제 10 회 Maritime Korea Forum 황함유량규제에따른연료유품질이슈및 IMO 동향 2019. 6. 25. ( 사 ) 한국선급 연구본부미래기술연구팀 김진희책임연구원
CONTENTs 1. IMO 연료유황함유량규제및대응현황 2. 저유황유품질문제 & ISO 8217 3. IMO 회의동향 4. 결론 & 제언
IMO 연료유황함유량규제및대응현황
IMO regulation Air Pollution 규제물질 운항지역 년도 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Remarks NOx ( 질소산화물 ) NOx ECA 전세계 TierⅡ TierⅡ TierⅢ MARPOL Annex VI SOx ( 황산화물 ) SOx ECA 전세계 황함유량 1.0 % 황함유량 0.1 % 황함유량 3.5 % 황함유량 0.5 % MARPOL Annex VI B/C ( 블랙카본 ) - IMO 논의중 MARPOL Annex VI [MEPC 66 차 ] 2016 년 1 월이후건조되고, 배출통제지역 (ECA) 에서운항되는선박은 NOx Tier Ⅲ 규제를적용 ( 14.3) TIER 2 (14.4g/kWh) TIER 3 (3.4g/kWh) TIER 1 (17g/kWh) - 80 % in ECA (2016~) (* 회전속도 n 130rpm 기준, 엔진속도에따라상이 ) [MEPC 70 차 ] 2020 년 1 월 1 일부터 Global 해역에서황함유량 0.5 % 연료사용을강제화 ( 16.10) 0.5% 황함유량 3.5% - 85% in global(2020~) (* ECA 지역의경우, 15 년부터황함유량 0,1% 감축실시 ) 북극해운항선박배출 BC(Black Carbon) 에대한논의진행중 ( 14.02~ 현재 ) B/C BC 정의 완료 측정방법 논의中 저감기술 논의中 규제방법 - 논의예정 (* PM 의구성성분으로북극해빙을가속화하는지구온난화물질 ) 항만등대기질개선에관한특별법안 의통과로국내에도배출규제해역의지정에대한검토가진행중 04
규제대응방법 Methane ( 그림 : energypress) Wash Water Blending Oil LNG Diesel-cycle Engine Otto-cycle Engine SOx Scrubber Open & Closed loop Type Hybrid Type Low Sulfur FUEL MGO, MDO Compliant fuel oil for 0.5% S ( 누출 / 폭발위험 ) - LNG 폭발위험에대비한안전설계및선원특별교육 / 훈련필요 - LNG 누수방지를위한이중배관, 가스탐지장치의추가등안전요건강화 ( 메탄슬립 ) LNG 엔진의메탄슬립문제로 GHG 증가우려 ( 세정수규제강화 ) - Open type & Hybrid Type의경우, 탈황이후바다로배출되는세정수에대한우려 - IMO 가이드라인內세정수관련기준의개정을통한추가규제예상 (NOx규제) 스크러버를사용하더라도 HFO 연료사용시 NOx 규제대응을위한추가설비 (SCR, EGR 등 ) 설치가능성존재 ( 혼합유의품질 ) - 황규제준수를위해선박엔진및연료계통에적합하지않는연료구매가능성존재 - 0.5% 저유황연료유 (MGO+HFO 블렌딩 ) 의품질문제에따른경제적손실우려제기 ( 슬러지, 기계오손등 ) 낮아진인화점으로인한화재폭발가능성증가 05
규제대응현황 저유황유의우세 스크러버설치증가 85% 저유황유사용 국내선주, 저유황유선호!. (69.4%) Scrubber 설치 29.1% LNG 연료추진선박 1.5% 57% KMI 동향분석제 107 호, January,2019 - 자료출처 : Clarkson Machinery Database Extraction, 2018. 06. ~ 2019.05. - 자료분석 : ( 사 ) 한국선급미래기술연구팀, 2019. 06 But, 중 장기적해결책을위한다양한 Solution 등장예상! 06
스크러버설치현황 - 자료출처 : Clarkson Machinery Database Extraction, 2019. 05. - 자료분석 : ( 사 ) 한국선급미래기술연구팀, 2019. 06 제조국별실적 스크러버타입현황 * 현존탑재실적총 1263 척 * 확인가능한 1067 척대상분석 한국 284 척 : 파나시아 (151), HHI Power Systems(78) Hyundai Materials(32), 강림 (21), 기타 (2) 노르웨이 203 척 : Wartsila Moss(91), Clean Marine(82) Yara Marine(26), Green Tech(4) 스웨덴 123 척 : Alfa Laval(122), Gesab(1) (68%) (3%) (29%) 고비용의 Hybrid Type 대비저렴한 Open-Loop Type 스크러버의설치증가추세 세정수의해양유해성검토결과에따라방향성이결정될것으로예상! 07
저유황유품질문제 & ISO 8217
저유황유품질문제 Low Sulphur Fuel Oil Definitions: Ultra low Sulphur fuel oil (ULSFO), max 0.10% S Very low Sulphur fuel oil (VLSFO), max 0.50% S Low Sulphur fuel oil (LSFO), max 1.00% S LS MGO, max 0.10% S Blending 저유황유 Low Sulphur FUEL MDO, MGO Blending Fuel (for 0.5% sulphur) Fuel A + Fuel B 저유황유공급력 컨설팅업체조사결과 * 출처 : CIMAC Fuel 2020 (Sep. 2018) Most preferred options Oil Blending Process For implement of 2020 Sulphur rule 정유사중 15% 만 2020 규제에대응가능 정유업계 MGO 공급능력은예상수요의 25%~45% 수준 * 출처 : KBC The IMO s 2020 Marine Fuel Sulphur CAP and Challenges for the Global Refining Industry : Time for Action is Now ENSYS Low Sulfur Fuel In 2020 (An overview of the projected maritime energy market MARPOL Annex.6 Reg.14.1.3 규제를만족하기위해 2020 년 1 월 1 일이다가옴에따라지역별, 정유사별 여러종류의 0.5% 연료유가생겨날것 (Blending Fuel) 09
저유황유 품질문제 혼합 안정성 시험 선상 연료 혼합 안정성 Test 결과 (우측으로 갈 수록 불안정) 아스팔텐 (슬러지) 방향족 (HS) 파라핀족 (LS) 선박용 연료유 내 서로 다른 탄화수소 특성으로 인해 (고유황유 방향족, 저유황유 - 파라핀족) 두 연료의 혼합 시 안정성의 문제를 일으킬 수 있음. ASTM D4740 선상 ASTM D4740 시험 장비를 사용 하거나, 외부 전문기관에 연료 분석 을 의뢰하여 연료의 혼합 안정성 테 스트 가능 혼합 안정성 시험을 이용하여, 사용자는 해당 연료유를 사용 하기 전 연료유의 혼합 안정 성을 파악해 사고를 방지할 수 있음. 10
저유황유품질문제 What is Cat Fines? 유발되는문제 Hardness Of Cat Fines 원유정제과정에서촉매로사용된이후남는 AL과 SI 혼합물 그강도가엔진내부계통보다높고, 주로 Cast Iron인엔진재료특성상뚜렷한손상 (Abrasive, Corrosive Wear) 을유발 Al 2 O 3 Cat Fines SiO 2 Engine Components 피스톤 Ring 과 Liner 에박혀지속적인손상을유발 표면보호막의파괴로화학적부식추가발생 Cat Fines Hardness 값이실린더내벽에박힌 Cat-Fines의모습 Engine Components보다높음 (Piston Ring, Liner etc) Cat Fines > Engine Components Source : Cat Fines, Impact on engine wear and how to reduce the wear, MES ISO 8217 에따르면, 엔진손상을막기위한연료내의 AL+SI 의상한값은 60ppm 으로설정되어있음 11
저유황유품질문제 선박연료유사용부적합성 FAME 식물성물질로친환경적이며 기존의디젤엔진연료로 사용가능 Diesel Bio-mass Water Fatty Acid Methyl Ester 바이오디젤의원료물질로널리사용되는지방산일종 ISO 8217:2017 FAME 최대함유량 7% 로제한 * 혼합의무비율 시행년도 15.7.31~ 16 년 17 년 18 년 19 년 20 년 혼합의무비율 (%) BD 2.5 BD 2.5 BD 2.5 BD 3.0 BD 3.0 BD 3.0 * 혼합의무비율 신 재생에너지공급의무화제도및연료혼합의무화제도관리 운영지침 제 3 조 18, 혼합의무자가연도별로수송용연료 ( 자동차용경유 ) 에혼합하여야하는양 생산라인을공유함으로인해바이오디젤이 선박용연료유에혼입될수있는가능성이있음 높은흡습성으로인해연료내계층을형성 수분으로인해오염된연료는미생물의성장을촉진시켜 Diesel Bugs, 곰팡이, 효모균등생성 저장성나빠장기보관 및처리에주의가필요함 12
저유황유품질문제 저온유동성 운점 (Cloud Point) 파라핀성분이뿌옇게변하는온도 필터막힘점 (Cold Filter Plugging Point) 왁싱현상으로인해필터가막히는온도 증류유 (Distillate) 는잔사유에비해점도가낮은특성을갖는다. * MGO : 2.0 ~ 6.0 cst at 40.C 유동점 (Pour Point) 연료의유동성이없어지는온도 발생되는문제 발생되는문제 연료 Pumping 및 Handling의어려움 적정점도및압력형성불가로인한불용성문제등한랭지역선박운항시 Deck 노출연료 Tank 등에문제발생주의! 연료계통내, 외부로의누설로화재위험 성증가 ( 고점도사용시미발생부 ) 필요분사압력형성불가및펌프송출압력 저하문제 MGO Cooler 또는저점도방지기자재등을설치하여점도특성향상필요 Source : Guidelines for operation on fuels with less than 0.1% sulphur., MES Source : Operation on low sulphur fuels, MES 13
저유황유품질문제 Presence of 4-Cumyl-Phenol Identified! How bad bunkers Damage Ships 투입경로추정 Separator Sludge Fuel Filter Blocked 4- 쿠밀페놀은인위적합성물질로연료유에아래의목적으로유입된것으로추정 4- 쿠밀페놀이포함된폐유를 Cutter Stock 으로사용 저점도 Cutter Stock 과고점도의연료유혼합을위해유화제의역할로 4- 쿠밀페놀을사용 Plunger Stuck Gear Damaged 사고개요 대상텍사스항에서수급된연료를사용한약 80 척의선박 결과연료계통에중대문제발생 ( 펌프, 필터폐색, 침전물발생 ) 원인연료유특수분석결과, 에폭시수지와살충제, 유화제생산에사용되는 4- 쿠밀페놀이검출됨 MARPOL ANNEX VI Reg.18.3 의 기계장치의운영과안전에악영향을미칠수있는물질이포함되어서는안된다 14
저유황유품질문제 커터스톡이란? 연료유점도를줄이기위해사용되는물질원래는 LCO* 등이사용되지만, 경제적인문제로다른물질을사용함으로인해연료유품질문제가다수발생함 *LCO : 경질순환유, 높은방향족성분을가진윤활유의일종 오염물질의확인 연료유특수분석최근의휴스턴등의연료유오염사례에선최초연료분석시 On-Spec 판정을받았으나, 문제발생후 GCMS* 와같은특수분석을통해페놀계오염물질이식별됨 * 신뢰할수있는향상된연료유검사법 GCMS : Gas Chromatography combined with Mass Spectrometry ( 가스크로마토그래프질량분석법 ) FTIR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy ( 푸리에변환적외선분광분석법 ) 페놀계물질, 지방산및폐유등 최근 Houston 벙커품질사고와더불어과거에다수발생한품질문제의주된원인은 Cutter stock 용도로첨가된물질 * 정보출처 : Intertanko Circular-Contaminated Bunkers damage hundreds of ships Do authorities really care? (2018.08) 분석비용이비싸고업체가많지않으며, 분석의뢰시시간이오래걸려 (15 일이상 ) 연료유문제발생후검증에많은노력이소요됨. 제품공급전테스트 연료유공급계약작성시, 공급자에게제품의공급전 Test 실시요청을강하게주장할필요성있음. 15
마모도 1.4(μm) 저유황유품질문제 불특정첨가물질정유사, 지역마다 Blending Oil의제조방법의 650 630 지방산의한종류인디소프로판올아미드의첨가에의한 Wear Scar Diameter( 마모도 ) 의변화추이 637 620 차이가있을수있으며, 연료의특성 (ex. 윤활성 ) 개선을위한첨가물질도다양한형태로나타날수있음 610 590 570 595 577 수소화탈황공정중에윤활성에큰영향을미치는극성물질 (O-,N-, 방향족성분 ) 들이파괴되어윤활성이떨어진다. 550 530 Required Limit : 520 μm 535 516 525 527 Fuel A 510 490 20 40 60 80 100 120 140 160 디소프로판올아미드의농도 ( 타바코씨드오일 ) (ppm) Fuel B 디소프로판올아미드를첨가하여연료의윤활성을개선 적정이상의첨가는윤활성을저해하며, 첨가제자체성분의부작용에의해기관시스템에악영향을미침 기존의알려진물질외에도 아직사례가많지않은불특정 물질의사용가능성이있음 출처 : The Impact of Fatty Acid Diisopropanolamides on Marine Gas Oil Lubricity MDPI(Open Access Journals) 08.17 16
연료유품질관련규제 Reg. 18.3 Fuel Quality 무기산, 화학폐기물등이포함되어서는안됨 안전, 기계성능에악영향을미치는것은포함되어서는안됨 인체유해하거나, 대기오염증가물질이포함되어서는안됨 Reg. 18.5 Bunker Delivery Note BDN은공급자가상기 Reg.18.3을준수함을선언문서로품질과관련된사항은 황함유량 " 과 밀도 등만을표기 연료유품질기술기준 ISO 8217 석유제품 > 연료 (class F) > 선박용연료의상세 선박연료유공급, 수급계약시권장되는연료유기술기준 물리, 화학적특성및바이오디젤포함여부에따라 7가지항목의증류유, 6가지항목의잔사유로구분해놓음 기술적기준으로강제성은없음 0.5% 저유황유사용함에따라예상되는품질문제를 규제 (MARPOL) 와기준 (ISO8217) 이충분히다루지못함 17
연료유품질관련규제 DM/F (table 1) - 7.0 report - 주요변경사항 (2012 대비 ) 증류유등급추가 - DFA, DFZ, DFB (FAME 허용치 7%) DMA, DFA, DMZ, DFZ - 운점과필터막힘점지정 report report * DMX : FAME-free, ** DMA, DMZ, DMB : de minimal (less than 0.5% FAME) 불포함 Contents - 혼합연료유안정성내용 - 0.5% 황햠유량기준내용 30 80 180 180 380 500 700 380 700 30 80 180 180 380 500 380 700 860 860 860 870 870 40 60 60 18
IMO 회의동향
IMO 회의동향 * 14.1 The Sulphur content of fuel oil used or carried for use on board a ship shall not exceed 0.50% m/m 14.1.3 0.05% m/m on and after 1 January 2020. 제 6 차 PPR (2019.02.18) (Pollution Prevention and Response) 제 74 차 MEPC (2019.05.13) (Marine Environment Protection Committee) MARPOL Annex.6 Reg.14.1.3 규칙의 일관된이행을위한지침서초안완성 2019 0.50% 연료유황함유량규정의일관된이행을위 한지침채택 ( 호주제안사항및 ICS* 제안사항포함 ) * ICS : International Chamber of Shipping, 국제해운협회 황함유량규정의일관된이행을위한지침서채택완료 Resolution MEPC.320(74) 2019 Guidelines for Consistent Implementation of The 0.50% Sulphur Limit Under MARPOL Annex VI 일관된이행을위한지침서 1. Introduction 2. Ship Implementation Planning for 2020 - MEPC.1/Circ.878 Ship Implementation Plan 가이드라인 3. Impact on fuel and machinery systems 4. Verification issues and control mechanism and actions 5. Fuel oil non-availability 6. Possible safety implications relating to fuel oils meeting the 0.50% m/m Sulphur limit 6 가지항목으로구성되어있음 Appendix 1. Fuel Oil Non-Availability Report (FONAR) Appendix 2. Technical Review of Identified Potential Safety Implications Associated with the Use of 2020 Compliant Fuels 20
IMO 회의동향 MEPC 67 연료유품질에대한문제제기에통신작업반구성 연료유품질관리를위한모범지침서개발요청 MEPC 68 통신작업반, 연료유품질관리및법규정검토결과보고 But, 다수의선주단체는법규정관련한불만족사항을제기, 추가논의 MEPC 69 연료유품질관리지침서에포함될사항을 3 가지관점으로식별 ( 연료유공급자용, 구매자 ( 사용자 ) 용, 회원국 ( 연안국 ) 관점 ) Best Practice( 구매자 / 사용자용 ) Best Practice( 공급자용 ) Best Practice( 회원국 / 연안국용 ) 1. Introduction 2. Definitions 3. Goals 4. Best Practice - General - Choice of fuel oil supplier - Contracting - Documentation - Fuel oil receiving on board sampling and testing - Dispute resolution MEPC 72 차최종승인 1. Introduction 2. Definitions 3. Goals/Objectives 4. Best Practice - General - Quality control during production of bunkers - Quality control in supply chain - Bunker transport, storage and transfer - Delivery to ship (bunkering operations) - Representative sampling - Testing and interpretation of results in the supply chain - Documentation - Contracting - Dispute resolution MEPC 73 차최종승인 1. Introduction 2. Background 3. Reference to the 2009 Guidelines for Port State Control and Sulphur Verification 4. Best practices to enhance implementation of Reg.18 5. Action requested of the Committee MEPC 74 차최종승인 해당지침서에따라연료유품질관리를하도록권고됨 ( 강제사항아님 ) 21
IMO 회의동향 제 71 차 MEPC 선박용연료유기준 (ISO 8217) 과 MARPOL Annex VI Reg.14.1.3 규칙이행의일관성을보장하기위해 ISO 8217 검토의뢰 ISO 2020 황규제이행에생길수있는연료유품질이슈에대한위험성및 ISO 의행동에대한필요성인식, 임시표준개발착수 검토의뢰 (17 07) 임시표준개발제안 (17 11) 임시표준개발논의 (18 01) 임시표준개발채택 (18 02) 임시표준개발중 2018 년 7 월, ISO/TC28/SC4/WG6 의위사항에대한최종회신에따르면임시표준 (ISO PAS 23263) 개발이계속진행중 ISO 는대표적인제조사, 정유사, 해운사들과함께 ISO PAS 를개발中임시표준 (ISO PAS) 2019 년 08 월 27 일개발완료될예정 ISO / PAS 23263:2019 Petroleum products Fuel(Class F) Consideration for fuel supplies and users regarding marine fuel quality in view of the implementation of maximum 0.50 % S in 2020 Introduction Content 1. Scope 2. Normative references 3. Terms and definitions 4. Generals considerations for 0.50 mass % S marine fuels 5. Specific considerations for 0.50 mass % S marine fuels 6. Compatibility Annex A. Fuel classification Annex B. Composition of marine fuels Annex C. Stability Annex D. Commingling of fuels 22
IMO 회의동향 To facilitate compliance, IMO has released Guidance-MEPC.1/Circ.878, on the development of a Ship Implementation Plan (SIP) for the consistent implementation of the 0.50% Sulphur limit. This plan is not a mandatory requirement, but PSC authorities may take into account the SIP when verifying compliance with the 0.50% Sulphur limit. KR strongly recommends shipping companies to develop the ship s specific SIP. The Content of Ship Implementation Plan 1. Risk assessment and mitigation plan (impact of new fuels) 2. Fuel oil system modification (if needed) 3. Tank cleaning plan 4. Procurement of compliant oil 5. Fuel oil changeover plan (conventional residual fuel oils to 0.50% Sulphur compliant fuel oil) 6. Documentation and reporting KR GEARs (GHG Emission, Authentic Reporting System) KR GEARs 를활용해 SIP 의작성및출력가능 23
결론 & 제언
결론 & 제언 Conclusion 2020년이후사용하게될신 ( 新 ) 연료유의품질문제에대해국제규제 (MARPOL) 와품질기준 (ISO 8172) 의포용력이부족 연료유품질관련문제발생을막기위해선결국사용자 ( 구매자 ) 의입장에서적극적으로준비하고대처하는것이현재가장확실한방법 연료유수급계약시 연료유수급이후 Recommendation 연료유품질분쟁은매우장시간이고, 비용이많이소모되며복잡할수있다. 하지만신중한공급업체선정과계약, 수급이후의면밀한대처로피해를예방할수있으며, 최소화할수있다. 25
IMO 회의동향 MEPC 74 차논의사항 (2019.05.13) BAN!! Open-Loop SOx Scrubber Open Loop Scrubber 를금지한국가 벨기에, 독일 ( 라인강 ), 아일랜드, 라트비아리투아니아, 아랍에미리트, 싱가폴미국 ( 캘리포니아및코네티컷항만및해역 ) 노르웨이 ( 피요르드 ) 전타입스크러버사용금지호주 ( 당국과협의중 ) 해당국항만전체혹은일부항만에대해 Open Loop Scrubber 사용을전면금지함 세정수의해양유해성관련입장 유럽 (MEPC 74/14/1) 유해성검토필요 ( 환경과지역적영향성 ) 제안 독일 (PPR 6/INF.20) 유해성금속이 EGCS 에서배출 중국 (MEPC 74/14/9) 유럽제안지지, 4 단계위해도평가제안 CESA (MEPC 74/14/8) 73 차에서 238 개샘플분석결과배출기준이하 일본 (MEPC 74/INF.24) 모든선박에개방형스크러버탑재가정, 단 / 장기환경영향평가결과세정수의위험성은무시할수있는수준임 CLIA (MEPC/74/14/7) 281 개샘플검사결과, 영향성거의없음 (DNV GL 검토 ) 20-21 년 PPR 격년의제로승인 상기모든문서를검토하고의제제목및범위를새롭게지정 GESAMP 는 MEPC 73 차, 74 차, PPR 6 차로제출된분석결과및연구등을포함하여배기가스환경위해성평가를하기위한 Task Team 을결성 이에관한결과를 PPR 7 차 (2020.02) 에보고할예정 27