북극 컨테이너선 사양

북극항로를 항해할 선박은 내빙 혹은 쇄빙 능력을 가져야 하며, 북극해항로가 가지는 특성에 부합하는 선박의 규모(운송 능력 :TEU)가 결정되어야 한다. 핀란드 Aker Arctic, 러시아 Rosatom, 중국과 한국의 조선 관련 기관에서 북극 컨테이너선의 사양에 대한 제안과 설계안을 제시해왔다. 

 

1. 내빙/쇄빙 컨테이너선 사양 기준

  - Ice-Class 결정 : 연중항해를 위해서 PC 4 또는 PC 3의 등급이어야 한다. 그럼에도 대부분 심한 얼음 상황에서 쇄빙선과 ice pilot이 필요하다. PC 6 또는 PC 5 등급 선박은 11월부터 7월까지 8개월 또는 9개월 동안 쇄빙선 조종사 선박의 정상적인 호위와 함께 항해해야 한다.  - 

 

 - 크기와 용량 : 선박 전장 200m의 소형선은 38K 톤 DWT, 길이. 230m의 중형선은 68K 톤 DWT이 될 것이다. 68K 톤 DWT보다 큰 선박이 필요한지에 대해서는 검토가 더 필요하다

 

 - 소요 컨테이너선 척수 : 동쪽 및 서쪽 방향의 각 방향에 대한 주간 서비스와 선박의 속도로 24시간당 약 300해리, 두 허브 항구 간 항해 10일, 두 허브 항구에서 적재 및 하역 평균 6일을 기준으로 최소 5척의 선박이 필요하다. 선박의 연간 수리 시간과 일부 항해를 위해 더 긴 운항 또는 대기 시간을 고려하면 6척의 선박이 필요하다고 본다. 허브항이 베링 해협이나 북부 노르웨이에서 조금 떨어져 있고 항해당 항해가 5일 더 많은 경우 7척, 그 이상의 선박이 적용될 가능성이 있다.

 

 -  피더선 투자: 여러 국가가 개별적으로 투자할 수 있다. 북극해를 통한 운송 서비스 인프라의 일부로 단거리 피더선 투자를 하는 것도 필요하지만 이런 피더선은 기존 운영되고 있는 피더선이면 충분할 수 있다.

 

2. 핀란드 Aker Arctic : 북극 셔틀 컨테이너선 구상

 - 2005년 12월 미국 알래스카의 Institute of North는 Aker Arctic Technology사에 미국과 유럽을 연결하는 Arctic Shuttle Container에 대한 연구를 의뢰하였으며 2006년 그 결과가 발표되어 북극해를 항해하는 컨테이너선에 대한 기초자료로 활용되고 있음. 이 보고서는 750 TEU, 5000 TEU급 컨테이너선의 설계안을 제시하였으며 이 선박들이 북극해역을 평년 겨울과 추운 겨울기간에 운항할 경우의 시뮬레이션 결과를 비교하고 있음

 

 - 2006년 2월 STX Finland에서 건조된 러시아 내빙화물선 ‘Norilsk Nickel’에 기초하여 설계안을 제시하였음. 이 선박은 노릴스크(Norilsk Nickel) 광산의 광물을 두딘카-무르만스크 간 연중 운송하고 있음. ‘Norilsk Nickel’호는 650 TEU를 적재할 수 있는 더블액팅 선박이며, 이 선박을 업그레이드하여 연안을 따라 항해하지 않는 5,000 TEU급 컨테이너선도 설계했음.

 

 - ‘Norilsk Nickel’호는 전장 169미터, 선폭 23.1미터, 깊이 14.1미터, 14,500 DWT이며 9미터의 ice draft 제원을 가지고 있음. 13,000 KW급 단일 Azipod 추진력을 가지는 디젤-전기선박임. 선수는 쇄빙에 매우 적합한 형태를 가지고 선미는 후진을 위해 설계되어 있으며 대형 Azipod가 설치되어 있음. 러시아 선급 기준 LU-7급이며 상선으로서는 가장 높은 내빙등급을 가지고 있었음

 -  ‘Norilsk Nickel’호는 해빙이 없는 해역(Open water)에서 17노트로 항해하며 9,000 KW의 경제운항시에는 15.5노트로 13,500 마일이상을 항해할 수 있음. 빙하가 있는 경우에는 1.3미터 두께의 평면 얼음(level ice)에서 2.5노트로, 1.6미터 얼음에서도 후진으로 운항할 수 있음

 -  ‘Norilsk Nickel’호는 니켈 광물을 운송할 목적으로 건조된 명목상 준컨테이너선(Semi container vessel)임. 컨테이너 적재량은 650TEU이며 12,700DWT임. 풀컨테이너선으로 바꾸려면, 2층 갑판(Twin Deck)을 없애고 바닥을 평평한 형태로 만들어 컨테이너를 적재할 수 있는 형태로 만들면 모두 815TEU를 적재할 수 있는 공간이 나올 수 있음. 이 경우 선폭에 7열 적재가 가능하며, 홀드와 덱크(갑판)에 적재할 수 있게 됨. 그러므로 Aker Arctic이 ‘Norilsk Nickel’호의 선형을 그대로 활용하여 컨테이너선으로 바꾸면 모두 815TEU급 컨테이너선이 될 수 있지만 몇 가지 추가로 고려해야할 사항이 있었음

 

 - ‘Norilsk Nickel’은 두딘카-무르만스크 간을 왕복하지만 북극해를 가로지르는 컨테이너선은 알류산 열도와 아이슬란드를 왕복해야 하므로 연료탱크가 바뀌어야 함. 연료탱크는 기존 1,500톤용에서 3,000톤용으로 확대 해야함. 이에 따라 DWT는 11,200톤으로 줄게 되며, 컨테이너당 평균 13.75톤의 평균무게로 DWT를 충분히 활용하게 되면, 815TEU가 될 수도 있으나 컨테이너 최대적재무게(20톤)를 고려하면 750TEU가 됨

 

 

 - Aker Arctic사의 5,000TEU 컨테이너선은 750TEU선박을 1.5:1의 비율로 확대한 선박임. 선박의 제원은 전장 253미터, 선폭 34.65미터, 깊이 21.1미터, 드래프트 13.5미터가 됨. 선미에는 2개의 Azipod 엔진이 들어가야 함. 12개의 열로 컨테이너가 적재되며 홀드에 14단, 데크 위에 7단의 컨테이너를 적재할 수 있음. 총 45 MW 출력의 4개의 디젤발전기, 두 개의 Azipod가 각각 18MW 출력으로 기능을 발휘하는 것으로 설계하였음. 가장 큰 모델이 사용될 수 없다면 모두 3개의 Azipod가 사용될 수 있으나, 얼음 저항과 폭이 커지는 문제점이 있음

 - 풀파워 상황 아래 얼음이 없는 해역에서는 19노트로 항해함. 얼음상황에서는 2.5노트로 2.1미터급 평면얼음(level ice)해역을 항해할 수 있으며, 2.4미터 두께 상황에서 후진할 수 있음. 이런 5,000TEU급 선박의 성능은 원자력 쇄빙선과도 비교될 수 있음. 두 개의 azipod를 가진 선박의 효율성은 최악의 빙해 리지(Ridge)와 보다 심한 얼음 상황에서도 운항할 수 있게 함

 - 2006년 당시 이런 수준의 선박은 실시 설계된 적도 없으며 건조된 적도 없었음. 기술적으로는 이런 높은 수준의 선박을 건조하는 데 문제가 없으나 선박의 철 무게와 세부적인 디자인 문제는 아직 남아 있음

 

 - 5,000TEU 컨테이너선의 배수톤수는 10만 톤이며 화물 적재와 운항을 위해 68,000 톤을 활용함. 6,500톤은 연료와 선용품 보관을 위해 사용되며 61,500톤은 화물 적재 용량임. 12.3 톤 컨테이너 5,000TEU를 적재하면 61,500톤이 됨

 - 13.5미터의 드래프트는 러시아 연안을 따르는 항로 사용을 곤란하게 하며 북극에 가까운 항로로 항해해야함. 이에 따라 더 두꺼운 얼음에서 항해할 수 있도록 설계되어야 함. 3~4개의 디젤엔진, 두개의 17~18MW 아지무스(Azimuth) Azipod 쓰러스터(Thruster)가 엔진을 구성함. 연료는 중유를 사용하며, 35MW 축출력 엔진은 하루에 170톤의 연료를 사용함. 6000톤 연료저장은 35 MW출력을 사용하면서 35일 간 항해할 수 있게 함. 이 연구에서는 8,300톤의 최대 용량을 가지는 9,000m3의 연료탱크가 고려되었으며 50일 1200시간 동안 연료를 사용할 수 있도록 하였음. 35~36MW 출력으로 19노트로 항해할 수 있으며, 70~80%의 출력으로 얼음이 없는 해역에서는 24~26노트로 항해함

 

 - 컨테이너선의 운항 소요기간을 전체적으로 계산하기 위해서는 항만에서 하역에 소요되는 시간 계산도 포함시켜야 함. 컨테이너 항만에서 하나의 크레인이 시간당 40개의 컨테이너를 처리한다고 가정함

 - 먼저 5,000TEU 컨테이너선의 경우, 각 홀드(혹은 베이)에 하나의 크레인이 배치되면 가장 큰 홀드에 744개의 컨테이너가 있다고 할 때 총 하역시간은 20시간이 소요됨. 출항한 항만으로 다시 돌아올 때까지 걸리는 총 운항기간에서 항만에서 소요되는 시간은 2일이며 5,000 TEU급 선박은 항만에서 모두 8개의 크레인을 필요로 하게 됨

 - 750TEU 컨테이너선의 경우, 선적에 8시간 하역에 8시간, 이안과 접안 등에 8시간, 3개의 크레인이 활용될 수 있음. 이 시간 중에 벙커링과 기타 선용품 공급이 이루어질 수 있음

 

 - Norilsk Nickel은 1.5미터 두께의 level ice에서 2노트 이상의 속도로 전진하며, 3미터 이상 얼음조건에서 후진할 수 있음

 - Aker Arctic사는 두 종류의 내빙컨테이너선이 북극해항로를 항해하는 상황을 시뮬레이션하기 위해 해역별 빙해조건 하에서의 항해를 검토한 바 있음. 

 

 

3. Rusatom사의 컨테이너 사양

- NTC(Northern sea Transit Coorridor) 프로젝트를 추진하고 있는 Rusatom Cargo는 NTC 추진과 관련된 다수의 연구개발 용역을 발주하고 있음. 2021년  7월 21일 발주한 연구개발 용역에 ‘내빙등급 컨테이너선의 기술문서 작성 감독 및 전문가 지원 서비스 제공’이 있음. 2023년 12월 31일까지 진행될 연구개발 용역이며, 이 용역 문건에 내빙 컨테이너선의 사양이 아래와 같이 제시되어 있음. Arc8 등급의 5,650TEU급 선박임.

기술사양	단위	값
적재 용량	TEU	5,650
RS기준 내빙등급		Arc8
더블액팅		yes
엔진 연료		Dual-fueled
전장	m	291
선폭	m	42
높이	m	24
흘스 - 설계 - 몰드	m	12.0 14.0
속도	kn	21.0
쇄빙능력 - 전진(최소) - 후진(최소)	m	2.2 2.7
항해가능 거리(비빙해역 기준, 설계 속도)	mile	12,000

 

 - 블라디보스톡과 무르만스크간 북극해항로를 따라 냉장컨테이너를 포함한 다양한 종류의 ISO 컨테이너를 연중 내내 운송할 수 있도록 설계되었음.

 

 

• (당초 Rusatom Cargo사의 계획)  2023년 건조시작 2026년 4척의 선박 건조 완료 예정, 2027년까지 5척 추가 건조할 계획을 제시했으나, 우크라이나 사태에 따른 제재와 해외 투자가 없으면서 아래의 계획은 진행되지 못했음. 

- Rusatom Cargo사가 발주한 연구용역 문건에서 Arc8 등급의 내빙컨테이너선의 건조 일정 계획이 포함되어 있음. 2023년 2분기 혹은 3분기에 시작되어 2025년 2/4분기에 4척의 선박이 건조 완료되는 계획으로 되어 있음. 자세한 일정은 다음과 같았음.

 2021년 4분기 – 프로젝트 문서 개발 시작

 2022년 4분기 – 프로젝트 문서 개발 완료, 러시아 선급(RS)의 문서 승인

 2023년 1분기 – 기술 및 가격 감사. 건조 중인 선박의 프로젝트 문서 개발 및 RS로부터 필요한 승인 획득

 2023년 2-3분기 – 건조 시작

 2025년 2~3분기 – 선도 선박 건조 및 시운전 완료

 2026년 2분기 – 4척의 선박 건조 완료

- 선도 선박의 취역이 2026년으로 변경되고 3척의 선박이 2027년에 취역하여 운영을 시작할 것으로 예상됨. 또한, NSR 개발계획의 법안 3.1.13에 따라 2027년까지 5척의 추가 선박 건조가 확정될 것으로 예상됨. 추가 선박의 건조가 확정된다면, 2030년에서 2035년 사이에 완공될 것으로 보임.

- Rusatom Cargo사는 정보 통신 기술을 기반으로 하는 것을 포함하여 글로벌 시장에서 물류 서비스 개발을 위한 일련의 활동을 계속 실행하고 있는 것으로 알려져 있음. 특히 물류 서비스, 해상 운송, 환적항, 선단 소유자가 제공하는 디지털 서비스 뿐만 아니라, 러시아, Rosatom과 파트너가 제공하는 관련 디지털 서비스에 대한 독립적인 기술 및 기능 조사를 수행하고 있음. Rusatom Cargo사는 글로벌 시장에서 물류 서비스를 형성하기 위해 잠재적인 파트너와 협상을 진행하고 있는 것으로 알려져 있음.

 

4. 중국은 원자력 추진 쇄빙 화물선을 기획하고 있음. 

 

 

5. 한국은 친환경 쇄빙컨테이너선을 기획하고 있음.