[창간기획] 가스산업, R&D 미래는 밝다

주요 연구성과 세션 운영·포스터 및 모형 전시
장관상 구성자 氏, 사장상 이성민·서흥석 氏

한국가스공사 연구개발원(원장 양영명)은 3일 그동안의 연구성과를 바탕으로 우수 연구성과를 알리고 미래에 대비하는 지속가능한 성장을 모색하기 위해 한국가스공사 본사 1층 국제회의장에서 ‘KOGAS R&D 포럼 2013’을 개최, 600여 명의 대내외 관계자들이 참석해 높은 관심을 반영했다.

이날 정승일 산업통상자원부 에너지산업정책관을 비롯해 박순규 전력연구원 원장과 역대 연구개발원 원장이 총 동원되는 등 국내외 에너지 전문가 및 관계자 600여 명이 참석해 자리를 빛냈다.

특히 1층 국제회의장에서는 △LNG 벙커링 기술개발 △In-Line Inspection tool 개발 △천연가스 신액화공정개발 △셰일가스 자원평가 기술개발 △KOGAS GTL 플랜트 기술개발 등 우수연구성과가 발표돼 관련 기업들과 함께 연구성과를 공유했다는 평가다.

또한 본사 로비에서는 연구분야별 주요 연구성과 세션이 운영되고 우수 연구성과 포스터 및 모형이 전시됐으며 연구개발 동영상도 상영되는 등 그동안의 연구성과물이 2주에 걸쳐 전시됨으로써 직원들의 참여를 적극 유도하고 참관객들의 관심을 끌어냈다.

이어 정승일 산업통상자원부 에너지산업정책관은 축사를 통해 “가스공사 연구개발원은 그동안 천연가스 가치사슬 전반에 걸쳐 기술개발에 노력해 왔고 LNG 기술, 천연가스 배관 기술 등 뛰어난 성과를 거뒀다”며 “향후 KOGAS R&D 포럼이 가스공사를 넘어 산·학·연과 대·중·소기업 간 기술개발 교류의 장이 되고 우리나라 가스산업 발전을 위한 논의의 장으로 발전해 나갈 것을 기대한다”고 밝혔다.

전시회에서는 △신에너지 △설비 △LNG △자원 △DME 분야 등 5개 분야에서 27개의 포스터가 전시됐다.

신에너지 분야에서는 △연료전지용 수소제조 기술개발 △LNG 벙커링 기술개발 △바이오가스 연료화 연구 △NGV 기술개발 △수소천연가스(HCNG) 충전 인프라 기술개발 △온실가스 저감기술 개발을 선보였다.

설비에서는 △운용중인 매설배관의 위치이동 기술개발 △가스배관 결함평가, 보수절차 및 재료물성 DB 통합프로그램 개발 △ILI(In-Line Inspection) tool 개발 및 가스공사 배관 상업적용 △천연가스 시설에 대한 위험도 정량화 및 활용기술 △저열량 가스도입 대책 △LNG 저장탱크 강관파일에 대한 최적 부식방지 대책이 소개됐다.

LNG 분야에서는 △LNG 저장탱크 국산화 ROKF △LNG선 화물창(KC-1) 국산화 기술 개발 △LNG-FPSO 공정 최적화 기술개발 △LNG 플랜트 사이클 모사 및 공정개발 △천연가스 액화공정 기술을 전시했다.

자원 분야에서는 △석탄층 메탄가스(CBM) 생산기술 최적화 및 현장실증 연구 △동해가스전 가스저장 기술타당성 검토 △이라크 주바이르 유전 생산성분석 및 생산증진 방안 연구 △셰일 및 치밀가스전 생산평가 기술개발 △가스하이드레이트 회수생산현장 적용성 연구 등이 소개됐다.

DME 분야에서는 △석탄층 메탄가스(CBM) 자원화 엔지니어링 핵심기술(증진/포집·정제) 개발 △GTL(Gas-to-Liquids) 기술개발 △KOGAS GTL 핵심기술 개발 △DME 연료의 상용화 기술 △DME FPSO 핵심기술 개발을 선보였다.

행사를 주관한 양영명 가스공사 연구개발원장은 “이번 포럼을 통해 천연가스 기술에 대한 이해의 폭을 넓히고 관련 정보와 기술교류의 장을 마련함으로써 우리나라 가스산업 발전의 디딤돌이 되길 희망한다”고 밝혔다.

한편 지난 1990년 5월 개원한 한국가스공사 연구개발원은 천연가스 전 밸류 체인을 아우르는 다양한 시험과 연구를 수행하며 미래 에너지기술을 축적, 명실상부 우리나라를 대표하는 종합에너지연구소로서 그 역할을 다하고 있다.

이번 ‘KOGAS R&D 포럼 2013’에서 눈길은 끈 것은 한국가스공사 본사 1층 국제회의장에서 열린 우수 연구개발 사례 발표회였다.

이날 발표된 우수 연구성과 발표는 관련 기업들과 함께 연구성과를 공유했다는 점에서 높은 평가를 받는다.

이번에 발표된 우수 연구성과는 △LNG 벙커링 기술개발 △In-Line Inspection tool 개발 △천연가스 신액화공정개발 △셰일가스 자원평가 기술개발 △KOGAS GTL 플랜트 기술개발 등이다.

이번 행사에서 본지는 후원을 맡았다. 이날 발표된 연구성과 사례를 간략히 소개한다.

LNG 벙커링 기술은 LNG 추진선박(해양, 내륙수로 등), 도서지역 등 중소규모 LNG 수요처에 LNG를 공급하는데 관련된 기술을 통칭한다.

기술개발 대상은 LNG 추진선박, 국내 65개 도서 중 발전용량이 큰 13개 도서와 인도네시아, 캐러비안 해역의 국가 등의 도서지역 발전, 농어촌 및 산간지역의 중소규모 LNG 수요처이다.

현재 KOGAS와 삼천리가 DNV 코리아를 통해 올해 1월부터 10월까지 서해권 LNG 벙커링 기본계획 수립연구를 수행 중에 있다. 인천항과 평택항을 중심으로 한 서해권의 LNG 추진선박 LNG 벙커링 적용의 사업타당성을 연구해 향후 사업의 지침이 될 수 있는 기본계획을 수립하기 위한 것이다.

도서지역 LNG 저장 및 발전 기술개발도 추진중이다. 현재 한국전력 백령도 발전소에 파일럿 LNG 저장 및 발전설비를 구축했으며 도서지역에 LNG를 운송하기 위한 LNG 탱크 컨테이너 해상시연을 1,2차 모두 성공적으로 시연했다.

LNG 벙커링 협의체도 상반기 LNG 벙커링 워크숍을 개최하고 벙커링 로드맵을 수립하는 등 활발하게 활동 중이다.

향후 부산신항을 중심으로 한 동남권과 인천항 및 평택항을 중심으로 한 서해권의 LNG 벙커링사업 기본계획 수립용역을 성공적으로 완료할 예정이다. 또한 북미지역 1곳을 대상으로 미국선급협회(ABS), 현대자동차 그룹등이 참여해 해외 항구대상 LNG 벙커링 기본계획을 수립할 계획이다.

연간 1000시간 이상의 안정적 가동을 목표로 도서지역 파일럿 LNG 저장 및 발전설비를 가동하고 한국가스공사 협의체를 중심으로 조선사가 참여해 LNG 벙커링 수요개발을 위한 LNG 추진예인선 프로젝트를 추진할 예정이다. 아울러 LNG 벙커링 중장기 로드맵에 의한 기술개발 투자에도 본격 착수할 방침이다.

2000년 5월부터 2004년 4월까지 총 48개월간 28억원을 투입해 30인치 지오메트리 및 자기수널피그 개발 사업과제를 시행했다. 이후 2004년 5월부터 2008년 4월까지 총 48개월간 36억원의 예산을 투입, 모의배관 설비 구축 및 자기누설피그 상용화 과제를 시행했다.

2005년 2월부터는 지오메트리 피그 개발을 완료하고 가스공사 배관 상업 적용을 시작했다. 또 2008년 5월에는 자기누설피그 개발을 완료하고 가스공사 배관 상업적용을 시작했다.

2012년 5월부터 2015년 4월까지 36개월간 15억원을 투입해 24인치, 36인치배관 등 다양한 구경의 인텔리전트 피그 라인업 과제를 시행하고 있다.

현재까지 영종~일도, 평택~부곡, 평택~해미 해저배관을 비롯한 1236km의 배관에 ILI 기술을 적용해 성공적으로 수행했다.

이러한 기술개발을 통해 자기누설피그 외 총 13건의 특허, 기계식 핑거 외 2건의 실용신안, 인텔리전트 피그 항법 분석 프로그램 외 2건의 프로그램 등의 지적재산권을 갖게 됐다.

또 2013년 8월 현재 약 600만달러의 수입대체효과를 가져왔으며 가스공사 배관을 가스공사 자체기술로 관리하고 이러한 적용 경험을 바탕으로 국내외 시장진출이 가능할 것으로 기대되고 있다.

이와 함께 지난 2011년 12월부터 2016년 11월까지 60개월간 228억원, 정부출연금 171억원, 민간부담금 56억원)을 투입해 8인치 및 16인치 Unpiggable 가스배관 비파괴 검사용 자가추진 로봇 기술개발을 추진 중이다. 이 사업에는 (주)케이엔알시스템, (주)휴메이트, (주)인실리코젠, (주)엔트로피테크, 부산도시가스, (재)포항지능로봇연구소, 한국로봇산업진흥원, 성균관대학교, 부산대학교가 참여하고 있다.

연구개발원 관계자는 ‘In-Line Inspection tool(인텔리전트 피그) 개발’의 연구 성공은 연구진의 노력과 경영진의 의사결정, 실행부서의 협조가 아우러진 결과라고 밝혔다.

천연가스 신액화공정개발

이 과제는 LNG 플랜트 사업을 위한 천연가스 신액화공정의 개발 및 라이센스 구축이 최종 연구 목표이다. 최종적으로 육상용 상용급(5mtpa)의 천연가스 액화공정 FEED 팩키지를 개발하고 LNG-FPSO(2mtpa) 해양 플랜트 액화공정 FEED 팩키지를 개발하는 것이다.

주요 연구과제를 보면 천연가스 액화공정 분석 및 시뮬레이션을 시행하고 다양한 냉매에 대한 신액화공정을 개발하게 된다. 신액화공정 특허출원은 23건, 등록은 12건에 달하며 개발된 신액화공정 등에 대한 공정설계, 최적화, 다이나믹 시뮬레이션 작업 등이 이뤄진다.

일 100톤 생산의 테스트베드 기본설계도 시행한다. 또 LNG 플랜트 5mtpa 육상용과 2mtpa LNG-FPSO 액화공정 설계 패키지를 작성하는 등 상용급 액화플랜트 공정을 설계한다.

한국가스공사 연구개발원이 총괄 주관기관으로 셰일가스 개발기술 국가사업이 추진중이다.

2011년 7월부터 2014년 6월까지 1단계 3년간, 2단계로 향후 2년간 예산 약 150억원을 투입해 사업이 추진 중이다. 이 사업의 목표는 셰일가스전 탐사, 생산평가 기술 및 수압파쇄, 경사정시추 기초설계 기술 자립화이다.

이 사업에는 지오스캔, 한국가스공사, 서울대학교, 지질자원연구원 등이 참여하고 있다.

이 사업의 핵심기술은 셰일 및 치밀가스 물성, 동적특성분석, 규명과 함께 저류층 모델링 및 유동해석 연계 생산성 평가이다.

치밀 암체 물성규모, 파쇄 특성, 모델링 등 저류층 특성화 기법을 확립하고 자연, 파쇄균열, 단층 등 복합매질 유동해석, 생산성평가 기법을 확립할 것으로 기대된다.

특히 이 과제가 성공할 경우 차세대 핵심 가스자원 개발 기술 확보를 통한 북미, 중국 등 유망사업에 적극적으로 참여가 가능하고 독자적인 추진에 기여할 것으로 보인다.

1단계 2014년까지 캐나다 키위가나 현장, 2단계 2017년까지 캐나다 컷뱅크 현장 등, 3단계 2020년까지 중국 등에 연구사업을 참여하는 등 현장에 실증 적용할 계획이다.

또 평가/설계 기술 검증, 분석/해석기술 고도화, 개발/생산 통합설계 등의 고도화를 통해 다가오는 천연가스 시대에 선도기업으로 참여할 수 있을 것으로 기대된다.

KOGAS GTL 플랜트 기술개발

GTL(Gas-to-Liquids, 천연가스 액화기술)이란 천연가스를 화학적으로 가공해 액체 상태의 석유제품을 만들어내는 기술 및 제품을 통칭하는 말이다.

2009년부터 2012년까지 정부과제인 ‘천연가스로부터 FT 합성유 제조 통합공정 기술개발’ 을 시행했다. 2011년부터 2012년까지는 1BPD GTL Pilot 플랜트 구축 및 통합공정 운전 연구를 했으며 2012년에는 100 BPD GTL 실증플랜트 기본설계를 구축했다. GTL 플랜트 통합공정 기술개발을 추진한 것이다.

KOGAS GTL 핵심기술개발도 추진됐다.

2009년부터 GTL 촉매개발 연구, 2012년부터 컴팩트 GTL 촉매개발 연구 등 촉매기술개발을 시행하고 있다. 또 2004년부터 삼중개빌반응기 개발연구(ATR, CO₂ 가스전 적용), 2011년부터 수증기 개질반응기 개발연구(SCR,CO₂ 가스전 적용) 등 합성가스 제조기술 개발을 추진하고 있다.

2004년부터 흡수탑 분리장치 개발연구, 2010년부터 분리막 분리장치 개발연구 등 CO₂ 분리기술 개발을 진행하고 있으며 2009년부터 슬러리 기포탑 반응기 개발연구, 2013년부터 고정층 관형 반응기 개발연구, 2012년부터 컴팩트 GTL 마이크로 반응기 개발 연구 등 FT합성반응 기술개발을 추진하고 있다.

이러한 GTL 플랜트 기술개발을 통해 국산화 기술을 확보하고 GTL 시장 참여 및 플랜트 기술을 수출할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 GTL 기술 라이센스 비용을 절감하고 산업관련 고용창출 증대효과도 기대된다. 신기술개발에 따른 CO₂ 함유 해외가스전 개발 참여를 증대하고 GTL 플랜트 건설사업에 엔지니어링사, 플랜트 설비 제작사, 건설사 참여기회도 확대될 것으로 기대를 모은다.

정종태 연구원은 “국내업체들의 세계적인 경쟁력 확보가 가능하다”고 강조했다.

한편 연구개발원은 향후 △100~500 BPD GTL 실증 플랜트 상세설계 및 구축 △1만 시간 이상 통합공정 운전연구 및 촉매 장기성능시험 연구 △3만4000 BPD급 GTL 상용화 플랜트 기본설계 구축 △ 컴팩트 GTL 및 GTL-FPSO 핵심기술 개발 등을 추진할 계획이라고 밝혔다.