[특허 기술 포커스] 선박 평형수 시스템
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선박 평형수 처리기술은 빠르게 떠오르는 시장으로 글로벌 기업들이 잇따라 진출하고 있다. 오랜 기간 미뤄졌던 IMO 협약 발효가 가시화되면서 기존 오·폐수를 처리장치를 만들던 국내 기업들도 그동안의 기술력을 바탕으로 시장 진출을 서두르고 있다. 특허분석 리포트 전문기관 IP타깃(www.iptargets.com)이 발간한 보고서를 중심으로 특허기술 및 시장 트렌드를 분석한다. <편집자>
해양 생태계 보호를 위한 선박 평형수 시스템
선박 평형수(Ballast Water)는 화물적재 상태에 따라 선박의 균형을 잡기 위해 평형수 탱크에 주입하거나 배출하는 바닷물을 말한다. 선박 평형수가 적으면 배의 무게중심이 높아지거나 한쪽으로 쏠리기 때문에 적절한 양의 선박 평형수가 필요하다. 일반적으로 평형수 탱크에 바닷물(평형수)을 채워 선박의 무게중심을 아래쪽으로 유지한 채 항해한다. 이때 평형수 속에 포함된 해양생물이 선박으로 유입된다.

이처럼 평형수로부터 유입된 외래종이 생태계를 파괴해 막대한 경제적 손실을 일으키기도 한다. 미국에서 외래종으로 인한 손실과 방제에 드는 비용은 매년 약 1,200억달러로 추정하고 있으며, 1985년 카스피해가 원산지인 유럽얼룩말 홍합(Zebra Mussel)이 평형수를 통해 미국 오대호에 유입되어 이를 제거하는 데 막대한 예산이 소요됐다 (1989년 7억 5천만달러, 2000년 10억 달러). 1980년경 미국의 대서양 연안이 원산지인 해파리(Mnemiopsis Leidyi)가 흑해와 아조프(Azov) 해안으로 이동해 지역 어획량이 1984년부터 10년 동안 약 1,000분의 1로 감소하는 사건도 있었다.
기존 선박 평형수 처리기술의 단점과 한계
평형수 문제에 대응하기 위해, 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)에서 2004년부터 국제 선박 평형수 관리협약이 이루어졌다. 이로 인해 오는 2020년까지 운영중인 모든 선박들에 선박 평형수 처리장치를 설치해야 한다. 한국, 미국, 유럽, 일본 등 여러 국가에서 선박 평형수 처리 방법 및 장치에 대하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 전기분해, 오존분사, 자외선 투사, 화약약품 등 많은 처리방법이 소개되고 있다. 국내외 53개 선박 평형수 처리업체를 조사해 본 결과, 전기분해가 47.2%, 자외선 투사방법이 26.4%, 오존분사가 9.4%를 차지한다. 현재 국내 조선업계에서 선박 평형수 처리를 전기화학적으로 살균함으로써 IMO 협약에 적합한 선박 평형수를 제조하고 있다. 한국등록특허 제 10-0542895호와 제10-0840762호는 전기 분해 반응을 이용한 평형수 처리장치를 제시하고 있다.

전기분해 기술은 폭발 위험이 있는 수소와 산소를 생성하며, 극판 및 선체 부식의 우려가 있고 설비비가 높은 단점이 있다. 자외선을 이용한 기술은 생물들의 변이를 통한 생존이 가능하고, 지속성이 없다. 그리고 혼탁한 수질에서 효과가 급격히 감소하며 전력 사용량이 많아 소형선 탑재에는 부적합하다. 오존 처리기술은 선박 평형수 배출 시 2차 오염을 막기 위한 중화 장치가 필요하고, 설비비가 비싼 단점이 있다. 이에 따라 기존 선박 평형수 처리기술들의 단점을 극복하는 동시에 효율적인 평형수 처리 시스템이 요구되는 시점이다.
선박 평형수 처리를 위한 새로운 특허 기술들
연세공대 이창하 교수팀이 확보한 선박 평형수 처리시스템 관련 특허의 권리 범위는 평형수 탱크에 평형수를 액적 형태로 공급하기 위한 스프레이 노즐을 포함하며, 불활성 가스도 스프레이 노즐을 통해 공급할 수 있다. 탱크 내부의 불활성 가스를 흡입하기 위한 가스 순환 유닛을 포함하는 선박 평형수 처리장치이다. 불활성 가스를 버블 형태로 공급할 수 있는 버블 생성기를 포함한다. 평형수 탱크로 불활성 가스를 2개의 통로를 통해 주입할 수도 있다. 제1 가스 공급 라인을 통해 불활성 가스를 스프레이 노즐로 주입할 수 있으며, 제2 가스 공급 라인으로 불활성 가스를 버블 생성기를 통해 버블 형태로 공급할 수 있다. 추가적으로, 보다 완벽한 평형수 처리를 위해 하나 이상의 전극 판을 포함할 수 있으며, 탱크 내부에 마련된 전기분해 유닛을 포함할 수 있는 특허도 보유했다.

선박 평형수 처리를 둘러싼 치열한 글로벌 시장 선점 경쟁

전 세계 신규 선박 발주 현황은 2015년 1,321척 기준으로 매년 1.1조원 가량의 시장이 전망된다. 유지·보수 측면에서 부품 및 필터의 주기는 평균 5년으로 관련 시장은 매년 3000억~5000억으로 예상된다.
선박 평형수 처리장치 시장은 시장진입장벽이 높은 산업으로 기존에 진입한 국내 중소기업에게 높은 수익성을 보장한다. 향후 5년간 기존 시장(2.6조원)의 21배 정도 확대된 시장(약 55.5조원)에서 약 50%를 국내기업이 수주할 수 있다. 5년 이후에도 신규 선박 시장 및 유지보수 수요가 지속될 전망이다.