[배이야기] 냉동실은 -20℃, LNG선 화물창은 -162℃?!

우리가 생활 속에서 많이 쓰고 있는 냉장고의 냉동실 온도는 -20℃, 드라이아이스는 -80℃. 
그런데, LNG(액화천연가스, Liquefied Natural Gas)선 화물창의 온도가 무려 -162℃에 달한다고 하는데요.
그 이유가 궁금하지 않으세요?

그것은 천연가스의 성분 중 90% 이상을 차지하는 메탄(methane, CH4) 의 끓는점이－162℃이기 때문인데요. 그래서, LNG선이 천연가스를 액화상태로 운반하려면 화물창을 -162℃로 유지하는 극저온 기술이 필요하다고 합니다. 자 그럼 이제부터 화물창 속에 어떤 특별한 비밀이 있는지 지금부터 함께 알아볼까요?


▶ 삼성중공업이 건조한 266,000CBM급 LNG선

왜 천연가스를 액화시켜서 운반하는 걸까?

유럽이나 북미지역처럼 천연가스가 생산되는 지역과 소비지역이 육지로 연결된 지역에서는 파이프라인으로 운송이 가능하지만, 바다를 건너야 하는 지역은 이 파이프라인으로는 한계가 있기 때문입니다. 하지만 운반시 천연가스를 -162℃로 액화시키면 그 부피가 약 1/600로 줄어들어 기체상태일 때보다 더 많은 양을 운반할 수 있게 되는 것이죠. 액화된 천연가스는 기화하면 다시 600배로 늘어나게 되니 운송효율이 600배나 커진다고 할 수 있겠죠?


▶ 해상에서의 천연가스 생산방식


LNG선의 핵심은 화물창, -162℃ 극저온의 기술 

화물창 내부의 LNG는 -162℃의 초저온 액체인데 반해, 선박(화물창) 밖의 온도는 상온이기 때문에 화물창 내/외부의 온도차가 발생하게 됩니다. 이 때 LNG의 온도가 조금이라도 올라 가게 되면 즉시 기화가 되기 때문에, 높은 압력과 낮은 온도에서 오는 변형(일반 금속의 깨어지는 성질이 증가)을 방지하고 -162℃의 극저온 상태를 유지시켜 주기 위한 특수한 화물창을 필요로 하게 되는 것입니다.


만약 두께 1cm정도의 철판 위에 LNG를 한 방울 떨어뜨린 후, 1m 높이에서 떨어뜨리면 마치 얼음조각처럼 산산이 부서지게 됩니다. 극저온으로 인해 철판조직이 파괴되기 때문입니다. 따라서 이러한 극저온 기술을 설계하고 건조하는 것이 바로 LNG선의 핵심기술이며, LNG선을 '선박의 꽃'이라고 부르는 이유이기도 합니다.



LNG선 화물창의 종류 

LNG선 화물창은 모양에 따라 일반적으로 멤브레인형(Membrane type)과 모스형(Moss type, 구형탱크) 으로 나눌 수 있는데요. 모스형은 공 모양의 탱크를 선체에 탑재하는 선형으로 화물창과 배 몸체인 선각이 독립되어 있으며. 멤브레인형은 박스 형태의 화물창으로 모스형보다 용적 효율이 높고, 화물창이 갑판 하부에 위치하기 때문에 운항시 시계 확보도 우수한 장점이 있습니다.


▶ 위: Moss type, 아래: Membrane type

삼성중공업이 건조하는 LNG선도 바로 이 멤브레인형인데요, 멤브레인형은 방열재를 이용해 배 안에 특수한 화물창을 설치합니다. 외부에서 가해지는 모든 힘을 안전하게 지탱해주기 위해 외벽은 특수 콘크리트로 만들고, 내벽은 -162℃의 초저온 LNG를 실을 수 있는 니켈 합금강, 스테인리스강으로 제작된 멤브레인 시트로 만드는 것이죠. 그리고, 벽과 벽 사이에는 외부로 부터 열이 유입되는 것을 차단하기 위해 방열재를 넣습니다.


위의 사진에서 촘촘하게 붙여놓은 것이 바로 멤브레인 시트입니다. 자세히 보시면 멤브레인 시트 사이의 이어지는 부분에 주름같은게 잡혀있는게 보이실거에요(사진에 동그라미 표시). 이것은 온도차에 의한 급격한 수축과 팽창을 모두 흡수할 수 있도록 만들어 놓은 것이며, 이것이 바로 LNG의 화물창의 중요한 기술입니다.