽이나 북미처럼 천연가스가 생산되는 지역과 소비하는 지역이 육지로 연결돼 있으면 파이프라인으로 운송하면 된다.

그러나 바다를 건너야 하는 지역은 파이프라인으로는 한계가 있다.

다행히 천연가스를 영하 162도로 액화시키면 그 부피가 600분의 1로 줄어들어 기체 상태보다 더 많은 양을 운반할 수 있게 된다.

액화된 천연가스는 기화하면 다시 600배로 늘어나기 때문에 운송 효율이 600배 커지는 셈이다.

천연가스를 해상으로 운송하는 LNG선 핵심 공간은 이런 극저온 기술이 집약된 화물창이다.

화물창 내부 LNG는 영하 162도 극저온 액체 상태다.

화물창 밖 선박의 공간은 상온이다.

당연히 화물창 내부와 외부 온도 차가 발생하게 된다.

LNG 온도가 조금이라도 올라가면 즉시 기화가 이뤄진다.

두께가 1㎝ 정도인 철판 위에 LNG를 한 방울 떨어뜨린 후 1ｍ 높이에서 낙하시키면 마치 얼음조각처럼 산산이 부서진다.

극저온 탓에 철판 조직이 파괴되기 때문이다.

화물창은 높은 압력과 낮은 온도에서 오는 변형을 이겨내고, 극저온 상태를 유지하는 특수한 구조다.

LNG선 화물창은 모양에 따라 멤브레인형(Membrane type)과 구형 탱크인 모스형(Moss type)으로 나눌 수 있다.

모스형은 공 모양 탱크를 선체에 탑재하는 선형으로 화물창과 배 몸체인 선각이 독립돼 있다.

멤브레인형은 박스 형태 화물창으로 모스형보다 용적 효율이 높고, 화물창이 갑판 하부에 위치하기 때문에 운항 시 시계 확보도 우수하다.

멤브레인형은 방열재를 이용해 배 안에 특수한 화물창을 설치한다.

외부에서 가해지는 모든 힘을 안전하게 지탱해주기 위해 외벽은 특수 콘크리트로 만든다.

내벽은 LNG를 실을 수 있는 니켈 합금강과 스테인리스강으로 제작된 멤브레인 시트로 돼 있다.

벽과 벽 사이에는 외부 열이 유입되는 것을 차단하기 위해 방열재를 넣는다.

멤브레인 시트 사이는 주름처럼 잡혀 있어 온도 차에 의한 급격한 수축과 팽창을 모두 흡수하는 역할을 한다.

조선업계에서는 극저온 기술이 집약된 화물창을 갖춘 LNG선을 '선박의 꽃'이라고 부른다.

[참고문헌]
1. 삼성중공업 블로그 '말랑말랑한 SHI이야기' ()


/연합뉴스