The Potential of Shore Power to Mitigate Air Pollution in Seaports: A Case Study of the Port of Bremerhaven Based on Vessel OPS Capability
이 연구는 브레머하펜 항구에 육상전원공급장치(OPS)를 도입하는 것이 전기 요금, 선박 호환성 및 인프라 투자에 달려 있기는 하지만, 운영 및 외부 비용을 획기적으로 줄이는 동시에 대기 오염 배출을 크게 낮출 수 있음을 입증한다.
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거대한 선박이 부두에 정박해 있을 때, 그것은 단순히 쉬고 있는 것이 아닙니다. 조명을 켜고, 냉동 시스템을 가동하며, 선원들을 편안하게 만들기 위해 끊임없이 소음이 섞인 작업을 수행하며 웅웅거립니다. 수십 년 동안 이러한 시스템에 전력을 공급하는 표준적인 방식은 선박 자체의 디젤 엔진을 계속 가동하여, 도시 바로 옆에서 연료를 태우는 것이었습니다. "호텔링(hoteling)"이라고 알려진 이 관행은 항구 주변 공기 중으로 연기와 가스를 지속적으로 내뿜으며, 지역 사회의 건강 문제와 기후 변화에 기여합니다. 공학자들과 환경론자들이 제안하는 해결책은 놀라울 정도로 간단합니다. 배를 육지에 연결하는 것입니다. 해안의 전력망에 연결함으로써, 선박은 더러운 엔진을 끄고 깨끗한 전기를 끌어다 쓸 수 있습니다. "육상 전원 공급 장치(onshore power supply)"라고 불리는 이 기술은 이미 존재하고 실제로 작동하지만, 연결 구축에 드는 높은 비용과 이것이 정말로 연료를 태우는 것보다 저렴하거나 깨끗한지에 대한 불확실성 사이에서 도입 속도가 더디게 진행되고 있습니다.
해양 경제 및 물류 연구소(Institute for Maritime and Logistics)와 헤리엇 와트 대학교(Heriot-Watt University)의 연구진은 실제 작동 중인 항구인 독일 브레머하펜(Bremerhaven)을 조사함으로써 이러한 불확실성을 타파하기로 했습니다. 미래의 가능성을 추측하는 대신, 그들은 2024년에 해당 항구를 방문한 수천 척의 선박의 실제 움직임을 조사했습니다. 그들은 항구를 지배하는 세 가지 특정 유형의 선박에 집중했습니다: 글로벌 상품을 운송하는 상자 모양의 컨테이너선, 관광객을 실어 나르는 거대한 크루즈선, 그리고 자동차를 운송하는 자동차 운반선입니다. 연구팀은 모든 선박의 도착 및 출항 기록을 상세히 수집하여, 선박이 부두에 머문 정확한 시간과 시스템 가동을 위해 필요했을 전력량을 계산했습니다. 그런 다음 그들은 항구의 세 가지 서로 다른 미래를 시뮬레이션하기 위해 컴퓨터 모델을 구축했습니다. 첫 번째 시나리오에서는 선상 전력을 사용하지 않는 현재의 현실을 살펴보았습니다. 두 번째로는, 이미 플러그를 꽂을 준비가 된 선박들만 육상 전원을 사용한다고 가정했습니다. 세 번째로는, 자격을 갖춘 모든 선박이 머무는 기간 내내 전원을 연결하는 완전한 변화를 구상했습니다.
이 시뮬레이션 결과는 현재 상황과 가능한 미래 사이에 극명한 대조를 보여줍니다. 선박이 계속해서 연료를 태우는 기본 시나리오에서, 항구는 인간의 건강과 기후에 입힌 피해에 대해 막대한 비용을 치르게 됩니다. 연구진은 이러한 선박들이 배출하는 대기 오염과 온실가스가 사회에 연간 거의 9,700만 유로에 달하는 건강 피해와 기후 영향을 초래한다는 것을 계산했는데, 이는 연료 자체의 비용보다도 높은 수치입니다. 이 숨겨진 비용은 연료 청구서에는 나타나지 않지만 항구 공동체가 지불하게 되는 호흡기 질환과 환경 파괴의 대가입니다. 그러나 연구진이 현재 육상 전원을 사용할 수 있는 선박들만 실제로 사용하도록 모델을 전환했을 때, 그림은 극적으로 변했습니다. 전체 함대의 일부만을 포함하는 이 부분적인 전환만으로도 총 외부 비용이 거의 4분의 1로 줄어들어 연간 2,200만 유로 이상을 절감할 수 있었습니다. 가장 큰 개선은 컨테이너선에서 나타났는데, 이는 단순히 그 수가 많기 때문이었지만, 질소 산화물이나 미세먼지와 같은 유해 오염 물질의 감소는 모든 선종에서 체감되었습니다.
연구팀이 모든 선박이 육상 전원을 사용할 수 있다면 실제로 사용하게 되는 미래를 모델링했을 때 가장 놀라운 결과가 나타났습니다. 이 완전 채택 시나리오에서는 항구와 해운 회사의 운영 비용이 80% 감소했습니다. 이러한 극적인 절감의 이유는 에너지 가격에 있습니다. 독일 정부는 이 특정 목적을 위해 사용되는 전기에 대해 특별 세율을 적용하고 있어, 해상 연료를 구매하는 것보다 훨씬 저렴하게 만들고 있습니다. 이러한 조건 하에서 선박을 전기로 가동하는 비용은 디젤을 태우는 비용보다 훨씬 낮습니다. 또한, 환경적 이점은 거의 완벽에 가까웠는데, 외부 비용이 97% 이상 감소했기 때문입니다. 항구 주변의 공기는 현재 선박의 굴뚝에서 흘러나오는 가스로부터 거의 완전히 자유로워질 것입니다. 연구진은 남은 연료 사용은 케이블을 연결하거나 분리할 때의 짧은 순간, 또는 플러그를 꽂는 것이 실용적이지 않은 매우 짧은 방문 시에만 발생할 것이라고 언급했습니다.
그러나 이 연구는 기술만으로는 마법의 지팡이가 될 수 없다는 엄중한 경고도 함께 제시합니다. 연구진은 육상 전력의 깨끗함이 전적으로 그 전기가 어떻게 생성되느냐에 달려 있다고 지적했습니다. 만약 전력망이 새로운 수요를 충족하기 위해 여전히 석탄이나 가스를 태우고 있다면, 오염은 선박의 굴뚝에서 발전소의 굴뚝으로 옮겨갈 뿐이며, 기후 이점은 줄어들게 됩니다. 또한, 연구는 많은 신규 선박이 전환하고 있는 연료인 액화천연가스(LNG)와 관련된 커지는 복잡성을 강조했습니다. LNG는 디젤보다 깨끗하지만, LNG를 사용하는 선박들은 정박 중에 여전히 과잉 가스를 태워야 하는 경우가 많으며, 이러한 선박 중 다수는 아직 육상 전원 시스템에 연결되도록 설계되지 않았습니다. 이는 가장 최신의, 더 "깨끗한" 선박들이 이용 가능한 가장 깨в한 솔루션을 사용할 수 없는 불일치를 만들어냅니다. 연구진은 또한 이 계획의 재정적 성공이 현재의 전기 세금 감면 혜택에 크게 의존하고 있다는 점을 언급했습니다. 이러한 혜택이 없다면 비용 우위는 사라지고 전환은 정체될 것입니다.
궁극적으로, 이 연구는 육상 전원 공급이 강력한 도구이지만, 제대로 작동하기 위해서는 조율된 노력이 필요하다고 결론짓습니다. 항구가 케이블을 설치하는 것만으로는 부족합니다. 선박이 이를 받아들일 수 있도록 개조되어야 하며, 전기는 깨끗한 그리드로부터 와야 합니다. 브레머하펜의 데이터는 돈을 아끼고 공중 보건을 개선할 잠재력이 엄청나다는 것을 보여주지만, 이는 조건부입니다. 이 전환은 항구, 해운 회사, 그리고 정부가 협력하여 전기가 저렴하고, 인프라가 준비되어 있으며, 선박이 호환되도록 보장해야 합니다. 브레머하펜 항구, 그리고 잠재적으로 전 세계의 항구들을 위한 앞길은 명확합니다. 배를 연결하되, 오직 나머지 시스템이 그 변화를 지원할 준비가 되었을 때만 그렇게 해야 합니다. 기술은 이미 존재하고, 적절한 규칙 하에서 경제적 근거는 강력하며, 환경적 보상은 즉각적이지만, 이는 단순히 소켓을 설치하는 것을 넘어선 총체적인 접근 방식을 요구합니다.
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