[비즈한국] 国際海運産業が環境規制強化に直面する中、船舶燃料のパラダイムが重油（バンカーC油）から液化天然ガス（LNG）へと急速に移行している。この過程で船舶の動力システムも再編される傾向にある。韓国の造船業界は、この変化をきっかけに、これまで欧州が主導してきた大型船舶エンジン原技術の独占構造から脱却し、多角化を図っている。海上から燃料を供給するLNGバンカリング船分野でも技術的な成果を固めており、次世代造船市場の拠点を構築する雰囲気だ。
環境規制は強化されるがバッテリー技術には限界
国際海事機関（IMO）は、国際海運分野の温室効果ガス排出量削減のため、段階的な規制ロードマップを施行中である。新造船にはエネルギー効率設計指標（EEDI）を、既存船にはエネルギー効率運航指標（EEOI）を適用し、炭素排出の管理を強化している。特に年間運航データに基づき炭素効率を評価する炭素集約度指標（CII）制度が定着したことで、一定の等級以下を継続して受ける船舶は商業運航が制限される。これに加え、グローバル資産運用会社を中心としたESG経営の要求も、海運会社に燃料転換を迫る要因となっている。
既存の船舶の主燃料だったバンカーC油は、硫黄酸化物（SOx）や微小粒子状物質などの大気汚染物質を多く排出する。そのため低硫黄燃料油（MGO）が代替材として挙げられるが、精製コストによる高価格帯が変動リスクとして指摘されている。排出ガス浄化装置（スクラバー）の設置も、汚染スラッジ処理の問題や二酸化炭素の直接削減における限界という脆弱性がある。
もう一つの方法として挙げられるバッテリーを活用した純粋な電気推進方式は、小型・短距離船舶には導入が可能だが、大型商船には明確な限界がある。化石燃料に比べてエネルギー密度が低いため、長距離の大洋航海には船内のかなりのスペースをバッテリー搭載に割く必要があり、これが貨物積載スペースの減少につながり、経済性を低下させる。
これに対しLNGは、マイナス163度に冷却して液化すると体積が気体状態に比べて600分の1に縮小するため、輸送効率が高い。既存燃料と比較して硫黄酸化物や微小粒子状物質の排出をほぼ遮断でき、二酸化炭素排出量も約23%削減できる。現時点で最も有効な「橋渡し」の燃料として評価される理由である。
空間効率と燃費を高めた「DFDE」システム
LNG推進方式が本格化するにつれ、大型商船市場では内燃機関と電気推進方式の長所を組み合わせた「二元燃料ディーゼル電気推進（DFDE）」システムの採用が増えている。二元燃料エンジンは、2種類以上の燃料（ディーゼルとLNG、メタノール、アンモニアなど）を選択的または同時に使用する内燃機関だ。DFDE船内に配置された複数の二元燃料エンジンが発電機を駆動して電力を生産し、その電力で電気推進モーターを稼働させて船を動かす。
かつての機械式推進方式は、大型メインエンジンとプロペラがシャフトで直接連結される必要があったため、エンジンルームの位置が船尾の下部に限定されていた。それに対しDFDEシステムは、エンジンとモーターが電力ケーブルで連携するため、船内の空間配置がはるかに柔軟だ。このおかげでエンジンルームのスペースを減らし、船舶の貨物積載スペースを確保できるため、輸送効率を高めることができる。
運航条件による負荷も下げることができる。低速運航など負荷が低い状況で必要なエンジンだけを選択的に稼働させ、燃費効率を維持できるからだ。多重エンジン構造であるため、運航中に特定のエンジンの整備が必要な状況でも、残りのエンジンを活用して航行を継続できる。氷を砕く砕氷船などで機械式エンジンを使用すると、クランクシャフトに高い負荷がかかり故障の懸念が大きくなる。それに対し、電気モーターを活用するDFDE方式は、エンジンがモーターの負荷と機械的に完全に分離されており、一定の速度で安全に電気を生産できる。また、モーターは強力なトルクで氷を砕きながら前進できるため、船舶システム全体の機械的安定性が向上する。
運航効率性にも利点がある。DFDEシステムは、運航負荷が低いときは複数のエンジンの中から必要な台数だけを稼働させ、残りは完全に停止させることで最適な燃費を維持できる。
船舶エンジン原技術のロイヤリティ構造は変わるか
二元燃料を使用する多重エンジンおよび電気推進システムの台頭は、単なる船舶の燃費向上と空間節約という機械工学的な利点を超え、造船市場に深く根付いた「船舶エンジン自主権」の問題と直結する。大韓民国は世界1位の造船能力を誇る造船大国だが、船舶原価の最大の比重を占める心臓、すなわち大型商船用推進機関である「大型2ストロークエンジン」分野では、技術的従属というアキレス腱を抱えている。
現在、大型船舶用メインエンジンの原設計および核心技術は、ドイツの「MAN Energy Solutions（MAN-ES）」とスイスの「WinGD（Winterthur Gas & Diesel）」という2つの巨大企業が、世界市場を事実上二分し独占している。HD現代重工業、ハンファオーシャン、サムスン重工業など韓国の主要造船会社や傘下のエンジン製造会社は、大型エンジンの原設計技術がないため、欧州2社からライセンスを取得して図面を受け取る「技術協力（ライセンシー）」の形で大型エンジンを製作し、造船所に納品している。エンジンを製作するたびに巨額の技術ロイヤリティを支払うことになるのだ。
しかし、DFDEシステムの導入が増えるにつれ、中型エンジン部門で独自の技術を保有する国内企業の立場が広がった。HD現代重工業が自社技術で開発した「ヒムセンエンジン」などの中型二元燃料エンジンが市場で採用比率を伸ばしており、従来の外国産大型エンジン中心の生態系を補完している。
LNG推進船舶の普及と相まって、船舶に燃料を供給する「LNGバンカリング」市場も継続的な成長を見せている。関連統計によると、グローバルなLNGバンカリング需要は2030年に1600万トン規模に達すると予想されており、最近は市場内でのLNGバンカリング船の発注規模が、一般的なLNG運搬船を上回る傾向も観測されている。
バンカリング方式にはタンクローリーを利用するTTS（Tank-to-ship）、陸上ターミナルを通すPTS（Pipe-to-Ship）などがあるが、大型商船の給油需要を満たすには容量や場所の制約が伴う。これに従い、バンカリング専用船が直接対象船舶に接近して供給する、船対船（STS、Ship-to-Ship）方式が代替手段として定着している。
STSバンカリングは、荷役作業と燃料供給を同時に進行できる「同時作業」機能が強みだ。船舶が埠頭に停泊して荷物を下ろしている間、反対側の海上でバンカリング船が接岸して燃料を注入できるため、燃料補給だけのための別個の停泊時間は必要ない。海運会社の港湾滞在時間が短縮され、運航経済性が改善される。
造船業界関係者は「最近、LNGバンカリング船が活発に受注されており、中小規模の船舶製造会社にとっての未来の収益源として注目されている」とし、「多くの海運会社が温室効果ガスを削減できる船舶設計を求めており、LNG関連の需要が高まっている」と語った。