LNG선 정복하기 8편: Certificate of Quality, LNG 조성표를 대충 보면 안 되는 이유

처음 Certificate of Quality를 받았을 때는 Methane 숫자만 봤다.

메탄이 몇 mol%인지 보고 “이번 카고는 메탄이 높네” 정도로 생각한 뒤 서류철에 넣어뒀다. CoQ를 카고 서류 중 하나로만 봤고, 실제 CCR 당직과 크게 연결하지 못했다.

몇 항차를 지나면서 보는 순서가 달라졌다. Methane 옆의 Nitrogen과 C2+, Density의 기준온도, Gross Calorific Value의 단위, Preliminary인지 Final인지부터 확인하게 됐다. 기존 Heel이 남아 있으면 새 카고와 Density를 같은 기준으로 비교했다.

그렇다고 조성표만 보고 이번 항차의 탱크압이나 BOG를 미리 단정할 수 있는 것은 아니었다. 실제 압력은 Cargo Temperature, Heat Ingress, Gas Consumption, Compressor와 재액화설비 운전까지 같이 만든다. 다만 조성표를 미리 읽어두면 출항 후 CCR에서 보이는 변화가 왜 평소와 다른지 생각할 출발점은 생겼다.

배에서는 보통 Certificate of Quality, Quality Certificate 또는 CoQ라고 부른다. 터미널과 계약서에 따라 Certificate of Analysis라는 이름을 쓰기도 한다. 이 글에서는 편의상 CoQ로 통일했다.

주의: 이 글은 특정 터미널의 CoQ 양식, 실제 카고 성상, 본선 계산값이나 Engine Maker Limit를 공개하는 글이 아니다. 실제 Cargo Quality 확인, Rollover Assessment, Heel Management와 Fuel Gas 운전은 본선 승인 절차, 회사 SMS, Cargo Manual, Engine Maker Limitation과 터미널 자료를 우선한다.

CoQ를 받으면 먼저 보는 곳

CoQ를 받으면 성분표부터 내려다보기 쉽다. 나도 그랬다. 그런데 숫자를 비교하기 전에 문서 위쪽의 조건부터 보는 편이 낫다.

• Loading Terminal과 Cargo Source
• Sampling Date와 분석 기간
• Preliminary, Typical 또는 Final Certificate인지
• 성분 단위가 mol%, vol% 또는 mass% 중 무엇인지
• Density와 Heating Value의 기준온도·압력
• Gross인지 Net인지, Mass Basis인지 Volume Basis인지

이 조건이 다르면 숫자가 비슷해 보여도 바로 비교하기 어렵다. 특히 Density와 Heating Value는 옆에 붙은 단위와 Reference Condition을 같이 봐야 한다.

터미널에 따라 입항 전에 Typical Composition이나 Preliminary Quality를 보내고, Loading Completion 뒤 Final CoQ를 발행하기도 한다. 입항 전에 받은 값과 Final 값이 완전히 같다고 전제하면 안 된다.

SDS와 CoQ는 보는 목적이 다르다

SDS는 LNG의 인화성, 극저온 접촉, 산소결핍, 누출 대응, PPE와 응급조치를 확인하는 안전자료다.

CoQ는 이번에 선적한 카고의 조성과 계산된 품질값을 보여준다. Methane, Nitrogen, Ethane, Propane 같은 성분과 Density, Calorific Value 등이 들어간다.

Quantity Certificate도 따로 구분해야 한다. CoQ가 카고의 성상이라면 Quantity Certificate는 CTMS 결과를 바탕으로 인수인계한 부피, 질량 또는 에너지를 정리한 서류에 가깝다.

Methane보다 조성 전체 보기

CoQ에서 가장 큰 숫자는 보통 Methane이다. 그래서 Methane만 보고 Lean Cargo인지 Rich Cargo인지 말하기 쉽다.

배에서 대략적인 성격을 잡을 때는 그런 표현을 쓰기도 한다. 그래도 Methane 한 항목만으로 결론을 내리면 빠지는 부분이 있다. Nitrogen과 C2+, Density, Temperature를 같이 봐야 한다.

Nitrogen

Nitrogen은 타는 성분이 아니다. 같은 부피 기준에서 Nitrogen 비율이 높아지면 일반적으로 Calorific Value를 낮추는 쪽으로 작용한다.

또 Nitrogen은 Methane과 C2+보다 휘발성이 높아 BOG 성상에도 영향을 준다. Loading 직후와 항해가 진행된 뒤의 Vapour Composition이 액체 CoQ와 계속 같다고 보면 안 되는 이유다.

Ethane, Propane, Butane과 C5+

Ethane, Propane, Butane 같은 성분은 배에서 흔히 C2+, Heavy Component 또는 Higher Hydrocarbon으로 묶어 말한다.

C2+가 상대적으로 많으면 보통 Density와 Calorific Value가 높아지는 방향으로 간다. 반대로 Methane 비율이 높고 C2+가 적으면 Lean하다고 표현하는 경우가 많다.

이 표현은 어디까지나 상대적인 말이다. Methane 몇 퍼센트 이상이면 무조건 Lean, 몇 퍼센트 이하면 무조건 Rich라는 공통 경계가 있는 것은 아니다.

Liquid Composition과 BOG Composition은 같지 않다

CoQ에 적힌 값은 Loading Terminal에서 분석한 Liquid Cargo의 조성인 경우가 많다. 항해 중 엔진이나 발전기로 보내는 Fuel Gas가 항상 그 조성과 같지는 않다.

Nitrogen과 Methane처럼 상대적으로 휘발성이 높은 성분이 먼저 Vapour 쪽으로 나오고, 무거운 성분은 Liquid에 더 남는다. 항해가 진행되면 Liquid와 BOG의 조성이 조금씩 달라지는 Weathering도 생각해야 한다.

그래서 CoQ만 보고 “엔진으로 들어가는 가스도 이 조성이다”라고 보면 애매하다. 실제 Fuel Gas Condition은 BOG 발생 위치, Forcing 여부, Compressor, Heater, Mist Separator와 FGSS 구성까지 영향을 받는다.

Density와 Heel 비교

기존 Heel이 남아 있는 상태에서 다른 카고를 싣는다면 Density는 그냥 계산용 숫자로 넘기기 어렵다.

다만 CoQ에 적힌 Density 두 개를 그대로 놓고 크기만 비교하면 틀릴 수 있다. LNG Density는 Composition뿐 아니라 Temperature에도 영향을 받는다. Heel과 Incoming Cargo를 비교할 때는 가능한 한 같은 온도 또는 같은 계산 기준으로 맞춰야 한다.

예를 들어 새 카고의 Density가 더 높게 적혀 있어도 그 값이 어느 온도에서 계산됐는지 확인하지 않으면 실제 Tank 안에서의 Density 관계를 바로 알기 어렵다.

Rollover는 Density 숫자 하나로 판단하지 않는다

서로 다른 Density와 Composition을 가진 LNG가 한 Tank 안에서 충분히 섞이지 않으면 Stratification이 생길 수 있다. 두 층이 시간이 지나 Density가 가까워지고 갑자기 섞이면서 BOG가 급증하는 현상이 Rollover다.

LNG선에서는 Tank가 계속 움직이고 Loading 과정에서 Mixing도 일어나기 때문에 육상 저장탱크보다 위험이 낮다고 보는 편이다. 그래도 Heel이 크고 Incoming Cargo와 성상이 많이 다르다면 그냥 넘길 내용은 아니다.

확인할 것은 Density 차이만이 아니다. Heel Quantity, Heel Composition과 Temperature, Incoming Cargo Condition, Top·Bottom Filling Arrangement, Loading Rate와 본선의 Rollover Assessment 절차를 함께 본다.

예전에는 Incoming Cargo Density가 Heel보다 높으면 위험하다고 한 줄로 외웠다. 이건 좀 부족했다. 어느 층이 위로 가는지보다 두 카고가 실제로 섞일지, 안정된 Layer를 만들 가능성이 있는지를 전체 조건으로 봐야 했다.

Heating Value와 Fuel Gas 성상

CoQ에는 Gross Calorific Value, Net Calorific Value, Wobbe Index 같은 값이 표시될 수 있다. Methane Number는 CoQ에 직접 적히기도 하지만, Composition을 넣어 별도로 계산하는 경우도 있다.

Gross와 Net을 먼저 구분한다

Gross Calorific Value는 연소 후 생긴 수증기가 응축할 때의 열까지 포함하고, Net Calorific Value는 그 열을 제외한다. 같은 카고라도 Gross와 Net 값은 다르다.

단위도 MJ/kg, MJ/Nm³, MMBtu 등 여러 방식이 나온다. 그래서 숫자 크기만 보고 전 항차 카고와 비교하면 안 된다.

Gas Only 운항 중 소비량을 비교할 때도 마찬가지다. Engine Load, Shaft Power, 발전기 부하, 측정 단위와 Calorific Value가 다르면 Flow 숫자만으로 연비가 좋아졌거나 나빠졌다고 말하기 어렵다.

Wobbe Index

Wobbe Index는 가스의 Calorific Value와 Relative Density를 함께 반영해, 같은 압력 조건에서 연소장치에 공급되는 열량 특성을 비교하는 값이다.

버너나 일부 가스설비에서 Fuel Gas Interchangeability를 볼 때 쓰인다. 숫자가 비슷하면 같은 조건에서 비슷한 Heat Input을 낼 가능성이 있다는 의미에 가깝다.

Methane Number

Methane Number는 가스연료의 Knock Resistance를 나타내는 지표다. Methane 비율이 높다고 무조건 같은 Methane Number가 나오는 것은 아니고, Ethane·Propane·Butane 같은 성분까지 포함해 계산한다.

여기서 선박의 엔진 타입을 같이 봐야 한다. Methane Number는 Premixed 방식의 저압 가스엔진에서 노킹과 출력제한을 판단할 때 특히 민감하게 사용된다.

고압 가스를 Diesel Cycle로 분사하는 엔진은 같은 방식으로 영향을 받지 않을 수 있다. 모든 LNG선이 낮은 Methane Number에서 똑같이 Derating된다고 쓰면 맞지 않는다. 본선 Engine Maker의 Fuel Gas Specification과 Limitation이 우선이다.

항해사가 엔진 노킹 계산까지 직접 할 일은 많지 않다. 그래도 Cargo Composition이 기관부의 Gas Mode 운전과 분리된 내용은 아니라는 정도는 알고 있어야 서로 말이 통한다.

CTMS와 Cargo Figure

CoQ의 Quality 값은 CTMS에서 나온 Volume과 결합해 최종 Cargo Figure를 만드는 데 사용된다.

본선 CTS에서는 보통 Tank Level, 평균 Liquid Temperature, Vapour Temperature와 Pressure를 잡는다. 여기에 Tank Calibration Table, Trim·List Correction 등을 적용해 LNG Volume을 계산한다.

그다음 Composition으로 계산한 Density와 Calorific Value를 이용해 Mass와 Energy를 구한다. 실제 계약 계산에서는 Displaced Gas와 기타 보정항목이 들어갈 수 있다.

그래서 같은 Level Difference라도 Cargo Composition과 Temperature가 다르면 같은 Energy가 나오지 않는다. LNG 거래에서 Quantity와 Quality를 따로 떼어 보기 어려운 이유다.

Ship Figure와 Shore Figure가 다를 때

Ship과 Shore의 Figure가 다르면 바로 어느 한쪽이 틀렸다고 보기보다 계산조건부터 맞춰본다.

• Initial·Final Gauging Time과 Tank 안정 상태
• Level, Temperature와 Trim·List 입력값
• 사용한 Composition이 Preliminary인지 Final인지
• Density 계산식과 Reference Temperature
• GCV·NCV와 Energy Reference Condition
• Vapour와 Line Content 처리기준

내가 처음 Cargo Figure를 볼 때는 CTMS에서 출력된 최종 숫자만 봤다. 나중에는 그 숫자가 Level, Temperature, Composition과 여러 Correction을 거쳐 나온 결과라는 걸 알고 나니 중간값을 먼저 확인하게 됐다.

Quantity Difference가 생겼을 때도 최종 합계만 반복해서 계산하기보다 어느 입력값부터 차이가 났는지 찾는 편이 빨랐다.

CCR에서 조성표 연결하기

CoQ는 출항 전에 한 번 보고 끝낼 서류는 아니었다. 그렇다고 조성표만 들고 탱크압을 예측하는 것도 무리였다.

내 기준에서는 CoQ를 이번 카고의 출발조건으로 두고, 실제 CCR Trend가 어떻게 나오는지 비교하는 방식이 가장 현실적이었다.

탱크 압력

Composition은 Saturation Condition과 연결되지만 탱크압을 혼자 결정하지 않는다. Cargo Temperature, Tank Vapour Temperature, Heat Ingress, Gas Demand와 BOG 처리설비 운전이 같이 작용한다.

그래서 “Methane이 높아서 압력이 오른다”처럼 한 가지 성분으로 설명하지 않는다. 직전 당직의 Gas Consumption, Compressor Load, 재액화설비 상태와 Tank Temperature Trend를 같이 본다.

BOG와 Gas Consumption

가스 유량 숫자도 단위를 먼저 본다. kg/h인지 Nm³/h인지, NBOG인지 Forced BOG가 섞였는지, Engine Load와 발전기 부하가 같은지 확인해야 전 항차와 비교할 수 있다.

Heating Value가 다르면 같은 출력을 만드는 데 필요한 Gas Flow도 달라질 수 있다. 그렇다고 CoQ만 보고 정확한 소비량을 예상할 수는 없다. 실제 Fuel Gas Composition과 장비 효율이 같이 들어간다.

Heel과 다음 Loading

양하 후 Heel을 남긴다면 이번 CoQ가 다음 Loading 때 다시 쓰인다. 다만 남은 Heel은 항해 중 Weathering을 거쳤으므로 Loading Port에서 받았던 원래 CoQ와 완전히 같은 Composition이라고 보면 안 된다.

다음 카고와 비교할 때는 가능한 최신 Heel Condition과 본선 계산자료를 사용한다. CoQ 원본은 출발점이고, 현재 Tank 안의 상태는 별도로 봐야 한다.

조성표를 오래 들여다본다고 카고 운용이 저절로 보이는 것은 아니다. 그래도 이번 카고가 어디에서 왔고, 무엇이 많이 들어 있고, Density와 Energy가 어느 정도인지 알고 당직에 들어가면 CCR 숫자를 보는 질문이 달라진다.

예전에는 “압력이 왜 이렇지?”에서 멈췄다면 지금은 Cargo Temperature, Nitrogen과 C2+, Gas Demand, Compressor와 재액화설비 상태를 순서대로 떠올리게 된다. 조성표의 역할은 답을 바로 주는 것보다 확인할 방향을 잡아주는 쪽에 가까웠다.

같이 보면 좋은 글

외부 출처 / 팩트체크

• GIIGNL·LNG Custody Transfer Handbook 6th Edition
  LNG Custody Transfer에서 Tank Gauging, Composition, Density, Calorific Value와 Energy 계산에 적용되는 일반 기준을 확인하는 범위에 적용했다.
• SIGTTO·Guidance for the Prevention of Rollover in LNG Ships
  Heel과 Incoming Cargo의 Density·Composition 차이, Stratification과 선박 Rollover 위험평가 범위를 확인하는 데 참고했다.
• SIGTTO·Liquefied Gas Handling Principles on Ships and in Terminals, 4th Edition
  LNG 조성, 물성, Vapour-Liquid 관계와 선박 카고 작업의 일반 원칙을 확인하는 데 참고했다.
• Everllence·Methane Number and Wobbe Index Calculator
  천연가스 Composition에 따른 Methane Number와 Wobbe Index의 용도, 그리고 구체적인 적용에는 별도 검토가 필요하다는 범위에 적용했다.
• Wärtsilä·Methane Number Calculator
  Methane Number가 Dual Fuel Engine의 가스 적합성을 판단하는 참고값이며 실제 적용에는 엔진별 평가가 필요하다는 범위를 확인하는 데 참고했다.

자료 확인 기준일: 2026년 07월 23일