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<연구기관 리포트>초대용량 LNG 저장탱크 설계기술
기사입력 2013-10-29 06:00:17. 폰트 폰트확대폰트축소
윤인수 가스공사 LNG기술연구센터장

 

   
 가스공사가 개발한 27만㎘의 초대용량 LNG 저장탱크 설계기술은 기존 20만㎘ 대비 저장용량을 35%나 늘려 세계 최대 규모의 저장탱크 건설을 가능하게 했다.

    특히 일본 대지진 이후 한층 강화된 내진 기준을 만족시켜 안전성도 확보했다. 현재 가스공사 삼척 생산기지에 2017년까지 설치될 3기의 저장탱크에 대한 실시설계를 2012년 6월에 완료하기도 했다.

    향후 에너지 확보 경쟁이 우려되는 국제무대에서 우리나라의 기술력을 홍보하고 국가의 에너지 안보 능력을 강화하는 데 이바지할 것으로 기대된다.

 △가스설비 등 내진능력 강화 필요성 증대

 지난 2011년 3월11일 오후 2시46분 일본 도호쿠 지역 앞바다에서 규모 9.0의 초대형 지진이 발생했다. 충격의 여파로 거대한 쓰나미가 발생해 해안 마을을 덮쳤고 후쿠시마현에 세워진 원자력 발전소도 피해를 보았다. 원자로를 감싸고 있던 콘크리트 외벽이 폭발한 것이다.

 이 장면은 TV를 통해 전 세계에 중계되면서 불안감을 증폭시켰다. 이후 각국에서는 원자력 발전소의 안전성을 재점검하기 시작했고 국내에서도 일반 건물과 기타 설비의 내진 능력을 높여야 한다는 요구가 이어졌다.

 당시 가스공사는 세계 최대 규모인 27만㎘급 LNG 저장탱크 개발을 위해 2009년부터 2년 동안 최적화 연구를 완료한 상태였다. 2011년 5월부터는 강원도 삼척에 3기를 건설하기 위해 상세설계를 진행하고 있었다. 그런데 동일본 대지진으로 인해 가스 저장탱크의 설계기준이 기존 6.5보다 높은 7.0 규모의 지진에도 견딜 수 있는 수준으로 한층 강화됐다.

 저장탱크의 설계에서 지진 규모가 차지하는 비중은 매우 크기 때문에 약간의 기준 상향만으로도 기본설계를 재검토해야 한다. 이미 건설부지를 확정하고 2017년 완공이 결정된 상황이었지만 안전을 위해 기본설계를 변경하기로 했으며 2012년 6월에는 실시설계까지 마쳤다.

 △청정연료 LNG 저장능력 높여라

 석유 에너지에 대한 의존도를 낮추고 에너지 사용을 다각화하려고 정부는 1986년 인도네시아로부터 천연가스(LNG)를 도입하기 시작했다. LNG는 석유보다 매장량이 풍부하고 사용이 편리하며 환경친화적이어서 국내 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 신규 LNG 생산설비를 확충하고 대용량 저장설비를 건설할 필요성이 높아졌다.

 LNG 저장설비는 전체 터미널 공사비의 절반이 넘을 정도로 큰 비중을 차지하기 때문에 저장탱크의 대형화와 공사비의 절감이 주요 이슈가 된다. 저장탱크의 규모는 늘리고, 안전도를 향상시키면서도 시공 비용은 절감하는 방식으로 부지 이용의 효율성을 높이는 기술 개발이 최근의 세계적인 추세다.

 그러나 국내의 LNG 저장탱크 관련 연구는 극저온 재료 등 물질관련 연구에 치중해 왔다. 또한, 핵심 기반기술 위주의 정책 탓에 시공 경험은 많지만, 설계 분야에서는 부분적인 취약점을 보였다. 특히 액화기지 LNG 저장탱크에 대한 설계 경험은 전혀 없는 상태였다.

 이에 가스공사는 기존의 연구개발을 통해 얻은 국산화 기술과 시공 노하우를 적극 활용해 차세대 초대형 LNG 저장탱크 설계기술을 독자적으로 개발하겠다는 결정을 내렸다. 설계기술이 확보되면 국내 LNG 저장 수요 변화에 능동적으로 대처할 수 있으며, 경제성도 확보할 수 있다. 또한, 향후 건설할 중소형 액화 플랜트에 적용하면 1기의 저장탱크로도 모든 용량의 LNG선을 감당할 수 있어 터미널의 부지 활용성과 가격 경쟁력도 높아져 액화플랜트 건설 수주에도 청신호가 켜질 것으로 기대된다.

 △세계 최대 저장탱크 설계로 에너지 경쟁 우위

 가스공사는 다년간의 연구개발 끝에 27만㎘의 초대용량 LNG 저장탱크 표준 기본설계집을 완성했다. 2012년 6월에는 9% 니켈(Ni)강을 이용한 LNG 저장탱크의 국제선급사(DNV) 인증을 획득했다. LNG 저장탱크 자동 설계프로그램 개발도 2011년 10월 시작해 2014년 완료할 예정이다. 또한 ‘육상용 액화가스 저장탱크의 제작방법’으로 대한민국 특허(등록번호 10-0964824, 10-0964825)를 등록하고 미국, 일본, 중국, 유럽에서 관련 특허를 출원했다.

 이 과정에서 △공정 개선 △관통파이프 개선 △단열재 신기술 적용 △특수하중 설계 개선 △기초 파일설계 개선 등 LNG 저장탱크를 구성하는 요소의 설계기술을 정립했다. 이를 바탕으로 가스공사는 삼척생산기지에 3기의 초대용량 저장탱크를 건설할 예정이다.

 27만㎘의 초대용량 LNG 저장탱크 설계기술은 세계 최초로 최대 규모의 저장능력을 확보했다는 점에서 의의가 크다. 기존 20만㎘ 저장탱크보다 저장용량을 35%나 높였으며, 기존 기술과 연계하여 비용을 최적화시키고 신공법을 적용한 덕분에 약 700억원의 건설비를 절감할 수 있다.

 특히 기존 저장탱크 시공 경험에 설계 정밀도까지 덧붙인 덕분에 에너지 확보 경쟁이 갈수록 치열해지는 국제무대에서 우리나라의 기술 위상을 높이고 국가 에너지 안보 능력을 확보하는 데도 크게 기여했다. 설계를 위한 해석기술과 신공법 관련 시공기술을 담당할 전문인력을 양성하는 등 연구 인프라 구축에도 이바지했다고 본다. 향후 해외 EPC 공사를 수주할 때도 차별화된 기술력을 바탕으로 기술력을 홍보함으로써 후발주자의 약점을 보완할 것으로 기대한다.

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