지정공모 일반형 RFP 양식(안)

관리번호

2022-전략투자분야-일반-01

산업

기술

분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제유형

□ 원천기술   ■ 혁신제품

조선/해양시스템

-

융합유형

□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형  □ 신산업창출형  ■ 해당없음

해당여부

□ IP연계  □ 표준연계  □ 디자인연계  □ BI연계  □ 경쟁형  □ 복수형    □ 국가핵심기술  □ 서비스형  □ 안전과제  ■ 탄소중립  □ 국제공동    □ BM형  □ 원스톱형  □ 챌린지형  □ 통합형  □ 실증형

R&D

샌드박스유형

□ R&D 샌드박스(일반)  □ R&D 샌드박스(지정)

과제명

LNG엔진 메탄슬립 후처리 시스템 개발

품목코드

(HSK10)

류

호

소호

통계부호

(TRL :  [시작] 5단계 〜 [종료] 7단계)

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1. 개념 및 정의

ㅇ 메탄슬립(Methane Slip) 개념

- LNG 연료의 90%이상이 메탄(CH4)이며, LNG 연료를 사용하는 선박의 운항시 엔진 내에서 미연소된 메탄이 배기가스와 함께 대기 중으로 방출되는 현상

- 메탄은 이산화탄소보다 GWP(지구온난화지수)가 약 24배 높아 온실가스의 주범이며, 향후 규제 대상 물질이 될 것으로 예상됨

ㅇ 메탄슬립 후처리시스템 기술

- LNG를 연료로 사용하는 선박에서 배출되는 배기가스 내 슬립된 메탄을 촉매 기술이 적용된 후처리장치를 이용하여 제거하는 기술

- LNG 엔진에 필수적인 기자재이며, IMO 및 주요 엔진제조사들의 관심이 높음

2. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표

ㅇ MW급 중속 LNG엔진(4행정)의 메탄슬립 제거를 위한 후처리 시스템 기술 개발

- LNG 엔진의 메탄슬립을 제거 할 수 있는 촉매(최대 95% 전환) 기술 개발

- 메탄슬립 및 질소산화물을 저감할 수 있는 후처리시스템 개발

- 배기가스 내 0.3 g/kWh이하 메탄 슬립 후처리 시스템 제어기술 개발

- LNG 엔진과 메탄슬립 후처리시스템에 대한 최적화 기술 및 평가기준 개발

ㅇ 정량적 목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	메탄 최대 전환율	%	95 이상	90	미국/SWRI
2	촉매 탈리율	%	5 이하	10	영국/JM
3	메탄 50% 전환 활성화 온도	℃	350 이하	380	미국/SWRI
4	메탄 슬립량(ISO 8178기준)	g/kWh	0.3이하	사례없음	독일/MAN ES
5	NOx 저감율	-	Tier 3	Tier 3	독일/MAN ES
6	선박엔진과 후처리시스템의 최적화 및 실증	%	80	사례없음	-
7	메탄슬립제거장치 평가 기준 개발	-	1건 이상	사례없음	-
8	내구성능평가 후 촉매 성능/특성 분석	%	80	사례없음

□  개발 내용

ㅇ LNG 연료 엔진의 메탄슬립 제거를 위한 배기가스 후처리 시스템 개발

- 배기가스 내 메탄제거를 위한 촉매 기술 및 배기가스 후처리 시스템 개발

- 선박 내 후처리시스템 적용을 위한 엔지니어링 기술력 확보

ㅇ 촉매 기반 후처리시스템과 엔진연계 성능평가 및 시제품 개발

- 메탄슬립 후처리시스템의 엔진성능 평가 및 시제품 성능 최적화

□ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	메탄 제거 촉매기술	7	촉매 시제품	육상엔진 시험
2	엔진기반 시스템 최적화 기술	7	후처리시스템 시제품	육상엔진 시험

3. 국내외 기술 동향

ㅇ (국내) 정부는 2030년까지 메탄가스 배출량을 30% 감축하는 글로벌 메탄서약(‘21.11.)에 서명하여 조선업계에서 메탄 감축 기술 개발은 필수적인 사항임

- 현대중공업은 2021년 독일 MAN-ES社와 메탄 슬립을 30∼50% 감소시키는 LNG 주기엔진 개발함

- 대우조선해양은 메탄 슬립을 줄이는 저압 이중연료 추진엔진(ME-GA)과 LNG 재액화설비 등의 신기술을 글로벌 대형선박에 적용중임

ㅇ (국외) 전세계 196개 국가 중 136개국이 탄소중립을 선언, 다국적 유통기업들도 2040년까지 탄소 배출제로(Zero) 선박을 통해 화물 운송을 발표함

- 일본선급은 LNG 연료선용 메탄산화촉매 시스템을 일본 3개 기업에 승인하였으며, 일본은 2026년까지 LNG 연료 선박의 메탄슬립 70% 감축을 달성하는 프로그램을 발표

- 스웨덴의 알파라발(Alfa Laval)에서는 LNG 엔진에서 발생하는 메탄슬립을 감소시키는 PureCool 제품을 개발함

4. 지원 필요성

ㅇ IMO(국제해사기구)에서는 국제해운의 메탄슬립 규제를 논의하고 있으며, 국제사회에서도 메탄에 의한 기후영향에 대한 중요성이 높아지고 있는 추세임

ㅇ 국내 LNG 선박 건조기술 수준은 높으나, LNG 연료공급 기술 및 관련 핵심 부품들의 국산화율은 저조한 상황임. LNG 선박 수요는 꾸준히 증가할 것으로 전망되며 메탄 슬립 문제 해결을 위한 엔진기술과 후처리 시스템의 기술 개발이 요구됨

ㅇ 조선산업 외에도 LNG 저장기지, 공급망 등에서 대기 중으로 배출되는 메탄슬립(Methane Slip) 감축 기술에 대해 관련산업의 개발 요구가 높음

□ 경제적 지원필요성

ㅇ 친환경 핵심기술 활용으로 조선해양분야의 새로운 규제대응 시장의 개척

ㅇ 친환경 신기술 개발에 따른 조선해양산업의 활성화로 일자리 창출 기여

□ 정부/정책적 지원필요성

ㅇ 정부는 2050 탄소중립을 선언(‘20.10.)하고 2030 온실가스 감축목표(NDC)도 상향하는 등 기후위기 대응을 위한 정책과 기술개발을 연계하여 추진 중임

ㅇ 국내에는 메탄제거를 위한 촉매 개발 기술연구가 글로벌 기업들보다 낮은 수준으로 국내기업의 핵심 기술개발과 선박엔진 연계평가를 위한 적극적인 투자가 필요함

5. 활용방안 및 기대효과

□ 활용방안

ㅇ LNG 연료를 사용하는 선박의 메탄슬립 후처리장치 기술개발을 통해 온실가스 유발물질의 제거 및 지구 온난화 방지에 기여

□ 기술적 기대효과

ㅇ IMO의 메탄슬립 규제 대응을 위한 기술력 확보 및 국내 기업의 조선 기자재 산업 품목에 대한 확대 기반 마련

□ 경제적 기대효과

ㅇ 친환경선박과 관련한 새로운 기자재 산업 확대에 따라 시장(약 3,000천 억원) 및 일자리(약 900명) 창출

ㅇ 메탄슬립 제거에 따른 대기환경(지구온난화) 개선 효과

6. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 33개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월, 2차년도 : 12개월, 3차년도 : 12개월)

ㅇ 정부출연금 :  ‘23년 8억원 이내(총 정부출연금 28억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견 기업(혁신제품형)

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수