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[기획] 고효율 LNG플랜트 공정기술액화공정 기술을 개발 및 핵심기기의 국산화 시급
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승인 2012.03.30  
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이 가운데 우리나라는 연간 약 25백만톤의 LNG를 소비하는 세계 2위의 LNG 수입국이다. 그러나 천연가스 가치사슬 가운데서 비중이 가장 높은 상류부문의 LNG 플랜트와 관련한 기술개발 사례는 액화공정과 이외의 응용기술 분야에서 전무한 실정이다.

국내 업체의 LNG 플랜트 건설사업에 참여한 내용은 국내에서 LNG 인수기지 및 저장탱크 등이며 해외에서는 주된 액화공정을 제외한 주변장치 설계 및 건설 부문으로 제한되고 있는 실정이다.

우리나라의 경우 부존자원이 거의 없어 장기적인 대응책 마련이 시급하고 연관 산업분야의 시장진입을 위한 핵심역량 확보가 무엇보다 필요한 시기라 할 수 있다.

이에 이번호에서는 한국가스공사 연구개발원 LNG연구센터가 ‘기술개발을 통한 LNG 가치사슬에서의 새로운 성장동력 창출’이란 비전으로 현재 연구진행 중에 있는 고효율 LNG 플랜트 공정기술 개발에 따른 천연가스 액화공정, 전처리공정, 열교환기 및 압축기의 국산화 개발 현황과 비전에 대해 살펴보기로 한다.

<편집자 주>


LNG플랜트 EPC 분야는 그동안 몇몇 선진기업들이 독과점 형태로 시장을 지배하고 있어 진입자체가 극히 제한적이었다.

LNG플랜트 EPC분야는 부가가치가 높은 시장으로 에너지원 확보에도 기여할 수 있는 장점이 있어 이에 대한 기술개발 요구가 날로 증대되고 있다. 때문에 성공적인 시장진입을 위해서는 LNG플랜트에 대한 고유의 EPC 기술 확보와 열교환기, 압축기 등의 주요핵심 기기의 국산화가 필요하다.

LNG플랜트 EPC 기술의 핵심은 독자적인 천연가스 액화공정을 갖는 것이며 독자적인 액화공정기술과 라이센스 구축 없이는 시장진입자체가 거의 불가능하다. 이에 따라 향후 LNG플랜트 시장진입을 위해서는 단계적 추진 전략이 필요하다.

먼저 새로운 고효율의 천연가스 액화공정 기술을 개발하고 핵심기기의 국산화를 이루어 독자적인 액화 프로세스를 확보 해야 한다. 이와 함께 개발 기술을 검증하고 엔지니어링 기술을 접목하기 위해 테스트베드를 구축하고 이를 안정적으로 운영하여 현장경험과 기술노하우 확보가 필요하다. 또한 개발공정을 현장에 적용할 수 있는 상용급 기본 및 상세설계 기술 확보도 이뤄져야 한다.

■ 기술개요

천연가스 액화공정

국내외 관련분야 동향을 살펴보면 천연가스 액화기술은 APCI, Cascade, Shell, Prico 프로세스가 주로 사용되고 있고 최근에는 Linde 프로세스가 노르웨이 Sn&#1050458;hvit 액화플랜트에 적용된 바 있다. 근래에 개발된 Axens Liquefin 프로세스도 적용 플랜트를 찾기 위해 노력중이다.

LNG 액화플랜트는 첨단 고부가가치 분야로 프로젝트의 규모가 수십억달러가 넘는 대형 프로젝트이기 때문에 기술 선진국들의 각축장이라 할 수 있다. 특히 이러한 특성 때문에 선두기업들은 후발참여 기업들의 시장진입을 경계하며 기술이전을 하지 않고 독점하고 있다. 현재 시장에는 JGC-KBR, Chiyoda, Bechtel, Technip 등이 선두그룹을 형성하고 있고 Snamprogerri, Linde 및 TEC 등이 뒤를 잇고 있다.

천연가스 전처리 기술

소비자에게 공급되는 천연가스는 주로 메탄으로 이뤄져 있지만 가스정에서 생산되는 천연가스는 메탄만을 함유하고 있는 순수한 가스가 아니기 때문에 자연상태에서 채굴되는 천연가스는 전처리 과정을 통해 불순물들이 제거돼야만 도시가스가 가져야 하는 열량을 만족시킬 수 있고 이송 배관의 부식을 막을 수 있다. 천연가스에 포함돼 있는 불순물들은 액화천연가스(LNG)를 생산하기 위한 액화 공정에 다양한 형태로 영향을 미치기 때문에 액화공정에 들어가기 전에 불순물들을 제거해야 액화공정이 안정적으로 운전이 가능하다. 불순물들을 처리하기 위한 공정의 선정에는 불순물들의 농도, 사용처에 따른 제품의 질에 따라 달라질 수 있어 전처리를 위한 공정의 특성을 이해해야 경제적인 천연가스 처리기술 설계가 가능하다. 액화천연가스 생산을 위해 산성가스(H2S&#8729;CO2) 제거 공정, 수분제거를 위한 건조 공정 등에 대한 개발과 천연가스 중의 유용한 화학물질인 NGL을 효과적으로 회수, 제품화 하는 것이 전처리 기술의 핵심이다.

LNG 플랜트 압축기

국내 가스플랜트는 자체 기술보다는 선진 외국의 기술을 도입해 엔지니어링의 수준으로 기술을 소화하고 있으며 미국과 일본의 플랜트 사업은 각 부문에서 수준을 평가해 보면 플랜트 설계단계에서의 원천기술 개발 및 원천기술을 이용한 기본설계 부문이 아직 취약한 상태다.

LNG 플랜트 내에서 에너지 소비가 가장 큰 부분은 냉동압축기로 전체 플랜트의 열효율을 높인다는 것은 압축기 동력의 감축, 압축기 구동기(Drive)의 효율 향상을 의미한다. 또한 플랜트 가동률 면에서도 압축기의 비중이 높다. 구성 기기의 신뢰성과 보수 유지 기간은 일반적으로 정지 기기가 회전기기에 비해 매우 높기 때문에 전체 LNG 플랜트의 가동률은 구동기를 포함한 냉동 압축기의 신뢰성과 보수 유지 기간에 의해 정해진다고 할 수 있다.

이러한 주요 설비인 냉매압축기는 몇 개 대형 업체만이 관련 기술을 가지고 있다. 1980년대 초기까지 압축기의 구동력으로 증기 터빈이 주를 이루었으나 1990년 대 중반부터는 GE사의 Frame 6, 7 등의 발전용 대형 1축, 정속회전 가스터빈이 주를 이루고 있다....
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