현재 국내 해외 플랜트 산업이 지역별, 공종별 편중 현상으로 신규 수주에 어려움을 겪고 있는 가운데 해외 플랜트 산업의 해외 시장 다변화를 견인할 수 있는 연구가 진행되고 있어 이목을 집중시키고 있다.
이번 연구 성과는 향후 고부가가치 영역인 공정기술과 설계기술 확보를 통해 신시장 진입 기반 확보는 물론 통합 진단·모니터링 시스템 개발을 통한 유지관리 효율화로 운용비용 절감에도 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.
EPC 수주 형태 넘어 개념설계 FEED 엔지니어링 핵심기술 확보 필요
‘오일 생산 플랜트’ Pre-FEED 기술 등 통합 실증기술 개발 연구 박차
해외건설 시장의 수주 회복을 위해서는 기존 중동·아시아지역 및 정유·석유화학 중심의 공종을 극복할 수 있는 미진출 지역과 공종을 대상으로 하는 기술 경쟁력 확보가 시급하다는 의견이 대두되고 있다.
즉, 그 동안의 시공·상세설계 중심의 EPC 수주 형태를 뛰어넘는 개념설계 및 FEED 엔지니어링 핵심기술 확보가 중요한 시점이라는 설명이다.
또한, 에너지 안보 확보를 위한 핵심기술의 자립화에 대한 요구와 함께 플랜트 건설 기자재 공급에 대한 기술 개발 강화와 기술 자립성 확보를 위한 투자 필요성도 제기되고 있다.
한편, 그동안 사우디아라비아, 이란 등 전통오일 생산국 관련 국제정세 불안으로 인해 유가의 불확실성이 증대하면서 비전통오일의 역할이 증대되고 있는 추세로, 비전통오일 생산플랜트 시장 진출을 위해서는 실제 건설·운영을 통해 확보한 트랙 레코드가 필수 요건이다.
하지만, 아직 이와 관련된 국내 실적은 전무한 것으로 알려져 있다.
따라서 비전통오일 생산과 관련된 각 공정 기술개발 요소를 통합해 하나의 플랜트를 구축부터 운영, 생산에 이르기까지 전 과정에 대한 현지 실증이 반드시 필요하다.
이 같은 비전통오일 생산을 위한 통합 공정설계·운영 기술은 기존 중동 중심의 오일 생산플랜트 기술 경향을 다각화할 수 있는 기술로, 분자량이 높은 탄화수소의 추출 생산 기술과 수송 가능한 수준의 부분 개질 기술, 현장 원료와 유틸리티의 연계 공정에 대한 고효율 최적화 기술이 필요하다.
특히, 고부가가치 영역인 개념·기본설계 기술 확보를 위해 다수의 공종 설비 집합체 규모의 패키지화 설계기술을 비롯해 비전통오일 생산·처리 공정에 적용하기 위한 종합적인 기술 검증이 이뤄지는 테스트베드를 통한 상용화 기술 축적도 필수적이다.
또한, 비전통오일 생산지역 현장 여건에 따른 시공 품질과 신뢰성 확보를 위한 모듈화 기술 개발도 뒷받침돼야 하는 것으로 알려져 있다.
이에 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 지원 아래 한국지질자원연구원을 중심으로 ‘비전통오일 생산·처리 플랜트 핵심기술의 패키지화 및 통합 실증을 위한 상용급 수준의 설계 및 건설·운영 기술 개발’ 연구가 진행되고 있다.
이 과제는 ‘비전통오일 생산플랜트 건설 핵심기술 개발사업’ 사업단 과제 중 중점 5 과제로 중점 1~ 4과제에서 개발된 기술을 통합·실증하는 연구다.
연구내용
이 과제는 비전통오일 생산·처리 플랜트 핵심기술의 패키지화 및 통합 실증을 위한 상용급 수준의 설계 및 건설·운영 기술 개발을 목표로, 크게 ‘오일 생산 플랜트의 Pre-FEED 기술개발’ 연구와 ‘오일 생산 플랜트의 통합 실증 기술’ 개발 연구로 나눠 진행되고 있다.
‘오일 생산 플랜트의 Pre-FEED(Pre-Front End Engineering Design) 기술 개발’ 분야에서는 하루 300배럴 규모의 비전통오일 생산플랜트 Pre-FEED 기술을 비롯해 FEED 기술, 상세설계 기술 개발 연구가 중점적으로 이뤄지고 있다.
Pre-FEED 기술 개발 연구에서는 테스트 베드 실증부지에 대한 환경조사 등 타당성 조사와 테스트베드 시스템 구성을 위한 타당성 평가가 이뤄지고 있다.
또한, 테스트베드 구축 추진계획 수립 및 설계기준 정립 마련과 테스트베드의 개념설계 기술 개발 연구도 병행하고 있다.
FEED 기술개발 연구에서는 현지 현장조건을 고려한 테스트베드 기본설계와 테스트베드 시스템 구성 정합성 평가기술들을 개발하고 있고, 상세설계 기술 개발 연구에서는 현지 현장조건을 반영한 테스트베드 상세설계 기술과 함께 고점성 원유 통합생산 및 개질 공정 에너지 분석모델 개발 연구를 진행하고 있다.
‘오일 생산 플랜트의 통합 실증 기술개발’ 분야에서는 해외 현지 검증·실증사례 벤치마킹 마련을 목표로, 상용급 비전통오일 프로젝트 기준 검증과 실증사례 분석, 현지 인·허가 사항 수행을 위한 조치계획 도출을 위한 연구를 추진하고 있다.
단계별로 살펴보면, 올해까지 4년 동안 진행되는 1단계 연구에서 비전통오일 생산·처리 플랜트 구축 계획 수립과 설계기준 정립, 테스트베드 개념·기본 및 상세설계 기술개발을, 2단계 연구에서는 핵심설비 모듈 설치 등을 포함한 비전통오일 생산·처리 플랜트 구축과 시운전·연속운전을 위한 운영 기술 개발을 추진한다.
현재 중점 1~4 분야에서 개발된 핵심기술의 실용화·사업화를 목표로, 실제 비전통오일 생산 현장에서 통합 실증하는 기술과 이를 위한 설계·구축·운영 기술 확보에 나서고 있다.
이를 위해 다수의 공정과 기술이 결합되는 패키지화 설계 연구를 비롯해 비전통오일 생산·처리·인프라 분야에서 개발된 핵심기술 실증, 오일 생산 플랜트 건설의 초기 단계에서 시스템 계통 정합성 설계 등을 수행하는 개념설계 연구를 진행하고 있다.
또한, FEED 등 핵심기술 개발, 구성 시스템 상호 간 설계와 운전에 미치는 영향을 규정하는 연구도 병행하고 있다.
특히, 중점 1~4 분야에서 개발된 다수의 공정과 기술이 결합되는 패키지화 설계, 플랜트 제작부터 건설, 운영에 이르기까지 비전통오일 생산·처리·인프라 분야에서 개발된 핵심기술의 트랙 레코드 실적 확보에 집중하고 있다.
또한, 기술 수준 90% 이상의 오일 생산량 기준 300bpd 급 파일럿 규모의 비전통오일 생산플랜트 패키지화 설계를 위해 요구되는 Pre-FEED와 통합 실증 플랜트 구축·운영 기술 개발에도 적극 나서고 있다.
한편, 이 같은 핵심기술 개발 연구 중심에 서 있는 자원개발플랜트연구실은 지각 내 광물이나 석유, 가스 등의 자원 탐사와 개발, 활용 기술 및 자원플랜트 관련 기술개발에 특화된 부서다.
현재 시추시스템 개발 및 활용 기법에 대한 실증 연구를 비롯해 자원개발플랜트 요소기술개발·실증, 예지보전 기술 실증, 관련 기자재 성능시험 및 검증 연구에 박차를 가하고 있다.
특히, 2010년부터 2015년까지 진행한 해양플랜트용 수직 이동형 시수시스템의 Derrick, Riser, Compensator 핵심기술 개발을 성공적으로 마치며 기술의 우수성을 대내외적으로 알렸다.
이 공로를 인정받아 연구진은 ‘2014년 국가연구개발 우수성과 100’에 선정됐다. 또한, 2017년부터 수행된 국토교통부의 플랜트연구사업에서 세계 최고 방향성 추진시스템과 이수 순환 통합 시스템 개발, 국내외 실증 및 사업화 성공의 공로를 인정받아 ‘2023년 국가연구개발 우수성과 100’에 두 번째로 선정됐다.
인 / 터 / 뷰
비전통오일 일 300배럴 생산
내년부터 국내·외 현장 ‘실증’
한국지질자원연구원 김영주 자원개발플랜트연구실장은 “현재 대부분의 오일시장은 해외 선진사 등 소수기업의 카르텔 형성으로 비전통오일 시장 진입을 위한 핵심기술 적용이 필수적”이라고 말했다.
이어 “하지만, 아직 국내기업들의 경우 핵심 원천기술 부족으로 신시장 진입이 어려운 상황으로 공종 다변화 등 시장 진입을 위한 핵심기술 개발이 필요한 시점”이라고 강조했다.
실제로 고부가가치 영역인 개념·기본설계 기술 확보를 위해 다수의 공정설비 집합체 규모의 패키지화 설계기술 확보가 필요하다. 단일 파일럿 검증으로는 규모나 운전변수 등의 한계가 존재하는 만큼 패키지화 설계 기반의 종합성능 확보와 문제점 개선이 필요하다는 의견이 대두되고 있다.
김 실장은 “특히, 실제 상용 플랜트 건설 시 발생할 수 있는 다양한 문제들을 해결하며 상용화 기술을 축적할 수 있는 테스트베드 구축은 반드시 필요하다”고 밝혔다.
이어 “따라서 이 연구에서는 비전통오일 생산플랜트 설계·구축·운영 기술 및 상용급 생산플랜트 설계 기술개발을 목표로, 현재 진행 중인 1단계 연구에서는 하루 300배럴 규모의 비전통오일 생산플랜트 통합 기술 개발 연구에 집중하고 있다”고 소개했다.
작년 캐나다 내 테스트베드 구축 인·허가 신청
300BPD 기본 공정설계 데이터 수정 보완 완료
내년부터 3년간 진행되는 2단계 연구에서는 하루 300배럴 규모의 비전통오일 생산플랜트 국내외 현장 실증과 함께 상용급 비전통오일 생산플랜트 설계 기술 개발에 나설 계획이다.
김 실장은 “현재 오일 생산 플랜트의 Pre-FEED 기술개발 분야에서는 하루 300배럴 규모의 비전통오일 생산플랜트 Pre-FEED 기술과 FEED 기술, 상세설계 기술들을 개발하고 있다”며, “오일 생산 플랜트의 통합실증 기술개발 분야에서는 해외 현지 검증과 실증사례 벤치마킹 마련에 집중하고 있다”고 설명했다.
연구진은 작년 캐나다 내 테스트베드 구축을 위한 인·허가를 신청하는 한편, 저류층 모델 제작을 성공적으로 마쳤다.
또한, 실증 테스트베드 300BPD 기본설계 및 공정설계를 위한 설계 데이터 수정 보완도 완료했다.
김 실장은 앞으로의 계획에 대해 “효과적인 실증을 위해 비전통오일 생산플랜트 핵심기술의 검증 수요가 있는 오일샌드 실증 광구에 이번 연구를 통해 개발되는 연구장비를 적용해 트랙 레코드 확보에 나설 예정”이라고 밝혔다.
이어 “또한, 개발기술을 실제 오일샌드 광구와 비전통오일 생산플랜트에 시범 적용한 후 해외 건설·플랜트 수주 제고를 위한 사업화 추진에도 활용할 계획”이라고 설명했다.
