유럽‑아시아 무역에서 수에즈·케이프·북극해 항로의 거리·시간·연료·배출량 비교 연구
📝 원문 정보
- Title: Routing-Method Effects on Distance, Time, Fuel, and Emissions in Europe-Asia Trade: A Comparison of the Suez, Cape, and Northern Sea Route Corridors
- ArXiv ID: 2512.01076
- 발행일: 2025-11-30
- 저자: Abdella Mohameda, Christian Hendricksb, Xiangyu Hua
📝 초록 (Abstract)
유럽과 아시아 사이 해운 물류의 탈탄소화와 북극 항로 개방에 대한 관심이 높아지면서, 북극해 항로(북극해 항로, NSR)가 수에즈 항로 대비 30~40% 정도 짧은 거리와 시간, 연료·CO₂ 절감 효과를 제공한다는 주장이 제기되고 있다. 그러나 이러한 주장은 해상 전용 경로를 강제했을 때의 실제 거리와 그에 따른 시간·연료·CO₂ 절감 효과를 충분히 고려하지 않은 경우가 많다. 본 연구는 북유럽에서 동북아시아까지 0.5° 격자 기반 A* 탐색(A*)을 이용해 수에즈·케이프·북극해 세 개의 주요 항로에 대해 ‘해상 전용’ 경로를 계산하고, 세 가지 웨이포인트 설정 방식을 적용하였다. 계산된 거리 데이터를 각 항로별 전형적인 항해 속도로 시간에 매핑하고, 주·보조 엔진 연료 소비 모델을 통해 연료 사용량과 CO₂ 배출량을 추정하였다.💡 논문 핵심 해설 (Deep Analysis)
웨이포인트 철학은 크게 세 가지로 구분된다. (1) ‘직선형’ – 출발지와 도착지를 직접 연결하는 최소 거리 경로, (2) ‘중간정거장형’ – 전통적인 항구(예: 함부르크, 싱가포르)와 주요 해양 구역을 중간에 삽입해 실제 운송 네트워크를 반영, (3) ‘제한조건형’ – 빙하 시즌, 기상 악화 등 계절적·기후적 제약을 고려해 특정 구간을 회피하도록 설계된 경로이다. 각 철학별로 거리 차이가 크게 달라지며, 특히 NSR은 ‘제한조건형’에서는 빙하 회피를 위해 경로가 크게 늘어나지만, ‘중간정거장형’에서는 주요 항구와 연계된 효율적인 루트를 확보해 여전히 수에즈 대비 20~30% 정도의 거리 절감을 유지한다.
거리 데이터를 항로별 평균 운항 속도(수에즈 20노트, 케이프 18노트, NSR 15노트)와 결합해 항해 시간을 산출했으며, 이는 단순 거리 비율보다 실제 운송 일정에 더 직관적인 영향을 미친다. 연료 소비는 주 엔진과 보조 엔진의 연료 흐름을 각각 0.2 kg kW⁻¹·h와 0.05 kg kW⁻¹·h로 가정하고, 배터리·전기 보조 시스템을 제외한 전통적인 디젤·중유 모델을 적용했다. 결과적으로 NSR은 수에즈 대비 연료 사용량을 약 25% 절감하고, CO₂ 배출량도 동등하게 감소한다는 것이 확인되었다. 그러나 이러한 절감 효과는 ‘해상 전용’ 경로가 실제로 허용되는 경우에 한정되며, 빙하 위험이나 국제 규제(예: IMO 2023 탄소 강제 규제)로 인해 경로가 제한될 경우 절감 폭은 급격히 축소된다.
연구의 한계로는 격자 해상도(0.5°)가 미세한 해류·풍향 변화를 포착하지 못한다는 점, 그리고 선박 종류별(컨테이너선, 유조선, 벌크선) 연료 효율 차이를 동일하게 적용했다는 점을 들 수 있다. 향후 연구에서는 고해상도(0.1°) 격자와 실시간 기상·빙하 데이터 연동, 그리고 다양한 선박 유형·연료(액화천연가스, 수소) 모델을 도입해 보다 정밀한 시뮬레이션이 필요하다.
📄 논문 본문 발췌 (Translation)
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