선박은 해양을 항해하면서 끊임없이 다양한 해양 생물에 노출됩니다. 이로 인해 발생하는 생물 부착은 선체 표면에 저항을 일으켜 연료 효율성을 저하시킬 뿐만 아니라, 구조물의 부식을 유발하며 유지비용을 증가시킵니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 선박 외부에는 ‘방오 코팅제’가 필수적으로 도포되며, 이는 조선업계에서 오랜 시간 연구되고 개선되어 온 기술입니다. 최근 들어 환경오염에 대한 경각심이 높아지면서, 기존의 화학 기반 코팅제에 대한 비판이 제기되고 있으며, 이에 대한 대안으로 ‘해양성 미생물 기반 코팅제’가 조명을 받고 있습니다. 기존의 코팅제의 원리와 한계에 대해서 알아보고 해양 미생물을 활용한 친환경 코팅제의 특징을 비교해 보겠습니다. 그리고 해양성 미생물 기반 코팅제가 조선업계에 미치는 영향과 향후 발전 가능성까지 자세히 알아보도록 하겠습니다.
기존 코팅제의 원리와 한계
기존의 선박 코팅제는 대부분 유기주석화합물(TBT), 구리산화물(Cu₂O), 실리콘계 고분자 등을 기반으로 구성되어 왔습니다. 이들 물질은 해양 생물의 성장과 부착을 억제하는 독성 작용을 통해 방오 효과를 발휘합니다. 특히 20세기 중반부터 널리 사용된 TBT 기반 도료는 높은 효과로 인해 선박, 어선, 부표 등 다양한 해양 구조물에 적용되어 왔습니다.
하지만 TBT는 심각한 환경 독성을 유발하며, 해양 무척추동물의 기형, 생식 이상, 어류 축적 등의 문제로 인해 현재는 국제해사기구(IMO)의 협약에 따라 2008년부터 전면 금지되었습니다. 그 대체제로 구리계 도료가 등장했지만, 이 역시 비표적 생물에 대한 독성과 바이오필름 형성 억제의 한계, 반복 도장에 따른 경제적 부담 등 다양한 문제를 안고 있습니다.
또한 기존 코팅제는 일정 시간이 지나면 표면이 마모되고 효과가 떨어져 주기적인 도장 및 유지보수가 필수적입니다. 이러한 점은 조선소 운영에 있어 공정 지연과 인건비 상승으로 이어지며, 장기적으로는 효율성과 생산성에 부정적인 영향을 줍니다.
해양성 미생물 기반 코팅제의 기술적 특징
해양성 미생물 기반 코팅제는 최근 바이오기술과 해양생명공학의 발전에 따라 부상하고 있는 새로운 대안입니다. 이 기술은 해양에서 서식하는 미생물의 자연적인 항부착 능력을 활용하거나, 이들이 생산하는 천연물질을 기반으로 한 코팅재를 제조하는 것을 말합니다.
대표적인 생물학적 물질로는 다음과 같은 것이 있습니다:
- 바이오폴리머: 미생물이 분비하는 생체 고분자 물질로, 표면에 얇은 보호막을 형성하여 생물 부착을 방지
- 계면활성제(biosurfactant): 표면장력을 조절하여 세균, 조류 등이 부착하기 어렵게 만듦
- 항균 펩타이드: 특정 해양 미생물이 생성하는 펩타이드로, 초기 생물막 형성을 억제
특히 흥미로운 사례로는 남극 해역에서 분리된 심해 세균이 있습니다. 이 균주는 극저온 환경에서 서식하며 강한 항부착 활성을 보유하고 있어, 극한 환경에서도 코팅 효과를 발휘하는 물질 개발에 활용되고 있습니다.
이러한 미생물 기반 코팅제는 화학물질을 사용하지 않아 해양생태계에 안전하고, 자연적으로 분해되며, 일부는 자가복원 능력까지 연구되고 있어 차세대 기능성 코팅 소재로 평가받고 있습니다. 또한, 나노기술 및 바이오캡슐화 기술이 접목되면서 그 안정성과 도막 지속성도 크게 향상되고 있습니다.
현재 일부 기업은 상용화를 위한 시제품 출시에 성공했으며, 유럽, 일본, 한국 등 주요 조선기술 강국에서는 해당 기술에 대한 정부 연구과제를 활발히 추진하고 있습니다.
기술 비교: 효과, 비용, 환경 영향
▶ 방오 효과
기존 코팅제는 즉각적이고 강력한 생물 제거 효과가 있지만, 특정 환경에서는 내성이 생긴 해양 생물이 존재할 수 있으며, 고온·고염분 환경에서 성능이 저하되기도 합니다. 반면, 미생물 기반 코팅제는 표면의 물리적·화학적 특성을 변화시켜 생물 부착 자체를 어렵게 만들어, 보다 지속적이고 비독성적인 방식으로 효과를 발휘합니다. 연구에 따르면 일부 바이오계 코팅제는 최대 120일 이상 방오 성능을 유지하며, 반복 세척 없이도 유지력이 우수합니다.
▶ 제조 및 운용 비용
기존 코팅제는 대량 생산과 가격 경쟁력이 확보된 상태이며, 비교적 저렴하게 조달할 수 있습니다. 그러나 도장 주기, 표면 처리 공정, 폐기물 처리 비용을 고려하면 전체 라이프사이클 비용이 높아지는 경향이 있습니다. 미생물 기반 제품은 초기 개발비 및 원료 추출 비용이 높지만, 정비 주기 연장과 규제 대응 비용 절감 등을 감안하면 중장기적으로는 더 합리적인 대안이 될 수 있습니다.
▶ 환경 영향
가장 큰 차별점은 환경성입니다. 기존 화학 코팅제는 해양 생물, 수질, 인간 건강에 모두 잠재적인 위험이 있으며, 폐기물 처리 비용 또한 만만치 않습니다. 반면 미생물 유래 코팅제는 해양 생태계를 보호하면서도 기능성까지 갖추고 있어 지속 가능한 조선산업을 위한 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 미생물 기반 제품은 무독성, 생분해성, 생태 친화성 등 다양한 장점을 갖추고 있어 조선업계의 ESG 경영 전략에도 부합합니다.
기존 코팅제와 해양성 미생물 기반 코팅제는 각각의 장단점이 명확하게 존재합니다. 전자는 기술 성숙도와 경제성이 강점이지만, 환경 규제와 유지 비용에 대한 부담이 큽니다. 반면 미생물 기반 코팅제는 친환경성과 생분해성을 통해 조선 산업의 지속 가능성을 높일 수 있는 대안으로 부상하고 있습니다. 향후 연구와 상용화가 확대된다면 조선업계에 새로운 전환점을 제공할 수 있을 것입니다. 앞으로는 각 코팅제의 장점과 단점을 잘 생각하여 선박의 용도에 맞게 꼭 필요한 코팅제를 선택하여 경쟁력을 높이면 좋겠습니다. 기술 변화에 민감하게 반응하고, 장기적인 산업 경쟁력을 확보하기 위해, 친환경 코팅 기술에 대한 관심과 투자가 필요한 시점입니다.