LNG플랜트사업단 2008년 공식 출범
글로벌 경쟁력 위해 50여개 과제 추진
천연가스 보급 30년의 역사를 써 내려간 우리나라는 세계 2위의 LNG 수입국이다.
연간 3000만톤이 넘는 막대한 규모의 LNG를 수입, 소비하는 현실에서 관련기술의 연구 및 개발을 통한 효율적인 에너지 이용은 필수과제나 다름없다.
이에 지난 2008년 국토교통부, 한국가스공사 등을 중심으로 LNG플랜트사업단이 출범했다.
사업단은 LNG 액화 신공정 및 상용 액화플랜트 설계 독자기술 개발, 해양플랜트 설계기술 확보를 통한 해외 LNG 플랜트 시장 진입의 EPC 필수기술 개발 등 국가 R&D사업을 추진중이다. ‘LNG플랜트 시스템 엔지니어링 기술개발’이라는 총괄 과제 수행을 목표로 5개 핵심과제와 16개 세부과제, 30개 협동·공동과제가 진행되고 있다.
출범 후 5년 여의 시간이 흐른 2013년 현재 LNG플랜트사업단의 주요 성과와 연구성과의 활용방안, 앞으로의 기대효과 등을 점검해 본다.
LNG플랜트사업단, 국내 최초 고난위도 연구개발 추진
LNG플랜트사업단은 2006년 국토교통부의 건설교통 R&D 혁신로드맵에 맞춰 고부가가치 플랜트 건설사업에 요구되는 핵심공정과 기본설계 및 플랜트 기술을 확립하고, 실증을 통해 국내 적용은 물론 해외플랜트 수출증대를 위한 플랜트연구사업의 한 축으로 지난 2008년에 발족했다.
LNG플랜트사업은 국내 처음 시도되는 고난위도 연구개발 사업이다.
2008년 LNG 액화 신공정 개발과 상용 액화플랜트 설계 독자기술 개발을 목표로 연구에 착수, 2011년부터 국토해양 미래핵심기술(Green-30) 기획연구와 LNG플랜트 연구성과를 바탕으로 부유식 해양플랜트 설계기술 확보를 위한 LNG-FPSO 사업을 추진하고 있다.
사업단에 따르면 LNG플랜트사업을 통해 해외 LNG 플랜트 프로젝트 수주 시에는 약 50억달러 규모의 설계 및 건설비 부문 수익창출이 예상된다.
특히 LNG-FPSO는 향후 20년간 기대되는 생산유발효과가 49조원, 부가가치유발효과 13조원, 수입대체효과 13조원, 고용창출효과 30만명 등 전후방 파급효과가 매우 클 것으로 기대되고 있다.
LNG플랜트 경험이 전무하고, 전문인력이 빈약한 국내 실정에 비춰볼 때 LNG플랜트 전문인력 양성효과도 매우 크다.
국산 기자재 사용비율이 극히 낮은 LNG플랜트 분야에서 부품·소재산업을 육성하고, 국가적 아젠다인 에너지 자원개발에 필요한 기술을 제공·지원함으로써 천연가스 자원개발을 촉진시키는 등 파급효과도 매우 크다고 할 수 있다.
이에 LNG플랜트사업단은 ‘LNG플랜트 글로벌 TOP 5 경쟁력 확보’를 비전으로 LNG 플랜트용 열교환기 및 압축기 개발, 천연가스 액화공정기술 및 액화플랜트 설계기술 개발, 해양플랜트 설계기술 개발 등 다양한 연구에 매진하고 있다.
LNG-FPSO 포함 5개 핵심과제 추진
LNG플랜트사업은 2008년 1개 총괄과제와 3개 핵심과제를 시작했으며, 2011년 LNG-FPSO사업 추진을 위해 2개 핵심과제를 추가, 현재 1개 총괄과제와 5개 핵심과제로 구성돼 있다.
전체 연구기간은 8년으로 각 단계별로 2년씩 4단계로 나누어 추진된다.
우선 1단계에서는 천연가스 액화 신공정 개발, 테스트베드용 열교환기 및 압축기 개발, 테스트베드 기본설계가 이뤄졌다.
2단계에서는 상용 가능한 규모의 액화공정, 액화플랜트, 열교환기 및 압축기 설계기술을 개발하고 테스트베드용 열교환기 및 압축기 등을 제작, 테스트베드 상세설계 확보 및 건설이 진행된다.
3단계에서는 테스트베드 건설 마무리다. 시운전 및 운전을 통해 액화공정과 플랜트 설계기술을 검증하고 LNG플랜트의 기본설계 패키지를 완성함으로써 육상용 LNG 액화플랜트 개발을 완료할 계획이다. LNG-FPSO에 적용할 액화공정을 선정, 최적화하고 LNG-FPSO 기본설계 패키지 개발도 수행될 예정이다.
4단계에서는 개발된 육상용 LNG 액화플랜트의 해외시장 진출과 상용급 LNG-FPSO 기본설계 완성이 기다리고 있다.
현재 LNG플랜트사업단은 3단계 사업(6차년도)에 착수한 상태다.
그 동안 사업단은 △테스트베드 트레인-1,2 기본·상세설계 △테스트베드 건설 △단일혼합냉매(SMR) 기반의 천연가스 신액화 공정 개발 △초저온 열교환기 시제품 제작 및 성능실험 △27만㎘급 LNG 저장탱크 기본설계 및 삼척생산기지 #10∼12 적용 △BSU 설계 및 제작 등 정성적 연구성과를 완료했다. 아울러 126건의 특허(출원 87건, 등록 29건) 및 논문 118건(SCI급 논문 44건, 비SCI급 74건)등 정량적 연구성과를 달성했다.
현재 LNG플랜트사업단의 5대 핵심과제를 살펴보면 △한국형 천연가스 액화공정 △5 mtpa급 상용 액화플랜트 기본설계 패키지 △100 TPD급 테스트베드 △LNG-FPSO Topside 공정기술 확보 △2 mtpa급 LNG-FPSO 기본설계 패키지 등이다.
먼저 ‘한국형 고효율 LNG 액화공정(KSMR)’ 과제는 한국의 플랜트산업 기술 고도화 및 해외 선진기업이 독점하고 있는 고부가가치 LNG 플랜트 시장에 진입하기 위한 한국형 고효율 LNG 액화공정(KSMR; Korea Single Mixed Refrigerants)을 개발하는 사업이다.
KSMR 공정은 상용 액화공정인 C3-MR 대비 주요기기 수가 적어 컴팩트화에 유리해 중·소규모 가스전에 적용하기 쉽다. 이와 관련 사업단은 특허출원 및 등록 20건, 국내외 논문 게재 및 발표 42건 등의 성과를 기록하고 있다.
‘LNG 액화플랜트 테스트베드’ 과제는 테스트베드 건설을 통한 사업단 개발기술의 실증에 목적이 있다. 테스트베드를 활용함으로써 LNG 액화플랜트 EPC 해외수주를 위한 대발주자 홍보, 한국형 LNG 액화공정(KSMR)의 신뢰성 및 성능제고를 위한 실증 등이 가능해 진다.
‘상용급 액화플랜트 기본설계 패키지’ 과제는 KSMR 공정을 적용한 상용급(연산 500만톤급) LNG 플랜트 기본설계 패키지를 작성하는 작업이다.
‘LNG-FPSO 플랜트 Topside 공정기술’ 과제는 높은 신뢰성을 갖는 LNG-FPSO Topside 공정 최적설계기술을 개발하고, ‘LNG-FPSO 플랜트 Topside 기본설계 패키지’ 과제는 신규 LNG플랜트 시장진입 기반 마련을 위해 실제 적용 가능한 프로젝트를 선정, LNG플랜트 건설에 필요한 기본 설계집을 작성하는 과정이다.
액화플랜트 건설 자립화 달성 기대
앞서 개발된 또는 향후 얻게 될 연구성과는 다양한 용도로 활용이 가능하다.
우선 LNG플랜트 테스트베드 설계 및 건설, 운영경험 등은 향후 플랜트의 스케일 업(Scale-up) 및 성능개선 기반이 된다.
테스트베드를 통해 검증된 개발기술로 해외 가스전 플랜트 시장 개척에 나설 수 있으며, 해외 사업모델 개발 등 다양한 비즈니스 모델을 구축할 수 있다.
한국가스공사와 기타 국내기업이 지분을 보유하고 있는 가스전을 상대로 개발기술 적용이 가능하며 해외 관련기관과 공동연구, 학회 및 전시회 등을 통해 연구성과를 홍보함으로써 해외진출 지원도 가능하다. 중소 규모의 가스전에 개발된 기술을 우선 적용하고, 그 실적을 토대로 대규모 가스전에 진입하는 방법으로 액화플랜트 건설의 자립화 달성이 가능해 진다.
경제적 효과도 상당하다.
해외 플랜트 건설 사업 참여시 수억 달러의 엔지니어링 및 건설 수주가 가능하며, 1개의 해외플랜트 프로젝트 수주 시 10조원 이상의 사업수행이 가능할 것이란 전망이다.
특히 2015년 기준으로 LNG플랜트의 건설수요가 대략 20조원 규모로 추정되는 가운데 이 중 5%의 시장점유율을 가정하면 연간 약 1조원 규모의 시장진입이 가능하다는 전망이다.
테스트베드 건설과 운영을 통한 국내 초저온 액화(LNG)분야 전문인력 양성과 함께 해외시장 참여 시 국내 플랜트산업의 활성화 및 신규 고용창출 효과도 얻을 수 있다.
이에 따라 이번 연구를 통해 LNG 기자재 부분의 국산화율을 50% 이상으로 끌어올리면 중소기업 플랜트 부품소재 산업의 내수유발 효과도 상당할 것으로 기대된다.
양영명 LNG플랜트사업단장(한국가스공사 연구개발원장)은 “LNG플랜트사업은 녹색기술 혁신을 통한 미래국가 건설 등 국가 핵심전략과 부합하다”며 “LNG플랜트의 글로벌 탑 5 수준의 경쟁력 확보를 통해 해외 플랜트시장을 주도해 나갈 계획”이라고 말했다.