LNG선 정복하기 13편: 항해 중 BOG와 탱크압은 어떻게 관리할까

처음 LNG선을 탈 때는 항해 중 탱크압 관리가 단순한 숫자 조절처럼 보였다. 압력이 오르면 가스를 더 쓰고, 압력이 내려가면 덜 쓰면 되는 줄 알았다.

그런데 실제 항해에서는 그렇게 깔끔하게 떨어지지 않았다. 탱크압은 BOG 발생량, 엔진 연료가스 수요, RPM, 선속, 차터러 지시, 재액화 또는 액냉각 계통, GCU, 다음 항구 ETA와 같이 움직였다. 압력 숫자 하나만 보고 방향을 정하면 오히려 판단이 흔들렸다.

하역작업이 끝나고 바다로 나오면 화물 작업도 끝난 것처럼 보인다. 하지만 LNG선의 화물은 항해 중에도 계속 상태가 변한다. 탱크 안의 LNG에는 방열구조를 통과한 열이 조금씩 들어오고, 그 과정에서 BOG, Boil-Off Gas가 계속 생긴다.

이 글은 Laden Voyage와 Ballast Voyage를 나눠서 정리했다. Laden에서는 화물 상태와 남는 BOG 처리 여유가 먼저 보이고, Ballast에서는 Heel 보존과 다음 로딩 준비가 더 크게 들어온다.

특정 선박의 조작 절차나 Set Point를 적는 글은 아니다. 추진방식, 화물창 형식, FGSS, 재액화설비, Fuel Gas Supply System, Gas Management System 구성에 따라 실제 계통은 달라진다. 실제 운전과 비상조치는 본선 승인 절차, 회사 SMS, 선박별 매뉴얼과 터미널 지침을 우선한다.

차터러 지시와 가스 계획

LNG선 항해 중 가스 관리의 출발점은 보통 Voyage Instruction이다. 문서에는 다음 항구, ETA, 요구 속력, 연료 운용 조건, Heel 관련 요구와 Cargo 관련 주의사항이 포함될 수 있다.

일부 항차에서는 NBOG Speed라는 표현을 접하기도 한다. 다만 NBOG Speed의 계산 방식과 계약상 의미가 모든 용선계약과 선박에서 동일하다고 보면 안 된다. 실제 적용 기준은 Charter Party, Voyage Instruction, 선박 성능자료와 회사 지침을 함께 봐야 한다.

차터러 지시만 따라가면 끝나는 것도 아니다. 현재 탱크압과 변화 추세, 자연 BOG 발생 상태, 기관의 실제 연료가스 수요, 재액화 또는 액냉각 계통의 운전 가능 여부, 다음 항구 도착 전 Cooldown 계획을 같이 봐야 한다.

출항 전에는 선장, 기관장, 가스장 등 책임자 사이에서 큰 방향을 맞춰두는 편이 좋다. 이번 항차의 예상 RPM과 선속, 연료 운전 모드, 탱크압 운용 여유, 남는 BOG의 처리 방법, 자연 BOG가 부족할 때의 대응 방식을 미리 공유하는 것이다.

RPM은 선속만 정하는 숫자가 아니다. 엔진 부하가 올라가고 실제 연료가스 소비가 증가하는 운전이라면 탱크에서 빠져나가는 BOG도 늘어날 수 있다. 이 경우 다른 조건이 같다면 탱크압 상승을 줄이거나 압력을 낮추는 방향으로 작용할 수 있다.

반대로 감속으로 연료가스 소비가 줄어들었는데 BOG 발생과 유입은 계속된다면 탱크에 남는 Vapour가 늘 수 있다. 다만 실제 압력 반응은 화물 온도, Vapour Space, 조성, 재액화설비 운전과 연료 전환 상태에도 영향을 받는다. 그래서 “RPM을 올리면 압력이 내려간다”는 식으로 하나의 공식처럼 외우면 오히려 헷갈린다.

이 표를 실제 운전 절차처럼 보면 안 된다. 항해 전 머릿속에 잡아두는 큰 확인 항목에 가깝다. 어떤 항목을 어느 순서로 조작하는지는 선박별 계통과 승인 절차를 따라야 한다.

Laden Voyage 압력 관리

Laden Voyage는 LNG를 싣고 가는 항해다. 화물탱크에는 많은 양의 LNG가 있고, 외부 열 유입 때문에 BOG가 계속 발생한다. 이 BOG는 탱크압을 올릴 수 있는 Vapour이면서, 선박 설계가 허용하는 범위에서 추진기관이나 발전기의 연료로 사용할 수 있는 자원이기도 하다.

Laden Voyage에서 내가 먼저 보는 것은 BOG 발생과 전체 처리량의 균형이다. 자연적으로 생기는 BOG보다 엔진 연료, 보일러, 재액화·액냉각 계통과 GCU에서 처리하는 양이 적으면 탱크에 Vapour가 축적되는 방향으로 간다. 반대로 처리량이 더 크면 압력이 내려가는 방향으로 갈 수 있다.

이것도 이해를 위한 단순화다. 실제 탱크압은 Vapour Space의 체적, 화물 온도, 조성, 열 유입, 압력 변화에 따른 추가 기화와 작업 직후의 과도상태가 함께 만든 결과다.

그래서 현재 압력 하나만 보면 부족하다. 압력이 안정적인지, 천천히 올라가는지, 갑자기 움직이는지, 특정 운전 변경 뒤 어느 정도 시간차를 두고 반응하는지를 계속 봐야 한다.

현재 압력이 높지 않더라도 상승 속도가 빠르면 몇 시간 뒤 운전 여유가 줄어들 수 있다. 반대로 압력이 조금 높아 보여도 재액화 또는 액냉각 계통이 안정적으로 처리하고 있고, 연료가스 소비량도 충분하다면 관리 가능한 흐름일 수 있다.

실제 연료가스 소비가 증가하는 조건이라면 RPM 상승은 탱크압 상승을 완화하는 방향으로 작용할 수 있다. 그렇다고 압력을 낮추기 위해 선속을 임의로 올릴 수는 없다. 차터러 지시, ETA, 기상, 항로 안전, 연료 계획과 기관 운전 범위를 먼저 지켜야 한다.

감속 뒤 연료가스 소비가 줄면 남는 BOG가 늘 수 있다. 이때 재액화 또는 액냉각 계통이 충분한지, 압력 축적 여유가 있는지, GCU 사용까지 검토할 조건인지 본다. 어떤 수단을 먼저 사용하는지는 선박 설계와 회사 운전철학에 따라 달라진다.

Laden Voyage 시나리오

실제 항해에서는 개별 장비보다 상황의 흐름으로 생각하는 편이 이해하기 쉬웠다.

로딩 직후 탱크압이 예상보다 빠르게 오른다

로딩을 마치고 출항했는데 출항 당시에는 높지 않았던 압력이 몇 시간 뒤 빠르게 올라올 수 있다. 로딩 직후 탱크와 Vapour 상태가 아직 안정되지 않았거나, 외기와 화물 조건의 영향을 받는 상황이다.

현재 압력만 보지 않고 Vapour Temperature, Liquid Temperature, 탱크별 압력 추세, BOG Flow, 실제 Gas Consumption과 장비 상태를 같이 본다. Cargo Composition도 영향을 주지만, 메탄 함량 하나만으로 이후 압력 반응을 단정하지 않는다. 조성표, 온도, 밀도와 실제 계측 추세를 묶어서 봐야 한다.

운항 계획상 RPM과 연료가스 소비를 조정할 수 있다면 압력 상승을 완화하는 한 가지 선택지가 될 수 있다. 그러나 ETA와 차터러 조건 때문에 속력을 바꾸기 어렵다면 재액화·액냉각 계통의 처리 여유와 다른 BOG 처리 수단을 함께 보게 된다.

가스 운전 중 탱크압이 계속 떨어진다

가스 비중이 높은 연료 운전으로 항해하고 있고 엔진 부하도 유지해야 하는데, 자연 BOG만으로 연료가스 수요를 채우지 못하면 탱크압이 계속 내려갈 수 있다.

압력이 내려간다고 무조건 좋은 상황은 아니다. 탱크와 연료가스 계통의 운전 여유, Compressor 또는 Pump의 공급 조건, 기관의 연료가스 수요와 이후 감속 계획을 같이 봐야 한다.

저압 연료가스 계통에서는 Forcing Vaporizer로 LNG를 기화해 부족한 가스를 보충할 수 있다. 고압 연료가스 계통에서는 Cryogenic Pump와 Vaporizer 계통이 같은 목적을 맡을 수 있다. 장비 명칭과 압력 단계가 다르기 때문에 특정 선박의 Forcing Vaporizer 흐름을 모든 LNG선에 그대로 적용하면 안 된다.

추가 기화는 LNG를 연료로 더 사용하는 선택이다. Cargo Management, 연료 계획, 차터러 조건과 연결해서 봐야 하며 버튼 하나의 문제가 아니라 항차 전체의 가스 밸런스에 가깝다.

ETA가 늦어져 감속했더니 압력이 오른다

다음 항구 사정으로 ETA가 밀려 선속과 RPM을 낮췄다. 실제 연료가스 소비량도 줄었는데 BOG는 계속 생긴다면 탱크에 남는 Vapour가 늘어 압력이 올라가는 방향으로 움직일 수 있다.

이때는 재액화 또는 액냉각 계통이 안정적으로 처리하는지, 압력 축적 여유가 얼마나 남았는지, 장시간 대기나 추가 감속 가능성이 있는지를 함께 본다. ETA 변경은 속력만의 문제가 아니라 이후 BOG 처리계획까지 바꾸는 조건이었다.

Ballast Voyage 압력 관리

Ballast Voyage는 양하 후 화물이 거의 없는 상태로 다음 Loading Port까지 가는 항해다. Laden Voyage보다 단순해 보이지만, 내 기준에서는 다음 로딩을 준비하는 항해에 더 가까웠다.

Ballast Voyage에서는 보통 일정량의 LNG Heel을 남긴다. Heel은 탱크의 저온 상태를 유지하고 다음 로딩 전 Cooldown에 사용할 수 있는 자원이다. 그래서 탱크압 관리도 “가스를 많이 소비해 압력을 낮추자”로 끝나지 않는다. 남은 Heel, 탱크 온도, 다음 로딩 일정과 Cooldown 요구조건을 같이 봐야 한다.

화물량과 액면 상태가 달라지면 자연 BOG의 양과 탱크의 열적 반응도 Laden Voyage와 다르게 보일 수 있다. 항차가 길어질수록 Vapour Space와 탱크 구조의 온도 분포가 변할 수 있고, 남은 LNG도 Weathering의 영향을 받는다.

Ballast Voyage에서 주로 확인하는 항목은 아래와 같다.

Ballast Voyage는 화물이 적어서 편하다기보다 다음 로딩 준비를 계속 끌고 가는 항해였다. Heel을 과도하게 소비하면 Cooldown 여유가 줄고, 탱크를 필요 이상으로 따뜻하게 만들면 도착 전 준비 부담이 커질 수 있다.

Ballast Voyage 시나리오

Ballast Voyage에서도 차터러 지시, 연료가스 수요와 다음 로딩 준비가 겹치면 생각보다 판단할 것이 많다.

압력은 높은데 저속 운항 조건이 잡혔다

양하를 마치고 출항했는데 탱크압은 생각보다 높은 편이다. 그런데 Voyage Instruction이나 항해 일정상 속력을 크게 올릴 수 없다. RPM과 연료가스 소비를 늘리는 방식만으로 압력을 관리하기 어려운 상황이다.

이때는 재액화 또는 액냉각 계통의 운전 가능 여부, 압력 축적 여유와 GCU 사용 조건을 보게 된다. 감속이나 정속 운항이 예상되는 구간에 들어가기 전에는 이후 Gas Consumption 감소까지 고려해 압력 여유를 확인하는 편이 낫다.

Ballast Voyage라고 재액화설비가 필요 없는 것은 아니다. 반대로 재액화장치가 있다고 언제나 먼저 운전하는 것도 아니다. 장비 효율, Heel 상태, 발전 부하, 운항 일정과 회사 운전 기준을 함께 봐야 한다.

Heel을 남겨야 하는데 연료가스가 부족하다

다음 Loading Port까지 항해가 남아 있고 도착 전 Cooldown도 해야 한다. 그런데 자연 BOG가 기관의 연료가스 수요보다 부족하다면 추가 기화 계통이나 액체연료 전환을 검토할 수 있다.

추가 기화를 많이 사용하면 Heel이 줄어든다. Heel은 다음 화물작업과 연결된 자원이기 때문에 현재 연료가스 수요만 보고 계속 소비할 수는 없다. 남은 거리, 도착 일정, 탱크 온도, 예상 Cooldown 소요량과 연료 계획을 같이 봐야 한다.

내가 처음 헷갈렸던 것도 이 부분이다. “지금 가스가 부족하다”는 기관 운전 문제와 “다음 로딩을 위해 Heel을 남겨야 한다”는 화물관리 문제가 서로 충돌할 수 있었다. 그래서 출항 초기에 책임자 사이에서 운전 방향과 최소 Heel 계획을 맞춰두는 편이 낫다.

긴 Ballast Voyage 뒤 Cooldown을 준비한다

Ballast Voyage가 길어지면 탱크의 온도 분포가 출항 당시와 달라질 수 있다. 다음 Loading Port에 도착하기 전에는 선박과 터미널이 요구하는 탱크 온도와 Cooldown 조건을 확인해야 한다.

남은 Heel과 Spray 운용 가능 상태, Cooldown 중 예상되는 BOG와 탱크압 변화를 같이 본다. 도착 직전에 급하게 시작하면 필요한 시간과 Heel 여유가 부족해질 수 있으므로 Voyage Instruction과 ETA가 바뀔 때마다 계획도 다시 잡아야 한다.

Ballast Voyage는 화물이 거의 없으니 단순한 항해가 아니다. 탱크압, Heel, 탱크 온도와 Cooldown 시작 시점이 다음 로딩까지 이어진다.

재액화·추가 기화·GCU

BOG 관리를 이해하려면 남는 가스를 처리하는 계통과 부족한 연료가스를 보충하는 계통을 나눠 보는 편이 쉽다.

재액화설비는 BOG를 다시 액체 상태로 돌려보내는 계통이다. 액냉각이나 Sub-Cooling 계통은 LNG의 온도를 낮춰 이후 BOG 발생과 압력 상승 경향을 줄이는 방향으로 작동할 수 있다. A-PRS 같은 부분 재액화설비도 선박 설계에 따라 BOG 일부를 처리한다.

이 장비들은 모두 압력 관리에 도움을 줄 수 있지만 세부 작동원리는 같지 않다. 재액화, 재응축, Liquid Sub-Cooling을 하나의 장비처럼 섞어 설명하면 실제 계통을 볼 때 더 헷갈릴 수 있다.

Forcing Vaporizer는 저압 연료가스 계통에서 LNG를 기화해 추가 Fuel Gas를 만드는 장비다. 고압 연료가스 계통에서는 Cryogenic Pump와 Vaporizer가 유사한 공급 목적을 맡을 수 있다. 출발점은 탱크압 숫자 자체보다 자연 BOG 공급과 연료가스 수요 사이의 부족분이다.

GCU는 남는 가스를 연소해 처리하는 장비다. 추진기관이나 발전기에서 연료로 사용하거나 재액화하는 방법만으로 Vapour를 처리하기 어려울 때 검토한다. 일반적으로는 유효한 연료 사용이나 재액화보다 후순위이며, 비상 벤팅이나 압력방출장치 작동을 피하기 위한 처리 수단으로 사용될 수 있다.

탱크압이 올라갈 때는 “남는 Vapour를 어떤 승인된 방법으로 처리할 수 있는가”를 본다. 연료로 사용할지, 재액화하거나 액을 냉각할지, 압력 축적 여유를 사용할지, 최종적으로 GCU가 필요한지를 판단하는 흐름이다.

반대로 연료가스가 부족하고 압력이 내려가는 방향이라면 자연 BOG 외에 어떤 공급 방법을 사용할 수 있는지 본다. 저압 계통의 Forcing Vaporizer, 고압 계통의 Pump와 Vaporizer, 액체연료 전환 등 선택지는 선박마다 다르다.

압력과 함께 보는 값

탱크압 관리는 숫자 하나를 맞추는 일이 아니다. 현재 압력, 압력 변화 속도, Vapour Temperature, Liquid Temperature, Cargo Composition, Vapour Space와 Saturated Vapour Pressure를 같이 봐야 한다.

같은 탱크압이라도 상황은 달라질 수 있다. 안정적으로 유지되는 상태인지, 천천히 올라가는 중인지, 운전 변경 뒤 갑자기 움직이는지에 따라 대응 여유가 달라진다. 로딩 직후, 외기 온도가 높은 지역에서 출항한 뒤, 장시간 감속이나 대기가 예상될 때는 추세를 더 신경 쓰게 된다.

처음에는 Cargo Composition에서 메탄 비율만 보면 압력 반응을 어느 정도 예상할 수 있다고 생각했다. 실제로는 그렇게 단순하지 않았다. 질소와 중질 탄화수소를 포함한 전체 조성, 화물 온도, Weathering, 탱크별 상태와 실제 계측 추세를 같이 봐야 판단이 조금씩 맞아갔다.

내 기준에서는 항해 중 가스 관리를 탱크압 조절 작업으로만 보면 계속 설명이 끊겼다. 차터러 지시, 항해 일정, 기관 부하, BOG 처리계통과 다음 화물작업까지 한 항차의 흐름으로 놓고 보니 Laden Voyage와 Ballast Voyage의 차이가 조금 더 선명해졌다.

Laden Voyage에서는 화물 상태와 남는 BOG의 처리 여유를 자주 보게 되고, Ballast Voyage에서는 Heel 보존, 연료가스 공급과 다음 Cooldown 계획이 더 민감하게 연결된다. 어느 쪽이든 현재 압력 하나보다 앞으로 움직일 방향과 사용할 수 있는 운전 여유를 먼저 보는 편이 낫다.

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외부 출처 / 팩트체크

• International Maritime Organization · IGC Code
  액화가스 운반선의 안전한 해상 운송을 위한 설계·구조·장비 기준과 적용 범위를 확인하는 데 사용했다.
• SIGTTO · Reduction of LNG Carrier Methane Emissions
  LNG 운반선의 메탄 배출 저감 관점에서 voyage planning, cargo management, BOG 관리와 장비 설계·운용 고려사항을 확인하는 데 사용했다.
• SIGTTO · Reduction of LNG Carrier Methane Emissions PDF
  BOG 처리, 연료 사용, 재액화·액냉각·GCU 같은 항해 중 가스 관리 개념의 공개 기준을 확인하는 데 사용했다.
• SIGTTO · Guidance for the Prevention of Rollover in LNG Ships
  LNG 성층화, Weathering, 조성 변화와 급격한 Vapour 발생 위험을 설명할 때 참고했다.
• SIGTTO · Guidance for the Prevention of Rollover in LNG Ships PDF
  화물 조성, 밀도 차이, 열적 상태와 Rollover 예방 관점을 확인하는 데 사용했다.

자료 확인 기준일: 2026년 07월 23일