육상 LNG액화플랜트ㆍ부유식 해양 LNG 액화플랜트
LNG플랜트사업은 LNG 액화 신공정 및 상용 액화플랜트 설계 독자기술 개발, 해양플랜트 설계기술 확보를 통한 해외 LNG 플랜트 시장에 진입할 수 있는 EPC 필수기술을 개발하는 국가 R&D사업이다.
LNG플랜트사업단은 2006년 국토해양부의 건설교통 R&D 혁신로드맵에 맞춰 고부가가치 플랜트 건설사업에 요구되는 핵심공정과 기본설계, 플랜트 기술의 실증을 통해 국내 적용은 물론 해외플랜트 수출증대를 위해 플랜트기술고도화사업의 한 축으로 2008년에 발족했다.
LNG플랜트사업은 우리나라에서는 처음 시도되는 고난위도 연구개발 사업으로 2008년 LNG 액화 신공정 개발과 상용 액화플랜트 설계 독자기술 개발을 목표로 연구에 착수했다. 올해부터는 국토해양 미래핵심기술(Green-30) 기획연구와 LNG플랜트 연구성과를 바탕으로 부유식 해양플랜트 설계기술 확보를 위해 LNG-FPSO 사업을 추진하고 있다
LNG플랜트 사업은 해외 LNG 플랜트 프로젝트 수주시 약 50억불 규모의 설계 및 건설비 수익 창출이 예상된다. 특히 LNG-FPSO는 향후 20년간 기대되는 생산유발효과가 49조원, 부가가치유발효과 13조원, 수입대체효과 13조원, 고용창출효과 30만명 등 전후방 파급효과가 큰 사업이다.
LNG플랜트사업단은 LNG 플랜트용 열교환기 및 압축기 개발, 천연가스 액화공정기술 및 액화플랜트 설계기술 개발, 해양플랜트 설계기술 개발 등을 통해 확보된 기술을 바탕으로 해외시장 진입을 달성하고, ‘LNG플랜트 글로벌 TOP 5 경쟁력 확보’를 비전으로 설정하고 목표달성을 위해 매진하고 있다.
□ LNG플랜트사업은
LNG플랜트사업(사업단장: 양영명)의 총괄기관은 한국가스공사다.
사업기간은 2008년 6월부터 2016년 6월까지 8년간으로 정부 1096억원, 민간 338억원 등 총사업비 1642억원이 투입된다.
사업목표는 해외 LNG플랜트 시장에 진입할 수 있는 EPC 필수기술 개발을 위한 LNG 액화 신공정 및 상용 액화플랜트 설계 독자기술을 개발하고 해양플랜트 설계기술 확보를 통한 LNG-FPSO 엔지니어링 을 자립하는 것이다.
주요 사업내용은 △천연가스 액화 신공정 개발 및 라이선스 구축 △상용 액화플랜트 설계기술 확보 △LNG-FPSO 플랜트 Topside 설계기술 개발 △테스트베드를 통한 공정기술 실증 등이다.
조직은 국토해양부 산하에 구성되어 있으며 36개 과제, 60개 기관, 586명이 참여하고 있다.
□ 사업단 주요 현황 및 성과
LNG플랜트사업단은 2008년 LNG플랜트 사업 추진을 위해 1개의 총괄과제와 3개의 핵심과제로 시작했으며, 올해 LNG-FPSO 사업 추진을 위해 2개의 핵심과제를 추가해 현재 1개의 총괄과제와 5개의 핵심과제로 구성되어 있다.
전체 연구기간은 8년으로 각 단계별로 2년씩 4단계로 나눠 추진하고 있다.
1단계에서는 천연가스 액화 신공정 개발, 테스트베드용 열교환기 및 압축기 개발, 테스트베드 기본설계를 수행한다.
2단계에서는 상용규모의 액화공정, 액화플랜트, 열교환기 및 압축기 설계 기술을 개발하고 테스트베드용 열교환기 및 압축기를 제작한다. 이와 함께 테스트베드 상세설계를 실시하고 이를 건설한다.
3단계에서는 테스트베드 건설을 마무리하고, 시운전 및 운전을 통해 액화공정과 플랜트 설계기술을 검증하고 LNG 플랜트의 기본설계 패키지를 완성함으로써 육상용 LNG 액화플랜트 개발을 완료할 계획이다.
한편 LNG-FPSO에 적용할 액화공정을 선정, 최적화하고 테스트베드 트레인-3를 건설하기 위한 설계를 완료할 예정이다.
4단계에서는 테스트베드 트레인-3의 건설 및 성능평가, 그리고 연산 200만톤급 LNG-FPSO 기본설계를 완성할 계획이다.
현재 LNG플랜트사업단은 2단계 사업을 추진 중이다.
주요 연구성과로는 테스트베드 트레인-1 기본설계 및 상세설계, 단일혼합냉매(SMR) 기반의 천연가스 신액화 공정 개발, 초저온 열교환기 시제품 제작 및 성능실험, 27만 ㎘급 LNG 저장탱크 기본설계, BSU 설계 및 제작 등의 정성적 연구성과를 달성했다.
현재 특허출원 40건, 특허등록 3건, 논문 58건(SCI급 논문 16건)등의 정량적 연구성과를 달성하고 있다.
□ 주요 사업 계획
LNG플랜트사업단은 5대 핵심성과물을 설정하고 해외사업에 활용 가능한 수준의 성과물을 만들어 내기 위해 중점관리하고 있다.
중점관리 대상은 △ LNG 액화공정 라이센스 △5 MTPA급 상용 액화플랜트 기본설계 패키지 △ 100 TPD급 테스트베드 △LNG-FPSO Topside 공정기술 확보 △ 2 MTPA급 LNG-FPSO 기본설계 패키지 등이다.
□ 총괄과제
총괄과제는 사업단장이 주관해 사업단 내 기술개발 요구조건과 개발단계를 설정하고 이를 모니터링 함과 동시에 상위 수준에서 인터페이스(Interface)를 관리하고, 개발된 기술을 테스트베드로 통합, 효율적 운영을 위한 시스템 엔지니어링(System engineering)기술로 정의된다.
즉, 사업화를 위한 연구비 및 성과물의 관리 지속성을 유지하기 위해 시스템엔지니어링 측면에서 접근을 추진해 궁극적으로 테스트베드 통합 적용 및 상용화로 핵심 성공요인을 이끌어 나가기 위한 과제이다.
총괄과제는 성격상 구체적인 기술개발 보다는 각 핵심과제의 특성을 고려해 연구개발 성과를 일관적으로 유지해 각 연구 성과물을 테스트베드에 통합하고, 이를 기반으로 해외 진출을 위한 사업모델을 개발하는데 의의가 있다.
총괄과제는 2개의 세부과제로 구성돼 있으며 테스트베드 통합적용을 위한 기술체계 및 운영기술 개발과 해외시장 진출을 위한 사업모델 개발을 추진하고 있다.
5월 LNG플랜트 테스트베드 착공
가스전의 천연가스를 전처리한 후 -162℃ 초저온 상태로 액화시켜 부피를 1/600로 줄임으로써 수송과 저장이 용이하도록 만드는 플랜트이다. 천연가스는 메탄(CH4)을 주성분으로 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10) 등으로 구성된 혼합물이다.
우리나라는 2009년 2807만톤(약 200억불)을 수입하는 실적을 달성해 일본에 이어 세계 2위의 수입국이다.
녹색기술로서의 LNG플랜트를 건설함으로써 석탄의 50%, 석유의 70% 수준에서 이산화탄소 배출이 가능하다. 또 LNG의 경우 도시가스 냉난방, 발전 외에 CNG 버스, LNG 트럭 등의 수송용 연료에도 널리 사용되고 있다.
LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating Production, Storage and Offloading)는 원거리 해양에 있는 가스전으로 이동해 해상에 부유하며(Floating) LNG를 생산(Production), 저장(Storage), 출하(Offloading)할 수 있는 해상 이동식 복합기능 플랜트를 말한다.
이 플랜트는 해저 가스전으로부터 유입된 천연가스를 전처리, 액화, 저장하는 설비를 갖춘 부유식 해상 구조물로 종전 천연가스 생산방식에 비해 생산절차를 축약해 생산비용이 저렴하며, 가스전 생산 완료시 이동이 가능하다.
LNG-FPSO 사업의 배경 및 필요성은 고유가 및 천연가스 수요 증가 등에 따라 에너지 공급 체계의 붕괴 위험성이 높아져 에너지 다소비 국가들의 에너지 안보를 위협하고 오일 및 천연가스의 수요 증가로 대규모 LNG 액화플랜트 건설에 대한 투자비가 크게 증가함에 따라 LNG 가격 상승으로 채산성이 확보되고, 중규모 가스전 개발에 대한 경제성이 향상되고 있기 때문이다.
오일 및 천연가스의 수요 증가는 LNG 액화플랜트 건설 투자를 증가시키고 LNG 가격 상승으로 채산성이 확보되어 심해 에너지원 개발투자가 증가한다. LNG-FPSO의 경쟁력을 확보하게 되는 것이다.
심해 에너지원 개발에 필수적인 LNG-FPSO는 다양한 기능의 수행 능력을 토대로 시장의 주류로 부상할 전망이다.
LNG 플랜트 테스트베드를 구축하는 목적은 핵심 개발기술을 실증 시험하고 LNG 플랜트 설계, 건설기술을 축적하는 한편 테스트베드 운영을 통한 LNG 플랜트 운영기술을 확보하기 위한 것이다.
테스트베드의 액화용량은 100톤/일급 트레인 2기로 원료가스 조절설비, 예냉설비, 액화설비, 천연가스 분리설비, 냉매저장탱크 등으로 설비가 구성된다.
트레인-1은 기존 상용 C3·MR 공정, 트레인-2는 독자 개발 한국형 액화 공정으로 계열이 구성된다. 테스트베드 건설 기간은 2011년 5월부터 2013년 10월까지 약 30개월로 정부 248억3000만원, 민간 81억7000만원으로 약 330억원의 예산이 소요된다.
LNG플랜트 테스트베드는 지난 2010년 7월 테스트베드 유치기관(한국가스공사) 협약을 체결한 이후 2010년 10월 테스트베드 시공사로 GS건설㈜를 선정하고 올해 5월 LNG플랜트 테스트베드 착공식을 가졌다.
[인사말] 양영명 국토해양부 LNG플랜트사업단 단장
“성공위한 최선 노력은 연구자의 몫”
최근 LNG 터미널과 저장탱크 분야에서 독자적 기술을 확보해 상용화를 달성했고, LNG 국적선 사업을 통해 우리나라가 세계 1위의 조선강국으로 발돋움하게 됐다.
그러나 천연가스 수요증가와 더불어 LNG 플랜트 시장은 지속적으로 성장하고, 우리나라의 EPC 및 기자재 업체들의 역할도 점차 증대될 것이지만 원천기술과 기본설계 기반 없이 시공 위주의 성장은 고부가가치를 창출하기 어렵고 플랜트산업의 성장에도 한계에 봉착할 수밖에 없을 것이다.
LNG플랜트 사업의 궁극적인 목표는 우리기업들이 해외시장에 진입할 수 있는 EPC 필수기술을 확보하는데 있다.
요소기술 및 핵심기자재 개발, 액화공정 개발, 플랜트 설계기술 개발 등을 거쳐 테스트베드를 구축해 성능을 검증하는 일련의 프로세스는 정부주도의 연구개발사업에서 지원가능한 모든 수단을 제공하고 있다. 이제 남은 것은 사업의 성공을 위해 최선의 노력을 다해야 하고 이는 우리 연구자들의 몫이다.
아울러 사업성과의 실용화를 촉진하기 위한 해외시장 조사분석, 시장진입을 위한 사업모델 개발, 신규 개발된 기술의 적용에 따른 리스크 관리방안 등에 대한 노력을 경주해 나갈 계획이다.
따라서 정부에서는 LNG 플랜트 원천기술 및 핵심기자재 개발을 위한 기술개발사업을 적극 지원하고, 업계에서는 설계 및 시공능력 향상을 위해 노력해야 한다.
특히 패키지형 자원개발 사업을 활용해 진입장벽이 높은 핵심부문에서 우리기업들이 시장에 진입할 수 있도록 가스전의 확보, 탐사·개발 등 상류부문에서 정부와 에너지 공기업의 역할을 확대해야 한다.
중장기적으로는 사업기획, 금융조달 등 프로젝트 개발 전문가를 양성해 해외에서 우리 주도의 LNG 프로젝트를 개발함으로써 높은 고부가가치를 창출하고 국가의 새로운 성장동력으로 자리매김할 수 있도록 이 사업을 성공적으로 이끌어 나가야 한다.
앞으로 LNG플랜트사업단은 상용 액화플랜트 설계 독자기술 개발, 해양플랜트 설계기술 확보 등 핵심목표와 5대 핵심성과물 달성을 통한 부가가치가 높은 LNG플랜트 분야의 기술경쟁력을 확보해 글로벌 시장 진출을 실현하고, 한걸음 더 나아가 세계적인 플랜트기술 강국으로 자리매김할 수 있도록 최선을 다할 것이다.
양영명 LNG플랜트사업단장 주요 약력
□ 한국가스공사 처장
□ 59년, 경남 마산 출생
□ 주요 학력
부산대학교 기계공학 졸업
UFC(프랑스, 석?박사)
□ 주요 경력
’81～’85 동아건설
’85～ (現) 한국가스공사 연구개발원 처장
□ 주요 수상 경력
’05년 대한민국 개선스킬 경진대회 금상
’06년 대한민국 생산성 대상
□ 주요 연구 경력
○ 한국가스공사
’97～’02 LNG저장탱크 국산화 개발
’02～’03 평택 LNG기지 2공장 기본설계
’04～’05 20만㎘급 LNG저장탱크 개발
’04～’09 인천 #19/20탱크 멤브레인 내조설계
’08～’09 삼척 LNG기지 기본설계
’09～’11 27만㎘급(세계최대) LNG저장탱크 개발
○ 지식경제부
’04～’09 차세대 LNG선 Cargo Containment System 개발