A Study on Standard Process and Environmental Analysis in Ship Repair Workshop

선박 수리작업장의 표준공정 및 환경 분석에 관한 연구

Abstract

It is expected that the global market for vessel repair and remodeling will grow up to the scale of about 25 billion dollars by 2023. Korea's shipbuilding industry is leading the world with its international competitiveness in design and production technology. The actual status of vessel repair industry, however, is poor as there are only two or three companies for vessel repair that can deal with large vessels in the area of Gyeongnam. The reason is that civil complaints are filed severely about environmental problems and environment-related regulations are so strict that it is fairly hard to get governmental approval for the operation of a vessel repair workplace. Domestic vessel repair companies mainly target small- and medium-sized vessels. There are only few workplaces that can carry out regular examination or repair work on large vessels such as LNG vessels, and due to the high price of vessel repair, most of the domestic repair work on large vessels including LNG vessels tends to be snatched by markets in Southeast Asia or China. Despite the tremendous domestic demand of Korea that has established the world's first shipbuilding industry and world's sixth biggest harbor infrastructure, its vessel repair industry can be said to be in very poor condition. In order to vitalize vessel repair industry, this study is aimed to analyze the environmental influence of vessel repair workplaces in Gyeongnam where vessel repair companies are concentrated and suggest standard processes by analyzing vessel repair processes precisely.

1. 서론

선박의 정기검사나 선박의 고장 및 파손에 대응하기 위한 수리 작업과 국제해사기구(IMO), 선 급협회(IACS), 국가별 항만 규정, 선주 요구사항 등에 부합되도록 선박을 개조하는 것으로 분류할 수 있다. 선박 수리 및 개조 작업장에서는 선박 수리 부위와 검사 항목이 다양하므로 기관, 항해, 하역, 전자 장비 진단, 분해, 세척, 수리, 재조립과 같은 공정을 수행하게 된다[1-3]. 이러한 선박 수리 작업에서 발생하는 다양한 환경적인 오염물질은 대기나 해양수질을 오염시키는 주범이 된다.

글로벌 선박 수리 및 개조 시장은 2023년까지 약 250억불 규모로 성장할 것으로 전망되고 있으나 국내는 경남지역을 중심으로 대형 선박을 수리할 수 있는 선박 수리 작업장이 2∼3개 업체뿐이다. 이러한 이유는 환경적인 문제로 민원이 심하며, 관련된 환경 규정이 엄격하여 선박 수리 작업장 운영에 대한 정부 승인을 받기가 매우 어렵기 때문이다. 국내의 선박 수리업체들은 주로 중소선 박을 대상으로 하고 있으며 기술적 환경적으로 매우 열악한 상황이라고 볼 수 있다. 대형 선박의 정기검사나 수리가 가능한 작업장이 소수이기 때문에 국내 LNG선을 포함한 대형 선박 수리 물량의 대부분을 동남아 지역이나 중국 시장에 빼앗기고 있는 현실이다. 한국은 세계 1위 신조산업과 세계 6위의 항만 인프라를 구축하고 있지만, 대형 선박 수리 산업은 매우 열악한 상황이라고 볼 수 있다[4-8]. 본 연구에서는 경남 일대의 선박 수리 작업장의 환경 영향 분석과 선박 수리 산업의 활성화를 위한 선박 수리 표준공정을 정립하여 제시하고자 한다.

2. 선박 수리 및 개조사업의 개요

2.1 선박 수리 및 개조의 종류

선박에 대한 수리 및 개조는 중간 및 정기검사에 대한 대응, 비상 상황으로 선박이 파손되었을 때 원상복구를 위해서 진행되거나 선박의 가치 제고를 위해서 수행, 국제해사기구(IMO) 및 선급협회(IACS)의 규정에 맞게 하려고 진행된다. Table 1은 선박 수리 및 개조의 종류를 나타낸 것으로 국제 규정에 따른 검수 수리, 해난 공사 및 일반 수리, 항만국 통제 검사 대응 수리, 선주의 필요 요구에 의한 선박개조로 구분할 수 있다.

Table. 1. Types of ship repair and renovation

2.2 선박 수리의 특성

선박 수리 사업은 선박 건조사업과 다양한 차이점이 있다. 선박 건조는 선수금 환급보증을 반드시 발급받아야 하지만, 선박 수리는 필요 없다. 또한, Dock 회전율 측면에서 신조는 1척 또는 2 척만을 동시에 건조할 수 있지만, 수리는 대형·중 형·소형 동시에 입거 수리가 가능하여 회전율이 높고 매출 증대가 가능한 장점이 있다. Table 2는 선박 수리의 특성을 분석한 것이다.

Table 2. Characteristics of ship repair

3. 선박 수리 작업장의 규정 및 환경 분석

3.1 선박 수리 관련 국내외 법규 분석

실내 도장이 불가능한 거대한 대형 선박 구조물의 야외도장 시 선박 구조물에 대해 방지시설을 설치할 수 없다면, 대기환경보전법시행규칙 별표16의 제9호에 의하여 비산먼지발생을 억제하기 위한 시 설 설치기준에 적합하도록 시설을 설치ㆍ운영 및 필요한 조치를 하여야 한다. 대기환경보전법 비산배 출저감을 위한 시설관리 기준에는 조선소 도장공장 에서도 VOC 배출량을 낮추라는 관련 규정이 있다.

선박 도장시설에 대한 친환경 도료 사용 규정이 대기환경보전법에 2020년 4월 신설되었다. 관리대 상물질 농도의 합이 5 wt % 미만인 도료를 사용하여 선박 도장을 하면 방지 시설 설치 대신 5 wt % 미만 도료 사용률을 적용하도록 하고 있다. 또한, 조선소에서는 기존 용제형 도료 사용시 오염 방지 시설을 설치하거나, 대기오염 염려가 없는 친환경 도료를 사용해야 한다고 명시되어 있다.

사업자는 그 사업 활동으로부터 발생하는 환경 오염 및 환경 훼손을 스스로 방치하기 위하여 필요한 조치를 하며 국가 또는 지자체의 환경보존시책에 참여하고 협력해야 한다고 환경정책기본법 제5조에 규정되어 있다. 또한, 동법 7조에는 자기의 행위 또는 사업 활동으로 환경 오염 또는 환경 훼손의 원인을 발생시키는 자는 오염 훼손을 방지하고, 훼손된 환경을 회복 및 복원할 책임을 지며, 피해를 구제하기 위한 비용을 부담하는 것을 원칙으로 한다고 적시되어 있다.

폐기물관리법에 따르면 선박 수리 및 해체 과정에서 발생하는 오염물질을 폐기물처리업자도 처리할 수 있도록 규정하고 있다.

유럽 해양환경법 및 유럽공동체의 수질에 관한 지침을 살펴보면 허가받지 않은 폐기물의 방기, 덤핑 및 통제되지 않은 처리는 금지되며 폐기물의 배출 허용 여부는 회원국의 자유재량에 따른다고 명시되어 있다[2-4].

3.2 선박수리 작업장의 환경영향평가 개요

선박 수리 작업장의 야드, Dock, 선대 등의 작업 수행 특성으로 환경 오염 물질의 방지 기술이 용이하지 않으며, 법규 위반 및 오염물질 유출로 민원의 소지가 많이 발생하고 있는 것이 현실이다. 주요 환경 오염 물질은 미세 페인트와 중금속, 쇳가루, 악취, VOC, 분진 등이라고 할 수 있다.

환경 영향 조사지점은 선박 수리 조선소들이 밀집해 있는 경남 J 일반산업단지를 중심으로 선박 수리 작업에 있어서 환경영향을 받을 것으로 예상하는 지점을 선정하였으며, 대기질 4개소, 해양수질 6개소, 소음ㆍ진동 5개소를 선정하여 조사 및 분석을 하였다. 환경 영향 조사 기간에 대기질은 3일간 연속으로 측정을 하였으며, 소음ㆍ진동 의 경우 “소음ㆍ진동공정시험기준”에 따라 소음은 2시간 간격으로 주간 4회, 야간 2회, 진동은 주간 2회, 야간 1회 조사를 하였다. Table 3은 환경분석조사의 위치를 나타낸 것이다.

Table 3. Location of environmental impact investigation

3.3 선박 수리 작업장의 환경영향평가 결과

3.3.1 대기질 조사결과

대기질 조사결과, PM-10 24.5∼28.8㎍/㎥, NO₂ 0.001∼0.007ppm, SO₂ 0.003ppm, CO 0.30∼0.40ppm, O₃ 0.022∼0.027ppm, Pb 불검 출∼0.001㎍/㎥, 벤젠 불검출로 나타나 모든 지점에서 대기 환경기준을 만족하는 것으로 조사되었다. Table 4는 선박 수리 작업장의 대기질 조사결과를 나타낸 것이다.

Table 4. Air quality investigation results

3.3.2 해양수질 조사결과

선박 수리작업장의 해양환경 조사결과, 표층과 저층 모든 지점에서 해양 환경기준을 만족하는 것으로 조사되었다. Table 5는 선박 수리작업장의 해양수질 조사결과를 나타낸 것이다.

Table 5. Ocean water quality investigation results

3.3.3 소음 및 진동 조사결과

선박 수리작업장의 소음 및 진동 조사결과, 주간 소음 40.8∼54.2dB(A), 야간소음 31.1∼46.4dB(A), 주간 진동 11.0∼34.6dB(V), 야간진동 9.4∼16.7dB(V) 로 나타나 모든 지점에서 소음 환경기준 및 생활 진동 규제기준을 만족하는 것으로 조사되었다. Table 6은 선박 수리작업장의 해양수질 조사결과를 나타낸 것이다.

Table 6. Noise and vibration investigation results

4. 선박 수리작업장의 공정분석

4.1 국내 선박 외판 수리작업 분석

국내 선박 수리작업장의 주요 공정들은 대부분을 수작업에 의존하고 있다. 최근에는 선박 수리를 위한 친환경적인 자동화 기계들이 개발되고 있지만, 구매 및 임대 비용이 고가이고, 선박 수리 물량 자체가 연속적이지 못하기 때문에 선박 수리 업체들은 정부나 지자체의 지원을 요청하고 있는 실증이다.

국내 선박 수리는 크게 플로팅 도크(Floating dock) 타입과 선대(Slipway) 타입으로 나눌 수 있다. 플로팅 도크의 방식은 플로팅 도크를 바다에 먼저 띄우고서 그 상태에서 탑재 및 모든 작업이 완료될 시 수리가 필요한 배가 들어와 수심 8m까지 가라앉은 후배가 플로팅 도크 위치에 자리를 잡으면 다시 떠올라 배를 수면 위로 올리는 방식이다. 쉽게 말해, 물을 넣고 뺄 필요 없이 플로팅 도크만 가라앉히면 되는 방식이기 때문에 기존 육상도크의 방식보다 작업시간이 월등하게 줄어든다. 반면에 선대 타입은 수중에서 육상으로 경사진 레일을 부설하고, 레일 위의 대차에 수리선박 을 올려놓고 윈치를 사용하여 육상으로 끌어올리는 방식이다. 선대 방식이 플로팅 도크 방식보다는 작업시간이 많이 소모되는 단점이 있다[8].

Table 7은 플로팅 도크 타입의 선박 외판 수리 공정 순서와 각 공정의 세부작업을 설명한 것이다. Table 8은 선대 타입의 선박 외판 수리 공정 순서와 각 공정의 세부작업을 설명한 것이다. 선박 외 판 세척에는 Jet-Washing과 같은 고압으로 물을 분사하여 세척하는 장비를 주로 사용한다.

Table 7. Repair process of floating dock type

Table 8. Repair process of slipway type

4.2 선박 수리 작업 표준공정

선박 수리 공정 중에서 축계 수리 작업, 메인 엔진 수리 작업, 선체 Renew 작업, 외판 도장 작업, Water Ballast Tank 도장 작업, 그리고 메인 DK 수리 작업의 공정을 분석하였다. 선박 수리 작업 중에서 가장 빈도수가 높은 작업이며, 전문선박 수리 작업자들의 자문과 실제 작업을 분석하여 표준공정을 도출하였다.

Table 9는 선박 축계 수리 표준공정이다. 축계 수리 작업 시에는 작업 간에 야드 크레인이 상시 대기되어야 하고, 대형 선박의 축계를 작업할 때는 Air Chain Block 대신에 대차를 사용한다. 축계 리 머의 볼트를 취외한 후에 상태가 불량하면 가공을 진행하고, 상태가 양호하면 세척작업만 수행한다. 축계 수리 작업은 선각이나 도장 작업 등 타 작업 에 따라서 공정이 유동적인 변경되기도 한다.

Table 9. Standard process for shaft working

Table 10은 선박 메인 엔진 수리 표준공정이다. 메인 엔진의 수리에서 가장 중요한 부분은 실린더와 피스톤의 상태 점검과 세척이다. 메인 엔진의 수리 전에 반드시 냉각수와 엔진 오일을 충분히 Cooling 및 Drain 한 후에 진행하여야 한다.

Table 10. Standard process for ship main engine

Table 11은 선박 선체 Renew 작업 표준공정이다. 노후 선박의 선체에 발생한 녹이나 마모가 진행된 부분을 수리하는 작업으로 주로 Welding 과 Grinding 작업을 수행한다. 최종적으로 수리가 완료되면 비파괴검사를 진행하여 수리된 부분의 상태를 확인한다.

Table 11. Standard process for hu ll renew working

Table 12는 선박 외판 도장 작업 표준공정이다. 수리가 필요한 선박의 외판에 도장 작업을 하기 전에 Washing 작업과 따개비와 같은 이물질을 제거하기 위한 Scraping 작업을 우선 수행한다. 보통 외판의 도장을 3∼6회 반복작업을 수행한다. Ballast water는 말 그대로 배의 평형(무게중심)을 유지하기 위하여 선박 하단의 탱크에 채워 넣는 바닷물을 의미하는 것으로 선박평형수라고 한다. Table 13은 선박평형수 탱크의 도장 작업 표준공정이다. 우선 탱크 내부를 환기하고, 청소 및 Washing 작업을 수행한다. 탱크 표면처리를 위하여 Chipping, Blasting, Cleaning 작업 후에 선주에게 최종 확인을 받고 도장 작업을 2회 반복한다.

Table 12. Standard process for Ship shell painting working

Table 13. Standard process for ballast water tank painting working

Table 14는 선박 메인 데크 도장 작업 표준공정이다. 선박의 상부 구조물(갑판)을 선박 메인 데크라고 한다. 메인 데크의 도장 선행 공정으로 Washing 작업, Chipping과 Blasting 작업을 수행한다. 도장 작업 전에 선주에게 검사를 득한 후에 도장 작업을 2∼3회 반복 수행한다.

Table 14. Standard process for ship main deck working

5. 결론

본 연구에서는 선박 수리 및 개조의 개요, 특성 및 관련 규정에 대하여 제시하였다. 그리고, 선박 수리 기업들이 밀집된 경남 J 일반산업단지 내의 특정 지역을 지정하여 환경영향평가를 조사하였다. 환경 영향 주요요소는 선박 수리과정에서 발생하는 분진과 폐수가 가장 많은 영향을 미치는 대기질, 해양수질, 소음과 진동으로 선택하였다. 환경영향평가 결과는 대체로 정부 규제기준은 만족하는 것으로 조사되었다. Floating Duck 타입과 선대(Slipway) 타입의 선박수리 공정을 분석하여 제시하였다. 선박 수리 전문 작업자의 자문과 실제 공정분석을 통하여 선박 수리 주요 공정인 축계 작업, 메인 엔진 작업, 선체 Renew 작업, 외판 도장 작업, Ballast Water Tank 도장 작업, 선박 메인 Deck 도장 작업에 대한 표준공정을 제시 하였다.

본 논문에서 제시한 선박 수리작업장 환경영향 평가 조사결과와 선박 수리 작업 표준공정을 활용하여, 국내 선박수리 관련 기업들이 대형 선박 수리 산업에도 진출하였으면 하는 기대를 한다.

감사의 글

본 논문은 산업통상자원부 친환경 선박 수리개조 플랫폼 구축사업(과제번호: P0013888)에 의하여 연구되었습니다.