선박해양플랜트연구소- 선박 수중소음 저감·모니터링 기술로 해양생태계 보호

조민희 기자 core@kookje.co.kr
| 입력 : 2023-11-20 19:01:50
| 본지 17면

- 노르웨이선급협회 기관인증 획득
- 국내외 선박 적용, 해운사들 관심
- 국제 소음규제 강화 효과적 대응

최근 해양 운송량 증가와 선박의 대형화 고속화 등으로 인해 선박에서 발생하는 수중방사소음이 증가하면서 해양 생태계가 고통받고 있다. 선박 수중방사소음은 선박이 운항하면서 수중에 전파되는 소음으로 해양 포유류의 의사소통 방해, 이상행동 유발, 먹이활동 방해 등 해양 생태계에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 국제해사기구(IMO)와 여러 국가는 해양 생태계에 미치는 영향을 최소화하기 위해 선박 수중방사소음 규제 강화에 대한 논의를 활발히 진행하고 있다.

선박해양플랜트연구소가 개발한 선박 수중방사소음 상시 모니터링 기술 개념도. 일반적인 수중방사소음 측정 방식과 달리 선내에서 원거리의 소음까지 시공간 제약 없이 모니터링할 수 있다. 선박해양플랜트연구소 제공

선박의 수중방사소음을 측정하는 방식은 국제표준(ISO 17208)에 따라 부이(닻 대신 배를 붙들어 맬 수 있게 설치한 부표)나 계측선을 활용한 선외 계측 방식이 일반적이다. 하지만 이는 계측 해역의 수심 풍속 파고 등 환경이 통제된 상태에서 가능하다. 또 계측할 때마다 음향 계측 센서 부이 설치를 하는 지원선이 필요해 시공간적 제약이 크고 많은 비용이 발생한다는 단점이 있다.

선박해양플랜트연구소(KRISO)는 산학연을 통해 선내에서 선박 수중방사소음을 상시 모니터링할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 선내에 부착한 음향 및 가속도계 센서로부터 계측된 신호를 활용해 선내에서 원거리에서의 수중방사소음을 추정하는 방식이다. 시공간 제약 없이 상시 모니터링이 가능하다. 또한 선박의 운항 전주기에서 수중방사소음을 확인할 수 있어 선박의 다양한 운항 상태에서 발생하는 수중방사소음과 선체 노후화로 인한 수중방사소음의 변화도 분석이 가능하다. 이 기술은 노르웨이선급협회(DNV)로부터 선박 수중방사소음 측정 기관 인증을 획득해 기술력을 인정받았다.

선박 수중방사소음의 주된 소음원은 추진기서 발생하는 ‘캐비테이션’이다. 이는 추진기가 물속에서 빠르게 회전할 때 압력 저하로 인해 기포가 발생하는 현상으로 추진기의 효율 감소, 추진기 날개 표면 손상, 수중방사소음 등을 초래한다. KRISO는 선박의 추진효율 향상과 수중방사소음 저감을 동시에 달성하기 위해 ‘소음저감 부가물 설계 기술’(KRISO Vortex Generator, K-VG)을 개발했다. K-VG는 판 형상의 소형 구조물을 선체에 접합하는 형태로 경제적이고 운항 중인 선박에도 설치가 용이하다.

K-VG를 다양한 선종에 설계 및 적용해 모형시험을 수행한 결과, 추진기 수중방사소음을 3~6㏈ 저감하고, 추진효율은 4~5 % 향상시키는 효과가 있음을 확인했다. 이 기술은 국내외의 선박에 적용해 우수한 성능을 보여 해운사들로부터 지속적인 관심을 받고 있다. 올 초 캐나다 ‘EcoAction’ 프로그램에 저소음 선박 기술로 등록돼 K-VG를 부착한 선박은 밴쿠버항 입항료 23% 감면받을 수 있다.

KRISO는 엔진 등 기계류 진동에 의한 소음 예측 모델도 연구개발하고 있다. 선내 소음 및 진동 계측 데이터를 기반으로 AI 기술을 이용해 캐비테이션 현상으로 인한 선체 또는 추진기 이상을 예측하는 기술이다. KRISO는 지난 IMO 제9차 선박설계건조전문위원회(SDC) 때 선내 계측 기반 수중방사소음 모니터링 기술의 장점 및 연구결과를 제출하고, 선박 수중방사소음 파트너십 프로젝트에 참여하는 등 선박 수중방사소음 규제에 대한 국제적 논의에 적극 대응하고 있다.

KRISO관계자는 “선박 수중소음저감과 같은 친환경 선박 기술 고도화와 우리 기술의 국제 표준화를 주도해 국내 조선산업 기술의 경쟁력을 높이고 국제사회에서 선도적 역할을 수행해 나가겠다”고 말했다.