LNG선 정복하기 5편: BOG는 어디로 갈까? 탱크에서 엔진·재액화·GCU까지

LNG선을 처음 탔을 때는 BOG가 생기면 엔진에서 태운다고만 생각했다. 탱크에서 나온 가스가 기관실로 넘어가고, 남으면 재액화하거나 GCU에서 처리한다는 정도였다.

그런데 CCR에서 실제 계통을 따라가 보니 BOG는 그렇게 한 줄로 움직이지 않았다. 어느 탱크에서 나온 Vapour가 Vapour Main으로 모이고, 어떤 Compressor를 지나며, Engine이나 Generator가 실제로 얼마를 받아가는지에 따라 흐름이 계속 달라졌다.

처음에는 Compressor가 Running이면 BOG가 잘 처리되고 있다고 생각했다. 시간이 지나면서 Suction Pressure, Gas Flow, Tank Pressure와 Gas Consumer Demand를 같이 보게 됐다. Compressor 한 대가 돌아간다는 표시만으로는 Tank에서 생긴 가스가 어디로 얼마나 가고 있는지 알 수 없었기 때문이다.

Cargo가 더 필요하면 Forced BOG를 만들기도 하고, 소비하고도 남으면 재액화설비나 GCU 쪽을 생각해야 한다. Loading이나 Discharging 중이면 Shore Vapour Return이 또 하나의 길이 된다. BOG는 하나의 장비 문제가 아니라 Tank, Vapour Main, Compressor, Engine, Shore가 같이 움직이는 계통이었다.

이번 글은 항해 중 압력을 얼마로 가져갈지, 선속을 어떻게 맞출지를 다루는 글이 아니다. 그 내용은 별도 글로 나누고, 여기서는 Cargo Tank에서 나온 BOG가 Vapour Main을 지나 Engine, 재액화설비, GCU 또는 Shore로 가는 흐름을 본선에서 쓰는 표현에 맞춰 정리했다.

주의: 실제 BOG Handling, Fuel Gas Supply, 재액화·Sub-cooling과 GCU 운전은 본선 승인 절차, 회사 SMS, 선박별 Cargo Manual, Engine Maker Limitation과 터미널 지침을 우선한다. 추진방식, FGSS, Compressor, 재액화설비 구성에 따라 같은 명칭의 장비도 역할과 운전범위가 달라질 수 있다.

BOG의 기본 흐름

BOG는 Boil-Off Gas의 약자다. Cargo Tank로 들어오는 Heat 때문에 LNG 일부가 기화하면서 생긴다. 탱크 방열이 아무리 좋아도 외부에서 들어오는 열을 완전히 막을 수는 없기 때문에 항해 중에도 BOG는 계속 발생한다.

각 Cargo Tank에서 발생한 Vapour는 Gas Dome 쪽 배관을 통해 공통 Vapour Main 또는 Vapour Header로 모인다. 그다음 본선의 Cargo Plant와 운전상태에 따라 여러 방향으로 갈 수 있다.

모든 가스가 항상 Compressor를 지나 Engine으로 가는 것은 아니다. 선박 설계와 현재 작업에 따라 일부 계통을 Bypass하거나, 별도의 Pressure Level과 Gas Treatment 계통을 사용할 수 있다.

또 BOG가 발생했다고 해서 그 순간 Tank Pressure가 바로 올라가는 것도 아니다. 발생한 양보다 Gas Consumer나 재액화설비가 더 많이 가져가면 압력은 내려갈 수 있고, 처리량이 부족하면 올라갈 수 있다.

다만 Tank Pressure는 가스 수지 하나로만 움직이지 않는다. Cargo와 Vapour Temperature, LNG Composition, Saturation Condition까지 영향을 준다. 그래서 BOG가 몇 kg/h 생기고 몇 kg/h 나갔다는 계산만으로 압력을 전부 설명하기는 어렵다.

처음에는 이 표를 장비 이름으로 외우려고 했다. 그런데 그렇게 하면 금방 헷갈렸다. Tank에서 시작한 Vapour가 어느 Header를 지나고, 어느 장비를 통과해, 어느 Consumer로 가는지를 선으로 그어보는 쪽이 훨씬 빨랐다.

NBOG와 FBOG

BOG 계통을 볼 때 자주 나오는 말이 NBOG와 FBOG다.

NBOG, Natural Boil-Off Gas는 외부 Heat Ingress로 Cargo가 자연스럽게 기화하면서 발생한 BOG다. 선박이 별도로 LNG를 기화시키지 않아도 계속 생긴다.

FBOG, Forced Boil-Off Gas는 Engine이나 다른 Gas Consumer가 요구하는 양을 NBOG만으로 맞추기 어려울 때 LNG를 의도적으로 기화해 만드는 Fuel Gas다.

본선에서는 Forced Vaporizer, Forcing Vaporizer 또는 비슷한 이름의 장비를 통해 LNG를 기화한다. 장비 명칭과 실제 Line-up은 선박별로 다르다.

처음에는 FBOG를 BOG가 부족할 때 만드는 추가 가스라고만 외웠다. 실제로는 NBOG와 FBOG의 성상과 온도, 공급압력을 Fuel Gas System이 요구하는 조건에 맞추는 과정까지 같이 봐야 했다.

특히 Forced Vaporizer에서 만든 가스에는 운전조건에 따라 무거운 Hydrocarbon 성분이나 Liquid Carry-over를 더 신경 써야 할 수 있다. 그래서 Heater, Mist Separator 또는 Knock-out Drum 같은 장비가 Fuel Gas 계통에 들어가기도 한다.

Gas Flow Meter에 보이는 값이 모두 NBOG 발생량이라고 생각하면 안 되는 이유도 여기에 있다. FBOG가 섞이고 있거나, Meter가 어느 위치에 설치돼 있는지에 따라 표시되는 값의 의미가 달라진다.

BOG 발생량을 볼 때는 Meter 이름만 보지 않고 Suction 쪽인지, Consumer 쪽인지, FBOG 합류 전인지 후인지 계통도에서 위치를 먼저 확인하는 편이 낫다.

Vapour Main과 Compressor

Cargo Tank에서 나온 Vapour는 Vapour Main을 따라 Compressor Suction 쪽으로 간다. Compressor는 이 가스를 다음 장비가 요구하는 압력까지 올려주는 역할을 한다.

여기서 초보 때 자주 헷갈리는 게 HD Compressor와 LD Compressor다. 이름만 보면 High Pressure와 Low Pressure Compressor처럼 보이지만, 선박에 따라 HD가 High Duty, LD가 Low Duty를 뜻하기도 한다.

그래서 HD·LD라는 이름만 보고 압력단계와 용도를 단정하면 안 된다. 어떤 Compressor가 Loading 중 Shore Vapour Return에 쓰이는지, 항해 중 Fuel Gas Supply에 쓰이는지, 재액화 계통과 연결되는지는 본선 P&ID와 System Description을 확인해야 한다.

Compressor가 Running이어도 같이 볼 게 많다

CCR 화면에서 Compressor가 Running으로 뜨면 일단 안심하기 쉽다. 실제 당직에서는 아래 값이 서로 맞는지를 같이 본다.

• Suction Pressure와 Suction Temperature
• Discharge Pressure와 Discharge Temperature
• Compressor Load 또는 Capacity Control 상태
• Gas Flow와 실제 Consumer Demand
• Anti-surge·Recycle Line 상태
• Intercooler·Aftercooler와 Knock-out Drum 상태
• Cargo Tank Pressure의 실제 반응

예를 들어 Compressor는 Running인데 Recycle이 많이 열려 있다면 화면상 Load와 실제 Consumer로 가는 Gas Flow가 다르게 보일 수 있다. Suction Pressure가 낮아지면 Tank 쪽에서 충분한 Vapour를 받지 못하는지, 다른 Valve나 Pressure Control이 개입하고 있는지도 봐야 한다.

또 Compressor Discharge Pressure가 정상이라고 해서 Engine으로 Gas가 정상 공급된다는 뜻도 아니다. 그 뒤의 Heater, Filter, Mist Separator, Gas Valve Unit과 Consumer 쪽 상태가 따로 남아 있다.

Engine과 Gas Consumer

압축되고 조건이 맞춰진 Fuel Gas는 선박 설계에 따라 Main Engine, Generator Engine 또는 Boiler로 간다.

예전 Steam Turbine LNG선은 BOG를 Boiler에서 태워 만든 Steam으로 추진하는 방식이 대표적이었다. DFDE·TFDE선은 Gas를 Generator Engine에서 사용해 전기를 만들고, 그 전기로 추진 Motor를 돌리는 구성이 많다.

최근 Two-stroke Dual Fuel Engine을 사용하는 LNG선은 Main Engine에서 Gas를 직접 사용한다. 다만 Engine Type에 따라 필요한 Gas Pressure, Temperature와 Fuel Gas Supply 계통이 크게 다르다.

저압 Gas를 사용하는 Engine과 고압 Gas를 사용하는 Engine을 같은 계통으로 설명하면 안 된다. 어떤 배는 BOG Compressor 중심으로 Gas를 공급하고, 어떤 배는 LNG를 Pump로 가압한 뒤 Vaporizer를 거쳐 공급한다.

표는 대표적인 차이를 보기 위한 구분이다. 같은 Engine 계열 안에서도 조선소 설계와 FGSS Maker에 따라 실제 장비 구성은 달라진다.

항해사 입장에서 기관 계통을 전부 조작할 필요는 없지만, 어느 Consumer가 BOG를 얼마나 받아갈 수 있는지는 알아야 했다. Consumer가 Oil Mode로 넘어가거나 Gas Demand가 갑자기 줄면 그 변화가 Cargo Tank 쪽으로 돌아오기 때문이다.

반대로 Engine 쪽에서 Gas Demand가 늘었다고 Tank Pressure가 같은 속도로 바로 떨어지는 것도 아니다. Fuel Gas Line 안의 Gas, Compressor Control과 Cargo의 Saturation Condition 때문에 반응에는 차이가 날 수 있다.

재액화·Sub-cooling·GCU

Engine이나 Boiler가 필요한 양보다 BOG가 더 많이 생기면 남는 Gas를 다른 방식으로 처리해야 한다.

재액화설비

재액화설비는 BOG를 압축하고 냉각해 다시 Liquid로 만든 뒤 Cargo Tank로 돌려보내는 계통이다.

겉으로 보면 Gas가 다시 LNG로 돌아가는 간단한 흐름처럼 보이지만, 실제로는 BOG Composition, Compressor Capacity, 냉매계통, 열교환기 상태와 Return Liquid Condition이 모두 연결된다.

또 모든 재액화설비가 본선에서 발생하는 최대 BOG 전량을 항상 처리할 수 있는 것은 아니다. 일부 선박은 예상 BOG Rate보다 작은 Partial Capacity를 갖고 있어 Engine Consumption과 함께 사용해야 한다.

Liquid Cooling과 Sub-cooling

Liquid Cooling 또는 Sub-cooling 계통은 Tank에서 LNG를 가져와 열을 빼고 다시 Tank로 돌려보내는 방식이다. Cargo Temperature와 Saturation Condition을 낮춰 BOG 발생과 Tank Pressure 상승을 줄이는 데 사용한다.

선박에 따라 BOG를 직접 액화하는 계통과 Liquid를 냉각하는 계통이 함께 있거나, 한쪽만 있을 수 있다. 그래서 재액화와 Sub-cooling을 같은 장비처럼 부르면 본선 계통과 맞지 않을 수 있다.

GCU

GCU, Gas Combustion Unit는 Engine이나 재액화설비에서 처리하지 못한 Gas를 연소시키는 장비다.

GCU는 Gas를 태우지만 추진력이나 유효한 Cargo 회수로 연결되는 장비는 아니다. 그래서 보통은 사용 가능한 Gas Consumer와 재액화·Cooling 계통을 먼저 보고, 본선 절차에 따라 GCU 사용 여부를 판단한다.

다만 GCU를 무조건 마지막 비상수단이라고만 표현하는 것도 애매하다. 선박 운전모드와 장비 정비, Gas Trial, 낮은 Consumer Demand 등 계획된 조건에서 사용할 수 있기 때문이다.

내가 처음에 놓쳤던 부분은 각 장비의 Running 상태보다 실제 처리량이었다. 재액화설비가 운전 중이어도 현재 BOG Rate보다 처리량이 적을 수 있고, GCU가 Stand-by라도 즉시 사용할 수 있는 조건이 아닐 수 있다.

결국 Tank에서 나오는 양과 Engine, 재액화설비, GCU가 가져가는 양을 같은 시간대의 Trend로 놓고 봐야 했다. 그래야 왜 Tank Pressure가 버티는지, 왜 조금씩 밀리는지 감이 잡혔다.

하역 중 Vapour Return

항해 중 BOG가 Engine이나 재액화설비로 간다면, 하역 중에는 Shore가 또 하나의 Vapour 경로가 된다.

Loading 중

Shore에서 LNG가 Cargo Tank로 들어오면 기존 Tank Vapour가 밀려난다. 일반적인 Loading에서는 이 Vapour를 Vapour Return Arm을 통해 Shore로 보낸다.

이때 본선에서는 Loading Rate, Tank Pressure, Ship/Shore Vapour Pressure와 Return Flow를 같이 본다. Liquid가 들어오는 속도와 Vapour가 빠져나가는 흐름이 맞지 않으면 Tank Pressure가 영향을 받는다.

Discharging 중

Discharging에서는 Cargo가 Tank에서 빠져나가므로 빈 공간을 Vapour로 채워줘야 한다. 일반적인 경우 Shore에서 Vapour를 받아 Tank Pressure를 유지한다.

터미널 Vapour Return이 충분하지 않거나 조건이 맞지 않으면 본선의 Vaporizer나 Gas 계통을 함께 사용할 수 있다. 실제 방법은 Ship/Shore Agreement와 본선 Cargo Procedure에 따른다.

그래서 Vapour Return은 Arm 하나를 추가로 연결하는 작업 정도로 보면 안 된다. Loading과 Discharging 중 Tank Pressure Balance를 맞추는 하역계통의 일부다.

CCR에서 BOG 흐름 보기

CCR에서 BOG 계통을 처음 보면 화면마다 숫자가 흩어져 있다. Cargo Tank Pressure는 Tank 화면에 있고, Compressor는 Cargo Machinery 화면에 있으며, Engine Gas Demand는 별도 Fuel Gas 화면이나 기관실에서 받는다.

각 화면의 숫자를 따로 보면 장비 상태만 보인다. BOG가 어디에서 와서 어디로 가는지 순서대로 놓으면 조금씩 흐름이 잡힌다.

BOG 발생량과 Gas Flow는 같은 숫자가 아닐 수 있다

본선에서 지금 BOG가 얼마냐고 물으면 어느 Flow를 말하는지부터 확인해야 할 때가 있다.

Tank에서 실제로 발생한 BOG, Compressor Suction Flow, Engine으로 가는 Fuel Gas Flow와 재액화설비 Inlet Flow는 서로 다른 위치에서 측정될 수 있다.

여기에 FBOG가 합류하고 Recycle Flow가 있으면 숫자는 더 달라진다. 그래서 Flow 하나만 보고 BOR이나 실제 BOG 발생량을 바로 계산하는 건 애매했다.

어느 Tank에서 시작된 변화인지 본다

전체 Vapour Main Pressure만 보면 Tank별 차이가 가려질 수 있다. 어느 한 Tank의 Pressure나 Temperature가 먼저 변했는지, 모든 Tank가 비슷하게 움직이는지를 같이 본다.

모든 Tank가 동시에 비슷하게 움직인다면 공통 Gas Consumer나 Compressor 운전변화를 먼저 생각할 수 있다. 한 Tank만 다르게 움직인다면 해당 Tank의 Cargo Condition과 계측상태를 따로 봐야 한다.

장비 이름보다 계통을 먼저 본다

다시 처음 LNG선을 공부한다면 HD Compressor, LD Compressor, Vaporizer 이름부터 외우지 않을 것 같다.

먼저 빈 종이에 Cargo Tank와 Vapour Main을 그리고, 현재 본선에서 Gas가 Engine으로 가는지 재액화설비로 가는지 선을 그어볼 것 같다. 그다음 각 선 위에 Compressor, Heater, Mist Separator와 Valve를 붙이는 편이 훨씬 덜 헷갈린다.

BOG 계통을 이해하고 나면 CCR 화면도 조금 다르게 보인다. Tank Pressure가 오를 때 숫자만 보는 게 아니라, 지금 Gas가 어느 길로 빠지고 있는지, 어느 장비에서 흐름이 막히거나 줄었는지를 먼저 찾게 된다.

이 글의 범위는 여기까지다. 실제 항해에서 선속, ETA, Engine Load와 Tank Pressure를 어떻게 같이 관리하는지는 BOG 계통 자체와 겹치지 않도록 별도 편에서 다루는 편이 맞다.

관련 글

외부 출처 / 팩트체크

• SIGTTO · Reduction of LNG Carrier Methane Emissions
  Cargo Tank Heat Ingress에 따른 BOG 발생, Fuel Gas 사용, 재액화·Liquid Cooling과 GCU를 포함한 LNG선 BOG 관리방식을 확인하는 데 사용했다.
• International Maritime Organization · IGC Code
  액화가스 운반선의 설계·장비 기준과 극저온 화물 운송 위험, IGC Code의 적용 범위를 확인하는 데 사용했다.
• International Maritime Organization · Resolution MSC.370(93), IGC Code amendments
  IGC Code의 개정본과 LNG Cargo Vapour를 선박 연료로 사용하는 설비의 안전요건을 확인하는 데 사용했다.
• SIGTTO · Liquefied Gas Handling Principles on Ships and in Terminals
  LNG의 Boil-off, Vapour Handling, Cargo Compressor와 Ship/Shore Vapour Return의 일반 원칙을 참고하는 데 사용했다.
• Wärtsilä · LNG Reliquefaction System
  LNG선에서 BOG를 압축·냉각해 다시 액화한 뒤 Cargo Tank로 돌려보내는 재액화 계통의 일반 구성을 확인하는 데 사용했다.

자료 확인 기준일: 2026년 07월 23일. BOG 처리 방식, Compressor 명칭, 재액화·Sub-cooling 구성, GCU 운전 조건, Fuel Gas Supply 방식은 추진방식, 조선소 설계, FGSS Maker, 선박별 운전절차에 따라 달라질 수 있다.