부식 막고 저항 줄여 선박 성능 ‘업’
방청·방오·마감용 도료 등 쓰여

새로 건조되고 있는 선박에 직원이 도장작업을 하고 있다.

[아시아경제 채명석 기자] 지난 2008년에 있었던 유조선 ‘허베이 스트리트호’ 사고 당시 선박이 해상에서 사고가 발생하면 해양 생물에 치명적인 피해를 준다.

특히 선박용 도료는 배를 만들 때 쓰이는 핵심 재료중 하나인데, 철 덩어리인 선박이 수십년 바다에 있어도 녹이 슬지 않고, 강한 외부의 저항에도 견대낼 수 있도록 하는 효과가 있기 때문이다. 예를 들어 대형 선박에 쓰이는 도료의 양은 50만ℓ가 넘는다고 하는데 이 양은 농구 경기장(28m×15m)을 수심 1.2m의 수영장으로 바꿀 수 있는 양이라고 한다.

선박용 도료는 무엇보다도 부식으로 인한 사고를 최소화할 수 있는 높은 방식 성능이 요구된다. 또한 도장 횟수를 절감할 수 있는 후도막형 도료 또는 낮은 도막에도 우수한 방식 성능을 유지할 수 있는 고성능의 제품을 통해서 인건비 및 건조 시간 단축과 유지비용 절감에 따른 에너지 절약과 환경오염 가능성을 줄일 수 있는 제품이 요구되고 있다.

특히 선박 각 부위에 따라 요구되는 물성이 다르기 때문에 각 부위에 맞는 여러 가지 종류의 도료가 사용되고 있으며, 최근에는 친환경 제품 출시가 봇물을 이루고 있다.

KCC를 비롯한 글로벌 도료 생산업체들은 자체적인 엄격한 품질 기준과 국제해사기구(IMO) 또는 선급, 도막 성능 인증기관을 통해서 국제 보호 도장 기준을 충족하며, 고성능 방식 성능을 통해 별도의 유지 보수 작업이 필요없는 제품을 개발하고 있다.

이러한 선박용 도료는 크게 ▲방청도료 ▲방오도료 ▲마감용 도료 등 세가지로 나눌 수 있다.

테크로스의 밸러스트 수 처리 장치가 장착된 현대중공업이 건조한 초대형 원유운반선(VLCC)

◆방청도료, “부식을 막는다”= 일반적인 선박의 수명은 제조후 평균 25년 정도로 볼 수 있다. 이는 약 25년 동안 철판으로 제작된 선박의 선체가 바닷물에서 거뜬하게 견뎌내야 한다는 뜻이다. 그러나 공교롭게도 바닷물의 평균 염도는 약 3.5%(Ph 8.1)로 철 구조물이 가장 부식되기 쉬운 환경으로 조성돼 있다.

이러한 바다 환경 조건으로부터 선박의 부식을 막아주기 위해서는 도료에 강력한 ‘방청성’을 부여해줘야 하는데, 에폭시 하도(EH2350 Series, EH2030) 제품과 같은 방청도료를 통해 가능하다.

특히 장기 침적 부위인 워터 밸러스트 탱크에는 방청성 뿐만 아니라 내마모성, 굴곡성, 작업성 등까지 요구된다. KCC가 개발한 ‘Korepox EH2030’은 선박 건조를 위한 다양한 환경에서의 작업성 및 장기 방청 물성 제공을 위해 신기술인 ‘나노입자’와 ‘나노 복합체’ 기술을 접목해 개발해 호평을 받고 있다.

◆방오 도료, “오염물 안붙어요”= 통상적으로 선박의 하류 평균 연료 소모량은 얼마나 될까? 선박의 운항 목적은 재화를 원하는 시기에, 원하는 장소로 안전하게 운송하는데 있다. 각각의 재화들은 그 재화의 사용목적에 따라 운송에 따른 여러 조건들이 달라진다. 일반 상선중에서 가장 느린 원유 운반선, 화물선의 속도는 15~16노트)약 28~30km/h), 고속선에 포함되는 컨테이너선이나 자동차 운반선은 평균 24~26노트(약 44~48km/h)의 속도로 운항이 가능하다.

선박은 물이라는 유체를 헤치고 가야 하기 때문에 엄청난 마찰저항을 받게 된다. 5노트에서 10노트로 2배 가속할 경우를 예로 들어보자. 이 때 선박이 받는 물의 저항은 3배로 늘어나고, 연료량은 속도의 세제곱에 비례하기 때문에 이를 계산하면 연료는 약 8배가 늘아니게 된다. ‘방오도료’는 이처럼 선박의 운항시 받게되는 마찰저항을 최소화해 연비 절감, 운항 효율 극대화료 운송 비용을 최소화하기 위해 적용되는 기능성 제품이다.

삼성중공업이 처이나시핑에 인도한 현존 최대 크기의 1만4100TEU급 컨테이너선 ‘CCL스타호’

선박의 총 운항비용중 연료비 비율이 50~60%를 차지하고 있어 속도는 연료비와 비례 관계에 있기 때문에 선속은 곧 경제성과 직결된다. 그런데 선박 하부에는 갖가지 오염물이 달라붙기 마련인데, 일반적인 조건에서 선박 표면에 발생하는 오염물들의 선속 저하 영향을 살펴 보면 물이끼가 1~2%, 잡초는 10% 이상, 따개비의 경우 무려 40% 이상에 달한다고 한다.

따라서 운송비용을 증가시키는 다양한 해양 생물들이 선체에 달라붙지 못하게 하는 게 방오도료에 요구되는 핵심 성능이며, 좋은 방오도료를 적용한 선박을 통해 선주사들은 엄청난 연료비를 절감할 수 있다. 즉, 방오도료는 ‘지켜내는 에너지’로 불리기도 한다.

◆마감용 도료, “극한 상황서도 미모 유지”= 망망대해의 바다에서는 따가운 햇볕을 피할 수 있는 그늘은 상상도 할 수 없다. 이렇듯 뜨거운 햇볕은 물론이거니와 영하의 겨울바다라는 환경에서도 도료는 고유의 색상을 유지할 수 있어야 한다. 이를 위해 존재하는 도료가 ‘마감용 도료’다. 내후성이 우수한 마감용 도료는 뜨거운 햇살과 세찬 빗방울, 바람의 거친 바다 환경으로부터 도료 고유의 색상과 광택을 오랜시간 동안 유지시켜 준다.

현재 KCC는 에폭시 수지 자체의 우수한 작업성을 바탕으로 일반 폭로 부위에 범용으로 적용되고 있는 에폭시 상도 'Korepox Topcoat H.B. ET5745'와 우레탄 수지 고유의 고내후 물성을 응용해 고광택 마감까지 가능한 우레탄 상도 ‘Korethan Topcoat UT6581’, 장기적인 색상 보유력과 광택 유지율이 요구되는 부위에 적용되는 무기계 성분의 실리콘 기술이 응용된 'Korexane ST1020' 등의 마감용 도료를 생산하고 있다.

미국 조선·해양 전문지 ‘마린로그’에 올해 최우수 선박으로 선정된 독일 CP오펜의 1만4000 TEU 컨테이너선 ‘MSC 사보나’호 명명식. 대우조선해양이 건조했다.

KCC 마감용 도료의 경우, 각 제품의 개발 단계에서 마감용 제품의 핵심 물성인 내후성을 검증하게 되는데, 대표적인 테스트 방법으로 ‘EMMAQUA(Equatorial Mount with Mirrors for Acceleration with Aqua)’를 적용하고 있다. EMMAQUA 테스트는 지구상에서 가장 가혹한 기후조건의 옥외 폭로시험 장소인 미국 애리조나 또는 플로리다에서 진행된다. 즉, KCC의 마감용 도료는 지구상에 가장 혹독한 자연환경에서 이미 그 물성의 진위를 검증받은 제품들이다.
<자료: KCC·현대중공업·삼성중공업·대우조선해양·STX조선해양·한진중공업·성동조선해양>

채명석 기자 oricms@
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