1. 서론
해양소음은 21세기 해양 환경 문제 중 가장 빠르게 증가하는 오염원 중 하나로,
기후변화나 미세플라스틱과 함께 국제적 환경 의제에서 점차 비중이 커지고 있다.
특히 상업 선박의 저주파 소음(10–1000 Hz) 은 고래류, 어류, 갑각류 등 청각 중심의 생물군에 광범위한 영향을 미치며,
행동 교란, 서식지 회피, 생리적 스트레스, 번식률 저하 등의 문제를 야기한다.
이로 인해 ‘저소음 선박(Quiet Ship)’ 기술 개발 은 단순한 산업적 효율 개선을 넘어
해양생태계 보전과 지속 가능한 운송을 위한 핵심 과제로 부상하고 있다.
본 글은 최신 저소음 선박 설계 기술과 음향공학의 융합적 접근을 중심으로
그 진화 방향과 국제적 대응 동향을 살펴본다.
2. 해양소음의 주요 원인과 문제점
2.1 주요 발생원
- 프로펠러 공동현상(Cavitation):
프로펠러 날개 주변에서 압력 차이로 형성된 기포가 붕괴되며 폭발음(100–1000 Hz)을 생성한다. - 기계·엔진 진동(Mechanical Noise):
추진기관, 발전기, 펌프 등에서 발생한 진동이 선체를 통해 수중으로 전달된다. - 선체 유동소음(Hydrodynamic Noise):
선체와 해수 간 난류에 의해 발생하며, 속도가 높을수록 비선형적으로 증가한다.
2.2 환경적 문제
- 고래류의 의사소통 범위 최대 80% 감소 (NOAA, 2021)
- 어류 산란율 최대 40% 감소, 군집 분포 재편
- 만성적 소음 노출로 인한 코르티솔 분비 증가, 대사율 상승
결국 해양소음은 ‘물리적 오염(physical pollution)’이자 동시에 ‘생리적 독성(physiological toxicity)’ 으로 인식되고 있다.
3. 저소음 선박 설계 기술의 진화
3.1 프로펠러 설계 혁신
- 비공동형(Non-cavitating) 프로펠러: 날개 모양을 최적화하여 기포 발생을 최소화한다.
- 대직경·저회전 프로펠러: 동일 추진력을 유지하면서 회전 속도를 줄여 공동현상 강도를 감소시킨다.
- 듀얼 프로펠러 시스템(Contra-rotating propeller): 회전 흐름을 상쇄시켜 진동 및 소음을 줄인다.
3.2 추진 및 엔진 진동 저감 기술
- 플로팅 마운트(Floating Mount): 엔진을 선체와 직접 접촉하지 않게 고무 혹은 복합소재로 부착해 진동 전달을 차단.
- 소음 흡수 패널(Acoustic Insulation Panel): 엔진룸 벽면에 다층형 흡음재를 부착하여 내부 공진을 억제.
- 전기추진·하이브리드 시스템(Electric/Hybrid Propulsion): 기계적 진동원이 줄어들어 저주파 소음 감축 효과가 큼.
3.3 선체 구조 및 재료 기술
- 소음 차단 코팅(Anti-vibration coating): 나노 복합재 기반 코팅으로 구조 전파음 감소.
- 다중층 선체(Dual-hull structure): 선체 내부에 공기층을 삽입하여 수중음 전파를 차단하는 차음 구조.
4. 음향공학적 감축 메커니즘
4.1 능동 소음 제어(Active Noise Control, ANC)
음향센서와 위상반전 스피커를 이용해 소음파를 실시간으로 상쇄시키는 기술.
AI 기반 신호예측 알고리즘을 통해 60 Hz ~ 400 Hz 대역에서 최대 10–15 dB 감소 효과가 보고됨.
4.2 수중 음향 차폐(Acoustic Shielding)
선체 외부에 미세공기 방출 장치(bubble curtain)를 설치해
소음 전달경로를 ‘공기층’으로 차단함으로써 감쇠율을 20–25% 개선.
4.3 예측기반 음향 설계(Predictive Acoustic Simulation)
수중 음향 전파모델(Parabolic Equation Model, PEM)과 CFD(Computational Fluid Dynamics) 데이터를 결합하여
선박 설계 초기 단계부터 음향특성을 시뮬레이션함으로써 선박 건조 이전 소음 저감 설계를 구현.
5. 국제 기준 및 정책 동향
5.1 IMO(International Maritime Organization)
- 2014 지침: “Guidelines for the Reduction of Underwater Noise from Commercial Shipping”
- 2023 개정안: 선박 신규 건조 시 소음 저감 장비(프로펠러·엔진 마운트 등) 설치를 권장.
- 향후 해양소음을 환경오염 카테고리(Energy + Noise) 로 분류하는 제도 논의 중.
5.2 ISO & DNV 인증 기준
- ISO 17208-1/2: 선박 수중소음 측정 표준.
- DNV Silent E/FO Class: 특정 소음기준 이하의 선박에 ‘Silent Class’ 인증 부여.
(예: SPL < 110 dB re 1 μPa@1 m, 63–500 Hz 대역)
5.3 국가별 대응
- EU: “Marine Strategy Framework Directive(MSFD)”에 소음 포함.
- 한국: 해양수산부 ‘저소음 선박기술개발사업(2024–2030)’ 추진, 국산 하이브리드 추진선 개발 중.
6. 결론 및 전망
저소음 선박 기술은 단순히 엔진을 조용하게 만드는 문제가 아니라,
해양 생태계의 청각 환경을 보전하는 공학적 복원 활동이라 할 수 있다.
향후 방향은 다음과 같다:
- AI-기반 음향 예측 설계 강화: CFD·AI 시뮬레이션으로 최적 음향 설계 자동화.
- 하이브리드·전기추진 선박 확대: 기계 진동 최소화 및 탄소감축의 동시 달성.
- 실시간 모니터링 네트워크 구축: 해상 통항 소음을 실시간 수집·피드백하는 스마트 해양관리체계.
- 정책-산업-학문 연계: 해양음향 데이터의 국제 공유 및 규제표준화.
결국 ‘조용한 선박’은 곧 지속가능한 바다의 첫걸음이다.
음향공학과 선박공학의 융합은 기술적 혁신을 넘어,
해양 생태계와 인류의 공존을 위한 과학적 약속이 되고 있다.